Elektrochemisches Potential und thermodynamisches Gleichgewicht

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.

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.

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.

Thermit besitzt eine sehr hohe Aktivierungsenergie, wodurch es bei Raumtemperatur stabil und schwer entzündbar ist. Zur Zündung sind Temperaturen von etwa 1.300 °C (2.400 °F) erforderlich. Dies wird typischerweise nicht durch eine direkte Flamme, sondern durch einen Zwischenzünder mit hoher Temperatur wie ein brennendes Magnesiumband oder eine speziell entwickelte pyrotechnische Zündschnur erreicht, die die notwendige lokale Energie zum Starten der Reaktion liefert.

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.

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.

Das absolute elektrochemische Potenzial einer einzelnen Elektrode kann nicht gemessen werden. Stattdessen werden die Potenziale relativ zu einer allgemein anerkannten Referenz gemessen. Die Standard-Wasserstoffelektrode (SHE) ist die primäre Referenz, der unter Standardbedingungen (1 M [latex]H^+[/latex]-Konzentration, 1 bar [latex]H_2[/latex]-Gas, 298 K) ein Potenzial von genau 0 Volt zugeordnet ist. Alle anderen Standard-Elektrodenpotentiale werden relativ zu diesem Nullpunkt angegeben.

Sublimation ist eine Labortechnik zur Reinigung von Verbindungen, insbesondere flüchtigen Feststoffen. Der unreine Feststoff wird leicht erhitzt, oft unter reduziertem Druck, wodurch er direkt zu einem Gas sublimiert. Dieses Gas lagert sich dann als reiner Feststoff auf einer gekühlten Oberfläche, einem sogenannten Kaltfinger, ab. Die nichtflüchtigen Verunreinigungen verbleiben im ursprünglichen Behälter.

Die Farbtemperatur ist eine Eigenschaft des sichtbaren Lichts und misst dessen Farbton auf einer Skala von warm (gelblich) bis kalt (bläulich). Sie wird als die Temperatur eines idealen Schwarzkörperstrahlers definiert, der Licht mit einem Farbton ausstrahlt, der dem der Lichtquelle vergleichbar ist. Die Maßeinheit ist Kelvin (K).