Variables
Descripción
¿Qué calcula esta fórmula?
La energía libre de Helmholtz representa el máximo trabajo útil que puede obtenerse de un sistema termodinámico que opera a temperatura y volumen constantes.
Es uno de los potenciales termodinámicos fundamentales utilizados en fisicoquímica, mecánica estadística y ciencia de materiales.
Cuándo se utiliza
Se utiliza para analizar sistemas que operan a temperatura y volumen constantes, como recipientes cerrados, modelos termodinámicos teóricos y numerosas aplicaciones de mecánica estadística.
Ejemplo
Datos:
U = 5000 J
T = 300 K
S = 10 J/K
Fórmula:
A = U − TS
Sustitución:
A = 5000 − (300 × 10)
Resultado:
A = 2000 J
El sistema posee 2000 J de energía libre de Helmholtz disponible para realizar trabajo útil bajo condiciones de volumen constante.
Aplicaciones
Termodinámica química
Mecánica estadística
Fisicoquímica
Ciencia de materiales
Modelado termodinámico
Nota
La energía libre de Helmholtz es especialmente útil para sistemas mantenidos a temperatura y volumen constantes.
Su forma diferencial es:
dA = −S dT − P dV
lo que muestra que A depende naturalmente de la temperatura y el volumen.
En química, la energía libre de Gibbs suele utilizarse con mayor frecuencia porque la mayoría de los procesos de laboratorio e industriales ocurren aproximadamente a presión constante. La energía libre de Helmholtz adquiere especial importancia en termodinámica teórica, física del estado sólido y mecánica estadística.