Energía de Helmholtz

Energía de Helmholtz (también denominada función de Helmholtz o función trabajo) es una magnitud extensiva, función de estado y potencial termodinámico, de un sistema termodinámico y que, por tanto, no depende del proceso sufrido, sino del estado final e inicial del sistema. Se usa para ver qué procesos son espontáneos en condiciones de temperatura y volumen constantes. Previamente era denominada energía libre, término que actualmente se retiró de acuerdo a la proposición de la IUPAC.

Propiedades de la Energía de Helmholtz

Se mide en joules [J], calorías [cal] o cualquier otra unidad de energía. Sus variables canónicas son la temperatura $T$ y volumen $V$ del sistema. Además, se suele simbolizar con la letra A, de «trabajo» (arbeit, en alemán) o la letra F, de libre (free, en inglés ).

$A=A(T,V)\,$

Definición total

$A=U-TS\,$

donde U es la energía interna y S la entropía.

Definición diferencial

$dA=-SdT-PdV\,$

donde P es la presión del sistema.

Otros datos importantes

Se relaciona con la energía de Gibbs mediante la expresión

(3)

$dG=dA+d(PV)\,$

Notar de la ecuación (1), que de la Primera ley de la termodinámica

$\Delta U=Q-W=\Delta (TS)+\Delta A\,$

Donde

$\Delta U$ = variación de energía interna del sistema

$Q$ = calor recibido por el sistema

$W$ = trabajo realizado por el sistema

Siendo:

$TdS = dQ_r\,$ el calor reversible (es decir, que se puede evacuar o recuperar del sistema cuantas veces se quiera, sin requerir un gasto extra de energía en este proceso).

Integrando a $T$ constante:

$\Delta (TS)=Q_r\,$

Por lo tanto, en un proceso reversible, el trabajo realizado por el sistema es el negativo de la variación de su energía de Helmholtz:

$W_r=-\Delta A\,$

De ahí que también reciba el nombre de Función Trabajo

Véase también

• Termodinámica
• Entalpía
• Reacción química
• Termoquímica

Referencia

Enlaces externos

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