2.7 ギブスの自由エネルギー

ギブスの自由エネルギーが等圧等温の環境において減少することが時間の進む方向を示す指標となることを示す。

等圧等温で状態１から状態２に変化したとすると、等温であるので、式(2.31)より次式が成り立つ。仕事は体積が減る方向で系のエネルギーが増えるのでマイナスがつく。

	$\displaystyle W$	$\displaystyle\geq\Delta F$
	$\displaystyle-P\Delta V$	$\displaystyle\geq\Delta F$
	$\displaystyle 0$	$\displaystyle\geq\Delta F+P\Delta V$
	$\displaystyle 0$	$\displaystyle\geq F_{2}+PV_{2}-(F_{1}+PV_{1})$
	$\displaystyle F_{1}+PV_{1}$	$\displaystyle\geq F_{2}+PV_{2}$

上式から $F+PV$ は変化前１より変化後２で必ず小さくなることが分かる。この $F+PV$ をギブスの自由エネルギー $G$ として定義する。

\displaystyle G=F+PV

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