Terza legge della termodinamica

Il processo Claude migliora il ciclo Hampson-Linde incorporando un motore a espansione o una turbina. Una parte del gas compresso lavora in un espansore, causando una caduta di temperatura molto maggiore (espansione quasi isoentropica) rispetto alla sola espansione Joule-Thomson. Ciò garantisce un raffreddamento più efficiente, rendendolo oggi il metodo dominante per la liquefazione e la separazione di gas su larga scala.

Il principio di equivalenza è un pilastro della relatività generale. Esso postula che gli effetti di un campo gravitazionale uniforme siano indistinguibili dagli effetti di un'accelerazione uniforme. Ciò significa che un osservatore in un ascensore senza finestre in caduta libera sperimenta l'assenza di peso, proprio come un osservatore nello spazio profondo, lontano da qualsiasi fonte gravitazionale, costituendo la base concettuale della gravità come fenomeno geometrico.

Nel 1911, Heike Kamerlingh Onnes scoprì la superconduttività studiando la resistenza del mercurio solido a temperature criogeniche. Osservò che la resistenza elettrica del mercurio scendeva bruscamente a zero a una temperatura critica ([latex]T_c[/latex]) di 4,2 K. Questo fenomeno, definito superconduttività, rappresenta uno stato della materia con resistenza elettrica esattamente pari a zero ed espulsione di campi magnetici.

Il criterio di snervamento di von Mises prevede che lo snervamento di un materiale duttile inizi quando la seconda invariante di sforzo deviatorico, [latex]J_2[/latex], raggiunge un valore critico. Spesso viene espresso in termini di sollecitazione di von Mises, [latex]\sigma_v[/latex], un valore scalare che deve essere inferiore alla resistenza allo snervamento del materiale, [latex]\sigma_y[/latex]. Lo snervamento si verifica quando [latex]\sigma_v = \sigma_y[/latex].

La relatività generale fornì la prima spiegazione accurata della precessione anomala del perielio di Mercurio. La gravità newtoniana non poteva spiegare appieno il lento e graduale spostamento dell'orientamento dell'orbita ellittica di Mercurio. La teoria di Einstein predisse correttamente i 43 secondi d'arco mancanti al secolo, attribuendoli alla curvatura dello spaziotempo attorno al Sole, un importante trionfo iniziale per la teoria.

Un ensemble statistico è uno strumento concettuale costituito da un gran numero di copie virtuali di un sistema, ciascuna rappresentante un possibile microstato. Mediando le proprietà di tutti i sistemi dell'ensemble, è possibile calcolare le osservabili macroscopiche. I tipi principali sono il microcanonico (sistema isolato con N, V, E fissi), il canonico (sistema chiuso, N, V, T fissi) e il gran canonico (sistema aperto, µ, V, T fissi).

Lo strato limite è il sottile strato di fluido nelle immediate vicinanze di una superficie di delimitazione, dove gli effetti della viscosità sono significativi. Introdotto da Ludwig Prandtl, questo concetto semplifica i problemi di fluidodinamica suddividendo il flusso in due regioni: il sottile strato limite, dove domina la viscosità, e la regione esterna, dove può essere applicata la teoria del flusso non viscoso.

Il ferromagnetismo è il meccanismo mediante il quale alcuni materiali, come il ferro, formano magneti permanenti. Deriva da un'interazione di scambio quantistico che fa sì che i momenti magnetici atomici si allineino spontaneamente in regioni chiamate domini magnetici. Al di sotto della temperatura di Curie, questi domini possono essere allineati da un campo magnetico esterno, creando un magnete potente e persistente anche dopo la rimozione del campo esterno.

Un misuratore di pH misura la tensione tra due elettrodi e la converte in un valore di pH. Il componente principale è l'elettrodo di vetro, dotato di un sottile bulbo di vetro sensibile all'attività degli ioni idrogeno. La differenza di potenziale, E, tra l'elettrodo di vetro e un elettrodo di riferimento stabile è linearmente proporzionale al pH secondo una forma dell'equazione di Nernst: [latex]E = K + \frac{2,303RT}{F}pH[/latex].

Nella catalisi eterogenea, il catalizzatore si trova in una fase diversa rispetto ai reagenti. Tipicamente, si utilizza un catalizzatore solido con reagenti gassosi o liquidi. Il processo prevede diverse fasi: diffusione dei reagenti sulla superficie del catalizzatore, adsorbimento sui siti attivi, reazione chimica sulla superficie, desorbimento dei prodotti e diffusione dei prodotti lontano dalla superficie.

L'effetto Paschen-Back si verifica in presenza di un campo magnetico molto forte, dove l'energia di divisione di Zeeman diventa molto più grande dell'energia di interazione a struttura fine (spin-orbita). In questo regime, l'accoppiamento tra il momento angolare orbitale ([latex]\vec{L}[/latex]) e quello di spin ([latex]\vec{S}[/latex]) è rotto. Essi precorrono in modo indipendente attorno al forte campo magnetico esterno, semplificando il modello spettrale.

Una previsione chiave della relatività generale è che il tempo scorre a velocità diverse in base al potenziale gravitazionale. Un orologio in un campo gravitazionale più intenso (più vicino a un oggetto massiccio) ticchetterà più lentamente di un orologio in un campo più debole. Questo effetto, noto come dilatazione gravitazionale del tempo, è stato verificato sperimentalmente ed è un fattore cruciale nelle tecnologie moderne come il GPS.

Le equazioni di campo di Einstein (EFE) sono un insieme di dieci equazioni differenziali parziali non lineari accoppiate che costituiscono il nucleo della relatività generale. Esse descrivono l'interazione fondamentale della gravitazione come risultato della curvatura dello spazio da parte della materia e dell'energia. L'equazione è sinteticamente scritta come [latex]G_{\mu\nu} + \Lambda g_{\mu\nu} = \frac{8\pi G}{c^4} T_{\mu\nu}[/latex], mettendo in relazione la geometria dello spaziotempo con il suo contenuto di energia-momento.