الكيمياء الضوئية

تربط معادلة نيرنست بين جهد الاختزال لنصف خلية (أو الجهد الكلي لخلية كهروكيميائية) بجهد القطب القياسي ودرجة الحرارة والأنشطة (التي غالباً ما يتم تقريبها بالتركيزات) للأنواع الكيميائية التي تخضع للأكسدة والاختزال. والمعادلة هي [latex]E = E^{\circ} - \frac{RT}{nF} \nln Q[/latex]، حيث Q هي حاصل التفاعل.

في الخلايا الكهروكيميائية مثل البطاريات وخلايا الوقود، يتولد التردد الكهروكيميائي عن طريق التفاعلات الكيميائية. ويتم فصل الشحنة عن طريق تفاعلات الأكسدة والاختزال التي تحدث عند قطبين مختلفين. ويرتبط الحد الأقصى للتردد الكهروكيميائي للخلية بالتغير في طاقة جيبس الحرة ([latex] \Delta G[/latex]) للتفاعل بواسطة [latex] \mathcal{E} = - \frac{\Delta G}{nF}[/latex]، حيث [latex]n[/latex] هو مول الإلكترونات و[latex]F[/latex] هو ثابت فاراداي.

معادلات رينولدز-نافييه-ستوكس المتوسطة (RANS) هي معادلات حركة بمتوسط ​​زمني لتدفق السوائل المضطربة. يُسمى هذا النهج تحليل رينولدز، ويفصل متغيرات التدفق إلى متوسط ​​ومكون متقلب. تُدخل عملية المتوسط ​​مصطلحًا إضافيًا، وهو موتر رينولدز للإجهاد، الذي يُمثل تأثير الاضطراب، ويجب نمذجته لتحقيق التكامل، مما يجعل عمليات المحاكاة سهلة الحساب.

ودرجة حرارة كوري ([latex]T_c[/latex])، أو نقطة كوري، هي درجة الحرارة الحرجة التي تفقد مواد معينة فوقها خواصها المغناطيسية الدائمة. بالنسبة للمواد المغناطيسية الحديدية، تصبح المواد شبه مغناطيسية فوق [latex]T_c[/latex]. هذا الانتقال هو انتقال طوري حيث تصبح الطاقة الحرارية قوية بما يكفي للتغلب على التفاعلات التبادلية الميكانيكية الكمية التي تسبب الترتيب المغناطيسي التلقائي للعزوم الذرية.

تأثير زيمان هو انقسام خط طيفي ذري إلى عدة مكونات عند تطبيق مجال مغناطيسي خارجي ساكن. يحدث هذا الانقسام نتيجة تفاعل المجال المغناطيسي مع عزم ثنائي القطب المغناطيسي المرتبط بالزخم الزاوي المداري والدوراني للذرة، مما يُغير مستويات طاقة إلكتروناتها، وهي ظاهرة بالغة الأهمية لدراسة بنية الذرة.

عدد ماخ (M) هو كمية بلا أبعاد تمثل نسبة سرعة التدفق عبر الحد الفاصل إلى سرعة الصوت المحلية: [latex]M = v/a[/latex]، حيث v هي سرعة التدفق وa هي سرعة الصوت. وهو المؤشر الأساسي لتأثيرات الانضغاطية. عندما يقترب رقم ماخ من 1 ويتجاوزه، تتغير كثافة الهواء بشكل كبير، مما يغير القوى الديناميكية الهوائية.

يعمل محرك التيار المتردد الحثي على مبدأ المجال المغناطيسي الدوار الذي يولده الجزء الثابت. يُنشأ هذا المجال بتزويد ملفات الجزء الثابت الموزعة مكانيًا بتيارات تيار متردد متعددة الأطوار. يُحفز المجال الدوار تيارات في موصلات الجزء الدوار (مثل قفص السنجاب)، مما يُنشئ مجالًا مغناطيسيًا معاكسًا. يُنتج التفاعل بين هذه المجالات عزم الدوران.

تقوم معادلة نيرنست بتحديد القوة الدافعة الكهربائية القابلة للعكس (EMF) أو جهد الدائرة المفتوحة لخلية الوقود في ظروف غير قياسية. وهي تربط جهد الخلية ([latex]E[/latex]) بجهدها القياسي ([latex]E^0[/latex]) ودرجة الحرارة وأنشطة (تقريبية بضغوط جزئية) المواد المتفاعلة والمنتجات. المعادلة هي [latex]E = E^0 - \frac{RT}{nF} \ln Q[/latex]، حيث Q هو حاصل التفاعل.

تتولد القوة الكهرومغناطيسية الحركية عندما يتحرك موصل خلال مجال مغناطيسي. وتؤثر المركبة المغناطيسية لقوة لورنتز، [latex]\mathbf{F} = q(\mathbf{v} \times \mathbf{B})[/latex]، على حاملات الشحنة داخل الموصل، مما يتسبب في تحركها وتوليد فصل للشحنة. ويؤدي هذا الفصل إلى نشوء مجال كهربي وفرق جهد. ويُعطى القوة الكهرومغناطيسية الناتجة عن طريق التكامل الخطي [latex]\mathbf{v} \times \mathbf{B}) \cdot d\mathbf{l}[/latex].

تُعد نسبة التوزيع (D) معلمة توازن رئيسية في استخلاص السائل-السائل (LLE)، وتُعرَّف بأنها التركيز التحليلي الكلي للمذاب في المرحلة العضوية مقسومًا على تركيزه الكلي في المرحلة المائية. [latex]D = \frac{{[S] _{org، إجمالي}}{[S] _{aq، إجمالي}}[/latex]. على عكس معامل التجزئة (K_D)، يأخذ معامل التجزئة D في الحسبان جميع أنواع المذاب، بما في ذلك الأشكال المنفصلة أو المعقدة، مما يجعله يعتمد على الأس الهيدروجيني.

تُسيّل دورة هامبسون-ليند الغازات كالهواء باستخدام تأثير جول-ثومسون مع التبريد التجديدي. يُبرّد الغاز عالي الضغط في مبادل حراري معاكس التدفق بواسطة الغاز البارد منخفض الضغط العائد من صمام التمدد. يُخفّض هذا تدريجيًا درجة حرارة الصمام حتى تنخفض إلى ما دون النقطة الحرجة وتبدأ عملية التسييل، مُشكّلًا بذلك أساس صناعة تسييل الغاز الحديثة.

يصف قانون قوة لورنتز القوة الكلية المؤثِّرة على شحنة نقطية تتحرك خلال مجال كهربي ومغناطيسي معًا. وهي مجموع القوة الكهروستاتيكية والقوة المغناطيسية. والمعادلة المتجهة الحاكمة هي [latex]\mathbf{F} = q(\mathbf{E} + \mathbf{v} \times \mathbf{B})[/latex]، حيث [latex]q[/latex] هي الشحنة, [latex]\mathbf{v}[/latex] هي سرعتها، و[latex]\mathbf{E}[/latex] هي المجال الكهربي، و[latex]\mathbf{B}[/latex] هي المجال المغناطيسي.

اخترع فالديمار يونغنر بطارية النيكل والكادميوم عام ١٨٩٩، وتستخدم هيدروكسيد أكسيد النيكل (NiO(OH)) كقطب موجب، والكادميوم المعدني (Cd) كقطب سالب، مع إلكتروليت قلوي مثل هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH). تشتهر هذه البطارية بطول دورة حياتها وأدائها الجيد في درجات الحرارة المنخفضة، إلا أنها تعاني من تأثير الذاكرة وسمية الكادميوم.