محتوى الشغل

محتوى الشغل في الكيمياء (بالإنجليزية: Work content) 

في التحليل الترموديناميكي للتفاعلات الكيميائية تعبر الحرارة الحرة عن إحدى تعبيرين خاصين بكمية الحرارة التي تنتج أو يستهلكها تفاعل كيميائي ( بعض التفاعلات تنتج حرارة ، وبعضها يحتاج لحرارة لكي يتم ). ويحاول الكيميائي الاستفادة من تلك الحرارة الحرة واستغلالها «لأداء شغل» بأحسن طريقة ( مثل محرك احتراق داخلي يحرق الكيروسين وينتج حركة) ؛ أي مع تقليل كمية الحرارة الضائعة (التي تخرج مع غاز العادم) قدر الإمكان. فعندما يتغير نظام كيميائي فإن طاقته الحرة تقل .   

وعندما يتغير نظام من جزيئات ، سواء كان عن طريق تفاعل كيميائي أو تغير في إحدى صفاته الطبيعية ، مثل التبلور مثلا، فمن الممكن ان يحدث أحد التغيرين: 

أن تنخفض  الطاقة الحرة ,
 أن تزداد الإنتروبية . 

فإذا رمزنا الطاقة الداخلية للنظام الترموديناميكي     ، ولدرجة الحرارة بالرمز    ، و الإنتروبية  بالرمز    ، فإن التغير في الطاقة الحرة والتغير في الإنتروبية يعطيان بالمعادلة:

  

حيث تنخفض  طاقة هلمهولتز الحرة للنظام - المسماة باسم الفيزيائي هيرمان هلمهولز . 

تلك المعادلة تنطبق في حالة عدم تغير في حجم النظام ؛ مثلما تفاعل في وعاء مغلق ومحكم .  ويكون التغير في الطاقة الحرة لهلمهولز مساويا للحد الأقصى للشغل الناتج من التفاعل في حجم ثابت . 

وعند درجة حرارة ثابتة ، تنطبق المعادلة: 

فإذا كان الوعاء مفتوحا - أي أن التفاعل يتم تحت ضغط ثابت - فإن الإنثالبي 

  

يحل محل الطاقة وتكون الكمية التي تنخفض هي كمية طاقة غيبس الحرة ؛ حيث   هو الضغط و   الحجم : وتصبح المعادلة التي تعطي التغير في الحرارة الداخلية للنظام هي طاقة غيبس الحرة:

وقد سميت تلك الطاقة باسم مكتشفها العالم الفيزيائي ويلارد غيبس.

انظر أيضا
 معادلة جيبس هيلمهولتز
 معادلة جيبس الأساسية
 معادلات دينامية حرارية

كيمياء حرارية
مفاهيم ترموديناميكية