Химический потенциал

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Термодинамические величины
Thermodynamics navigation image.svg
Статья является частью серии «Термодинамика».
Энтропия
Количество теплоты
Термодинамическая работа
Химический потенциал
См. также: Термодинамические потенциалы.
Разделы термодинамики
Начала термодинамики
Уравнение состояния
Термодинамические величины
Термодинамические потенциалы
Термодинамические циклы
Фазовые переходы
править
См. также «Физический портал»

Хими́ческий потенциа́л  — термодинамическая функция, применяемая при описании состояния систем с переменным числом частиц. Определяет изменение термодинамических потенциалов (энергии Гиббса, внутренней энергии, энтальпии и т. д.) при изменении числа частиц в системе. Представляет собой энергию добавления одной частицы в систему без совершения работы. Применяется для описания материального взаимодействия. Определение химического потенциала можно записать в виде:

где  — энергия системы,  — её энтропия,  — количество частиц в системе.

Эта формула определяет, кроме химического потенциала , также давление и температуру .

Для систем, состоящих из одной компоненты, можно доказать, что химический потенциал задаётся формулой

,

где  — потенциал Гиббса.

Если энергия системы зависит не от объёма, а от других термодинамических параметров , исходная формула принимает вид

Если в системе имеется несколько разных типов частиц, есть столько же разных химических потенциалов.

Связь химического потенциала со свободной энергией называется Большим термодинамическим потенциалом.

Если система находится в электрическом поле, то химический потенциал электрически заряженных частиц называют электрохимическим потенциалом[1][2] (термин предложен в 1929 г. Э. А. Гуггенгеймом[3]). Специальный термин понадобился по причине принятого в литературе условного разбиения электрохимического потенциала на неэлектрическую и электрическую части. С теоретической точки зрения такое разделение носит чисто формальный характер, поскольку носителями заряда служат те же самые формульные единицы, с которыми соотносится обычный химический потенциал, и поэтому нет способа раздельного определения его химической и электрической составляющих. Практически же разделение электрохимического потенциала на две части оказывается хорошим приближением, ибо в природе существуют частицы (электроны и позитроны), для которых вследствие малости их массы вклад неэлектрической части в электрохимический потенциал пренебрежимо мал по сравнению со вкладом электрической составляющей[4][5].

См. также[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]


  1. Гуггенгейм, Современная термодинамика, 1941, с. 122—123..
  2. Callen H. B., Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics, 1985, p. 35..
  3. Guggenheim E. A., Thermodynamics, 1985, p. 300..
  4. Русанов А. И., Лекции по термодинамике поверхностей, 2013, с. 19..
  5. Салем Р. Р., Физическая химия. Термодинамика, 2004, с. 245..