热力学自由能解析
系统可用能量的量化表达与过程自发性判断
自由能的核心概念
自由能是热力学中的核心概念，用于描述系统在特定条件下的可用能量，以及判断物理或化学过程的方向性和自发性。根据不同的约束条件（如恒温恒压或恒温恒容），自由能通常分为吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能两类。
实际意义与应用
化学反应
生成物的吉布斯自由能若低于反应物，反应才能自发进行（如水结冰需低温降低 T S 项）。
生物系统
细胞利用ATP水解的 ΔG < 0 驱动合成代谢。
材料科学
通过计算自由能变化预测合金的相稳定性。
自由能是连接微观分子运动与宏观现象的关键桥梁，为理解自然过程和工程设计提供了定量工具。
