Potencjał chemiczny

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Potencjał chemicznypochodna cząstkowa energii wewnętrznej po liczbie cząstek, przy stałej objętości i entropii układu. Oznaczany jest przez \mu lub \mu_i. Może być również definiowany jako pochodna cząstkowa innej funkcji stanu: entalpii, energii swobodnej czy entalpii swobodnej po liczbie cząstek, przy czym pochodna jest obliczona przy zachowanych innych parametrach: ciśnieniu czy też temperaturze. Pojęcie to wprowadził do nauki w 1875 r J.W. Gibbs. Odgrywa ono zasadniczą rolę w termodynamice chemicznej. Jest podstawą do definicji aktywności termodynamicznej, występuje w kryteriach równowagi procesów oraz stosowane jest do opisu układów złożonych i do wyprowadzenia stałych równowagi fazowej i chemicznej.

W temperaturze bliskiej zeru potencjał chemiczny fermionów utożsamiamy z energią Fermiego. Jest to energia graniczna; stany o energii niższej są zajęte przez fermiony (np. elektrony), stany o energii wyższej są wolne.

Formalna definicja[edytuj | edytuj kod]

  • Jeżeli układ jest opisywany w reprezentacji energetycznej, tzn. dana jest energia wewnętrzna jako funkcja entropii, objętości oraz liczby składników U=U(S,V,N_1,...,N_r), to potencjał chemiczny i-tego składnika wynosi
\mu_i = \left( \frac{\partial U}{\partial N_i} \right)_{S,V, N_{j \ne i}}
  • Jeżeli układ jest opisywany w reprezentacji entropijnej, tzn. dana jest entropia jako funkcja energii, objętości oraz liczby składników S=S(U,V,N_1,...,N_r), to potencjał chemiczny i-tego składnika określa równość
\frac{\mu_i}{T} = - \left( \frac{\partial S}{\partial N_i} \right)_{U,V, N_{j \ne i}}

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]