Finns det en termodynamisk definition av elektrisk potential?

God kväll!

Jag undrar om det finns en termodynamisk definition av vad (elektrokemisk) spänning är för något. De flesta böcker jag känner till antar en operationell definition av spänning och går raskt vidare, men det borde väl gå att definiera som vilken annan intensiv, termodynamisk egenskap som helst? Exempelvis kan man definiera kemisk potential för ett species $i$ på några olika sätt, beroende på utgångspunkt och författare, bland andra:

$\displaystyle \mu_i\equiv \left(\frac{\partial U}{\partial N_i}\right)_{S,V,N_{j\ne i},\dots}=\left(\frac{\partial G}{\partial N_i}\right)_{T,P,N_{j\ne i},\dots}$

Om man studerar jämviktskriteriet (maximal entropi eller minimal energi i universum, minimal Gibbs potential för systemet i fråga eller liknande) kan man tolka skillnader i kemisk potential som en slags "drivkraft" för transport av kemiska species inom eller mellan system.

Kan man göra något liknande för spänning? Intuitivt är ju spänning också någon slags "drivkraft" som "försvinner" vid termodynamisk jämvikt (då ett batteri är urladdat exempelvis), precis som skillnader i kemisk potential.

En liten uppdatering och aktualisering av tråden.

Jag inser att jag uttryckte mig lite olyckligt i #1. Det jag menar är förstås elektrisk potential. Uppenbarligen finns det ju något som orsakar laddningsflöden i termodynamiska system. Jag tänkte att man kanske kunde införa laddning $Q$ som oberende, extensiv variabel till det laddade system man studerar. Då skulle vi kunna definiera elektrisk (elektrokemisk?) potential som

$\displaystyle \mathcal{E} \equiv \left(\frac{\partial U}{\partial Q}\right)_{S,V,N\dots}=\left(\frac{\partial G}{\partial Q}\right)_{T,P,N\dots}$

Studering av jämviktskriteriet visar då att i ett sammansatt system där två delsystemen kan utbyta laddning måste det vid jämvikt gälla att:

$\displaystyle \mathcal{E}_1 = \mathcal{E}_2$

Men jag vet inte om det stämmer att laddning verkligen är en oberoende, extensiv variabel — substansmängden för ett laddat species är ju en oberoende variabel så då kan laddning inte varieras oberoende av dessa (tror jag?). Men samtidigt kanske man kan ha elektronöverskott i en metall (som i en enkel, galvanisk cell), och då kan väl dessa inte räknas "till" något species?

Bump

Svara