Potensiaalien

Potensiaalien on potensiaali-sanan monikkomuoto, jolla viitataan erilaisten järjestelmien kapasiteettiin tehdä työtä tai aiheuttaa muutosta. Termi kattaa sekä fysikaaliset ja kemialliset että biologiset ja matemaattiset ilmiöt, ja sen käyttötavat vaihtelevat kontekstin mukaan. Yleisesti potensiaalit kuvaavat mahdollisuutta siirtää energiaa, varauksia tai aineita sekä määrittelevät, miten järjestelmä reagoi muutoksiin.

Fysiikassa ja luvuissa teknisissä sähköpotentiaali on työn määrä yksikkövarausta kohti siirrettäessä varaus pisteestä toiseen. Sähköpotentiaalin gradientti määrittää sähkökentän suuruuden ja suunnan (E = -∇Φ). Gravitaatiopotentiaali puolestaan on potentiaalienergia per yksikkö massaa, ja se liittyy gravitaatioon. Magneettisella tasolla käytetään usein vektoripotentiaalin käsitettä, joka liittyy magneettikentän kuvaamiseen.

Matematiikassa potentiaaliteoria tarkastelee potentiaalifunktioita, jotka ratkaisevat Laplacen tai Poissonin yhtälöitä. Näitä funktioita esiintyy muun muassa sähkökentissä, gravitaatiossa ja fluidien virtauksessa. Potentiaalit auttavat kuvaamaan pitkäaikaisia ja laajamittaisia ilmiöitä, joissa paikalliset voimat riippuvat etäisyydestä.

Kemiassa kemiallinen potentiaali μ kuvaa systeemin energian muutosta, kun partikkeleita lisätään tai poistetaan. Se on keskeinen käsite diffuusiolle, seoksille ja faasitasapainolle. Elektrochemistryssä kemiallinen potentiaali yhdistyy sähköiseen potentiaaliin, mikä vaikuttaa elektrolyytteihin ja reagointiprosesseihin.

Biologiassa membranepotentiaali ja toimintapotentiaali kuvaavat solukalvon sähköisiä ominaisuuksia. Leviävä toimintapotentiaali on sähköinen poni, joka mahdollistaa tiedon siirtymisen hermosoluissa; levossa solukalvo on negatiivisesti varauksellinen sisäpuolelta ulkopuolelle verrattuna. Potentiaalit ovat thus monipuolisia ja keskeisiä mittaamaan ja ymmärtämään monenlaisia ilmiöitä.