AC-Induktionsmotoren

Die Reynoldszahl ([latex]\text{Re}[/latex]) ist eine dimensionslose Größe in der Strömungsmechanik, die zur Vorhersage von Strömungsmustern verwendet wird, indem sie das Verhältnis von Trägheitskräften zu viskosen Kräften darstellt. Niedrige Reynoldszahlen kennzeichnen eine glatte, geordnete laminare Strömung, während hohe Reynoldszahlen auf eine chaotische, wirbelreiche turbulente Strömung hinweisen. Sie ist entscheidend für die Bestimmung des dynamischen Verhaltens einer Flüssigkeit und für Skalierungsexperimente.

Elektromagnetische Felder können einen Impuls übertragen. Die Impulsdichte des elektromagnetischen Feldes ergibt sich aus dem Poynting-Vektor [latex]\vec{S}[/latex] geteilt durch die Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat, [latex]\vec{g} = \vec{S}/c^2 = (\vec{E} \mal \vec{B})/(\mu_0 c^2)[/latex]. Damit der Impuls in einem System aus geladenen Teilchen und Feldern erhalten bleibt, muss neben dem mechanischen Impuls der Teilchen auch der Impuls der Felder berücksichtigt werden.

Die Mach-Zahl (M) ist eine dimensionslose Größe, die das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeit an einer Grenze zur lokalen Schallgeschwindigkeit darstellt: [latex]M = v/a[/latex], wobei v die Strömungsgeschwindigkeit und a die Schallgeschwindigkeit ist. Sie ist der wichtigste Indikator für Kompressibilitätseffekte. Wenn sich die Mach-Zahl dem Wert 1 nähert und diesen überschreitet, ändert sich die Dichte der Luft erheblich, wodurch sich die aerodynamischen Kräfte verändern.

Die Nernst-Gleichung quantifiziert die reversible elektromotorische Kraft (EMK) bzw. die Leerlaufspannung einer Brennstoffzelle unter nicht-standardmäßigen Bedingungen. Sie verknüpft das Zellpotential ([latex]E[/latex]) mit dem Standardpotential ([latex]E^0[/latex]), der Temperatur und den Aktivitäten (angenähert durch Partialdrücke) der Reaktanten und Produkte. Die Gleichung lautet [latex]E = E^0 - frac{RT}{nF} ln Q[/latex], wobei Q der Reaktionsquotient ist.

Die Bewegungs-EMK wird erzeugt, wenn sich ein Leiter durch ein Magnetfeld bewegt. Die magnetische Komponente der Lorentz-Kraft, [latex]\mathbf{F} = q(\mathbf{v} \mal \mathbf{B})[/latex], wirkt auf die Ladungsträger im Leiter, wodurch sie sich bewegen und eine Ladungstrennung erzeugen. Diese Trennung führt zu einem elektrischen Feld und einer Potenzialdifferenz. Die resultierende EMK ist durch das Linienintegral [latex]\mathcal{E} = \oint (\mathbf{v} \times \mathbf{B}) \cdot d\mathbf{l}[/latex] gegeben.

Das Verteilungsverhältnis (D) ist ein wichtiger Gleichgewichtsparameter bei der Flüssig-Flüssig-Extraktion (LLE), definiert als die analytische Gesamtkonzentration eines gelösten Stoffes in der organischen Phase geteilt durch seine Gesamtkonzentration in der wässrigen Phase. [latex]D = \frac{[S]_{org,total}}{[S]_{aq,total}}[/latex]. Im Gegensatz zum Verteilungskoeffizienten (K_D) berücksichtigt D alle Spezies des gelösten Stoffes, einschließlich dissoziierter oder komplexierter Formen, was ihn pH-abhängig macht.

Für einen allgemeinen dreidimensionalen Spannungszustand wird die Analyse durch drei Mohr'sche Kreise dargestellt. Diese Kreise werden in der Ebene [latex]\sigma_n - \tau_n[/latex] unter Verwendung der drei Hauptspannungen ([latex]\sigma_1, \sigma_2, \sigma_3[/latex]) als Durchmesser gezeichnet. Der größte Kreis, definiert durch [latex]\sigma_1[/latex] und [latex]\sigma_3[/latex], umschließt die beiden anderen und bestimmt die absolute maximale Schubspannung, [latex]\tau_{abs max} = (\sigma_1 - \sigma_3)/2[/latex].

Scherverdickung oder Dilatanz ist ein nicht-Newtonsches Verhalten, bei dem die Viskosität mit der Scherspannung zunimmt. Ein klassisches Beispiel ist eine Suspension von Maisstärke in Wasser (Oobleck), die sich bei langsamem Rühren flüssig anfühlt, bei schnellem Rühren jedoch fast fest wird. Dieses Phänomen wird durch das Verklemmen suspendierter Partikel unter hoher Scherung verursacht.

Die Nernst-Gleichung setzt das Reduktionspotenzial einer Halbzelle (oder die Gesamtspannung einer elektrochemischen Zelle) in Beziehung zum Standardelektrodenpotenzial, zur Temperatur und zu den Aktivitäten (oft angenähert durch Konzentrationen) der chemischen Spezies, die eine Redoxreaktion durchlaufen. Die Gleichung lautet [latex]E = E^{\circ} - \frac{RT}{nF} \ln Q[/latex], wobei Q der Reaktionsquotient ist.

In elektrochemischen Zellen, wie Batterien und Brennstoffzellen, werden EMK durch chemische Reaktionen erzeugt. Die Ladungstrennung wird durch Oxidations- und Reduktionsreaktionen an zwei verschiedenen Elektroden bewirkt. Die maximale EMK einer Zelle hängt mit der Änderung der freien Gibbs-Energie ([latex]\Delta G[/latex]) der Reaktion durch [latex]\mathcal{E} = -\frac{\Delta G}{nF}[/latex] zusammen, wobei [latex]n[/latex] für Mole von Elektronen und [latex]F[/latex] für die Faraday-Konstante steht.

Chemilumineszenz oder Chemolumineszenz ist die Emission von Licht (Lumineszenz) als Ergebnis einer chemischen Reaktion. Dabei wird ein Zwischenprodukt im angeregten Zustand gebildet, das als [Produkt]* bezeichnet wird (beachten Sie das häufig verwendete Sternchen). Dieses Zwischenprodukt zerfällt dann in einen energieärmeren Grundzustand, wobei Energie in Form eines Photons freigesetzt wird. Der Gesamtprozess kann wie folgt dargestellt werden: [latex]A + B \rightarrow [Product]* \rightarrow Product + light[/latex].

Die Reynolds-gemittelten Navier-Stokes-Gleichungen (RANS) sind zeitgemittelte Bewegungsgleichungen für turbulente Strömungen. Dieser Ansatz, die sogenannte Reynolds-Zerlegung, trennt Strömungsvariablen in eine mittlere und eine schwankende Komponente. Der Mittelungsprozess führt einen zusätzlichen Term ein, den Reynolds-Spannungstensor, der den Effekt der Turbulenz darstellt und modelliert werden muss, um einen Abschluss zu erreichen und Simulationen rechnerisch durchführbar zu machen.