摩爾自由能英文解釋翻譯、摩爾自由能的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 molal free energy; molar free energy

分詞翻譯：

摩爾的英語翻譯：

mol
【化】 mole

自由能的英語翻譯：

【計】 free energy
【化】 free energy; work function

專業解析

摩爾自由能（Molar Free Energy）是熱力學中的一個核心概念，指在恒溫恒壓（或恒溫恒容）條件下，1摩爾物質所能做的最大有用功。它本質上是吉布斯自由能（Gibbs Free Energy）或亥姆霍茲自由能（Helmholtz Free Energy）的摩爾形式，分别對應不同的系統約束條件。

一、核心定義與物理意義

吉布斯自由能（G）的摩爾形式
在恒溫恒壓（T, P恒定）系統中，摩爾吉布斯自由能（( G_m )）定義為：

$$

Gm = left( frac{partial G}{partial n} right){T,P}

$$

其物理意義是：系統在恒溫恒壓下，1摩爾物質發生狀态變化時可用于非體積功（如電功、化學功）的最大能量。它是判斷化學反應自發性的關鍵指标（( Delta G_m < 0 ) 表示自發過程）。
亥姆霍茲自由能（A）的摩爾形式
在恒溫恒容（T, V恒定）系統中，摩爾亥姆霍茲自由能（( A_m )）定義為：

$$

Am = left( frac{partial A}{partial n} right){T,V}

$$

表示系統在恒溫恒容條件下所能做的最大功。

二、數學表達與單位

摩爾自由能的計算公式為：

吉布斯自由能：( G_m = H_m - T S_m )（( H_m )為摩爾焓，( S_m )為摩爾熵）
亥姆霍茲自由能：( A_m = U_m - T S_m )（( U_m )為摩爾熱力學能）

國際單位：焦耳每摩爾（J/mol）或千焦每摩爾（kJ/mol）。

三、應用場景

化學反應方向判斷：
( Delta G_m < 0 ) 預示反應正向自發進行（例如：電池放電過程）。

相平衡分析：
多相系統中，各相的摩爾吉布斯自由能相等時達到平衡（如冰水共存）。

溶液化學勢定義：
溶液中組分i的化學勢 ( mu_i ) 即其偏摩爾吉布斯自由能，決定物質傳遞方向。

四、權威參考來源

IUPAC《物理化學術語》（國際純粹與應用化學聯合會）
明确定義吉布斯自由能及其摩爾量在熱力學體系中的核心地位。來源：Gold Book（需訪問IUPAC官網術語庫）。

Peter Atkins《Physical Chemistry》教材
第10版詳細推導了 ( G_m ) 與反應自發性的關系（Chapter 4）。來源：Oxford University Press。

南京大學《物理化學》線上課程
闡釋摩爾自由能在相圖與化學平衡中的應用（模塊：多組分系統熱力學）。來源：南京大學開放課程平台。

五、漢英術語對照

中文	英文
摩爾自由能	Molar Free Energy
摩爾吉布斯自由能	Molar Gibbs Free Energy
摩爾亥姆霍茲自由能	Molar Helmholtz Free Energy
化學勢	Chemical Potential
自發過程	Spontaneous Process

網絡擴展解釋

摩爾自由能是熱力學中描述單位物質的量（1摩爾）物質在特定條件下所能提供的最大有用功的物理量，屬于系統的狀态函數。以下是其核心要點：

定義與内涵

基本概念
摩爾自由能表示每摩爾物質在等溫、等壓（或等容）過程中可對外輸出的有效能量。它反映了系統從當前狀态到平衡狀态時釋放的可用能量，常用于判斷化學反應或物理過程的自發性。
分類
根據條件不同，分為兩類：
- 吉布斯自由能（G）：適用于等溫等壓條件，公式為：
  $$ G = H - TS $$
  對應的摩爾吉布斯自由能：
  $$ G_m = H_m - T S_m $$
  其中 ( H_m ) 為摩爾焓，( S_m ) 為摩爾熵。
- 亥姆霍茲自由能（A）：適用于等溫等容條件，公式為：
  $$ A = U - TS $$
  摩爾形式同理。

物理意義

判斷過程方向
若系統摩爾自由能變化（ΔG_m）< 0，過程自發進行；ΔG_m = 0 時系統達到平衡。
能量效率表征
自由能是“有序能量”，而熵（TS）代表無法做功的“無序能量”。例如，生物體通過代謝将食物自由能轉化為ATP中的可用能量，維持生命活動。

應用領域

化學反應方向預測
通過計算反應的ΔG_m判斷是否自發（如燃燒反應通常ΔG_m < 0）。
相變分析
如水在沸點時液态與氣态的摩爾自由能相等，系統達到動态平衡。
材料科學
評估合金形成、晶體結構穩定性等。

補充說明

自由能極小化是自組織系統的普遍規律，系統趨向自由能最低的平衡态。
實際計算需結合具體條件（如溫度、壓力）和物質的熱力學數據（如标準生成自由能）。

如需更深入的公式推導或實例計算，可參考熱力學教材或權威數據庫。