熱動力勢能（英語：Thermodynamic potential）是一個來表示系統之熱動力態的標量函式。熱動力勢能的概念是皮埃爾·迪昂於1886年提出。約西亞·吉布斯在他的論文中使用了基礎函式一詞。熱動力勢能其中一種主要的物理解釋是內能U。它是守恆力系統之位形的能量（這就是為什麼它是一個勢能），只有在一套被定義出來的參考系中才具有意義。所有的熱動力勢能表示式可從U的表示式經勒讓德變換導出。在熱動力學中，某些力，如重力通常在勢能的表示式中被忽略。例如：在所有的蒸汽引擎中，工作流體在山上的重力勢能比在平地上的重力勢能更高，重力勢能項在內能的方程中通常會被省略，因為引擎的運作過程中，重力勢能的改變數是可以忽略的。
基本介紹
- 中文名：熱動力位能
- 外文名：Thermodynamic potential
描述與解釋,自然變數,化學反應,
描述與解釋
T為溫度，S為熵，p為壓力，V為體積。荷目霍茲自由能通常以F表示，但是國際純粹與套用化學聯合會採用A來作為符號。
是系統里i型的粒子數，
是i型粒子的化學勢。為了保持完整性，集合也包含了自然變數，雖然他們有時會被忽略。
這五種常見的位都是能量位（在英語中potential與potential energy有時會混用），不過他們也是熵位。熱動力方型圖可以用來找出你想要的勢能。
就像在機械力學中勢能被定義為作功的能力，不同的勢能有不同的意義。內能是作功的能力加上放熱的能力。吉布斯能是作非機械功的能力。焓是作非機械功的能力加上放熱的能力。亥姆霍茲自由能是作機械功加上非機械功的能力。從這些定義我們可以說ΔU是加到系統里的能量，ΔF是對系統作的總功，ΔG是對系統作的非機械功，ΔH是對系統作的非機械功加上給系統的熱。當要計算化學反應的平衡結果與測量化學反應時材料的性質時，熱動力位是非常有用的。化學反應通常在一些限制里發生，如定壓、定溫、定熵或定體積，這些條件成立時，有相應的熱動力勢能可以用來操作。如同機械力學，系統會趨向較低的勢能值並達成平衡。根據這些限制，勢能會達到一個不再變動的最小值。熱動力勢能可以用來估計在相應的限制中，熱動力系統中可用的總能量。
特例：
- 當一個封閉系統的熵與“外部參數”（如：體積）保持定值，在平衡時內能(U)會降低並達到最小值。這根據熱動力學第一與第二定律，也叫作最小能量原理，以下三行也是從此原理導出。
- 當一個封閉系統的溫度與外部參數保持定值，在平衡時荷姆霍茲自由能(F)會降低並達到最小值。
- 當一個封閉系統的壓力與外部參數保持定值，在平衡時焓(H)會降低並達到最小值。
- 當一個封閉系統的溫度、壓力與外部參數保持定值，在平衡時吉布斯能(G)會降低並達到最小值。
自然變數
在反應過程中保持定值的變數稱為此勢能中的自然變數。自然變數重要的原因不僅是上述的理由，也是因為熱動力勢能可被當作自然變數的函式。系統的所有的熱動力性質可藉由找出此勢能對自然變數所作的偏導數而求得，當沒有其他變數在時這就是對的。反之，若一個熱動力勢能不是自然變數的函式，它就不能找出此系統所有的熱動力性質。
化學反應
這些量的變化用來估計畫化學反應將要進行的程度是有用的。相關量決於反應條件，如下表所示。Δ代表在平衡時，勢能的改變數將會是零。
定數V | 定數p | |
|---|---|---|
定數S | ΔU | ΔH |
定數T | ΔF | ΔG |
最常見的一種反應考慮常數p與常數T，所以在化學反應的研究上，吉布斯能是最有用的勢能。
