Հելմհոլցի ազատ էներգիա

**Հելմհոլցի ազատ էներգիա**, թերմոդինամիկական պոտենցիալ, որի նվազումը քվազիստատիկ իզոթերմ պրոցեսում հավասար է համակարգի կողմից արտաքին ուժերի վրա կատարված աշխատանքին։

## Սահմանում
Հելմհոլցի ազատ էներգիան հաստատուն թվով մասնիկներից կազմված համակարգի համար սահմանվում է որպես

:\mathcal F = U - TS, 
որտեղ U-ն ներքին էներգիան է, T-ն՝ բացարձակ ջերմաստիճանը, S-ը՝ էնտրոպիան։

Այստեղից ազատ էներգիայի դիֆերենցիալը հավասար է

* d \mathcal F = d (U - TS) = \delta Q - \delta A - d(TS) = -P dV - S dT։

Այս արտահայտությունը լրիվ դիֆերենցիալ է T և V անկախ փոփոխականների նկատմամբ։ Այդ պատճառով հաճախ Հելմհոլցի ազատ էներգիան հավասարակշիռ վիճակի համար արտահայտում են որպես 
:\mathcal F= \mathcal F(T,V) 
ֆունկցիա։

Փոփոխական թվով մասնիկներից կազմված համակարգի համար Հելմհոլցի ազատ էներգիայի դիֆերենցիալը գրվում է որպես

:d \mathcal F = -P dV - S dT + \mu dN,
որտեղ  \mu-ն քիմիական պոտենցիալն է, իսկ N-ը՝ մասնիկների թիվը համակարգում։ Ընդ որում Հելմհոլից ազատ էներգիան հավասարակշիռ վիճակի համար գրվում է որպես  \mathcal F= \mathcal F(T,V,N) ֆունկցիա։

Տեսական և կիրառական քիմիայի միջազգային միության հանձնարարականով Հելմհոլցի էներգիան  քիմիական թերմոդինամիկայում կարելի է նաև նշանակել որպես  *A*։

## Հելհոլցի ազատ էներգիան և թերմոդինամիկական հավասարակշռության կայունությունը
Ֆիքսված *ջերմաստիճանով* և *ծավալով* համակարգում կայուն հավասարակշռության վիճակը համապատասխանում է Հելմհոլցի ազատ էներգիայի մինիմումի կետին։ Այլ կերպ ասած, այդպիսի համակարգում այդ կետում հնարավոր չեն մակրոսկոպիկ պարամետրերի փոփոխություններ։

## Հելմհոլցի ազատ էներգիան և առավելագույն աշխատանքը
Հելմհոլցի ազատ էներգիան իր անվանումը ստացել է նրանից, որ թերմոդինամիկական համակարգի կողմից արտաքին ուժերի վրա կատարած աշխատանքի չափն է։

Դիցուք համակարգը 1 վիճակից անցնում է 2 վիճակ։ Քանի որ աշխատանքը համակարգի վիճակի ֆունկցիա չէ, համակարգի կողմից այդ պրոցեսում կատարված աշխատանքը կախված կլինի այդ անցման ճանապարհից։ Կարելի է ցույց տալ, որ այս դեպքում համակարգի կատարած առավելագույն աշխատանքը հավասար է Հելմհոլցի ազատ էներգիայի նվազմանը․

:A^f_{max}=-\Delta \mathcal F։
*f* ինդեքսը նշանակում է, որ դիտարկվող մեծությունը համակարգւ լրիվ աշխատանքն է տվյալ պրոցեսում։

## Հելմհոլցի և Գիբսի ազատ էներգիաներ
Երբեմն ազատ էներգիա են անվանում ոչ թե Հելմհոլցի էներգիան, այլ՝ Գիբսի էներգիան։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ Գիբսի էներգիան նույնպես առավելագույն աշխատանքի չափն է, սակայն այս դեպքում դիտարկվում է միայն արտաքին մարմինների վրա կատարած աշխատանքը՝ բացառելով միջավայրը․

:A^u_{max}=-\Delta G, 
որտեղ G-ն Գիբսի էներգիան է։

## Տես նաև
* Թերմոդինամիկական պոտենցիալներ
* Գիբսի էներգիա
* Թերմոդինամիկական աշխատանք

## Ծանոթագրություններ

## Գրականություն
* *Базаров И. П.* Термодинамика. М.: Высшая школа, 1991. 376 с.
* * Квасников. И. А.* Термодинамика и статистическая физика. Теория равновесных систем, том. 1. М.: Изд-во МГУ, 1991. (2-е изд., испр. и доп. М.: УРСС, 2002. 240 с.)
* Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Наука, 1975. — Т. II. Термодинамика и молекулярная физика. — 519 с.
* Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Статистическая физика. Часть 1. — Издание 3-е, дополненное. — М.: Наука, 1976. — 584 с. — («Теоретическая физика», том V).

Կատեգորիա:Ջերմադինամիկական պոտենցիալներ
Կատեգորիա:Էներգիա
Կատեգորիա:Ֆիզիկայի հասկացություններ