Potentiel thermodynamique

Un potentiel thermodynamique est une fonction d'état qui décroît au cours de l’évolution spontanée d'un système thermodynamique. Le potentiel thermodynamique est minimum à l'équilibre.

Énergie libre, F

C'est une fonction d'état extensive : F=U−TS avec U l'énergie libre, T la température et S l'entropie.

Pour un système thermodynamique soumis aux seules forces de pression, évoluant de façon isochore et monotherme avec un thermostat à T0, la fonction F∗=U−T0S joue le rôle de potentiel thermodynamique.

Enthalpie libre, G

C'est une fonction d'état extensive : G=H−TS avec H l'enthalpie.

Pour un système thermodynamique soumis aux seules forces de pression, évoluant de façon monotherme avec un thermostat à T0, et monobare avec un pressostat à P0, la fonction G∗=U+P0V−T0S joue le rôle de potentiel thermodynamique.

Identités thermodynamiques

dU=TdS−pdVdH=TdS+VdpdF=−SdT−pdVdG=−SdT+Vdp

Relation de Gibbs-Helmoltz

U=−T2(∂(F/T)∂T)VH=−T2(∂(G/T)∂T)p

Enthalpie libre molaire d'un gaz parfait

g(T,p)=g0(T)+RTln(pp0)