黑姆荷茲自由能是Helmholtz free energy英文的音譯，也譯為亥姆霍茲自由能（在物理學中也常直接簡稱為自由能），是一個重要的熱力學參數，常用F或A表示，它的定義是：F=U-TS,其中U是系統的內能，T是溫度，S是熵。
基本介紹
- 中文名：黑姆荷茲自由能
- 外文名：Helmholtz free energy
- 別稱：亥姆霍茲自由能
- 意義：重要的熱力學參數
- 表示：F或A
- 定義：F=U-TS
簡介,表示方法,主要套用,
簡介
自由能可以被理解成是系統內能的一部分，這部分在可逆等溫過程中被轉化成功。在粒子數不變的等溫過程中，系統對外界所做的功一定只能小於或者等於其自由能的減少，也就是說，系統自由能的減少就是等溫過程中系統對外界所做的最大功。
表示方法
自由能常用F或A表示，其被定義為：
其中U是系統的內能，T是溫度，S是熵。
自由能的微分形式是：
其中P是壓強，V是體積，μ是化學勢。
主要套用
某過程的自髮狀態及平衡條件的判斷
用熵增原理來判別一個過程的自發方向及平衡條件時，系統必須是隔離的，否則必須考慮環境的熵變。亦就是說，對非隔離系統，要判斷一個過程是否能夠進行，應該把系統和環境的總體看成一個新的隔離系統，並把系統的熵變和環境的熵變的總和計算出來，才能得到普遍性的熵判據。因為，通常反應總是在等溫、等溫等壓或等溫等容條件下的封閉系統內進行的，這時利用熵判據來判別過程的方向時，除了考慮系統的熵變，還得考慮環境的熵變，很不方便。為此亥姆霍茲(VonHelmholz H L P，1821~1984，德國人)和吉布斯(GibbsJ W，1839~1903，美國人)又定義了兩個狀態函式—亥姆霍茲自由能和吉布斯自由能。用這兩個輔助函式的變化值作判據，只考慮系統自身性質的變化便可達到目的，再無需考慮環境的影響了。
