القانون الثالث للديناميكا الحرارية

تُحسّن عملية كلود دورة هامبسون-ليند من خلال دمج محرك تمدد أو توربين. يعمل جزء من الغاز المضغوط في الموسع، مما يُسبب انخفاضًا أكبر بكثير في درجة الحرارة (تمدد شبه متساوي الإنتروبيا) مقارنةً بتمدد جول-تومسون وحده. هذا يوفر تبريدًا أكثر كفاءة، مما يجعلها الطريقة السائدة لتسييل الغاز وفصله على نطاق واسع اليوم.

يُعد مبدأ التكافؤ حجر الزاوية في النسبية العامة. ويفترض أن تأثيرات مجال الجاذبية المنتظم لا يمكن تمييزها عن تأثيرات التسارع المنتظم. هذا يعني أن الراصد في مصعد حر السقوط بلا نوافذ يشعر بانعدام الوزن، تمامًا كما يشعر الراصد في الفضاء السحيق، بعيدًا عن أي مصدر جاذبية، مما يُشكل الأساس المفاهيمي للجاذبية كظاهرة هندسية.

في عام 1911، اكتشف هايكه كاميرلنغ أونيس الموصلية الفائقة أثناء دراسته لمقاومة الزئبق الصلب عند درجات حرارة مبردة. ولاحظ أن المقاومة الكهربية للزئبق تنخفض فجأة إلى الصفر عند درجة حرارة حرجة ([latex]T_c[/latex]) تبلغ 4.2 كلفن. وتمثل هذه الظاهرة، التي أطلق عليها الموصلية الفائقة، حالة من المادة ذات مقاومة كهربائية صفرية تماماً وطرد للمجالات المغناطيسية.

يتنبأ معيار خضوع فون ميزس بأن خضوع مادة قابلة للسحب يبدأ عندما يصل ثابت الإجهاد المنحرف الثاني، [latex]J_2[/latex]، إلى قيمة حرجة. وغالبًا ما يتم التعبير عنها بدلالة إجهاد فون ميزس، [latex]\سيغما_v[/latex]، وهي قيمة قياسية يجب أن تكون أقل من قوة خضوع المادة، [latex]\سيغما_y[/latex]. يحدث الخضوع عندما [latex]\سيغما_v = \سيغما_y[/latex].

قدمت النسبية العامة أول تفسير دقيق للتقدم الشاذ لحضيض عطارد. لم تستطع الجاذبية النيوتنية تفسير التحول البطيء والتدريجي في اتجاه مدار عطارد الإهليلجي تفسيرًا كاملاً. تنبأت نظرية أينشتاين بشكل صحيح بالثواني القوسية الـ 43 المفقودة في كل قرن، وعزت ذلك إلى انحناء الزمكان حول الشمس، وهو ما يُعدّ انتصارًا مبكرًا كبيرًا للنظرية.

المجموعة الإحصائية هي أداة مفاهيمية تتكون من عدد كبير من النسخ الافتراضية لنظام ما، تُمثل كل منها حالة مجهرية محتملة. بحساب متوسط ​​خصائص جميع الأنظمة في المجموعة، يُمكن حساب المُلاحظات العيانية. الأنواع الرئيسية هي: الميكروكانونية (نظام معزول ذو قيم ثابتة N, V, E)، والكانونية (نظام مغلق ذو قيم ثابتة N, V, T)، والكانونية الكبرى (نظام مفتوح ذو قيم ثابتة µ, V, T).

الطبقة الحدودية هي طبقة رقيقة من السائل تقع بالقرب من سطح فاصل، حيث تكون تأثيرات اللزوجة كبيرة. قدّم لودفيج براندتل هذا المفهوم، الذي يُبسّط مسائل ديناميكا الموائع بتقسيم التدفق إلى منطقتين: الطبقة الحدودية الرقيقة حيث تسود اللزوجة، والمنطقة الخارجية حيث يُمكن تطبيق نظرية التدفق غير اللزج.

المغناطيسية الحديدية هي الآلية التي تُشكّل بها بعض المواد، مثل الحديد، مغناطيسات دائمة. تنشأ هذه المغناطيسية من تفاعل تبادلي كمي يُؤدي إلى اصطفاف العزوم المغناطيسية الذرية تلقائيًا في مناطق تُسمى المجالات المغناطيسية. تحت درجة حرارة كوري، يُمكن اصطفاف هذه المجالات بواسطة مجال مغناطيسي خارجي، مما يُكوّن مغناطيسًا قويًا ومستمرًا حتى بعد زوال المجال الخارجي.

يقيس مقياس الأس الهيدروجيني الجهد بين قطبين ويحولها إلى قيمة الأس الهيدروجيني. المكون الأساسي هو القطب الزجاجي الذي يحتوي على لمبة زجاجية رقيقة حساسة لنشاط أيونات الهيدروجين. يتناسب فرق الجهد، E، بين القطب الزجاجي والقطب المرجعي المستقر خطيًا مع الأس الهيدروجيني وفقًا لصيغة معادلة نيرنست [latex]E = K + \nfrac{2.303RT}{F}pH[/latex].

في التحفيز غير المتجانس، يكون المحفز في طور مختلف عن المتفاعلات. عادةً، يُستخدم محفز صلب مع المتفاعلات الغازية أو السائلة. تتضمن العملية عدة خطوات: انتشار المتفاعلات على سطح المحفز، الامتزاز على المواقع النشطة، التفاعل الكيميائي على السطح، امتزاز النواتج، وانتشار النواتج بعيدًا عن السطح.

يحدث تأثير Paschen-Back في وجود مجال مغناطيسي قوي جدًا، حيث تصبح طاقة انقسام زيمان أكبر بكثير من طاقة تفاعل البنية الدقيقة (المدار المغزلي). في هذا النظام، ينكسر الاقتران بين الزخم الزاوي المداري ([latex]\vec{L}[/latex]) والزخم الزاوي المغزلي ([latex]\vec{S}[/latex]). ويتقدمان بشكل مستقل حول المجال المغناطيسي الخارجي القوي، مما يبسط النمط الطيفي.

من أهم تنبؤات النسبية العامة أن الزمن يمر بمعدلات مختلفة في ظل جهود جاذبية مختلفة. فالساعة في مجال جاذبية أقوى (أقرب إلى جسم ضخم) ستدق أبطأ من الساعة في مجال جاذبية أضعف. وقد تم التحقق من هذا التأثير، المعروف باسم تمدد الزمن الجاذبي، تجريبيًا، وهو عامل حاسم في التقنيات الحديثة مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

معادلات أينشتاين الميدانية (EFE) هي مجموعة من عشر معادلات تفاضلية جزئية غير خطية مترابطة تشكل جوهر النسبية العامة. وهي تصف التفاعل الأساسي للجاذبية كنتيجة لانحناء الزمكان بواسطة المادة والطاقة. تُكتب المعادلة بإيجاز على النحو التالي: [latex]G_{\mu\nu} + \Lambda g_{\mu\nu} = \frac{\8\pi G}{c^4} T_{\\mu\nu}[/latex]، وهو ما يربط هندسة الزمكان بمحتوى الطاقة-الزخم.