自由エネルギーとエクセルギー

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自由エネルギー　

 
Gibbs の自由エネルギー　　

 
Gibbs free energy: G
 
等温等圧条件下で仕事として取り出し可能なエネルギー。
 
G = H-TS = U+pV-TS
 
dG = dH-TdS-SdT = Vdp-SdT
 
参考:
ギブズ自由エネルギー - Wikipedia
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AE%E3%83%96%E3%82%BA%E8%87%AA%E7%94%B1%E3%82%A8%E3%83%8D%E3%83%AB%E3%82%AE%E3%83%BC 
 
 
Helmholtz の自由エネルギー　　

 
Helmholtz free energy: F (文字 A もよく使われる)
 
等温等体積条件下で仕事として取り出し可能なエネルギー。
 
F = U-TS
 
dF = dU-TdS-SdT = -pdV-SdT
 
参考:
ヘルムホルツエネルギー - Wikipedia
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%98%E3%83%AB%E3%83%A0%E3%83%9B%E3%83%AB%E3%83%84%E3%82%A8%E3%83%8D%E3%83%AB%E3%82%AE%E3%83%BC 
 
 
束縛エネルギー　　　

 
bound energy。TS にあたる。
 
外部からの仕事を伴わない系のエントロピーは減少しない(エントロピー増大則)。よって
エントロピーを保持するに必要なのエネルギー TS は、仕事にできない。
 
 
エクセルギー　

 
Exergy: E
 
その状態を周囲の状態にする際、取り出しうる(最大の)仕事。
言い換えると、周囲と同じ状態から、その状態にするのに(少なくとも)必要な仕事。
 
周囲の状態(環境)の物理量を添え字"0"で表すと、
 
E = (H-H0)-T0(S-S0)
 
dE = dH-T0dS
 
 
差異　

 
エクセルギーは、エネルギーを仕事に変換する過程の最終状態である環境条件を考慮している。
 
参考:
http://www.eccj.or.jp/qanda/he_qa/heat/n0103.html