gibbs free energy是什麼意思，gibbs free energy的意思翻譯、用法、同義詞、例句

常用詞典

吉布斯自由能；自由焓

Who remembers? Gibbs free energy?

有誰記得？吉布斯自由能？

And that gives you the Gibbs free energy.

就得到了吉布斯自由能。

And this is the Gibbs free energy per mole.

化學勢是一摩爾物質的吉布斯自由能。

So we go back to writing what the Gibbs free energy is.

我們回到吉布斯自由能的表達式。

The Gibbs free energy per mole of a in the liquid phase.

液相中的化學勢就是，液相中每摩爾a的吉布斯自由能。

吉布斯自由能（Gibbs Free Energy），也稱為吉布斯函數，是熱力學中一個極其重要的狀态函數，用于表征在等溫等壓條件下，封閉系統所能做的最大非體積功，并判斷過程自發進行的方向和限度。其概念由美國物理化學家約西亞·威拉德·吉布斯（Josiah Willard Gibbs）于19世紀提出。

定義式：吉布斯自由能通常用符號 ( G ) 表示，其定義為： $$ G = H - TS $$ 其中：
- ( H ) 是系統的焓（Enthalpy），代表系統的熱含量。
- ( T ) 是絕對溫度（開爾文溫标）。
- ( S ) 是系統的熵（Entropy），代表系統的無序度。這個定義将系統的能量（焓）和其無序度（熵）在特定溫度下聯繫起來。
核心物理意義 - 自發過程判據：對于一個在等溫等壓條件下發生的過程（如化學反應、相變等），系統吉布斯自由能的變化 ( Delta G ) 是判斷該過程能否自發進行的決定性判據：
- ( Delta G < 0 ) (負值)：過程能自發進行。( Delta G ) 的絕對值代表了在該條件下系統所能做的最大非體積功（如電功）。過程會自發地向吉布斯自由能降低的方向進行。
- ( Delta G = 0 )：系統處于平衡狀态。過程沒有自發進行的趨勢，正逆過程速率相等。
- ( Delta G > 0 ) (正值)：過程不能自發進行。若要發生，必須借助外力（如輸入能量或功）。其逆過程是自發的。

能量與混亂度的權衡：( Delta G = Delta H - TDelta S )。該公式清晰地表明，過程的自發性取決于焓變 ( Delta H )（通常與鍵能變化相關，傾向于放熱使 ( Delta H < 0 )）和熵變 ( Delta S )（傾向于增大混亂度使 ( Delta S > 0 )）之間的競争，溫度 ( T ) 決定了熵變項的權重。低溫下焓變主導，高溫下熵變主導。
等溫等壓條件：吉布斯自由能作為判據的應用前提是溫度和壓力恒定。這是化學反應和許多相變（如蒸發、熔化）發生的典型條件。
最大有用功：在可逆過程中，( Delta G ) 的減少量等于系統對環境所做的最大非體積功（例如，在電池中可轉化為電能）。
平衡常數關聯：對于化學反應 ( aA + bB rightleftharpoons cC + dD )，在給定溫度下，其标準吉布斯自由能變 ( Delta G^circ ) 與反應的平衡常數 ( K ) 直接相關： $$ Delta G^circ = -RT ln K $$ 其中 ( R ) 是氣體常數。該公式是聯繫熱力學和化學平衡的核心橋梁。

吉布斯自由能是理解和預測以下現象的基礎：

Atkins, P., & de Paula, J. Physical Chemistry (第10版). Oxford University Press. (經典物理化學教材，對吉布斯自由能有深入闡述)
Callen, H. B. Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics (第2版). Wiley. (熱力學權威著作，從統計力學角度闡釋自由能概念)
Alberty, R. A. Thermodynamics of Biochemical Reactions. Wiley. (專門讨論生物化學中熱力學應用，強調吉布斯自由能的作用)
中國大百科全書出版社. 《中國大百科全書》（化學卷、物理學卷）. (權威中文參考，提供基礎定義和解釋)

吉布斯自由能（Gibbs Free Energy）是熱力學中用于判斷系統在恒溫恒壓條件下過程自發性的重要函數，由美國科學家約西亞·吉布斯提出。以下是其核心要點：

定義與公式
吉布斯自由能（符號為( G )）定義為系統的焓（( H )）減去溫度（( T )）與熵（( S )）的乘積，公式為：
$$ G = H - TS $$
其微分表達式為：
$$ dG = -SdT + VdP + sum mu_i dN_i $$
其中( V )為體積，( P )為壓強，( mu_i )為化學勢，( N_i )為物質的量。
物理意義
吉布斯自由能變化（( Delta G )）用于判斷化學反應或物理過程的方向性：
- ( Delta G < 0 )：反應自發進行；
- ( Delta G = 0 )：系統處于平衡狀态；
- ( Delta G > 0 )：反應非自發，需外界能量驅動。
應用場景
- 預測化學反應方向及限度；
- 分析相變、溶解等物理過程的可行性；
- 在工程中優化能量利用效率。
術語關聯
吉布斯自由能也被稱為自由焓或吉布斯函數（Gibbs Function），與亥姆霍茲自由能（Helmholtz Free Energy）同為自由能的不同形式，區别在于適用條件（恒壓與恒容）。

如需進一步了解公式推導或具體案例，可參考熱力學教材或專業文獻。

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