열역학 퍼텐셜

틀:학술 틀:토막글 열역학 퍼텐셜(Thermodynamic potential)은 계를 표현하는 스칼라 함수를 말한다.

종류

내부 에너지

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열역학 제1법칙에서

[math]\displaystyle{ dU=\delta Q+\delta W }[/math]

임을 안다. 이를 달리 나타내면

[math]\displaystyle{ dU=TdS-pdV }[/math]

이고

[math]\displaystyle{ T=\left(\frac{\partial U}{\partial S}\right)_V }[/math]

[math]\displaystyle{ p=-\left(\frac{\partial U}{\partial V}\right)_S }[/math]

엔탈피

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엔탈피(Enthalpy)는

[math]\displaystyle{ H=U+pV }[/math]

로 정의된다. 그러면

[math]\displaystyle{ dH=dU+Vdp+pdV=TdS+Vdp }[/math]

이고

[math]\displaystyle{ T=\left(\frac{\partial H}{\partial S}\right)_p }[/math]

[math]\displaystyle{ V=\left(\frac{\partial H}{\partial p}\right)_S }[/math]

헬름홀츠 자유 에너지

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헬름홀츠 자유 에너지(Helmholtz free energy)는

[math]\displaystyle{ F=U-TS }[/math]

로 정의된다. 그러면

[math]\displaystyle{ dF=dU-SdT-TdS=-SdT-pdV }[/math]

이고

[math]\displaystyle{ S=-\left(\frac{\partial F}{\partial T}\right)_V }[/math]

[math]\displaystyle{ p=-\left(\frac{\partial F}{\partial V}\right)_T }[/math]

깁스 자유 에너지

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깁스 자유 에너지(Gibbs free energy)는

[math]\displaystyle{ G=H-TS }[/math]

로 정의된다. 그러면

[math]\displaystyle{ dG=dH-SdT-TdS=Vdp-SdT }[/math]

이고

[math]\displaystyle{ V=\left(\frac{\partial G}{\partial p}\right)_T }[/math]

[math]\displaystyle{ S=-\left(\frac{\partial G}{\partial T}\right)_p }[/math]