Ilmauksella "vapaa energia" on useita määritelmiä tieteessä:
Termodynaaminen vapaa energia
Fysiikassa ja fysikaalisessa kemiassa vapaa energia tarkoittaa termodynaamisen järjestelmän sisäisen energian määrää, joka on käytettävissä työn suorittamiseen. Termodynaamisen vapaan energian muotoja on erilaisia:
Gibbs vapaa energia on energia jotka voidaan muuttaa työksi järjestelmässä, joka on vakiona lämpötilassa ja paineessa.
Gibbs-vapaan energian yhtälö on:
G = H-TS
missä G on Gibbsin vapaa energia, H on entalpia, T on lämpötila ja S on entropia.
Helmholtz vapauttaa energiaa on energia, joka voidaan muuttaa työksi vakiona lämpötilassa ja tilavuudessa.
Helmholtzin vapaan energian yhtälö on:
A = U - TS
missä A on Helmholtz-vapaa energia, U on järjestelmän sisäinen energia, T on absoluuttinen lämpötila (Kelvin) ja S on järjestelmän entroopia.
Landau-vapaa energia kuvaa avoimen järjestelmän energiaa, jossa hiukkaset ja energia voivat vaihdella ympäristön kanssa.
Landau-vapaan energian yhtälö on:
Ω = A - μN = U - TS - μN
missä N on hiukkasten lukumäärä ja μ on kemiallinen potentiaali.
Vaihteellinen vapaa energia
Tietoteoriassa variaatiovapaa energia on rakenne, jota käytetään variaatioissa Bayesin menetelmissä. Sellaisia menetelmiä käytetään lähentämään hallitsemattomia integraaleja tilastotietojen ja koneoppimisen kannalta.
Muut määritelmät
Ympäristötieteessä ja taloudessa ilmaisulla "vapaa energia" käytetään joskus viittaamaan uusiutuviin luonnonvaroihin tai mihin tahansa energiaan, joka ei vaadi rahallista maksua.
Vapaa energia voi viitata myös energiaan, joka käyttää hypoteettista jatkuvaa liikettä. Tällainen laite rikkoo termodynamiikan lakeja, joten tämä määritelmä viittaa tällä hetkellä pseudotieteeseen eikä kovaan tieteeseen.
Lähteet
- Baierlein, Ralph.Lämpöfysiikka. Cambridge University Press, 2003, Cambridge, Yhdistynyt kuningaskunta.
- Mendoza, E.; Clapeyron, E.; Carnot, R., toim. Heijastuksia tulen motiivista voimasta - ja muut paperit termodynamiikan toisesta laista. Dover Publications, 1988, Mineola, N.Y.
- Stoner, Clinton. "Tutkimukset vapaan energian ja entropian luonteesta biokemiallisen termodynamiikan suhteen." Haje, voi. 2, ei. 3, syyskuu 2000, s. 106–141., Doi: 10.3390 / e2030106.