Estadística cuántica

Todas las entidades cuánticas, como los fotones y los electrones, presentan propiedades tanto de partícula como de onda. Dependiendo de la configuración experimental, pueden comportarse como una partícula localizada o como una onda distribuida. La hipótesis de de Broglie afirma que cualquier partícula con momento [latex]p[/latex] tiene asociada una longitud de onda [latex]\lambda = h/p[/latex], donde [latex]h[/latex] es la constante de Planck.

El pH se define formalmente como el logaritmo decimal negativo de la actividad del ion hidrógeno, [latex]a_{H^+}[/latex]. La fórmula es [latex]pH = -\log_{10}(a_{H^+})[/latex]. La actividad es la concentración efectiva de iones de hidrógeno, teniendo en cuenta las fuerzas intermoleculares, y es adimensional. Para soluciones diluidas, la actividad es aproximadamente igual a la concentración molar de iones [latex]H^+[/latex], lo que simplifica el cálculo.

La contracción de los lantánidos es la disminución constante de los radios atómicos e iónicos de los elementos lantánidos (lantano a lutecio) al aumentar el número atómico. Este efecto se debe al deficiente apantallamiento de la carga nuclear por parte de los electrones 4f. Esto da como resultado que los elementos del sexto período que siguen a los lantánidos sean inesperadamente pequeños, similares a sus homólogos del quinto período.

La tixotropía y la reopexia describen cambios en la viscosidad que dependen del tiempo. La viscosidad de un fluido tixotrópico disminuye con el tiempo bajo una tensión de cizallamiento constante (p. ej., el yogur se vuelve más líquido al removerlo). La viscosidad de un fluido reopéctico (o antitixotrópico) aumenta con el tiempo bajo una tensión de cizallamiento constante (p. ej., algunos lubricantes). Estos efectos son reversibles; el fluido vuelve a su estado original tras un periodo de reposo.

Fenómeno de la mecánica cuántica en el que una función de onda puede propagarse a través de una barrera de energía potencial. Clásicamente, una partícula que carezca de energía suficiente para superar una barrera se reflejaría. Sin embargo, debido a la naturaleza ondulatoria de las partículas, existe una probabilidad distinta de cero de que la partícula aparezca al otro lado de la barrera, atravesándola.

Un fluido no newtoniano es aquel cuya viscosidad cambia bajo un esfuerzo cortante aplicado. A diferencia de un fluido newtoniano, en el que la viscosidad es constante, sus propiedades de flujo no se describen mediante una relación lineal entre la tensión de cizallamiento ([latex]\tau[/latex]) y la velocidad de cizallamiento ([latex]\dot{\gamma}[/latex]). Esta dependencia puede manifestarse como adelgazamiento por cizallamiento (la viscosidad disminuye con el esfuerzo) o espesamiento por cizallamiento (la viscosidad aumenta con el esfuerzo).

Un plástico de Bingham es un material viscoplástico que se comporta como un cuerpo rígido a bajas tensiones, pero que fluye como un fluido viscoso a altas tensiones. Se caracteriza por un límite elástico, [latex]\tau_0[/latex], que es el esfuerzo cortante mínimo necesario para iniciar el flujo. Por debajo de este umbral, no se deforma. Algunos ejemplos comunes son la pasta de dientes, la mayonesa y los lodos arcillosos.

La pseudoplasticidad, o pseudoplasticidad, es un comportamiento no newtoniano en el que la viscosidad de un fluido disminuye al aumentar la tasa de esfuerzo cortante. Muchas sustancias comunes, como el kétchup o la pintura, presentan esta propiedad. En reposo, son espesas, pero fluyen con mayor facilidad al agitarse, removerse o extenderse. Esto suele modelarse mediante la ley de potencia de Ostwald-de Waele.

Se trata de una ecuación fundamental de la mecánica cuántica que describe cómo cambia el estado cuántico de un sistema físico a lo largo del tiempo. Es una ecuación diferencial parcial lineal para la función de onda, [latex]\Psi(x, t)[/latex]. La versión dependiente del tiempo es [latex]i\hbar\frac{\partial}{\partial t}\Psi = \hat{H}\Psi[/latex], donde [latex]\hat{H}[/latex] es el operador Hamiltoniano, que representa la energía total del sistema.

En mecánica cuántica, el momento es un observable representado por un operador vectorial. En la base de posición, el operador de momento viene dado por [latex]\hat{\vec{p}} = -i\hbar\nabla[/latex], donde [latex]\hbar[/latex] es la constante de Planck reducida y [latex]\nabla[/latex] es el operador de gradiente. La conservación del momento corresponde al hecho de que el operador hamiltoniano conmuta con el operador de momento, [latex][\hat{H}, \hat{\vec{p}}] = 0[/latex], para un sistema con simetría traslacional.

Es imposible conocer simultáneamente con perfecta exactitud ciertos pares de propiedades físicas complementarias de una partícula. El ejemplo más común es la posición [latex]x[/latex] y el momento [latex]p[/latex]. El principio establece que el producto de sus incertidumbres, [latex]\Delta x[/latex] y [latex]\Delta p[/latex], debe ser mayor o igual que un valor específico: [latex]\Delta x \Delta p \ge \frac{\hbar}{2}[/latex].

Un diodo emisor de luz es una unión pn semiconductora. Al aplicar una tensión directa adecuada, los electrones del lado n y los huecos del lado p se inyectan en la región de agotamiento. Al recombinarse, se libera energía. En los semiconductores de banda prohibida directa, esta energía se emite eficientemente en forma de fotones de luz, un proceso conocido como electroluminiscencia.

El potencial electroquímico, [latex]\bar{\mu}_i[/latex], cuantifica la energía total de una especie cargada `i` en un sistema. Combina el potencial químico, [latex]\mu_i[/latex], que tiene en cuenta la concentración y las propiedades intrínsecas, con la energía potencial electrostática, [latex]z_i F \phi[/latex]. La fórmula es [latex]\bar{\mu}_i = \mu_i + z_i F \phi[/latex], donde [latex]z_i[/latex] es la carga del ion, [latex]F[/latex] es la constante de Faraday y [latex]phi[/latex] es el potencial eléctrico local.