什么是自由能?

[拼音]：ziyouneng

[外文]：free energy

热力学函数之一。有两种含义。英国和美国的冶金及一部分化学书刊中指的是等温等压下作判据的吉氏自由能G(Gibbs free energy)，其定义为：

式中H为焓，S为熵，T为绝对温度。德国和法国等欧洲大陆国家称吉氏自由能为自由焓(free enthalpy)，而苏联则称之为等压位（或等压势）。

另一含义则为等温、等容下作判据的赫氏自由能F(Helmholtz free energy)，其定义为：

式中U为内能。德、法等国称赫氏自由能为自由能，而英国和美国的冶金书刊则称之为功函或功含量，苏联则称之为等容位（或等容势）。

G 和F 的相互关系表达为：

式中P为压力，V为体积。从上式看出，在等压等容条件下，PV 无变化，则：

也就是说，对化学反应进行等温等压条件下的热力学分析，参加反应的物质全部是凝聚态物质(固体或液体)，因而其体积的变化可忽略不计时，反应的ΔG 等于ΔF。

从定义的逻辑性出发，吉氏自由能称为自由焓比较合理。

除了在高压釜或密闭蒸馏器进行的反应外，冶金反应经常在定压条件下进行；相变过程，特别是相图的测定，一般是凝聚态且大都在1大气压下进行。因之，冶金工作者表达相律为：

式中c为组元数，p为相的数目，f为自由度。因此自由焓是冶金工作者常用以判别冶金过程方向及平衡态的热力学依据。但必须注意，此自由焓在英国和美国的冶金书刊中常称为自由能。