Die Nernst-Gleichung

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.

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.

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.

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.