La distribución de Boltzmann

La batería de plomo-ácido es la primera batería recargable, inventada por Gaston Planté en 1859. Funciona con un ánodo de plomo (Pb) y un cátodo de dióxido de plomo (PbO₂) sumergidos en un electrolito de ácido sulfúrico (H₂SO₄). Durante la descarga, ambos electrodos se convierten en sulfato de plomo (PbSO₄), un proceso que se invierte durante la carga, lo que permite el almacenamiento y la reutilización de energía.

Es la forma diferencial de la ley de inducción de Faraday, una de las cuatro ecuaciones de Maxwell. Establece que un campo magnético variable en el tiempo ([latex]\mathbf{B}[/latex]) siempre acompaña a un campo eléctrico variable espacialmente y no conservativo ([latex]\mathbf{E}[/latex]). La relación se expresa como [latex]\nabla \times \mathbf{E} = -\frac{\parcial \mathbf{B}}{\parcial t}[/latex]. Esta ecuación gobierna cómo los campos magnéticos cambiantes crean campos eléctricos en un punto específico del espacio.

Las ecuaciones de Maxwell son un conjunto de cuatro ecuaciones diferenciales parciales acopladas que constituyen la base del electromagnetismo clásico. Describen cómo los campos eléctricos y magnéticos se generan y alteran entre sí, así como por las cargas y las corrientes. Son la ley de Gauss, la ley de Gauss para el magnetismo, la ley de inducción de Faraday y la ley de Ampère-Maxwell.

La fuerza electromotriz (FEM) y la diferencia de potencial eléctrico (voltaje) son conceptos distintos, aunque ambos se miden en voltios. La FEM es el trabajo por unidad de carga realizado por una fuerza no conservativa (p. ej., una reacción química o un campo magnético variable) para mover la carga dentro de una fuente. La diferencia de potencial es el trabajo por unidad de carga realizado por el campo electrostático conservativo entre dos puntos.

Esta fórmula fundamental relaciona la cantidad termodinámica macroscópica de entropía (S) con el número de posibles disposiciones microscópicas, o microestados (W), correspondientes al estado macroscópico del sistema. La ecuación [latex]S = k_B \ln W[/latex] revela que la entropía es una medida del desorden estadístico o aleatoriedad. La constante [latex]k_B[/latex] es la constante de Boltzmann, que relaciona la energía a nivel de partículas con la temperatura.

La primera batería recargable comercialmente exitosa. Utiliza un ánodo de plomo (Pb), un cátodo de dióxido de plomo (PbO₂) y un electrolito de ácido sulfúrico (H₂SO₄). Durante la descarga, ambos electrodos se convierten en sulfato de plomo (PbSO₄) y el ácido sulfúrico se consume. Este proceso es químicamente reversible mediante la aplicación de una corriente externa, lo que la convierte en un sistema de almacenamiento de energía práctico y robusto.

Una de las cuatro ecuaciones de Maxwell, la ley de Gauss para el magnetismo, establece que el flujo magnético neto fuera de cualquier superficie cerrada es cero. Esto se expresa matemáticamente como [latex]\oint_S \vec{B} \cdot d\vec{A} = 0[/latex]. Esta ley es una afirmación de la observación experimental de que nunca se han detectado monopolos magnéticos (polos norte o sur aislados). Las líneas de campo magnético siempre forman bucles cerrados.

Las ondas electromagnéticas son perturbaciones del campo electromagnético que se propagan por el espacio transportando energía. Se crean acelerando cargas eléctricas y consisten en oscilaciones sincronizadas y perpendiculares de los campos eléctrico y magnético. En el vacío, viajan a la velocidad de la luz, [latex]c[/latex]. El espectro electromagnético abarca las ondas de radio, las microondas, los infrarrojos, la luz visible, los rayos ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma.

La temperatura crítica es la temperatura por encima de la cual no se puede formar una fase líquida distinta, independientemente de la presión aplicada. Cada gas tiene una temperatura crítica única. Para licuar un gas, primero debe enfriarse por debajo de esta temperatura. Este concepto, establecido por Thomas Andrews, es fundamental para comprender las condiciones requeridas para cualquier proceso de licuefacción.

La dispersión de Rayleigh es la dispersión elástica de la luz por partículas mucho más pequeñas que su longitud de onda. Este fenómeno es responsable del color azul del cielo diurno. Las moléculas de nitrógeno y oxígeno de la atmósfera dispersan con mayor eficacia las longitudes de onda azules más cortas de la luz solar que las longitudes de onda rojas más largas, lo que hace que el cielo parezca azul desde la perspectiva del observador.

El ciclo Otto ideal es un modelo termodinámico para motores de encendido por chispa. Consta de cuatro procesos internamente reversibles: compresión isentrópica (1-2), adición de calor a volumen constante (isocórica) (2-3), expansión isentrópica (3-4) y rechazo de calor a volumen constante (isocórica) (4-1). Este ciclo constituye la base teórica para el análisis del rendimiento de los motores de gasolina, considerando un gas ideal como fluido de trabajo.

This gas liquefaction process, pioneered by Raoul Pictet, liquefies a gas by using a series of other gases with progressively lower boiling points. The first gas is liquefied by pressure at ambient temperature. Its evaporation is then used to cool and liquefy a second, more volatile gas, which in turn is used to cool and liquefy the target gas, creating a 'cascade' of cooling stages.