Energia libera

Enciclopedia della Scienza e della Tecnica (2008)

energia libera

Mauro Cappelli

Quota di energia che, in un sistema termodinamico, può essere trasformata in lavoro. Essa può essere definita secondo due modalità differenti, che danno luogo a due diverse funzioni dette energia libera di Helmholtz ed energia libera di Gibbs. La prima si può scrivere come F=UTS, dove U è l’energia interna, S l’entropia e T la temperatura assoluta. Da questa espressione segue pertanto che U=F+TS, e quindi si può concludere che solo una parte (pari a F) dell’energia interna U può essere impiegata come lavoro meccanico, mentre il resto (pari a TS) risulta inutilizzabile in quanto energia legata. L’energia libera di Gibbs, invece, si può scrivere come G=HTS, dove H è l’entalpia, la quale sostituisce l’energia intensa in condizioni di pressione costante. Da queste relazioni si vede che, in un sistema isolato, -l’energia libera non può aumentare: in una trasformazione irreversibile pertanto non è possibile ottenere un rendimento unitario e un moto perpetuo di seconda specie. La diminuzione di energia libera associata a una trasformazione fornisce il massimo lavoro che il sistema può compiere sull’esterno. Per es., in una cella a combustibile, che trasforma direttamente energia chimica in energia elettrica, il lavoro massimo che si può ottenere è uguale alla corrispondente variazione di energia libera. In chimica, il potenziale di una specie è definito come l’energia libera associata (a concentrazione costante) all’interno di un sistema con più componenti.

Adesione; Biochimica; Cristallografia; Elettrochimica; Materia soffice; Sistemi chimico-fisici: autorganizzazione; Sistemi disordinati; Superconduttività e superfluidità; Termodinamica molecolare

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