Tercera ley de la termodinámica

El proceso Claude mejora el ciclo Hampson-Linde al incorporar un motor de expansión o turbina. Una parte del gas comprimido trabaja en un expansor, lo que provoca una caída de temperatura mucho mayor (expansión casi isentrópica) que la expansión Joule-Thomson por sí sola. Esto proporciona un enfriamiento más eficiente, lo que lo convierte en el método dominante para la licuefacción y separación de gases a gran escala en la actualidad.

El principio de equivalencia es una piedra angular de la relatividad general. Postula que los efectos de un campo gravitacional uniforme son indistinguibles de los efectos de una aceleración uniforme. Esto significa que un observador en un ascensor sin ventanas y en caída libre experimenta ingravidez, al igual que un observador en el espacio profundo, lejos de cualquier fuente gravitacional, lo que constituye la base conceptual de la gravedad como fenómeno geométrico.

En 1911, Heike Kamerlingh Onnes descubrió la superconductividad al estudiar la resistencia del mercurio sólido a temperaturas criogénicas. Observó que la resistencia eléctrica del mercurio descendía bruscamente a cero a una temperatura crítica ([latex]T_c[/latex]) de 4,2 K. Este fenómeno, denominado superconductividad, representa un estado de la materia con resistencia eléctrica exactamente nula y expulsión de campos magnéticos.

El criterio de fluencia de von Mises predice que la fluencia de un material dúctil comienza cuando la segunda invariante de la tensión desviatoria, [latex]J_2[/latex], alcanza un valor crítico. A menudo se expresa en términos de la tensión de von Mises, [latex]\sigma_v[/latex], un valor escalar que debe ser inferior al límite elástico del material, [latex]\sigma_y[/latex]. El límite elástico se produce cuando [latex]\sigma_v = \sigma_y[/latex].

La relatividad general proporcionó la primera explicación precisa de la precesión anómala del perihelio de Mercurio. La gravedad newtoniana no pudo explicar por completo el cambio lento y gradual en la orientación de la órbita elíptica de Mercurio. La teoría de Einstein predijo correctamente la pérdida de 43 segundos de arco por siglo, atribuyéndola a la curvatura del espacio-tiempo alrededor del Sol, un importante triunfo inicial para la teoría.

Un conjunto estadístico es una herramienta conceptual que consiste en un gran número de copias virtuales de un sistema, cada una representando un posible microestado. Al promediar las propiedades de todos los sistemas del conjunto, se pueden calcular observables macroscópicos. Los tipos principales son el microcanónico (sistema aislado con N, V, E fijos), el canónico (sistema cerrado, N, V, T fijos) y el gran canónico (sistema abierto, µ, V, T fijos).

La capa límite es la capa delgada de fluido en la proximidad inmediata de una superficie límite, donde los efectos de la viscosidad son significativos. Introducido por Ludwig Prandtl, este concepto simplifica los problemas de dinámica de fluidos al dividir el flujo en dos regiones: la capa límite delgada, donde predomina la viscosidad, y la región exterior, donde se puede aplicar la teoría del flujo no viscoso.

El ferromagnetismo es el mecanismo por el cual ciertos materiales, como el hierro, forman imanes permanentes. Surge de una interacción de intercambio mecánico cuántico que provoca que los momentos magnéticos atómicos se alineen espontáneamente en regiones llamadas dominios magnéticos. Por debajo de la temperatura de Curie, estos dominios pueden alinearse mediante un campo magnético externo, creando un imán potente y persistente incluso después de eliminar dicho campo.

Un pH-metro mide la tensión entre dos electrodos y la convierte en un valor de pH. El componente central es el electrodo de vidrio, que tiene un bulbo de vidrio fino sensible a la actividad de los iones de hidrógeno. La diferencia de potencial, E, entre el electrodo de vidrio y un electrodo de referencia estable es linealmente proporcional al pH según una forma de la ecuación de Nernst: [latex]E = K + \frac{2,303RT}{F}pH[/latex].

En la catálisis heterogénea, el catalizador se encuentra en una fase diferente a la de los reactivos. Normalmente, se utiliza un catalizador sólido con reactivos gaseosos o líquidos. El proceso consta de varias etapas: difusión de los reactivos a la superficie del catalizador, adsorción en sitios activos, reacción química en la superficie, desorción de los productos y difusión de los productos desde la superficie.

El efecto Paschen-Back se produce en presencia de un campo magnético muy intenso, en el que la energía de división Zeeman es mucho mayor que la energía de interacción de estructura fina (espín-órbita). En este régimen, se rompe el acoplamiento entre el momento angular orbital ([latex]\vec{L}[/latex]) y el de espín ([latex]\vec{S}[/latex]). Precesan independientemente alrededor del fuerte campo magnético externo, simplificando el patrón espectral.

Una predicción clave de la relatividad general es que el tiempo transcurre a diferentes velocidades según el potencial gravitacional. Un reloj en un campo gravitacional más intenso (más cercano a un objeto masivo) funcionará más despacio que uno en un campo más débil. Este efecto, conocido como dilatación del tiempo gravitacional, se ha verificado experimentalmente y es un factor crucial en tecnologías modernas como el GPS.

Las ecuaciones de campo de Einstein (EFE) son un conjunto de diez ecuaciones diferenciales parciales no lineales acopladas que forman el núcleo de la relatividad general. Describen la interacción fundamental de la gravitación como resultado de la curvatura del espaciotiempo por la materia y la energía. La ecuación se escribe concisamente como [latex]G_{\mu\nu} + \Lambda g_{\mu\nu} = \frac{8\pi G}{c^4} T_{\mu\nu}[/latex], relacionando la geometría del espaciotiempo con su contenido de energía-momento.