Que savez-vous de l’énergie libre ?
Le terme « énergie libre » a été utilisé dans divers contextes, et il est crucial de préciser qu’en termes scientifiques et techniques, « énergie libre » n’est pas synonyme de mouvement perpétuel ou d’énergie illimitée sans aucun coût ni intrant. Il s’agit plutôt d’un concept utilisé en thermodynamique et en physique pour décrire l’énergie disponible pour effectuer un travail dans un système.
1. Définition thermodynamique :
- En thermodynamique, l’énergie libre est souvent désignée par le symbole G (énergie libre de Gibbs) ou F (énergie libre de Helmholtz). L’énergie libre de Gibbs est utilisée pour les systèmes à pression constante, tandis que l’énergie libre de Helmholtz est utilisée pour les systèmes à volume constant.
2. Énergie gratuite Gibbs (G) :
- Pour un système à pression constante, l’énergie libre de Gibbs est définie comme G = H – TS, où H est l’enthalpie, T est la température et S est l’entropie. Le changement de l’énergie libre de Gibbs, ΔG, au cours d’un processus détermine si le processus est spontané. Si ΔG est négatif, le processus se produit spontanément.
3. Énergie libre de Helmholtz (F) :
- Pour un système à volume constant, l’énergie libre de Helmholtz est définie comme F = U – TS, où U est l’énergie interne, T est la température et S est l’entropie. Semblable à l’énergie libre de Gibbs, la variation de l’énergie libre de Helmholtz, ΔF, indique si un processus est spontané lorsqu’il est négatif.
4. Importance en thermodynamique :
- Le concept d’énergie libre est important pour prédire la spontanéité et la direction des processus chimiques et physiques. Dans un système fermé, un processus a tendance à se produire spontanément s’il entraîne une diminution de l’énergie libre.
5. Mouvement perpétuel et idées fausses :
- Il est important de noter que le terme « énergie libre » est souvent utilisé à mauvais escient dans le contexte d’un mouvement perpétuel ou d’appareils prétendant produire une énergie illimitée sans apport. De telles affirmations violent les lois de la thermodynamique, selon lesquelles l’énergie ne peut être créée ou détruite, mais seulement convertie d’une forme à une autre.
6. Énergie renouvelable et durabilité :
- Dans un contexte sociétal plus large, les discussions sur « l’énergie gratuite » peuvent concerner les sources d’énergie renouvelables, telles que l’énergie solaire ou éolienne. Même si ces sources exploitent l’énergie issue de processus naturels, elles nécessitent néanmoins des investissements initiaux et un entretien continu. Le terme « gratuit » dans ce contexte implique que la source d’énergie est abondante et disponible gratuitement dans la nature.
En résumé, le concept d’énergie libre en thermodynamique fait référence à l’énergie disponible pour effectuer un travail dans un système. Elle joue un rôle crucial dans la compréhension de la spontanéité des processus physiques et chimiques. Cependant, il est essentiel de distinguer ce concept scientifique des notions trompeuses de mouvement perpétuel ou de génération d’énergie illimitée sans une bonne compréhension des lois de la thermodynamique.
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