能斯特方程式英文解釋翻譯、能斯特方程式的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【機】 nernst equation

分詞翻譯：

能的英語翻譯：

ability; able; be able to; can; capable; energy; skill
【化】 energy
【醫】 energy

斯的英語翻譯：

this
【化】 geepound

特的英語翻譯：

especially; special; spy; unusual; very
【化】 tex

方程式的英語翻譯：

equation
【化】 equation
【醫】 equation

專業解析

能斯特方程式（Nernst Equation）是電化學領域的核心公式，由德國物理化學家瓦爾特·能斯特（Walther Nernst）于1889年提出，用于量化可逆電極電勢與離子濃度、溫度等因素的關系。其數學表達式為：

E = E^ominus - frac{RT}{nF} ln Q

或簡化為：

E = E^ominus - frac{0.05916}{n} log Q quad (text{25°C時})

式中，$E$為實際電極電勢，$E^ominus$為标準電極電勢，$R$為氣體常數（8.314 J/mol·K），$T$為絕對溫度，$n$為電子轉移數，$F$為法拉第常數（96485 C/mol），$Q$為反應商。

核心概念解析

濃度依賴性：方程揭示了電極電勢隨反應物和生成物濃度變化的規律。例如，在鋅銅原電池中，鋅離子濃度升高會導緻鋅電極電勢增大。
溫度影響：溫度升高時，方程中$frac{RT}{nF}$項的數值增大，表明溫度對非标準狀态下的電勢影響更顯著。
氧化還原平衡：當系統達到平衡（$Q=K$）時，電極電勢為零，此時方程可推導出标準平衡常數與電勢的關系。

應用場景

電池設計：用于計算不同電解質濃度下的電池輸出電壓，如锂離子電池的充放電特性分析（來源：美國化學會《電化學基礎》）。
生物膜電位：解釋神經細胞膜内外離子濃度差産生的靜息電位機制（來源：哈佛大學生物物理學公開課資料）。
環境監測：通過玻璃電極測定溶液pH值，其原理基于能斯特方程對氫離子濃度的響應（來源：英國皇家化學會《分析化學手冊》）。

網絡擴展解釋

能斯特方程式（Nernst Equation）是電化學中的核心公式，用于計算非标準條件下電極的電位。以下是詳細解釋：

1.定義與物理意義

能斯特方程式由德國化學家瓦爾特·能斯特（Walther Nernst）于1889年提出，描述了電極電位與反應物濃度（或活度）、溫度之間的關系。它修正了标準電極電位（(E^circ)），使其適用于實際反應條件。

2.公式表達

方程式的兩種常見形式：

對數底數為自然對數（(ln)）： $$ E = E^circ - frac{RT}{nF} ln Q $$
對數底數為10（(log)）（25°C時簡化）： $$ E = E^circ - frac{0.05916,text{V}}{n} log Q $$

3.符號含義

(E)：實際電極電位（單位：伏特，V）
(E^circ)：标準電極電位（标準狀态下的電位）
(R)：氣體常數（8.314 J/(mol·K)）
(T)：溫度（單位：開爾文，K）
(n)：電極反應中轉移的電子數
(F)：法拉第常數（96485 C/mol）
(Q)：反應商（反應物與生成物活度的比值）

4.應用場景

電池電壓計算：預測不同濃度或分壓下的電池電動勢。
pH測量：如玻璃電極的電位與溶液pH的關系。
腐蝕分析：判斷金屬在不同環境中的氧化還原傾向。
生物電化學：解釋神經細胞膜電位的變化。

5.示例說明

以鋅銅電池為例：

标準條件（濃度1M）：(E^circ = 1.10,text{V})
非标準條件（如Zn²⁺濃度0.1M，Cu²⁺濃度2M）： $$ E = 1.10,text{V} - frac{0.05916}{2} log left( frac{0.1}{2} right) approx 1.13,text{V} $$

6.注意事項

溫度影響：常溫（25°C）下可用簡化公式，其他溫度需用完整公式。
反應商(Q)的寫法：需嚴格按反應式書寫（如氧化态/還原态）。
活度替代濃度：高濃度或離子間作用顯著時，需用活度代替濃度。

能斯特方程式将熱力學與電化學結合，是理解電池、電解、傳感器等領域的理論基礎。如需進一步推導或具體應用案例，可參考電化學教材或相關文獻。