Redigerer Gibbs fri energi (avsnitt)

==Maksimalt arbeid==

Det er entropien som gjennom [[termodynamikkens andre hovedsetning]] forhindrer at all indre energi kan omformes i nyttig arbeid. Denne fundamentale naturloven sier nemlig at når systemet tilføres en liten varmemengde ''&Delta;Q&thinsp;'', så vil dets [[indre energi]] forandres med  ''&Delta;U&thinsp;'' samtidig med at det utfører et lite arbeid ''&Delta;W&thinsp;'', så må disse forandringene oppfylle den fundamentale relasjonen

: <math>  T\Delta S \ge \Delta U + \Delta W </math>

Befinner systemet seg under konstant trykk, vil arbeidet ''&Delta;W&thinsp;'' som det utfører, bestå av det mekaniske arbeidet ''P&Delta;V&thinsp;'' samt eventuelt annet arbeid  ''&Delta;W'&thinsp;'' som det kan utføre. Arbeidet mot det eksterne trykket kan ikke nyttes videre, så det disponible arbeidet er gitt ved ''&Delta;W'&thinsp;''. Den termodynamiske ulikheten kan dermed skrives som {{nowrap|''T&Delta;S &ge; &Delta;U + P&Delta;V + &Delta;W'&thinsp;''}}. Men da temperatur ''T'' og trykk ''P'' er antatt å være konstante, vil derfor {{nowrap|''-&Delta;W' &ge; &Delta;(U + PV - TS)''}}. På den måten dukker definisjonen for Gibbs fri energi naturlig opp. For hver slik forandring  ved konstant temperatur må man alltid ha at

: <math> -(\Delta G)_T \ge \Delta W' </math>

Det '''maksimale arbeid''' som systemet kan levere, er derfor gitt ved ''&Delta;W'<sub>max</sub> = - (&Delta;G)<sub>T</sub>&thinsp;'' og kan kun oppnås når forandringen skjer '''reversibelt'''. Et illustrerende eksempel er det elektriske arbeid som kan produseres i et [[batteri]] eller [[elektrokjemisk celle]].<ref name = Castellan>G.W. Castellan, ''Physical Chemistry'', Addison-Wesley Publishing Company, New York (1971). ISBN 0-20-110386-9.</ref>

Hvis systemet blir overlatt til seg selv slik at det ikke utfører noe nyttig arbeid, vil ''&Delta;W' = 0''. Det er da isolert og vil kun kunne gjennomgå en '''spontan forandring''' som da må oppfylle betingelsen {{nowrap|''&Delta;G &le; 0''}}. Gibbs fri energi for systemet vil derfor avta og strebe mot et minimum som er karakterisert ved {{nowrap|''&Delta;G {{=}} 0''}}. Systemet er da i termisk likevekt.