Potentiaalin

Potentiaalin (potentiaali) käsite kuvaa mahdollisuutta tehdä tai saavuttaa jotain, tai varastoitua arvoa järjestelmässä. Sillä on käyttöä monilla tieteenaloilla kuten fysiikassa, kemiassa, matematiikassa ja taloustieteessä. Potentiaalin käsite auttaa ymmärtämään, miten järjestelmän tila määrää tulevat muutokset ja millainen työ tai energia liittyy niihin.

Fysiikassa potentiaalina voidaan viitata sekä potentiaalienergiaan että kentän potentiaalifunktioon. Esimerkiksi sähköinen potentiaali V määrittelee sähkökentän E, jonka suuruus on E = -∇V. Potentiaaliero ΔV ilmaisee työn määrän yksikkövarausta kohti. Gravitaation potentiaalienergia on U = mgh lähellä Maan pintaa, ja gravitaatiokenttä liittyy gravitaatiopotentiaaliin.

Kemiassa kemiallinen potentiaali μ kuvaa aineen taipumusta muuttaa tilaa tai reagoida; se vaikuttaa aineiden diffuusion suuntaan ja reaktioiden tasapainoon. Termodynamiikassa potentiaalit ovat keskeisiä suureita, jotka kuvaavat järjestelmän energiatilaa ja mahdollisia muutoksia.

Matematiikassa potentiaaliteoria tutkii potentiaaleja kuten harmonisia funktioita ja Laplace’n yhtälön ratkaisuja. Keskeisiä työvälineitä ovat Laplace’n operaattori, Greenin funktiot ja monien oletusten mukaiset nollajohtotulkinnat. Potentiaalin käsite ilmenee myös käytännön mallinnuksessa sähkö- ja magneettikenttien sekä virta- ja painekenttien yhteyksissä, tarjoten kehyksen ymmärtää, miten energia ja mahdollisuudet siirtyvät tilasta toiseen.