Química das baterias de chumbo-ácido

O efeito Joule-Thomson (ou Joule-Kelvin) descreve a variação de temperatura de um gás real quando este é forçado a passar por uma válvula ou um tampão poroso, mantendo-se isolado (um processo isoentálpico). A uma dada pressão, um gás possui uma temperatura de inversão. Se expandido abaixo dessa temperatura, ele esfria; se expandido acima dela, ele aquece. Esse efeito de resfriamento é um dos pilares da refrigeração e liquefação modernas.

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 relação de Clausius-Clapeyron descreve a relação entre pressão e temperatura para uma substância em uma transição de fase, como líquido e vapor. Para o vapor de água, ela mostra que a pressão de vapor de saturação aumenta exponencialmente com a temperatura. A forma aproximada é [latex]frac{dp}{dT} = frac{L}{T(V_v - V_l)} approx frac{L p}{R_v T^2}[/latex], onde L é o calor latente.

As correntes de Foucault são circuitos de corrente elétrica induzidos em condutores maciços por um campo magnético variável, de acordo com a lei de Faraday. Elas fluem em circuitos fechados em planos perpendiculares ao campo magnético. Segundo a lei de Lenz, essas correntes criam seu próprio campo magnético que se opõe à variação do fluxo externo, causando uma força repulsiva ou de arrasto e aquecimento resistivo.

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 distribuição de Boltzmann descreve a probabilidade de um sistema em equilíbrio térmico à temperatura T estar em um microestado específico com energia E. Essa probabilidade é proporcional ao fator de Boltzmann, [latex]e^{-E / k_B T}[/latex]. Isso implica que estados com menor energia têm uma probabilidade exponencialmente maior de serem ocupados do que estados com maior energia, sendo a temperatura um fator que modula essa preferência.