什么是能斯特方程？
能斯特方程（Nernst equation）描述了在非标准浓度、压力和温度条件下，电极或电池的实际电势与其标准电势之间的关系。它是电化学的核心方程，广泛应用于电池、燃料电池、腐蚀分析、pH 电极以及生物膜电位等领域。本计算器用于求解以伏特为单位的电池电势 \(E\)。
如何使用本计算器
请依次输入：标准电池电势 \(E^\circ\)（单位伏特）、配平半反应中转移的电子数 \(n\)、以开尔文为单位的绝对温度（25 °C 对应 298.15 K），以及反应商 \(Q\)。计算器会同时给出电势 \(E\) 和修正项，让你直观地看到体系偏离标准条件的程度。
公式详解
方程为 $$E = E^\circ - \frac{RT}{nF}\ln Q$$ 其中 \(R = 8.314\ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\) 为气体常数，\(T\) 为开尔文温度，\(n\) 为转移电子的摩尔数，\(F = 96485\ \text{C/mol}\) 为法拉第常数。当 \(Q = 1\) 时，\(\ln Q = 0\)，因此 \(E\) 等于 \(E^\circ\)。在 25 °C 时，前置系数 \(RT/F\) 约为 \(0.02569\ \text{V}\)；若改用以 10 为底的对数，便可得到大家熟悉的 \(0.0592/n\ \text{V}\) 形式。
计算实例
以丹尼尔电池（Daniell cell）为例，\(E^\circ = 1.10\ \text{V}\)，\(n = 2\)，\(T = 298.15\ \text{K}\)，\(Q = 10\)：修正项为 $$\left(\frac{8.314 \times 298.15}{2 \times 96485}\right) \times \ln(10) = 0.012842 \times 2.302585 \approx 0.02957\ \text{V}$$ 因此 $$E = 1.10 - 0.02957 \approx 1.0704\ \text{V}$$
常见问题
应该用什么温度？请使用以开尔文为单位的绝对温度。室温 25 °C 对应 298.15 K。
\(n\) 是什么？\(n\) 指整个配平氧化还原反应中转移的电子数。
为什么 \(Q\) 必须为正数？自然对数只对正数有定义；\(Q\) 是各物质活度之比，其值始终大于零。
