⚡ 자유에너지, 내부에너지, 엔탈피 차이점 한눈에 정리!

열역학을 공부하다 보면
내부에너지(U), 엔탈피(H), 자유에너지(G)
이 세 가지가 계속 등장합니다.

이름도 비슷하고, 다 "에너지" 얘기라 헷갈리기 쉽죠.

오늘은 이 세 가지를 쉽고 명확하게 비교해볼게요!

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✅ 1. 내부에너지(U)란?

"시스템 안에 저장된 모든 에너지"

내부에너지는 물질 속

• 분자들의 운동 에너지
• 원자 간의 결합 에너지
• 전자 이동 에너지
  등 모든 종류의 에너지를 다 합친 겁니다.

📌 U = 시스템 안의 총 에너지

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✅ 2. 엔탈피(H)란?

"내부에너지 + 압력 × 부피"

엔탈피는 내부에너지에다가
**'시스템이 주변에 미친 압력 일(PV)'**까지 더한 값입니다.

주로 일정한 압력(대기압 등) 아래에서 에너지 변화를 다룰 때 씁니다.

📌 H = U + PV

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✅ 3. 자유에너지(G)란?

"쓸 수 있는 에너지"

깁스 자유에너지는 전체 에너지에서
**무질서하게 퍼진 에너지(엔트로피 × 온도)**를 뺀 값입니다.

쉽게 말하면,
**"진짜로 쓸 수 있는 에너지"**만 따진 개념이죠.

📌 G = H - TS

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🧠 한 번에 정리하는 표

개념공식뜻특징

내부에너지(U)	-	시스템 안에 있는 총 에너지	가장 기본적인 에너지
엔탈피(H)	U + PV	내부에너지 + 외부 압력 일	일정 압력 조건에서 편리
깁스 자유에너지(G)	H - TS	쓸 수 있는 실질적 에너지	자발적 변화 예측 가능

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🔥 일상 속 예시로 감 잡기

• 물을 끓일 때
  물이 가열되면 내부에너지(U) 증가 → 수증기로 부피 팽창 → 엔탈피(H) 고려
  (부피가 커지면서 외부에 일함)
• 연료를 태울 때
  연소로 방출되는 전체 에너지(H) 중 일부는 무질서(TS)로 사라지고,
  남은 자유에너지(G)가 자동차를 움직입니다.
• 얼음이 녹을 때
  엔탈피는 증가하지만 엔트로피가 급격히 늘어나서,
  깁스 자유에너지(G)가 감소 → 녹는 과정이 자발적으로 일어남.

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📌 결론 요약

요약의미

U	시스템 속 모든 에너지 총합
H	U에 PV(압력×부피)까지 포함한 값
G	사용할 수 있는 실질적 에너지 (U + PV - TS)

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한 줄 요약:
👉 내부에너지(U)는 기본, 엔탈피(H)는 확장, 자유에너지(G)는 실제 사용 가능 에너지다!

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지금까지 작성한 열역학 시리즈를 정리하면,

• 열역학 제0, 1, 2, 3법칙
• 엔트로피, 엔탈피
• 깁스 자유에너지
• 세 가지 에너지 개념 비교
  까지 깔끔하게 커버했어요! 🎯