लेड-एसिड बैटरी रसायन विज्ञान

जूल-थॉमसन (या जूल-केल्विन) प्रभाव किसी वास्तविक गैस के तापमान में होने वाले परिवर्तन का वर्णन करता है, जब उसे एक वाल्व या छिद्रयुक्त प्लग से गुजारा जाता है जबकि वह ऊष्मारोधी अवस्था में होती है (एक समसंक्षिप्त प्रक्रिया)। एक निश्चित दाब पर, गैस का एक व्युत्क्रम तापमान होता है। यदि इस तापमान से नीचे विस्तारित किया जाए, तो वह ठंडी हो जाती है; यदि इससे ऊपर विस्तारित किया जाए, तो वह गर्म हो जाती है। यह शीतलन प्रभाव आधुनिक प्रशीतन और द्रवीकरण का एक महत्वपूर्ण आधार है।

चुंबकत्व के लिए गॉस का नियम, जो मैक्सवेल के चार समीकरणों में से एक है, यह बताता है कि किसी भी बंद सतह से निकलने वाला कुल चुंबकीय प्रवाह शून्य होता है। इसे गणितीय रूप से [latex]oint_S vec{B} cdot dvec{A} = 0[/latex] के रूप में व्यक्त किया जाता है। यह नियम इस प्रायोगिक अवलोकन का कथन है कि चुंबकीय एकध्रुव (पृथक उत्तरी या दक्षिणी ध्रुव) कभी भी नहीं पाए गए हैं। चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ हमेशा बंद परवलय बनाती हैं।

विद्युतचुंबकीय तरंगें विद्युतचुंबकीय क्षेत्र में होने वाली हलचलें हैं जो ऊर्जा का संचरण करती हैं। ये त्वरित विद्युत आवेशों द्वारा उत्पन्न होती हैं और विद्युत एवं चुंबकीय क्षेत्रों के समकालिक, लंबवत दोलनों से मिलकर बनी होती हैं। निर्वात में, ये प्रकाश की गति (c) से यात्रा करती हैं। विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम में रेडियो तरंगें, माइक्रोवेव, अवरक्त, दृश्य प्रकाश, पराबैंगनी, एक्स-रे और गामा किरणें शामिल हैं।

क्लॉसियस-क्लैपेयरॉन संबंध किसी पदार्थ के अवस्था परिवर्तन (जैसे द्रव और वाष्प) के दौरान दाब और तापमान के बीच संबंध को दर्शाता है। जल वाष्प के लिए, यह दर्शाता है कि संतृप्त वाष्प दाब तापमान के साथ घातीय रूप से बढ़ता है। इसका अनुमानित रूप [latex]frac{dp}{dT} = frac{L}{T(V_v - V_l)} approx frac{L p}{R_v T^2}[/latex] है, जहाँ L गुप्त ऊष्मा है।

फैराडे के नियम के अनुसार, एड़ी धाराएँ चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन के कारण थोक चालकों के भीतर उत्पन्न होने वाली विद्युत धारा के परवलय हैं। ये चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत तलों में बंद परवलयों में प्रवाहित होती हैं। लेंज़ के नियम के अनुसार, ये धाराएँ अपना स्वयं का चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती हैं जो बाह्य प्रवाह में परिवर्तन का विरोध करता है, जिससे प्रतिकर्षण बल और प्रतिरोधक ऊष्मा उत्पन्न होती है।

लेड-एसिड बैटरी पहली रिचार्जेबल बैटरी है, जिसका आविष्कार गैस्टन प्लांटे ने 1859 में किया था। यह सल्फ्यूरिक एसिड (H₂SO₄) इलेक्ट्रोलाइट में डूबे हुए लेड (Pb) एनोड और लेड डाइऑक्साइड (PbO₂) कैथोड का उपयोग करके काम करती है। डिस्चार्ज के दौरान, दोनों इलेक्ट्रोड लेड सल्फेट (PbSO₄) में परिवर्तित हो जाते हैं, यह प्रक्रिया चार्जिंग के दौरान उलट जाती है, जिससे ऊर्जा का भंडारण और पुन: उपयोग संभव हो पाता है।

यह फैराडे के प्रेरण नियम का अवकल रूप है, जो मैक्सवेल के चार समीकरणों में से एक है। यह बताता है कि समय के साथ बदलने वाला चुंबकीय क्षेत्र (B) हमेशा स्थानिक रूप से बदलने वाले, असंरक्षी विद्युत क्षेत्र (E) के साथ उत्पन्न होता है। इस संबंध को × E = -(B) / t के रूप में व्यक्त किया जाता है। यह समीकरण बताता है कि कैसे बदलते चुंबकीय क्षेत्र अंतरिक्ष में किसी विशिष्ट बिंदु पर विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करते हैं।

मैक्सवेल के समीकरण चार युग्मित आंशिक अवकल समीकरणों का एक समूह है जो शास्त्रीय विद्युत चुंबकत्व की नींव बनाते हैं। ये समीकरण बताते हैं कि विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र एक दूसरे से तथा आवेशों और धाराओं से कैसे उत्पन्न और परिवर्तित होते हैं। ये समीकरण हैं: गॉस का नियम, चुंबकत्व के लिए गॉस का नियम, फैराडे का प्रेरण नियम और एम्पीयर-मैक्सवेल नियम।

बोल्ट्ज़मैन वितरण उस प्रायिकता का वर्णन करता है कि तापमान T पर ऊष्मीय संतुलन में स्थित कोई प्रणाली ऊर्जा E वाले एक विशिष्ट सूक्ष्म अवस्था में होगी। यह प्रायिकता बोल्ट्ज़मैन गुणांक e⁻⁵E/kΔT के समानुपाती होती है। इसका तात्पर्य यह है कि कम ऊर्जा वाली अवस्थाओं के अधिभोगित होने की संभावना उच्च ऊर्जा वाली अवस्थाओं की तुलना में घातीय रूप से अधिक होती है, और तापमान इस वरीयता को नियंत्रित करता है।