Zeitabhängige Viskosität: Thixotropie und Rheopexie

Komplexe Redoxreaktionen können mit der Halbreaktionsmethode ausgeglichen werden. Die Gesamtreaktion wird in zwei separate Halbreaktionen aufgeteilt: eine für die Oxidation und eine für die Reduktion. Jede Halbreaktion wird unabhängig von Atomen und Ladung ausgeglichen, häufig durch Zugabe von H+, OH- und H2O in wässrigen Lösungen. Abschließend werden die Elektronenzahlen ausgeglichen und die Halbreaktionen kombiniert.

Alle Quanteneinheiten, wie Photonen und Elektronen, weisen sowohl Teilchen- als auch Welleneigenschaften auf. Je nach Versuchsaufbau können sie sich wie ein lokalisiertes Teilchen oder wie eine verteilte Welle verhalten. Die de Broglie-Hypothese besagt, dass jedes Teilchen mit einem Impuls von [latex]p[/latex] eine zugehörige Wellenlänge von [latex]\lambda = h/p[/latex] hat, wobei [latex]h[/latex] die Plancksche Konstante ist.

Dies ist eine grundlegende Gleichung der Quantenmechanik, die beschreibt, wie sich der Quantenzustand eines physikalischen Systems im Laufe der Zeit verändert. Es handelt sich um eine lineare partielle Differentialgleichung für die Wellenfunktion, [latex]\Psi(x, t)[/latex]. Die zeitabhängige Version lautet [latex]i\hbar\frac{\partial}{\partial t}\Psi = \hat{H}\Psi[/latex], wobei [latex]\hat{H}[/latex] der Hamiltonoperator ist, der die Gesamtenergie des Systems darstellt.

Ein quantenmechanisches Phänomen, bei dem sich eine Wellenfunktion durch eine potenzielle Energiebarriere ausbreiten kann. Klassischerweise würde ein Teilchen, das nicht genügend Energie hat, um eine Barriere zu überwinden, reflektiert werden. Aufgrund des wellenartigen Charakters von Teilchen besteht jedoch eine von Null abweichende Wahrscheinlichkeit, dass das Teilchen auf der anderen Seite der Barriere auftaucht und sie quasi "durchtunnelt".

Das elektrochemische Potenzial, [latex]\bar{\mu}_i[/latex], quantifiziert die Gesamtenergie einer geladenen Spezies "i" in einem System. Es kombiniert das chemische Potential, [latex]\mu_i[/latex], das die Konzentration und die intrinsischen Eigenschaften berücksichtigt, mit der elektrostatischen potentiellen Energie, [latex]z_i F \phi[/latex]. Die Formel lautet [latex]\bar{\mu}_i = \mu_i + z_i F \phi[/latex], wobei [latex]z_i[/latex] die Ladung des Ions, [latex]F[/latex] die Faraday-Konstante und [latex]phi[/latex] das lokale elektrische Potenzial ist.

Der Kern einer Solarzelle ist ein pn-Übergang, eine Schnittstelle zwischen p-Typ- und n-Typ-Halbleitermaterialien. Dieser Übergang erzeugt in einer Verarmungszone ein eingebautes elektrisches Feld. Treffen Photonen mit ausreichender Energie auf den Halbleiter, bilden sie Elektron-Loch-Paare. Das elektrische Feld trennt diese Ladungsträger, treibt Elektronen auf die n-Seite und Löcher auf die p-Seite und erzeugt so eine Spannung.

Redoxreaktionen (Reduktions-Oxidationsreaktionen) beinhalten einen Elektronentransfer zwischen chemischen Spezies. Eine Spezies oxidiert (gibt Elektronen ab), während eine andere reduziert wird (gewinnt Elektronen). Diese beiden Prozesse laufen immer gleichzeitig ab. Die Spezies, die Elektronen abgibt, ist das Reduktionsmittel, die Spezies, die Elektronen gewinnt, ist das Oxidationsmittel. Dieses grundlegende Konzept liegt der Elektrochemie und vielen biologischen Prozessen zugrunde.

