吉布斯自由能是什麼意思

吉布斯自由能（Gibbs free energy），又稱為可用能（available energy），是一個熱力學參數，用來描述一個化學系統的熱力學潛能，並可用於判斷化學反應的方向性和可進行性。吉布斯自由能是以美國物理化學家約西亞·威拉德·吉布斯（Josiah Willard Gibbs）的名字命名的，他在19世紀末期發展了這個概念。

吉布斯自由能的數學表達式為：

[ G = H - TS ]

其中，G是吉布斯自由能，H是焓（熱力學能的一種），T是絕對溫度，S是熵。焓H代表系統的能量，熵S代表系統的混亂度或無序度，而溫度T則是一個比例常數。

吉布斯自由能有一個重要的特性，即當一個化學反應從高吉布斯自由能狀態向低吉布斯自由能狀態進行時，該反應會自然發生，而不需要外部的功或能量輸入。這意味著，如果一個反應的吉布斯自由能變化（\Delta G）為負，則該反應傾向於向正向進行，即反應可以自發進行。相反，如果\Delta G為正，則反應需要外部的能量輸入才能進行。如果\Delta G為零，則反應達到平衡狀態。

在生物學、化學工程、材料科學和環境科學等領域，吉布斯自由能是一個非常有用的工具，用於預測和理解化學反應的趨勢和可能性。