Distribuição de Boltzmann

A bateria de chumbo-ácido foi a primeira bateria recarregável, inventada por Gaston Planté em 1859. Ela funciona com um ânodo de chumbo (Pb) e um cátodo de dióxido de chumbo (PbO₂) imersos em um eletrólito de ácido sulfúrico (H₂SO₄). Durante a descarga, ambos os eletrodos se convertem em sulfato de chumbo (PbSO₄), um processo que é revertido durante o carregamento, permitindo o armazenamento e a reutilização de energia.

Esta é a forma diferencial da lei da indução de Faraday, uma das quatro equações de Maxwell. Ela afirma que um campo magnético variável no tempo ([latex]mathbf{B}[/latex]) sempre acompanha um campo elétrico não conservativo e espacialmente variável ([latex]mathbf{E}[/latex]). A relação é expressa como [latex]nabla times mathbf{E} = -frac{partial mathbf{B}}{partial t}[/latex]. Esta equação descreve como campos magnéticos variáveis ​​criam campos elétricos em um ponto específico do espaço.

As equações de Maxwell são um conjunto de quatro equações diferenciais parciais acopladas que formam a base do eletromagnetismo clássico. Elas descrevem como os campos elétricos e magnéticos são gerados e alterados uns pelos outros, bem como por cargas e correntes. São elas: a lei de Gauss, a lei de Gauss para o magnetismo, a lei da indução de Faraday e a lei de Ampère-Maxwell.

A força eletromotriz (FEM) e a diferença de potencial elétrico (voltagem) são conceitos distintos, embora ambos sejam medidos em volts. A FEM é o trabalho por unidade de carga realizado por uma força não conservativa (por exemplo, uma reação química, um campo magnético variável) para mover cargas dentro de uma fonte. A diferença de potencial é o trabalho por unidade de carga realizado pelo campo eletrostático conservativo entre dois pontos.

Esta fórmula fundamental relaciona a grandeza termodinâmica macroscópica da entropia (S) com o número de possíveis arranjos microscópicos, ou microestados (W), correspondentes ao estado macroscópico do sistema. A equação, [latex]S = k_B ln W[/latex], revela que a entropia é uma medida da desordem estatística ou aleatoriedade. A constante [latex]k_B[/latex] é a constante de Boltzmann, que relaciona a energia no nível das partículas com a temperatura.

A primeira bateria recarregável comercialmente bem-sucedida. Ela utiliza um ânodo de chumbo (Pb), um cátodo de dióxido de chumbo (PbO₂) e um eletrólito de ácido sulfúrico (H₂SO₄). Durante a descarga, ambos os eletrodos são convertidos em sulfato de chumbo (PbSO₄) e o ácido sulfúrico é consumido. Esse processo é quimicamente reversível pela aplicação de uma corrente externa, tornando-a um sistema de armazenamento de energia prático e robusto.

Uma das quatro equações de Maxwell, a lei de Gauss para o magnetismo, afirma que o fluxo magnético resultante que atravessa qualquer superfície fechada é zero. Matematicamente, isso é expresso como [latex]oint_S vec{B} cdot dvec{A} = 0[/latex]. Essa lei é uma constatação da observação experimental de que monopólos magnéticos (polos norte ou sul isolados) nunca foram detectados. As linhas do campo magnético sempre formam laços fechados.

As ondas eletromagnéticas são perturbações do campo eletromagnético que se propagam pelo espaço, transportando energia. Elas são criadas pela aceleração de cargas elétricas e consistem em oscilações perpendiculares e sincronizadas dos campos elétrico e magnético. No vácuo, elas viajam à velocidade da luz, [latex]c[/latex]. O espectro eletromagnético abrange ondas de rádio, micro-ondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios X e raios gama.

A temperatura crítica é a temperatura acima da qual uma fase líquida distinta não pode ser formada, independentemente da pressão aplicada. Cada gás possui uma temperatura crítica única. Para liquefazer um gás, ele deve primeiro ser resfriado abaixo dessa temperatura. Esse conceito, estabelecido por Thomas Andrews, é fundamental para a compreensão das condições necessárias para qualquer processo de liquefação.

A dispersão de Rayleigh é a dispersão elástica da luz por partículas muito menores que o comprimento de onda da luz. Esse fenômeno é responsável pela cor azul do céu durante o dia. Comprimentos de onda mais curtos, correspondentes à luz azul, são dispersos de forma mais eficaz pelas moléculas de nitrogênio e oxigênio na atmosfera do que comprimentos de onda mais longos, correspondentes à luz vermelha, fazendo com que o céu pareça azul da perspectiva de um observador.

O ciclo Otto ideal é um modelo termodinâmico para motores de ignição por faísca. Consiste em quatro processos internamente reversíveis: compressão isentrópica (1-2), adição de calor a volume constante (isocórica) (2-3), expansão isentrópica (3-4) e rejeição de calor a volume constante (isocórica) (4-1). Este ciclo constitui a base teórica para a análise do desempenho de motores a gasolina, assumindo um gás ideal como fluido de trabalho.

Este processo de liquefação de gás, pioneiro de Raoul Pictet, liquefaz um gás utilizando uma série de outros gases com pontos de ebulição progressivamente mais baixos. O primeiro gás é liquefeito por pressão à temperatura ambiente. Sua evaporação é então utilizada para resfriar e liquefazer um segundo gás, mais volátil, que por sua vez é utilizado para resfriar e liquefazer o gás alvo, criando uma "cascata" de estágios de resfriamento.