物理图像如下.
初始状态是,钠离子和氯离子,均匀分布于水溶液中. 当溶液中一个电极加载负电荷时, 钠离子开始向负电极集中. 达到热力学平衡以后, 钠离子和氯离子的分布由 Gouy-Chapman理论给出. 当电极加载正电荷时,该理论给出相同的分布. 只是,钠离子和氯离子互换位置而已. 然而,氯离子和钠离子的大小不一样,带电分布不一样,因此,与其周围的水分子作用能不一样, 其浓度分布自然不一样. 现在需要计算这个能量. (其他部分能量,我已经考虑)
在一个给定的体积元内,钠离子浓度由低变高. 那么,钠离子体系的能量,应该如何变化?试想,其中一个空间点及其邻域现有一个钠离子,而之前由一个或几个水分子占据. 这就是置换(replace)的意思.