화학 퍼텐셜 문서 원본 보기

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[[열역학]]에서 '''화학 퍼텐셜'''(化學potential, {{llang|en|chemical potential}})은 주어진 온도에서 단위 입자당 추가되는 자유 에너지이다. 통상적인 기호는 그리스 소문자 [[μ]].

== 정의 ==
화학 퍼텐셜은 주어진 개수의 입자를 추가할 때 [[헬름홀츠 자유 에너지]] 또는 [[깁스 자유 에너지]]가 증가하는 양이다. 따라서, 그 단위는 (몰로 정의할 경우) 줄 퍼 몰(J/mol) 또는 (하나의 입자에 대하여 정의할 경우) 줄(J)이다.

=== 바른틀 화학 퍼텐셜potential ===
[[바른틀 앙상블]]에서, 부피 <math>V</math> 및 온도 <math>T</math>의 열역학계에서 입자수 <math>N</math>을 자유롭게 변화시킬 수 있다고 하자. 그렇다면 이 다입자 열역학계의 '''화학 퍼텐셜''' <math>\mu</math>은 다음과 같다.
:<math>\mu=\left(\frac{\partial A}{\partial N}\right)_{T,V}</math>
여기서 <math>A</math>는 계의 [[헬름홀츠 자유 에너지]]이다.

부피 대신 압력을 고정시킨다면, [[깁스 자유 에너지]] <math>G</math>로도 화학 퍼텐셜을 정의할 수 있다. 이 경우
:<math>\mu=\left(\frac{\partial G}{\partial N}\right)_{T,P}</math>
이다.

=== 큰 바른틀 화학 퍼텐셜 ===
[[큰 바른틀 앙상블]]에서는 계의 입자수 <math>N</math>이 에너지와 마찬가지로 바뀔 수 있다. 이 경우, 화학 퍼텐셜과 입자수의 관계는 온도와 에너지의 관계와 유사하다. 즉, 이들은 서로 바른틀 관계에 있다. 이 경우, 온도 <math>T</math>, 화학 퍼텐셜 <math>\mu</math>에서의 큰 바른틀 분배 함수 <math>\mathcal Z</math>는 다음과 같다.
:<math>\mathcal Z(T,\mu,V)=\sum_i\exp\left(-(E_i-\mu N_i)/T\right)</math>
여기서 <math>\sum_i</math>는 각 상태 <math>i</math>에 대한 합이며, <math>E_i</math>는 상태 <math>i</math>의 에너지, <math>N_i</math>는 상태 <math>i</math>의 입자수이다. 위 식을 간혹 [[퓨가시티]] <math>z=\exp(\mu/T)</math>로 표기한다.

== 같이 보기 ==
* [[화학 평형]]
* [[퓨가시티]]
* [[활동도]]
* [[열역학적 평형]]
== 참고 문헌 ==
* {{저널 인용| last = Baierlein| first = Ralph |날짜=2001-04 | title = The elusive chemical potential| journal = American Journal of Physics | volume = 69| issue = 4| pages = 423–434| doi = 10.1119/1.1336839 | url = http://www.physics.udel.edu/~bnikolic/teaching/phys624/PDF/chemical_potential.pdf|bibcode = 2001AmJPh..69..423B |언어=en}}
* {{저널 인용| last = Job| first = G.| 공저자 = F. Herrmann| 날짜 = 2006-02| title = Chemical potential — a quantity in search of recognition| journal = European Journal of Physics| volume = 27| pages = 353–371| doi = 10.1088/0143-0807/27/2/018| url = http://www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de/publication/ejp/chem_pot_ejp.pdf| bibcode = 2006EJPh...27..353J| issue = 2| 언어 = en| 확인날짜 = 2014-04-15| 보존url = https://web.archive.org/web/20150924072915/http://www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de/publication/ejp/chem_pot_ejp.pdf| 보존날짜 = 2015-09-24| url-status = dead}}
* {{서적 인용 | 이름=Kerson | 성=Huang | 제목=Statistical mechanics | 위치=New York | 출판사=Wiley | 판=2판 | 날짜=1987 | isbn=0-471-81518-7 | 언어=en | url=http://www.mit.edu/people/kerson/BookDescript/statmech.htm | 확인날짜=2014-04-15 | 보존url=https://web.archive.org/web/20140407104003/http://www.mit.edu/people/kerson/BookDescript/statmech.htm# | 보존날짜=2014-04-07 | url-status=dead }}
* {{서적 인용 | 이름=Raj K.|성=Pathria | 공저자=Paul D. Beale| 제목=Statistical mechanics | 판=3판| 출판사=Academic Press | 날짜=2011-02 |isbn= 978-0-12-382188-1|doi= 10.1016/B978-0-12-382188-1.00020-7|언어=en}}

{{전거 통제}}

[[분류:물리화학]]
[[분류:열역학]]
[[분류:퍼텐셜]]
[[분류:화학열역학]]
[[분류:화학공학열역학]]