Nombre de Mach et compressibilité

La sublimation, transition de phase directe du solide au gaz, se produit à des températures et des pressions inférieures au point triple d'une substance. Le point triple est l'état thermodynamique unique où les phases solide, liquide et gazeuse peuvent coexister à l'équilibre. Sur un diagramme de phases, la courbe de sublimation sépare les phases solide et gazeuse, partant de l'origine et se terminant au point triple.

L'équation de Nernst relie le potentiel de réduction d'une demi-cellule (ou la tension totale d'une cellule électrochimique) au potentiel standard de l'électrode, à la température et aux activités (souvent approximées par des concentrations) des espèces chimiques subissant l'oxydoréduction. L'équation est [latex]E = E^{\circ} - \frac{RT}{nF} \ln Q[/latex], où Q est le quotient de réaction.

Dans les cellules électrochimiques telles que les batteries et les piles à combustible, la FEM est générée par des réactions chimiques. La séparation de la charge est entraînée par des réactions d'oxydation et de réduction se produisant sur deux électrodes différentes. La FEM maximale d'une cellule est liée à la variation de l'énergie libre de Gibbs ([latex]\Delta G[/latex]) de la réaction par [latex]\mathcal{E} = -\frac{\Delta G}{nF}[/latex], où [latex]n[/latex] est le nombre de moles d'électrons et [latex]F[/latex] la constante de Faraday.

Le cycle Hampson-Linde liquéfie des gaz comme l'air grâce à l'effet Joule-Thomson combiné à un refroidissement régénératif. Le gaz haute pression est refroidi dans un échangeur de chaleur à contre-courant par le gaz froid basse pression revenant du détendeur. La température au niveau du détendeur s'abaisse alors progressivement jusqu'à descendre en dessous du point critique. La liquéfaction commence alors, constituant ainsi la base de l'industrie moderne de la liquéfaction du gaz.

La force électromotrice (FEM) et la différence de potentiel électrique (tension) sont des concepts distincts, bien que toutes deux soient mesurées en volts. La FEM est le travail par unité de charge fourni par une force non conservative (par exemple, une réaction chimique, un champ magnétique variable) pour déplacer une charge au sein d'une source. La différence de potentiel est le travail par unité de charge fourni par le champ électrostatique conservative entre deux points.

Cette formule fondamentale relie la quantité thermodynamique macroscopique d'entropie (S) au nombre d'arrangements microscopiques possibles, ou micro-états (W), correspondant à l'état macroscopique du système. L'équation [latex]S = k_B \ln W[/latex] révèle que l'entropie est une mesure du désordre statistique ou du hasard. La constante [latex]k_B[/latex] est la constante de Boltzmann, qui relie l'énergie au niveau des particules à la température.

Le nombre de Reynolds ([latex]\text{Re}[/latex]) est une quantité sans dimension en mécanique des fluides utilisée pour prédire les schémas d'écoulement en représentant le rapport entre les forces inertielles et les forces visqueuses. Les nombres de Reynolds faibles caractérisent un écoulement laminaire lisse et ordonné, tandis que les nombres de Reynolds élevés indiquent un écoulement turbulent chaotique et rempli de tourbillons. Il est essentiel pour déterminer le comportement dynamique d'un fluide et pour dimensionner les expériences.

L'épaississement par cisaillement, ou dilatance, est un comportement non newtonien où la viscosité augmente avec la vitesse de contrainte de cisaillement. Un exemple classique est une suspension d'amidon de maïs dans l'eau (oobleck), qui semble liquide lorsqu'on l'agite lentement, mais devient presque solide lorsqu'on la frappe ou l'agite rapidement. Ce phénomène est dû au blocage des particules en suspension sous un cisaillement élevé.

La CEM de mouvement est générée lorsqu'un conducteur se déplace dans un champ magnétique. La composante magnétique de la force de Lorentz, [latex]\mathbf{F} = q(\mathbf{v} \times \mathbf{B})[/latex], agit sur les porteurs de charge à l'intérieur du conducteur, provoquant leur déplacement et créant une séparation de charge. Cette séparation crée un champ électrique et une différence de potentiel. La force électromotrice résultante est donnée par l'intégrale de ligne [latex]\mathcal{E} = \oint (\mathbf{v} \times \mathbf{B}) \cdot d\mathbf{l}[/latex].

Les équations de Navier-Stokes moyennées de Reynolds (RANS) sont des équations de mouvement moyennées dans le temps pour les écoulements turbulents. Cette approche, appelée décomposition de Reynolds, sépare les variables d'écoulement en une composante moyenne et une composante fluctuante. Le processus de moyennage introduit un terme supplémentaire, le tenseur de contraintes de Reynolds, qui représente l'effet de la turbulence et doit être modélisé pour aboutir à une clôture, rendant ainsi les simulations exploitables par calcul.

L'effet Zeeman est la division d'une raie spectrale atomique en plusieurs composantes lorsqu'un champ magnétique statique externe est appliqué. Cette division se produit car le champ magnétique interagit avec le moment dipolaire magnétique associé au moment angulaire orbital et de spin de l'atome, décalant ainsi les niveaux d'énergie de ses électrons, un phénomène crucial pour l'étude de la structure atomique.