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通俗讲解：亥姆霍兹自由能时间：2025-05-16 亥姆霍兹自由能（Helmholtz Free Energy）是热力学中用来衡量系统在等温等容条件下能对外做多少有用功的“能量标签”。它的核心公式是： A=U−TS 其中： U 是系统的内能（所有分子动能和势能的总和）， T 是温度（绝对温度）， S 是熵（系统的混乱程度）。
亥姆霍兹自由能的目的是什么？判断反应方向：在等温等容条件下，若亥姆霍兹自由能减少（ΔA<0），过程会自发进行；若增加（ΔA>0），则需要外界输入能量。例如：冰块融化：在密闭容器中（体积不变），冰块吸热融化时，系统的熵增加（混乱度上升），导致 ΔA<0，融化自发进行。
简化热力学分析：它避免了单独考虑环境变化的复杂性，只需关注系统本身的状态变化，特别适用于封闭系统的实验设计。
通俗案例讲解案例1：密闭容器中的化学反应现象：氢气和氧气在密闭钢瓶中燃烧生成水蒸气。 原理：燃烧释放的热量（内能减少）部分转化为熵增（TΔS），剩余部分（ΔA）可能推动瓶内压力变化对外做功。
案例2：冰块融化实验条件：将冰块放入完全密封的保温箱（等容）并加热至0℃。 结果：冰块融化时，虽然温度不变，但分子排列更混乱（熵增），导致 ΔA<0，融化自发进行。 上一篇通俗讲解：熵下一篇通俗讲解：吉布斯自由能 |