La energía libre de Gibbs es:
[matemáticas] G = U – TS + p V [/ matemáticas]
Donde [matemática] U [/ matemática] es energía interna, [matemática] T [/ matemática] es temperatura, [matemática] S [/ matemática] es entropía, [matemática] p [/ matemática] es presión, [matemática] V [/ math] es el volumen.
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Mientras que la energía interna es justa:
[matemáticas] U [/ matemáticas].
Claramente, son cosas muy diferentes.
Pero ambas son funciones del estado termodinámico. Dado el mismo estado macroscópico de un sistema en equilibrio, cada uno tendrá un valor único para ese estado.
Por lo general, uno está interesado en las reacciones químicas que tienen lugar en un sistema abierto. En este caso, la energía libre de Gibbs es de lo que es más útil hablar. Las partículas pueden moverse hacia adentro y hacia afuera y tal vez se pueda trabajar en un sistema abierto.
La energía libre de Gibbs se considera más naturalmente como una función de la presión [matemática] p [/ matemática], el número de partículas [matemática] N_i [/ matemática] de cada tipo y la temperatura [matemática] T [/ matemática ]
Ahora, normalmente, se usa la primera ley de la termodinámica para escribir el cambio en la energía libre de Gibbs en forma infinitesimal (esto requiere algo de trabajo, no lo estoy haciendo aquí).
[matemáticas] dG = V dp – S dT + \ sum_i \ mu_i N_i [/ matemáticas]
Los [math] \ mu_i [/ math] son los llamados potenciales químicos de cada especie, y representan cualquier flujo de partículas de cada tipo dentro o fuera del sistema; pueden considerarse como el cambio en la energía requerida para agregar o restar una partícula de tipo [math] i [/ math] del sistema.
Usando lo anterior junto con la segunda ley de la termodinámica, es posible demostrar que para un sistema a presión y temperatura constantes , si el cambio en la energía libre de Gibbs es negativo, entonces se favorece una reacción. De lo contrario, está en equilibrio o no está favorecido.
Pero si el cambio en la energía interna domina la temperatura multiplicada por el cambio en la entropía y cualquier trabajo realizado, entonces puede hablar sobre el cambio en la energía interna en lugar del cambio en la energía libre de Gibbs y será casi lo mismo. La reacción será energía no dominada por la entropía.
Pero eso no es cierto en general. El cambio de entropía puede ser más importante en una reacción dada, así como el trabajo [matemático] p V [/ matemático]. Entonces todo depende.
