إحصائيات الكم

تُظهِر جميع الكيانات الكمية، مثل الفوتونات والإلكترونات، خواص جسيمية وموجية على حد سواء. واعتمادًا على الإعداد التجريبي، يمكن أن تتصرف كجسيم موضعي أو موجة موزعة. وتنص فرضية دي برولي على أن أي جسيم كمية حركته [latex]p[/latex] له طول موجي مصاحب [latex]\lambda = h/p[/latex]، حيث [latex]h[/latex] هو ثابت بلانك.

يُعرَّف الأس الهيدروجيني رسميًّا بأنه اللوغاريتم العشري السالب لنشاط أيون الهيدروجين، [latex]a_{H^+}[/latex]. والصيغة هي [latex]pH = - \\لوغ_{{10}(a_{H^+})[/latex]. والنشاط هو التركيز الفعال لأيونات الهيدروجين، مع مراعاة القوى بين الجزيئية، وهو بلا أبعاد. بالنسبة إلى المحاليل المخففة، يساوي النشاط تقريبًا التركيز المولي لأيونات [latex]H^+[/latex]، مما يبسط العملية الحسابية.

انكماش اللانثانيدات هو التناقص المستمر في نصف القطر الذري والأيوني لعناصر اللانثانيدات (من اللانثانوم إلى اللوتيتيوم) مع تزايد العدد الذري. يحدث هذا التأثير بسبب ضعف حجب الشحنة النووية بواسطة إلكترونات 4f. وينتج عن ذلك أن تكون عناصر الدورة السادسة التي تلي اللانثانيدات صغيرة بشكل غير متوقع، على غرار نظيراتها من الدورة الخامسة.

تصف اللزوجة الثيكسوتروبيا والريبوكسيا تغيرات اللزوجة المرتبطة بالزمن. تنخفض لزوجة السائل الثيكسوتروبي مع مرور الوقت تحت ضغط قص ثابت (مثلاً، يصبح الزبادي أكثر سيولة عند التقليب). تزداد لزوجة السائل الريوبكتيكي (أو المضاد للثيكسوتروبيا) مع مرور الوقت تحت ضغط قص ثابت (مثلاً، بعض مواد التشحيم). هذه التأثيرات قابلة للعكس؛ إذ يعود السائل إلى حالته الأصلية بعد فترة من السكون.

ظاهرة ميكانيكا الكم حيث يمكن للدالة الموجية أن تنتشر عبر حاجز طاقة كامنة. من الناحية الكلاسيكية، ينعكس الجسيم الذي يفتقر إلى الطاقة الكافية لتخطي الحاجز. ولكن، بسبب الطبيعة الموجية للجسيمات الشبيهة بالموجات، هناك احتمال غير صفري بأن الجسيم يمكن أن يظهر على الجانب الآخر من الحاجز، أي "يعبر نفقًا" من خلاله.

يقيس الجهد الكهروكيميائي، [latex]\bar\\mu_i[/latex]، الطاقة الكلية للنوع المشحون "i" في نظام ما. وهو يجمع بين الجهد الكيميائي، [latex]\mu_i_[/latex]، الذي يأخذ في الحسبان التركيز والخصائص الجوهرية، وطاقة الجهد الكهروكيميائي، [latex]z_i F \phi[/latex]. والمعادلة هي [latex]\TP5T_bar{\mu}_i = \mu_i + z_i F \phi[/latex]، حيث [latex]z_i[/latex] هي شحنة الأيون، و[latex]F[/latex] هو ثابت فاراداي، و[latex]phi[/latex] هو الجهد الكهربي المحلي.

بلاستيك بينغهام هو مادة لزجة بلاستيكية تتصرف كجسم جامد عند الضغوط المنخفضة ولكنها تتدفق كمائع لزج عند الضغط العالي. وتتميز بإجهاد الخضوع، [latex]\tau_0[/latex]، وهو الحد الأدنى من إجهاد القص المطلوب لبدء التدفق. وتحت هذه العتبة، لا يتشوه. وتشمل الأمثلة الشائعة معجون الأسنان والمايونيز والطين الطيني.

الترقق القصي، أو شبه اللدونة، هو سلوك غير نيوتوني، حيث تنخفض لزوجة السائل مع تزايد معدل إجهاد القص. تُظهر العديد من المواد الشائعة، مثل الكاتشب والطلاء، هذه الخاصية. تكون هذه المواد سميكة في حالة السكون، لكنها تتدفق بسهولة أكبر عند رجها أو تحريكها أو فردها. وغالبًا ما يُمثل ذلك بعلاقة قانون أوستوالد-دي فالي للقوة.

هذه معادلة أساسية في ميكانيكا الكم تصف كيفية تغيُّر الحالة الكمية لنظام فيزيائي بمرور الزمن. وهي معادلة تفاضلية جزئية خطية للدالة الموجية [latex]\Psi(x، t)[/latex]. والنسخة المعتمدة على الزمن هي [latex]i\hbar\frac{\partial}{\partial t}\Psi = \hat{H}\Psi[/latex]، حيث [latex]\hat{H}[/latex] هو مشغل هاملتونيان، الذي يمثل الطاقة الكلية للنظام.

في ميكانيكا الكم، تكون كمية الحركة قابلة للملاحظة مُمثَّلة بعامل متجه. في أساس الموضع، يُعطى مشغِّل كمية الحركة بالعلاقة [latex]\hat{\vec{p}} = -i\hbar\nabla[/latex]، حيث [latex]\hbar[/latex] هو ثابت بلانك المخفَّض و[latex]\nabla[/latex] هو مشغِّل التدرج. يتوافق حفظ كمية الحركة مع حقيقة أن مشغل هاملتونيان يتناظر مع مشغل كمية الحركة، [latex][\هات{H}، \هات{{vec{p}}] = 0[/latex]، لنظام ذي تناظر انتقالي.

من المستحيل معرفة أزواج معينة من الخواص الفيزيائية المتكاملة لجسيم ما بدقة تامة في الوقت نفسه. المثال الأكثر شيوعًا هو الموضع [latex]x[/latex] وكمية الحركة [latex]p[/latex]. وينص هذا المبدأ على أن حاصل ضرب قيمتي عدم اليقين فيهما، [latex] \Delta x[/latex] و[latex] \Delta p[/latex]، يجب أن يكون أكبر من أو يساوي قيمة محددة: [latex] \Delta x \Delta p \G \frac{/hbar}{2}[/latex].

المائع غير النيوتوني هو المائع الذي تتغير لزوجته تحت إجهاد قص مطبق. على عكس المائع النيوتوني حيث تكون اللزوجة ثابتة، لا توصف خواص سريان المائع بعلاقة خطية بين إجهاد القص ([latex]\Tau[/latex]) ومعدل القص ([latex]\tau[/latex]). يمكن أن تظهر هذه التبعية في صورة ترقق القص (تقل اللزوجة مع الإجهاد) أو زيادة سماكة القص (تزداد اللزوجة مع الإجهاد).