هلمهولتز-انرژی آزاد هلمهولتز چیست؟ (Helmholtz)

[zahraafshar]

انرژی آزاد هلمهولتز چیست؟
 
پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی مکانیک
 
در علم ترمودینامیک، انرژی آزاد هلمهولتز یک پتانسیل ترمودینامیکی است که کار مفید را در یک سیستم بسته ترمودینامیکی در شرایط همدما و هم‌حجم اندازه‌گیری می‌کند. در صورتیکه حجم ثابت نباشد، بخشی از کار انجام شده را به عنوان «کار مرزی» (Boundary Work) در نظر می‌گیرند. در نتیجه، در سیستم‌هایی با حجم ثابت، استفاده از انرژی هلمهولتز بسیار مفید خواهد بود. علاوه بر این، در دمای ثابت، انرژی آزاد هلمهولتز در حالت تعادل، کمترین مقدار خود را خواهد داشت.
 
در مقابل، انرژی آزاد گیبس یا آنتالپی آزاد،‌ به طور معمول به عنوان معیاری از اندازه‌گیری پتانسیل ترمودینامیکی در شرایط فشار ثابت در نظر گرفته می‌شود. به طور مثال، به هنگام بررسی واکنش‌های انفجاری، از انرژی آزاد هلمهولتز بهره می‌گیرند چراکه به طور معمول این نوع از واکنش ها موجب تغییرات فشار می‌شوند. انرژی آزاد هلمهولتز همچنین بمنظور تعریف اساسی معادله حالت مواد خالص مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مفهوم انرژی آزاد توسط دانشمند آلمانی، «هرمان فون هلمهولتز» (Hermann von Helmholtz) برای اولین بار در سال 1882 معرفی شد. آیوپاک برای این مفهوم،‌ نماد AA و نام انرژی هلمهولتز را در نظر گرفته است. در علم فیزیک، از نماد F برای ارجاع به انرژی آزاد یا تابع هلمولتز استفاده می‌کنند.
تعریف انرژی آزاد هلمهولتز
انرژی هلمهولتز را به صورت رابطه زیر تعریف می‌کنند:
F≡U–TS
[list]
[*]F: انرژی آزاد هلمهولتز که آن را با A نیز نشان می‌دهند و واحد آن در SI، ژول است.U: انرژی داخلی سیستم با واحد ژول
[*]T: دمای محیط اطراف با واحد کلوین که این دما را با «حمام گرمایی» (Heat Bath)، مدلسازی می‌کنند.
[*]S: انتروپی سیستم با واحد ژول در SI
[/list] 
....

برای خواندن ادامه مطلب اینجا کلیک کنید.