Joule-Wärme und elektrische Energie

Das Lenzsche Gesetz gibt die Richtung der induzierten elektromotorischen Kraft (EMK) und des durch elektromagnetische Induktion entstehenden Stroms an. Es besagt, dass der induzierte Strom in eine Richtung fließt, die ein Magnetfeld erzeugt, das der Änderung des magnetischen Flusses, die ihn erzeugt hat, entgegenwirkt. Dieses Prinzip ist eine Konsequenz der Energieerhaltung und wird durch das negative Vorzeichen im Faradayschen Gesetz dargestellt.

Bei der Katalyse wird die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion durch Zugabe einer als Katalysator bezeichneten Substanz erhöht. Katalysatoren werden bei der Reaktion nicht verbraucht und bleiben unverändert. Sie wirken, indem sie einen alternativen Reaktionsweg mit einer niedrigeren Aktivierungsenergie ([latex]E_a[/latex]) bereitstellen und dadurch sowohl die Vorwärts- als auch die Rückwärtsreaktion beschleunigen, ohne die Gesamtthermodynamik zu verändern ([latex]\Delta H[/latex]).

Eine Brennstoffzelle ist ein elektrochemisches Gerät, das die chemische Energie eines Brennstoffs, typischerweise Wasserstoff, und eines Oxidationsmittels, oft Sauerstoff, direkt in elektrische Energie umwandelt. Im Gegensatz zu einer Batterie benötigt sie zum Betrieb eine kontinuierliche externe Zufuhr von Brennstoff und Oxidationsmittel. Die Kernkomponenten sind eine Anode, eine Kathode und ein Elektrolyt, der diese trennt und den Ionentransport ermöglicht.

Viskoelastizität ist die Eigenschaft von Materialien, bei Verformung sowohl viskose als auch elastische Eigenschaften zu zeigen. Viskose Materialien wie Honig widerstehen der Scherströmung und dehnen sich unter Belastung linear mit der Zeit. Elastische Materialien wie ein Gummiband dehnen sich beim Dehnen und kehren nach Wegfall der Belastung schnell in ihren Ausgangszustand zurück. Viskoelastische Materialien weisen beide Eigenschaften auf.

Die Sublimationsenthalpie, [latex]\Delta H_{\text{sub}}[/latex], ist die Wärme, die erforderlich ist, um ein Mol eines Stoffes bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck von einem festen in einen gasförmigen Zustand zu überführen. Da die Enthalpie eine Zustandsfunktion ist, ist diese Energieänderung nach dem Hess'schen Gesetz die Summe aus der Schmelzenthalpie ([latex]\Delta H_{\text{fus}}[/latex]) und der Verdampfungsenthalpie ([latex]\Delta H_{\text{vap}}[/latex]).

Eine Neuformulierung der klassischen Mechanik, die verallgemeinerte Koordinaten und ihre konjugierten Momente verwendet. Sie basiert auf der Hamilton-Funktion [latex]H(q, p, t)[/latex], die die Gesamtenergie des Systems darstellt. Die Dynamik wird durch die Hamilton-Gleichungen beschrieben: [latex]\dot{q}_i = \frac{\partial H}{\partial p_i}[/latex] und [latex]\dot{p}_i = -\frac{\partial H}{\partial q_i}[/latex]. Dieser Rahmen ist für die Quantenmechanik und die statistische Mechanik von zentraler Bedeutung.

Die Daniell-Zelle ist eine Weiterentwicklung der Voltasche Säule und besteht aus einer Kupferelektrode in einer Kupfer(II)-sulfatlösung und einer Zinkelektrode in einer Zinksulfatlösung, die durch eine poröse Barriere voneinander getrennt sind. Dieses Zwei-Flüssigkeits-Design verhindert die Bildung von Wasserstoffgas (Polarisation) an der Kupferelektrode und sorgt so für eine deutlich stabilere und zuverlässigere Spannungsquelle über einen längeren Zeitraum.

Der Photovoltaikeffekt ist die Erzeugung von Spannung und elektrischem Strom in einem Material bei Lichteinwirkung. Es handelt sich um ein physikalisches und chemisches Phänomen. Eine häufige Anwendung ist die Solarzelle, die diesen Effekt nutzt, um Sonnenlicht direkt in Strom umzuwandeln. Der Effekt beruht darauf, dass Lichtphotonen Elektronen in einen höheren Energiezustand versetzen.

Ein Grundprinzip, das besagt, dass die Gesamtenergie eines isolierten Systems über die Zeit konstant bleibt. Energie kann weder erzeugt noch zerstört werden, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden, z. B. von potenzieller in kinetische Energie. In der klassischen Mechanik bleibt für Systeme mit ausschließlich konservativen Kräften die gesamte mechanische Energie [latex]E = T + V[/latex] erhalten.

Bei einer newtonschen Flüssigkeit ist die Viskosität eine Funktion von Temperatur und Druck, nicht jedoch von der Schergeschwindigkeit. In Flüssigkeiten nimmt die Viskosität mit steigender Temperatur deutlich ab, da Moleküle bei höherer thermischer Energie die intermolekularen Kohäsionskräfte leichter überwinden können. Umgekehrt steigt in Gasen die Viskosität mit der Temperatur, da häufigere Molekülkollisionen bei höheren Geschwindigkeiten zu einer stärkeren Impulsübertragung führen.