L'application des premier et deuxième principes de la thermodynamique à un système de ce type permet de calculer la tension en fonction d'équations thermodynamiques caractéristiques du système et des sources d'entropie générées par les processus irréversibles internes au système.
Une demi-réaction a lieu sur chaque électrode, dont le potentiel s'exprime de la manière suivante :
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