Термодинамический потенциал. 
Термодинамика биологических систем

Состояние каждой термодинамической системы может полностью определяться с помощью термодинамических потенциалов. Каждому из них приписывается определенный набор независимых параметров состояния. Кроме упомянутой выше внутренней энергии U, к термодинамическим потенциалам относят: энтальпию Н, свободную энергию Гельмгольца F, свободную энергию Гиббса G. Они могут быть определены с помощью формул, где P — давление, V — объем, S — энтропия и T — температура.

H = U + PV (4).

F = U — ST (5).

G = U + PV — ST (6).

Свободная энергия Гиббса соответствует состоянию системы, при котором давление и температура являются постоянными. Поэтому этот термодинамический потенциал употребляют для описания биологических систем. Полезная работа в таких системах выполняется за счет уменьшения потенциала Гиббса.

Величина свободной энергии Гиббса, приходящейся на один ион вещества, называется электрохимическим потенциалом, который включает химическую, осмотическую и электрическую составляющие энергии:

м~ = м0 + RT ln C + zFц (7).

здесь м0 — стандартный электрохимический потенциал, зависящий от химической природы вещества; C — концентрация вещества, R — универсальная газовая постоянная, T — термодинамическая температура, z — электрический заряд частицы, F — константа Фарадея, ц — электрический потенциал.

Электрохимический потенциал натрия, калия и некоторых других веществ играет решающую роль в таком важном процессе как перенос веществ в мембранах клеток.