Chemilumineszenz

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.

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.

Die Curie-Temperatur ([latex]T_c[/latex]) oder der Curie-Punkt ist die kritische Temperatur, oberhalb derer bestimmte Materialien ihre permanent magnetischen Eigenschaften verlieren. Bei ferromagnetischen Materialien werden sie oberhalb von [latex]T_c[/latex] paramagnetisch. Bei diesem Übergang handelt es sich um einen Phasenübergang, bei dem die Wärmeenergie stark genug wird, um die quantenmechanischen Austauschwechselwirkungen zu überwinden, die eine spontane magnetische Ordnung der atomaren Momente bewirken.

Der Zeeman-Effekt beschreibt die Aufspaltung einer atomaren Spektrallinie in mehrere Komponenten, wenn ein externes statisches Magnetfeld angelegt wird. Diese Aufspaltung entsteht, weil das Magnetfeld mit dem magnetischen Dipolmoment interagiert, das mit dem Bahn- und Spin-Drehimpuls des Atoms verbunden ist. Dadurch verschieben sich die Energieniveaus der Elektronen – ein Phänomen, das für die Erforschung der Atomstruktur von entscheidender Bedeutung ist.

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.

Der Wechselstrom-Induktionsmotor arbeitet nach dem Prinzip eines rotierenden Magnetfelds, das vom Stator erzeugt wird. Dieses Feld wird durch die Zufuhr von mehrphasigen Wechselströmen zu räumlich verteilten Statorwicklungen erzeugt. Das rotierende Feld induziert Ströme in den Rotorleitern (z. B. einem Käfigläufer), die ein entgegengesetztes Magnetfeld erzeugen. Die Wechselwirkung zwischen diesen Feldern erzeugt das Drehmoment.

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.

Der Hampson-Linde-Zyklus verflüssigt Gase wie Luft mithilfe des Joule-Thomson-Effekts in Kombination mit regenerativer Kühlung. Hochdruckgas wird in einem Gegenstromwärmetauscher durch das kalte Niederdruckgas gekühlt, das vom Expansionsventil zurückströmt. Dadurch sinkt die Temperatur am Ventil schrittweise, bis sie unter den kritischen Punkt fällt und die Verflüssigung beginnt. Dies bildet die Grundlage für die moderne Gasverflüssigungsindustrie.

Das Lorentz-Kraftgesetz beschreibt die Gesamtkraft, die eine Punktladung erfährt, die sich durch ein kombiniertes elektrisches und magnetisches Feld bewegt. Sie ist die Summe aus der elektrostatischen Kraft und der magnetischen Kraft. Die maßgebliche Vektorgleichung lautet [latex]\mathbf{F} = q(\mathbf{E} + \mathbf{v} \mal \mathbf{B})[/latex], wobei [latex]q[/latex] die Ladung ist, [latex]\mathbf{v}[/latex] ihre Geschwindigkeit ist, [latex]\mathbf{E}[/latex] das elektrische Feld und [latex]\mathbf{B}[/latex] das magnetische Feld ist.

Der 1899 von Waldemar Jungner erfundene NiCd-Akku verwendet Nickeloxidhydroxid (NiO(OH)) als positive Elektrode und metallisches Cadmium (Cd) als negative Elektrode sowie einen alkalischen Elektrolyten wie Kaliumhydroxid (KOH). Er ist für seine lange Lebensdauer und gute Leistung bei niedrigen Temperaturen bekannt, leidet jedoch unter dem Memory-Effekt und der Toxizität von Cadmium.