# 热力学 / 吉布斯自由能计算器

由 ΔH、ΔS 和温度计算吉布斯自由能 ΔG = ΔH − TΔS，判断反应自发性，求平衡温度及平衡常数 K。

> 标准页面: https://elysiatools.com/zh/tools/thermodynamics-gibbs-calculator

- **分类:** Math & Numbers

- **关键词:** 吉布斯自由能, 热力学, 焓, 熵, 自发性, 平衡常数

## 概述

本热力学与吉布斯自由能计算器支持通过输入焓变（ΔH）、熵变（ΔS）和温度，快速计算吉布斯自由能变（ΔG），从而帮助您判断化学反应的自发性，并可用于求解反应的平衡常数 K 或反应达到平衡时的临界温度。

## 输入项

- **计算模式** (select)
- **焓变 ΔH (kJ/mol)** (number): Negative = exothermic, positive = endothermic.
- **熵变 ΔS (J/mol·K)** (number): Negative = more ordered, positive = more disordered. Units are J (not kJ).
- **温度 (K)** (number): Absolute temperature. Used in 'Find ΔG' mode.
- **温度单位** (select)
- **小数位数** (number)

## 适用场景

- 需要根据已知的焓变和熵变数据，快速评估特定温度下化学反应是否能自发进行时。
- 需要计算吸热且熵增（或放热且熵减）反应达到平衡状态（ΔG = 0）时的临界温度时。
- 在化学教学或科研实验中，需要快速获取反应的吉布斯自由能变及平衡常数 K 的估算值时。

## 工作原理

- 选择计算模式，可选择“求 ΔG、K 及自发性”或“求平衡温度 (ΔG = 0)”。
- 输入反应的焓变 ΔH（单位为 kJ/mol）和熵变 ΔS（单位为 J/mol·K），并设置温度及对应的单位（开尔文或摄氏度）。
- 系统自动将熵变单位转换为 kJ/mol·K，并根据热力学公式 ΔG = ΔH - TΔS 进行计算，输出自由能变、自发性结论及平衡常数。

## 使用案例

- 评估工业化学合成反应在不同操作温度下的热力学可行性与转化限度。
- 确定分解反应（如碳酸盐热分解）开始自发进行所需的最低加热温度。
- 辅助高校化学及材料科学专业的师生进行热力学课后作业验证与实验数据推导。

## 常见问题

### 为什么输入的熵变（ΔS）单位是 J/mol·K，而焓变（ΔH）是 kJ/mol？

这是化学热力学中的标准单位习惯。计算器在计算时会自动将 ΔS 除以 1000 转换为 kJ/mol·K，以确保公式中的能量单位一致。

### 如何根据计算出的 ΔG 判断反应的自发性？

当 ΔG < 0 时，反应在指定温度下可自发进行；当 ΔG > 0 时，反应非自发；当 ΔG = 0 时，反应处于平衡状态。

### 平衡温度模式是如何计算的？

在该模式下，系统令 ΔG = 0，通过公式 T = ΔH / ΔS 计算出反应改变自发性方向的临界温度（开尔文），并可转换为摄氏度输出。

### 计算器支持摄氏度输入吗？

支持。您可以在温度单位下拉菜单中选择“摄氏度 (°C)”，计算器会自动将其转换为绝对温度开尔文（K）进行热力学公式计算。

### 平衡常数 K 是如何估算的？

计算器利用热力学公式 ΔG = -RT ln K（即 K = e^(-ΔG / RT)）来计算指定温度下的平衡常数 K，其中 R 为气体常数。

## 相关工具

- [绝对值计算器](https://elysiatools.com/zh/tools/absolute-value-calculator): 计算正数、负数或小数的绝对值，并说明它与零点的距离关系
- [调整后 R 平方计算器](https://elysiatools.com/zh/tools/adjusted-r-squared-calculator): 根据 R 平方、样本量和预测变量数量计算调整后 R 平方
- [换气次数 ACH 计算器（n = Q/V）](https://elysiatools.com/zh/tools/air-changes-per-hour): 由新风风量 Q 与房间体积 V 求换气次数 n=Q/V（单位 1/h）。支持三种模式：求 n（给 Q、V）、求风量 Q（给 n、V）、求体积 V（给 n、Q）。风量支持 m³/s/m³/h/CFM，体积支持 m³/ft³/L。并按完全混合单区衰减模型给出达到设定净化目标（剩余比例，默认 1%）所需时间 t=−ln(ε)/n。
- [滚动轴承额定寿命 L10 计算器](https://elysiatools.com/zh/tools/bearing-life-l10): 计算滚动轴承基本额定寿命 L10 = (C/P)^p。球轴承 p=3，滚子轴承 p=10/3。给定转速时可换算为小时寿命 L10h。
- [螺栓扭矩预紧力计算器](https://elysiatools.com/zh/tools/bolt-torque-clamp-force): 计算螺栓拧紧扭矩与轴向预紧力的换算。T = K·F·d，K 为螺母系数（干钢约 0.20）。可由预紧力求扭矩，或由扭矩求预紧力。
- [电缆载流量估算计算器](https://elysiatools.com/zh/tools/cable-ampacity-calculator): 按 IEC 60364-5-52 简化方法估算铜芯电缆载流量。根据截面积、绝缘材质（PVC 70°C / XLPE 90°C）、敷设方式和环境温度自动叠加修正系数，输出修正后允许载流量。基准值取自空气中穿管敷设。
- [链传动传动比计算器](https://elysiatools.com/zh/tools/chain-sprocket-ratio): 计算链传动的传动比、输出转速与链条线速度。i = z₂/z₁ = n₁/n₂，链速 v = z₁·p·n₁/60000。输入链条节距后可计算链条线速度。
- [冷凝/蒸发温度推算器（按逼近/饱和压力/过冷过热）](https://elysiatools.com/zh/tools/condensing-temperature-calculator): 推算制冷系统的饱和冷凝温度 T_cond 与蒸发温度 T_evap。三种模式：1) 由逼近温差——T_cond=环境温度+冷凝器逼近 ΔT，T_evap=介质温度−蒸发器逼近 ΔT；2) 由实测饱和压力——给定制冷剂（R-22/R-134a/R-410A）的 P_cond、P_evap，用 Antoine 反算；3) 由过冷/过热——T_cond=液管温度−SC，T_evap=吸气管温度−SH。温度支持 °C/K/°F，压力支持 bar/MPa/kPa/PSI（绝对或表压，默认大气压 1.01325 bar），结果以 °C 输出。

## 示例

- [Web Python 图像处理示例](https://elysiatools.com/zh/samples/web-image-processing-python): Web Python 图像处理示例，使用 PIL/Pillow 包括读取、保存、缩放和格式转换
- [无版权FLAC音频样本](https://elysiatools.com/zh/samples/flac-samples): 用于测试与开发的 FLAC 无损音频样本集合，包含自然声音与冥想音乐
- [无版权MP3音频样本](https://elysiatools.com/zh/samples/mp3-samples): 免费使用和测试的无版权音频样本集合，包括自然声音、冥想音乐和环境音频，适用于测试和开发目的
- [无版权WAV音频样本](https://elysiatools.com/zh/samples/wav-samples): 用于测试与开发的未压缩 WAV 音频样本集合，包含自然声音与冥想音乐