Der Hampson-Linde-Zyklus

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.

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.

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.

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.

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.

In einem System, das sich im thermodynamischen Gleichgewicht befindet, muss das elektrochemische Potenzial [latex]\bar{\mu}_i[/latex] für eine bestimmte geladene Spezies "i" in allen Phasen gleich sein. Besteht ein Gradient ([latex]\nabla \bar{\mu}_i \neq 0[/latex]), bewegen sich die Ionen spontan von Regionen mit höherem Potential zu niedrigerem Potential und erzeugen einen Strom oder Fluss, bis dieser Gradient beseitigt und das Gleichgewicht wiederhergestellt ist.

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.