Nanoporous Material Adsorption Properties

Die Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) Gleichungen sind ein fundamentales Werkzeug in der Strömungsmechanik, das verwendet wird, um die Bewegung von Fluiden zu beschreiben. Sie basieren auf den Navier-Stokes-Gleichungen, die die Dynamik von viskosen Fluiden darstellen, jedoch berücksichtigen sie zusätzlich die Auswirkungen von Turbulenz, indem sie den Einfluss von zeitlich variierenden Strömungsgrößen durch Mittelung (Averaging) herausfiltern.

Durch diese Mittelung wird die Geschwindigkeit $u$ in zwei Komponenten zerlegt: $u = \overline{u} + u'$, wobei $\overline{u}$ die zeitlich gemittelte Geschwindigkeit und $u'$ die Fluktuationen um diesen Durchschnitt darstellt. Das führt zu zusätzlichen Termen in den Gleichungen, bekannt als Reynolds-Spannungen, die das turbulent erzeugte Momentum beschreiben. Die RANS-Gleichungen sind besonders nützlich in der Ingenieurpraxis, da sie eine Vereinfachung der vollständigen Navier-Stokes-Gleichungen bieten und dennoch in der Lage sind, die wichtigsten Merkmale turbulent strömender Fluide zu erfassen, was sie zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der Computational Fluid Dynamics (CFD) macht.

High Entropy Alloys (HEAs) sind eine neuartige Klasse von Legierungen, die aus fünf oder mehr Hauptbestandteilen bestehen, wobei jeder Bestandteil in ähnlichen Konzentrationen vorliegt. Diese hochentropischen Legierungen bieten bemerkenswerte Eigenschaften wie hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und hohe thermische Stabilität, was sie besonders für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrtindustrie geeignet macht. Dank ihrer einzigartigen Mikrostruktur können HEAs extremen Bedingungen standhalten, die bei der Herstellung und dem Betrieb von Flugzeugen und Raumfahrzeugen auftreten. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, durch gezielte Anpassungen der Zusammensetzung und der Verarbeitung die Eigenschaften der Legierungen zu optimieren. Somit ermöglichen HEAs nicht nur eine Gewichtsreduktion, sondern auch eine Verbesserung der Gesamtleistung von Luftfahrzeugen.

Charge Trapping in Halbleitern bezieht sich auf den Prozess, bei dem elektrische Ladungen in bestimmten Bereichen eines Halbleitermaterials gefangen gehalten werden. Dies geschieht häufig in Defekten oder Verunreinigungen innerhalb des Halbleiters, die als Fallen fungieren. Wenn ein Elektron in eine solche Falle gelangt, kann es dort für eine gewisse Zeit verbleiben, was die elektrischen Eigenschaften des Materials beeinflusst. Diese gefangenen Ladungen können die Leitfähigkeit verändern und zu einer Erhöhung der Schaltverluste in elektronischen Bauelementen führen. Ein wichtiges Konzept in diesem Zusammenhang ist die Energiebarriere, die die Bewegung der Ladungen zwischen dem Valenzband und der Falle beschreibt. Mathematisch kann dies durch die Gleichung für den thermischen Tunneleffekt beschrieben werden, die die Wahrscheinlichkeit angibt, dass ein Elektron die Barriere überwindet.

Das Tychonoff-Theorem ist ein zentrales Resultat in der allgemeinen Topologie und besagt, dass das Produkt beliebig vieler kompakter topologischer Räume ebenfalls kompakt ist. Genauer gesagt, wenn $\{X_i\}_{i \in I}$ eine Familie von kompakten Räumen ist, dann ist das Produkt $\prod_{i \in I} X_i$ mit der Produkttopologie kompakt. Dies bedeutet, dass jede offene Überdeckung des Produktraums eine endliche Teilüberdeckung besitzt. Eine wichtige Anwendung des Theorems findet sich in der Funktionalanalysis und der Algebra, da es es ermöglicht, die Kompaktheit in höheren Dimensionen zu bewerten. Das Tychonoff-Theorem ist besonders nützlich in der Untersuchung von Funktionenräumen und der Theorie der topologischen Gruppen.

Hotelling's Law beschreibt ein Phänomen in der Wirtschaftstheorie, das sich auf die Standortwahl von Unternehmen in einem Markt bezieht. Es besagt, dass konkurrierende Unternehmen, die ähnliche Produkte anbieten, oft dazu tendieren, sich geografisch näher zueinander zu positionieren, um einen größeren Marktanteil zu gewinnen. Dieses Verhalten ist besonders ausgeprägt in Märkten mit homogenen Produkten – wie beispielsweise Eisdielen an einem Strand – wo zwei Anbieter dazu neigen, sich in der Mitte des Marktes zu platzieren, um die Anzahl der Kunden zu maximieren.

Die zugrunde liegende Logik ist, dass die Verbraucher dazu neigen, den nächstgelegenen Anbieter zu wählen, was bedeutet, dass ein Unternehmen, das sich weit vom anderen entfernt, potenzielle Kunden verliert. Daher können Unternehmen, um Wettbewerbsvorteile zu sichern, ihre Standorte strategisch anpassen, sodass sie in der Mitte der Nachfragekurve liegen. Dies führt zu einer Konzentration von Anbietern an einem Ort, obwohl eine gleichmäßige Verteilung aus Sicht der Verbraucher vorteilhaft wäre. Mathematisch kann dies durch eine Nachfragekurve und die Kostenstruktur der Anbieter modelliert werden, um das Gleichgewicht der Standorte zu bestimmen.

Wachstumstheorien in der Wirtschaft erklären, wie und warum Volkswirtschaften über Zeit wachsen. Die klassische Wachstumstheorie, vertreten durch Ökonomen wie Adam Smith, betont die Rolle von Kapitalakkumulation und Arbeitsteilung. Im Gegensatz dazu fokussiert die neoklassische Wachstumstheorie, insbesondere das Solow-Modell, auf technologische Fortschritte und die Bedeutung von Faktoren wie Humankapital. Eine weitere bedeutende Theorie ist die endogene Wachstumstheorie, die darauf hinweist, dass das Wachstum aus dem wirtschaftlichen Umfeld selbst entstehen kann, insbesondere durch Innovationen und Wissensschaffung. Diese Theorien verwenden oft mathematische Modelle, um das Wachstum mathematisch zu beschreiben, wobei eine gängige Gleichung die Produktionsfunktion darstellt:

Hierbei steht $Y$ für das Bruttoinlandsprodukt, $K$ für Kapital, $L$ für Arbeit und $A$ für technologische Effizienz.