A tabela abaixo resume os principais potenciais termodinâmicos, suas definições, diferenciais, variáveis naturais e aplicações físicas típicas. Ela organiza de forma unificada os resultados desenvolvidos ao longo do capítulo.
Neste material foi utilizada consistentemente a convenção: \[ dU=dQ+dW, \qquad dW=-P\,dV. \] Assim, energia que entra no sistema é positiva; energia que sai do sistema é negativa.
| Potencial | Definição | Diferencial | Variáveis naturais | Aplicação típica |
|---|---|---|---|---|
| Energia Interna \(U\) | \[ U \] | \[ dU=T\,dS-P\,dV+\mu\,dN \] | \[ (S,V,N) \] | Sistema isolado ou descrição fundamental da termodinâmica. |
| Helmholtz \(F\) | \[ F=U-TS \] | \[ dF=-S\,dT-P\,dV+\mu\,dN \] | \[ (T,V,N) \] | Processos isotérmicos e ensemble canônico. |
| Entalpia \(H\) | \[ H=U+PV \] | \[ dH=T\,dS+V\,dP+\mu\,dN \] | \[ (S,P,N) \] | Processos isobáricos e calor a pressão constante. |
| Gibbs \(G\) | \[ G=U-TS+PV \] | \[ dG=-S\,dT+V\,dP+\mu\,dN \] | \[ (T,P,N) \] | Espontaneidade, equilíbrio químico e transições de fase. |
| Grand Potential \(\Phi\) | \[ \Phi=U-TS-\mu N \] | \[ d\Phi=-S\,dT-P\,dV-N\,d\mu \] | \[ (T,V,\mu) \] | Sistemas abertos e ensemble grande canônico. |