طاقة هلمهولتس الحرة

	ميكانيكا إحصائية • ديناميكا حرارية
إحصاء الجسيمات
	Maxwell-Boltzmann; Bose-Einstein • Fermi-Dirac; Parastatistics • Anyonic statistics; Braid statistics
طواقم
	Microcanonical • Canonical; Grand canonical; Isothermal–isobaric; Isoenthalpic–isobaric
ديناميكا حرارية
	Gas laws • Carnot cycle; Dulong-Petit
نماذج
	Debye • Einstein • Ising
كمائن ثرموديناميكية
	طاقة داخلية • إنثالپيا; طاقة هلمهولتس الحرة; طاقة گيبس الحرة
فهماء
	Maxwell • Gibbs • Boltzmann
	• •

	الديناميكا الحرارية
الفروع
	كلاسيكية • احصائية • كيميائية; التوازن / اللاتوازن; موائع حرارية
قوانين
	القانون الصفري; القانون الأول; الثانون الثاني; القانون الثالث
الحالة والخصائص
العمليات والدورات
	العمليات:; متساوية لاضغط • Isochoric • متساوية الحرارة; Adiabatic • Isentropic • Isenthalpic; Quasistatic • Polytropic; Reversibility • Endoreversibility • عدم قابلية العكس :; Heat engines • مضخات الحرارة; كفاءة حرارية
المعادلات
	مبرهنة كارنو; مبرهنة كلاوسيوس; علاقة أسياسية; قانون الغاز القياسي; علاقات ماكسويل; العمل جدول المعادلات الثرموديناميكية
كمائن ثرموديناميكية
طاقة داخلية
إنثالپيا
طاقة هلمهولتس الحرة
طاقة گيبس الحرة
التاريخ والثقافة
	:; Entropy and time • Entropy and life; Brownian ratchet • Maxwell's demon; Heat death paradox • Loschmidt's paradox; Synergetics التاريخ:; التاريخ • التاريخ • Entropy • قوانين; الحركة الدائمة; نظريات:; Caloric theory • Vis viva • Theory of heat; المكافئ الميكانيكي للحرارة • Motive power; منشورات:; "An Experimental Enquiry Concerning ... Heat"; "On the Equilibrium of Heterogeneous Substances"; "Reflections on the Motive Power of Fire" خطوط زمنية:; الثرموديناميكا • محركات الحرارة الفن:; Maxwell's thermodynamic surface
الفهماء
	دانيال برنولي; سادي كارنو; بنوا پول إميل كلاپيرون; رودولف كلاوسيوس; هرمان فون هلمهولتس; يوليوس روبرت فون ماير; وليام رانكين; جون سميتون; گيورگ إرنست شتال; بنجامين طومسون; وليام طومسون; جون جيمس واترستون ·
	• •

طاقة هلمهولتس الحرة (بالإنگليزية: Helmholtz free energy) هي مفهوم في الديناميكا الحرارية وهي إحدى الكمونات الدينامية الحرارية الأربعة، وطورها هرمان فون هلمهولتس. وتقيس طاقة هلمهولتز مقدار العمل الذي نستطيع حتى نحصل عليه من نظام ترموديناميكي مغلق. تساوي طاقة هلمهولتز الطاقة الداخلية للنظام الترموديناميكي U مطروحاً منها حاصل ضرب درجة الحرارة المطلقة T في الإنتروبيا S.

${\displaystyle A=U-TS$

حيث

A: طاقة هلمهولتز
U: الطاقة الداخلية
T: درجة الحرارة المطلقة
S: إنتروبيا أوالاعتلاج

علاقات في الحركة الحرارية

نحصل على الطاقة الحرة A من الطاقة الداخلية ${\displaystyle S$

{\displaystyle A(T;V;N):=U(S;V;N)-T\,S

ثم نستعين بخاصتي الضغط ${\displaystyle \mu$

{\displaystyle \mathrm {d A(T;V;N)=-S\,\mathrm {d T-p\,\mathrm {d V+\mu \,\mathrm {d N

هذة المعادلة هي الصورة التفاضلية لطاقة هلمهولتز الحرة ، وهي تعني أنه في أحد التجارب سنغير درجة الحرارة T وعدد الذرات N بغرض الحصول على التغير في الطاقة الحرة A ( بينما تحتوي الطاقة الداخلية أيضا على الإنتروبيا ${\displaystyle S$ وحجم النظام ${\displaystyle V$ وعدد الذرات في النظام ${\displaystyle N$ ولكن تلك الثلاثة خواص تظل ثابتة خلال تجربتنا هذه ) .

فعند درجة حرارة ثابتة نستطيع حساب التغير في الشغل ${\displaystyle \Delta _{T \,W$ الذي يمكننا الحصول عليه أوالإنثالبي للنظام بالإستعانة ب القانون الأول للديناميكا الحرارية والقانون الثاني للديناميكا الحرارية عند ${\displaystyle T\equiv 0$ . وعندما تكون ${\displaystyle T>0$ قد يكون التغير في الشغل مساويا لطاقة هلمهولتز الحرة .

أي حتى التغير في الطاقة الحرة يحدد النهاية العظمى للشغل الممكن الحصول عليه من نظام تكون فيه درجة الحرارة ثابتة.

والطاقة الحرة تنتمي إلى الجهد الترموديناميكي ويرتبطان ببعضهما بواسطة ما يسمى جملة الحالات ${\displaystyle Z_{k$ في النظام :

{\displaystyle A(T;V;N)=-k_{B \,T\,\ln(Z(T;V;N)_{k )

وفي حالة نظام مغلق معزول ( System ${\displaystyle V$ =ثابت, ${\displaystyle N$ =ثابت وحرارة ثابتة ${\displaystyle T=T_{0$ ) يكون النظام في حالةتوازن حراري والطاقة الحرة أقل ما يمكن .