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In [[termodinamica]], l{{'}}'''energia libera''' di un [[Sistema termodinamico|sistema]] è la quantità di ''[[Lavoro (fisica)#Lavoro in termodinamica|lavoro]] macroscopico'' che il sistema può compiere sull'ambiente. Essa è funzione della [[temperatura]], della [[pressione]] e della [[concentrazione (chimica)|concentrazione]] della [[specie chimica]] considerata . <br />
<br />
L{{'}}''energia libera parziale molare'' di una specie chimica a temperatura (T), pressione (p) e composizione costanti all'interno di un sistema a molti componenti è detto ''[[potenziale chimico]]'' di quella specie.<br />
<br />
==Descrizione==<br />
Secondo la [[Unione internazionale di chimica pura e applicata|IUPAC]] un processo che comporta un incremento di energia libera si dice '''endoergonico o endotermico''', se implica diminuzione si dice '''esoergonico o esotermico'''.<br />
<br />
L'energia libera può essere definita in due modi differenti, ottenendo due differenti [[funzione di stato|funzioni di stato]] termodinamiche: l'[[energia libera di Helmholtz]] e l'[[energia libera di Gibbs]].<br />
<br />
Quando un sistema di entità chimiche (molecole, ioni, radicali) subisce un cambiamento, ad esempio per una [[reazione chimica]] o per una [[transizione di fase]], ci sono due grandezze che tendono ad avere due comportamenti opposti:<br />
<br />
*l'energia libera tende a ''decrescere'' raggiungendo un minimo (stato di equilibrio);<br />
*l'[[entropia (termodinamica)|entropia]] tende a ''crescere''.<br />
<br />
Se con ''U'' si indica l'[[energia interna]], con ''T'' la temperatura e con ''S'' l'entropia, questi due comportamenti sono semplicemente scrivibili con la [[Energia libera di Helmholtz|funzione di Helmholtz]]:<ref><br />
Generalmente, mentre i fisici e gli ingegneri tendono ad indicare con ''F'' l'energia libera di Helmholtz, i chimici adottano la convenzione di indicarla con ''A''.</ref><br />
<br />
:<math>A = U - T S</math><br />
<br />
Questa funzione di stato, però, è utilizzabile solo a [[volume]] costante (ad esempio in un contenitore chiuso). Se ci si trova, invece, a [[pressione]] costante (ad esempio un contenitore aperto, come avviene normalmente in natura), l'[[entalpia]] ''H'' = ''U'' + ''pV'' (dove ''p'' è la pressione e ''V'' il volume) va sostituita all'energia interna U, ottenendo così la quantità che deve essere minima, ovvero la [[funzione di stato di Gibbs]]:<ref>{{Cita|Silvestroni|p. 141}}.</ref> <br />
<br />
:<math>G = H - T S</math><br />
<br />
In termini matematici, H è la [[trasformata di Legendre]] Ḷ(U,V) dell'energia interna U rispetto al volume V.<br />
<br />
In un ''[[sistema isolato]]'', l'energia libera non può aumentare: rimane costante solo in caso di trasformazioni reversibili, negli altri casi diminuisce.<br />
<br />
La diminuzione di ''G'' implica l'impossibilità di trasformazioni energetiche con rendimento unitario e quantifica la cosiddetta ''degradazione dell'energia''. Stabilisce anche l'impossibilità di un ''[[moto perpetuo]] di seconda specie''. In una reazione chimica o una trasformazione di stato la sua diminuzione è indice della spontaneità del processo a T e p costanti.<br />
<br />
In termini matematici A è la [[trasformata di Legendre]] Ḷ(U,S) dell'energia interna U rispetto all'entropia S, mentre G è la trasformata di Legendre Ḷ(U,S,V) dell'energia interna U rispetto all'entropia S ed al volume V.<br />
<br />
==Note==<br />
<references/><br />
<br />
==Bibliografia==<br />
* {{cita libro | cognome= Silvestroni | nome= Paolo | titolo= Fondamenti di chimica | editore= CEA | città= | anno= 1996 | ed= 10 | isbn= 88-408-0998-8 | cid= Silvestroni}}<br />
<br />
== Voci correlate ==<br />
* [[Energia interna]]<br />
* [[Entalpia]]<br />
* [[Energia libera di Helmholtz]]<br />
* [[Energia libera di Gibbs]]<br />
* [[Potenziale chimico]]<br />
* [[Funzione di stato]]<br />
* [[Exergia]]<br />
* [[Reazione endergonica]]<br />
<br />
== Altri progetti ==<br />
{{interprogetto}}<br />
<br />
== Collegamenti esterni ==<br />
* {{Collegamenti esterni}}<br />
<br />
{{Portale|chimica|energia|termodinamica}}<br />
<br />
[[Categoria:Energia]]<br />
[[Categoria:Funzioni di stato]]</div>imported>Botcrux