Ein Bingham-Plastik ist ein viskoplastisches Material, das sich bei geringen Spannungen wie ein starrer Körper verhält, bei hohen Spannungen jedoch wie eine viskose Flüssigkeit fließt. Es ist durch eine Fließspannung, [latex]\tau_0[/latex], gekennzeichnet, die die Mindestschubspannung ist, die erforderlich ist, um das Fließen einzuleiten. Unterhalb dieser Schwelle verformt sie sich nicht. Gängige Beispiele sind Zahnpasta, Mayonnaise und Tonschlämme.

Scherverdünnung oder Pseudoplastizität ist ein nicht-Newtonsches Verhalten, bei dem die Viskosität einer Flüssigkeit mit zunehmender Scherspannung abnimmt. Viele gängige Substanzen wie Ketchup oder Farbe weisen diese Eigenschaft auf. Im Ruhezustand sind sie dickflüssig, fließen aber leichter, wenn sie geschüttelt, gerührt oder verteilt werden. Dies wird häufig durch die Potenzfunktion von Ostwald–de Waele modelliert.

Die Quantenstatistik modifiziert die klassische statistische Mechanik, um die Ununterscheidbarkeit identischer Teilchen zu erklären. Sie unterteilt sich in zwei Arten: Fermi-Dirac-Statistik für Fermionen (Teilchen mit halbzahligem Spin wie Elektronen), die dem Pauli-Ausschlussprinzip gehorchen, und Bose-Einstein-Statistik für Bosonen (Teilchen mit ganzzahligem Spin wie Photonen), die denselben Quantenzustand einnehmen können. Diese Unterscheidung ist bei niedrigen Temperaturen und hohen Dichten von entscheidender Bedeutung.

Es ist unmöglich, bestimmte Paare von komplementären physikalischen Eigenschaften eines Teilchens gleichzeitig mit perfekter Genauigkeit zu kennen. Das häufigste Beispiel ist die Position [latex]x[/latex] und der Impuls [latex]p[/latex]. Der Grundsatz besagt, dass das Produkt ihrer Unsicherheiten, [latex]\Delta x[/latex] und [latex]\Delta p[/latex], größer als oder gleich einem bestimmten Wert sein muss: [latex]\Delta x \Delta p \ge \frac{\hbar}{2}[/latex].

Ein nicht-newtonsches Fluid ist ein Fluid, dessen Viskosität sich unter einer angelegten Scherspannung ändert. Im Gegensatz zu einer Newtonschen Flüssigkeit, bei der die Viskosität konstant ist, werden ihre Fließeigenschaften nicht durch eine lineare Beziehung zwischen Scherspannung ([latex]\tau[/latex]) und Schergeschwindigkeit ([latex]\dot{gamma}[/latex]) beschrieben. Diese Abhängigkeit kann sich als Scherverdünnung (die Viskosität nimmt mit der Spannung ab) oder als Scherverdickung (die Viskosität nimmt mit der Spannung zu) äußern.

Der Oxidationszustand oder die Oxidationszahl ist die hypothetische Ladung eines Atoms, wenn alle seine Bindungen zu anderen Atomen zu 100 % ionisch wären. Sie ermöglicht die Verfolgung des Elektronentransfers bei Redoxreaktionen. Ein Anstieg des Oxidationszustands bedeutet Oxidation, ein Rückgang Reduktion. Dieser Formalismus vereinfacht die Analyse komplexer chemischer Reaktionen.

Der Weissenberg-Effekt ist ein Phänomen in viskoelastischen Flüssigkeiten, bei dem die Flüssigkeit an einem rotierenden Stab nach oben steigt. Dies steht im Gegensatz zum Verhalten newtonscher Flüssigkeiten, die durch die Zentrifugalkraft nach außen gedrückt werden und einen Wirbel bilden. Der Effekt wird durch Normalspannungsunterschiede verursacht, die sich unter Scherung in der Flüssigkeit entwickeln.