Hermann von Helmholtz foi um físico e médico alemão. Ele fez grandes contribuições para muitos campos da ciência. Do ponto de vista da filosofia da informação, seu trabalho mais importante foi sobre os fundamentos mecânicos clássicos da termodinâmica.

O artigo de Helmholtz sobre a conservação de energia (que ele chamou de "força") foi publicado em 1847, alguns anos antes de Clausius .

Vários anos mais tarde, em 1882, seu artigo " Sobre a termodinâmica dos processos químicos " definiu sua ideia de energia disponível ou "livre" como A = U − TS (onde U é a energia, T é a temperatura e TS é a entropia). É a quantidade de trabalho mecânico que pode ser realizada pela transferência de calor de um corpo quente para um corpo frio a volume constante.

Anos mais tarde, J. Willard Gibbs definiu sua energia livre como U + PV - TS para sistemas que variam em pressão ou volume.

Investigações anteriores sobre o valor do trabalho em processos químicos relacionam-se quase exclusivamente às quantidades de calor que surgem ou desaparecem durante a formação e decomposição de compostos. Ora, alterações no estado de agregação e na densidade das substâncias envolvidas estão indissoluvelmente ligadas à maioria das transformações químicas. Destas últimas, contudo, sabemos com certeza que são capazes de produzir ou consumir trabalho de duas formas distintas: primeiro, na forma de calor; segundo, na forma de outros tipos de trabalho conversíveis indefinidamente. Uma reserva de calor não é, como bem se sabe pela lei de Carnot — mais precisamente expressa por Clausius —, conversível indefinidamente em outros equivalentes de trabalho. Só podemos obter essa conversão, e mesmo assim apenas parcialmente, permitindo que o resíduo não transformado do calor passe para um corpo de temperatura mais baixa.

Sabemos que, em casos de fusão, vaporização, expansão de gases, etc., o calor pode ser extraído de corpos vizinhos à mesma temperatura, para se transformar em trabalho de outras formas. Como essas transformações, conforme já mencionado, estão indissoluvelmente ligadas à maioria dos processos químicos, essa circunstância demonstra claramente que, mesmo no caso de transformações químicas, a origem dessas duas formas de equivalentes de trabalho deve ser examinada e considerada sob a perspectiva da lei de Carnot.

Há muito se sabe que existem processos químicos que ocorrem espontaneamente e prosseguem sem força externa, e nos quais o frio é produzido. Desses processos, o tratamento teórico habitual, que trata apenas do calor desenvolvido como medida do trabalho realizado pelas forças químicas de afinidade, não consegue fornecer uma explicação satisfatória*...

Se considerarmos agora que as forças químicas podem produzir não apenas calor, mas também outras formas de energia, estas últimas mesmo sem a necessidade de qualquer alteração de temperatura nas substâncias interagentes correspondente à magnitude do efeito, como, por exemplo, no caso da produção de trabalho por uma bateria galvânica; então parece-me inquestionável que, mesmo no caso dos processos químicos, deve-se fazer uma distinção entre as partes de suas forças de afinidade capazes de livre transformação em outras formas de trabalho e as partes produzíveis apenas como calor.

Aqui, Helmholtz introduz sua energia livre, sem saber que Gibbs já a havia definido dez anos antes.

A seguir, por uma questão de brevidade, distinguirei essas duas partes da energia como energia "livre" e energia "ligada". Veremos mais adiante que processos que se originam e ocorrem espontaneamente, sem a ajuda de qualquer força externa, quando o sistema está em repouso e mantido a uma temperatura uniforme constante, só podem ocorrer em uma direção que cause a diminuição da energia livre.

Nessa categoria também serão considerados os processos químicos que se originam espontaneamente e ocorrem a temperatura constante. Partindo do pressuposto da aplicabilidade irrestrita da lei de Clausius, seria, portanto, o valor da energia livre, e não o da energia total liberada pelo calor, que determinaria, sobretudo, a direção em que a afinidade química pode se tornar ativa.

( A Termodinâmica dos Processos Químicos . )

Wikipédia,
Enciclopédia Stanford de Filosofia

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