Termodinamikte, Gibbs serbest enerjisi, termodinamik bir sistemin sabit sıcaklık ve basınçta (izotermal, izobarik) yapabileceği maksimum geri dönüşümlü işi hesaplamak için kullanılabilen termodinamik bir potansiyel olan serbest entalpi olarak da bilinir.
Potansiyel enerjideki azalmanın yapılabilecek maksimum iş olarak tanımlandığı mekanikte olduğu gibi, farklı potansiyellerin farklı anlamları vardır. Gibbs serbest enerji düşüşü (Uluslararası Birimlerde Joule), kapalı bir termodinamik sistemden çıkarılabilen maksimum genişlemeyen iş miktarıdır; bu maksimuma ancak tamamen tersine çevrilebilir bir işlemle ulaşılabilir.
Bir sistem başlangıçtan son durumuna geri dönüşümlü olarak değiştiğinde, Gibbs serbest enerjisindeki azalma, sistemin kendi çevresine yaptığı işle, basınç kuvvetinin çalışmasıyla azalır.
Gibbs serbest enerjisi G ile gösterilir ve G = H - TS denkleminde ifade edilir.
Gibbs Helmholtz Denklemi:
ΔG = ΔH - TΔS
Bu denklem, bir sürecin kendiliğindenliğini tahmin etmede çok faydalıdır.
(i) ∆G negatifse, süreç kendiliğinden gerçekleşir
(ii) ∆G pozitifse, süreç kendiliğinden değildir
(iii) Sıfıra eşitse, süreç dengede
(Ayrıca şunu okuyun: Boyle Yasasını tanımak)
Başlangıçta kullanılabilir enerji olarak adlandırılan Gibbs serbest enerjisi, 1870 yılında Amerikalı bilim adamı Josiah Willard Gibbs tarafından geliştirildi. Gibbs, 1873'te bu "mevcut enerjiyi" şu şekilde tanımladı:
"Bir maddeden, belirli bir başlangıç durumunda, hacim miktarını artırmadan veya ısının nesnenin içine veya dışından akmasına izin vermeden, belirli bir miktarda elde edilebilecek en büyük mekanik iş miktarı, başlangıç durumlarında kalan kapanma işlemleri hariç.
Gibbs'e göre nesnenin başlangıç durumu, "nesnelerin, tersine çevrilebilir bir işlem aracılığıyla enerji açığa çıkmış durumdan geçmesi sağlanabilecek" şekilde olmalıdır.
Gibbs serbest enerjisi ve denge
Δ r GƟ = Δ r HƟ - TΔ r SƟ = −2.303RTlogK
Nerede:
K denge sabiti
R, gaz sabiti
T sıcaklıktır
Güçlü bir endotermik reaksiyon için, Δ r HƟ değeri büyük ve pozitiftir. Bu değer için reaksiyon K 1'den çok daha az olacaktır ve reaksiyon bir ürün oluşturacaktır.
Güçlü bir endotermik reaksiyon için, Δ r HƟ değeri büyük ve negatiftir. Böyle bir reaksiyon değeri için K, 1'den büyük olacaktır.
