Kemia potencialo

La kemia potencialo estas mezuro de po kioman liberan energion por partiklo termodinamika sistemo havas. Alivorte, ĝi estas la konjuga variablo al la nombro de partikloj. Ĝia kutima simbolo estas $\mu$. La usona fizikisto Josiah Willard Gibbs enkondukis la koncepton en 1878.

Difino

La kemia potencialo $\mu$ verigas la jenan formulon por la infinitezima ŝanĝo $\operatorname d\!U$ de la interna energio de termodinamika sistemo:

$\operatorname d\!U=T\operatorname d\!S-P\operatorname d\!V+\mu\operatorname d\!N$

kie

• $T$ estas la temperaturo,
• $S$ la entropio,
• $P$ la premo,
• $V$ la volumeno,
• $N$ la nombro de partikloj en la sistemo.

Tial

$\mu=\left.\frac{\partial U}{\partial N}\right|_{S,V=\text{konst}}$.

En vortoj, la kemia potencialo estas la ŝanĝo en la interna energio de la sistemo farita de aldono de unu partiklo adiabate kaj izovolumene.

Alternative, oni povas uzi alian termodinamikan potencialon: ekz., se oni uzas la gibsan liberan energion $G$, do

$\operatorname d\!G=-S\operatorname d\!T+V\operatorname d\!P+\mu\operatorname d\!N$

kaj

$\mu=\left.\frac{\partial G}{\partial N}\right|_{T,P=\text{konst}}$.

Se multaj specoj de partikloj ekzistas, ĉiu speco havas sian propran kemian potencialon $\mu_i$, kaj

$\operatorname d\!U=T\operatorname d\!S-P\operatorname d\!V+\sum_i\mu_i\operatorname d\!N_i$.