Gratis energidefinisjon i vitenskap

Hva er fri energi i kjemi og fysikk?

Fri energi er mengden energi i et system som er tilgjengelig for å utføre arbeid. PM Images, Getty Images

Uttrykket 'fri energi' har flere definisjoner i vitenskapen:

Termodynamisk fri energi

I fysikk og fysisk kjemi refererer fri energi til mengden indre energi i et termodynamisk system som er tilgjengelig for å utføre arbeid. Det finnes forskjellige former for termodynamisk fri energi:

Gibbs fri energi er den energi som kan omdannes til arbeid i et system som har konstant temperatur og trykk.

Ligningen for Gibbs frie energi er:

G = H – TS

hvor G er Gibbs frie energi, H er entalpi, T er temperatur og S er entropi.

Helmholtz fri energi er energi som kan omdannes til arbeid ved konstant temperatur og volum.

Ligningen for Helmholtz fri energi er:

A = U – TS

hvor A er Helmholtz frie energi, U er den indre energien til systemet, T er den absolutte temperaturen (Kelvin) og S er entropien til systemet.

Landau gratis energi beskriver energien til et åpent system der partikler og energi kan utveksles med omgivelsene.

Ligningen for Landau fri energi er:

Ω = A - µN = U - TS - µN

hvor N er antall partikler og μ er kjemisk potensial.

Variasjonsfri energi

I informasjonsteori er variasjonsfri energi en konstruksjon som brukes i variasjonelle Bayesianske metoder. Slike metoder brukes til å tilnærme uhåndterlige integraler for statistikk og maskinlæring.

Andre definisjoner

I miljøvitenskap og økonomi brukes uttrykket 'gratis energi' noen ganger for å referere til fornybare ressurser eller enhver energi som ikke krever pengebetaling.

Fri energi kan også referere til energien som driver en hypotetisk evighetsmaskin. En slik enhet bryter termodynamikkens lover, så denne definisjonen refererer for tiden til en pseudovitenskap snarere enn hard vitenskap.

Kilder

• Baierlein, Ralph. Termisk fysikk . Cambridge University Press, 2003, Cambridge, U.K.
• Mendoza, E.; Clapeyron, E.; Carnot, R., red. Refleksjoner over ildens motivkraft – og andre artikler om termodynamikkens andre lov . Dover Publications, 1988, Mineola, N.Y.
• Stoner, Clinton. Forespørsler om naturen til fri energi og entropi i forhold til biokjemisk termodynamikk. Entropi , vol. 2, nei. 3, sept. 2000, s. 106–141., doi:10.3390/e2030106.