Քիմիական պոտենցիալ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

Քիմիական պոտենցիալ, նշանակումը՝ , թերմոդինամիկական ֆունկցիա, որը կիրառվում է փոփոխական թվով մասնիկներից կազմված համակարգի վիճակը նկարագրելու համար։ Սահմանում է թերմոդինամիկական պոտենցիալների (Գիբսի էներգիայի, ներքին էներգիայի, էնտալպիայի և այլն) փոփոխությունը համակարգում մասնիկների թվի փոփոխության ժամանակ։ Քիմիական պոտենցիալն առանց աշխատանք կատարելու համակարգի մեկ մասնիկին հաղորդված էներգիան է։ Կիրառվում է նյութական փոխազդեցությունները նկարագրելու համար։

Կիսահաղորդիչների ֆիզիկայում էլեկտրոնների համակարգի քիմիական պոտենցիալը 0 աստիճան Կելվինում հայտնի է որպես Ֆերմիի էներգիա[1]։

Սահմանում[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Քիմիական պոտենցիալի սահմանումը կարելի է գրել

տեսքով, որտեղ -ն համակարգի էներգիան է, -ը՝ էնտրոպիան, -ը՝ մասնիկների թիվը համակարգում։

Բացի քիմիական պոտենցիալից, այս բանաձևը սահմանում է նաև ճնշումը և ջերմաստիճանը։

Մեկ բաղադրիչից կազմված համակարգի համար քիմիական պոտենցիալը տրվում է

,

բանաձևով, որտեղ Գիբսի պոտենցիալն է։

Եթե համակարգի էներգիան կախված է ոչ թե ծավալից, այլ այլ թերմոդինամիկական պարամետրերից, սկզբնական բանաձևն ընդունում է

տեսքը։

Եթե համակարգում կան մի քանի տարբեր տիպի մասնիկներ, ուրեմն կան նույնքան տարբեր տիպի պոտենցիալներ։

Քիմիական պոտենցիալի կապը ազատ էներգիայի հետ կոչվում է մեծ թերմոդինամիկական պոտենցիալ։

Եթե համակարգը գտնվում է էլեկտրական դաշտում, ապա էլեկտրապես լիցքավորված մասնիկների քիմիական պոտենցիալը կոչվում է էլեկտրաքիմիական պոտենցիալ[2][3] (տերմինը 1929 թվականին առաջարկել է Է․ Ա․ Գուգենհեյմը[4])։ Այս հատուկ անվանումը պահանջվել է էլեկտրաքիմիական պոտենցիալը պայմանականորեն ոչ էլեկտրական և էլեկտրական մասերի բաժանելու հետևանքով։ Տեսության մեջ այս բաժանումը զուտ ձևական բնույթ ունի, քանի որ էլեկտրական լիցքալիրներ են հանդես գալիս այդ նույն բանաձևային միավորները, որոնց հետ հարաբերակցվում է սովորական քիմիական պոտենցիալը և այդ պատճառով դրա քիմիական և էլեկտրական բաղադրիչներն առանձին սահմանելու եղանակ չկա։ Գործնականում էլեկտրաքիմիական պոտենցիալի բաժանումը երկու մասի լավ մոտարկում է, որովհետև բնության մեջ գոյություն ունեն մասնիկներ (էլեկտրոններ և պոզիտրոններ), որոնց համար զանգվածների փոքր լինելու հետևանքով ոչ էլեկտրական բաղադրիչի ներդրումն էլեկտրաքիմիական պոտենցիալում փոքր է՝ համեմատած էլեկտրական բաղադրիչի հետ[5][6]։

Անիզոտրոպ մարմնի քիմիական պոտենցիալը երկրորդ ռանգի թենզոր է, որը կախված է լարվածությունների թենզորից[7]։ Ինչպես և լարվածությունների թենզորը, որը իզոտրոպ միջավայրերում դառնում է գնդաձև[8][9], իզոտրոպ միջավայրերում քիմիական պոտենցիալի գնդաձև թենզորը տալու համար մեկ սկալյար մեծությունը բավական է[10]։

Տես նաև[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  1. Kittel Charles, Herbert Kroemer (1980-01-15)։ Thermal Physics (2nd Edition)։ W. H. Freeman։ էջ 357։ ISBN 978-0-7167-1088-2 
  2. Гуггенгейм, 1941, էջ 122—123
  3. Callen, 1985, էջ` 35
  4. Guggenheim, 1985, էջ` 300
  5. Русанов, 2013, էջ 19
  6. Салем, 2004, էջ 245
  7. Русанов, 2013, էջ 21
  8. Заславский, 1986, էջ 189
  9. Мейз, 1974, էջ 87
  10. Русанов, 2013, էջ 25

Գրականություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  • Callen H. B. Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics. — N. Y. e. a.: John Wiley, 1985. — xvi + 493 с. — ISBN 0471862568, 9780471862567
  • Guggenheim E. A. Thermodynamics: An Advanced Treatment for Chemists and Physicists. — Amsterdam: North-Holland, 1985. — xxiv + 390 с. — ISBN 0 444 86951 4
  • БСЭ, Химический потенциал
  • Большая физическая энциклопедия в 5-ти томах. Гл. ред. А. М. Прохоров. Москва «Советская энциклопедия» 1988 г.
  • Гуггенгейм Современная термодинамика, изложенная по методу У. Гиббса / Пер. под ред. проф. С. А. Щукарева. — Л.—М.: Госхимиздат, 1941. — 188 с.
  • Заславский Б. В. Краткий курс сопротивления материалов. — М.: Машиностроение, 1986. — 328 с.
  • Мейз Дж. Теория и задачи механики сплошных сред. — М.: Мир, 1974. — 319 с.
  • Румер Ю. Б., Рывкин М. Ш. Термодинамика, статистическая физика и кинетика. М., Наука, 1977. 552 с.
  • G. Cook and R. H. Dickerson «Understanding the chemical potential», American Journal of Physics 63 pp. 737—742 (1995)
  • Русанов А. И. Лекции по термодинамике поверхностей. — СПб.—М.—Краснодар: Лань, 2013. — 237 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-1487-1
  • Салем Р. Р. Физическая химия. Термодинамика. — М.: Физматлит, 2004. — 351 с. — ISBN 5-9221-0078-5
  • T. A. Kaplan «The Chemical Potential», Journal of Statistical Physics 122 pp. 1237—1260 (2006)