iv CONTENTS
2.6 The International System of Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
2.7 Conservation Laws . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
2.8 Classical mechanics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
2.8.1 Newton’s Laws of Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
2.8.2 Work, energy, and power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.8.3 Mechanical springs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
2.8.4 Rotational motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
2.9 Simple machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
2.9.1 Levers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
2.9.2 Pulleys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
2.9.3 Inclined planes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
2.9.4 Gears . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
2.9.5 Belt drives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
2.9.6 Chain drives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
2.10 Elementary thermodynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
2.10.1 Heat versus Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
2.10.2 Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
2.10.3 Heat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
2.10.4 Heat transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
2.10.5 Specific heat and enthalpy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
2.10.6 Phase changes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
2.10.7 Phase diagrams and critical points . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
2.10.8 Thermodynamic degrees of freedom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
2.10.9 Applications of phase changes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
2.11 Fluid mechanics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
2.11.1 Pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
2.11.2 Pascal’s Principle and hydrostatic pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
2.11.3 Fluid density expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
2.11.4 Manometers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
2.11.5 Systems of pressure measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
2.11.6 Negative pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
2.11.7 Buoyancy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
2.11.8 Gas Laws . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
2.11.9 Fluid viscosity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
2.11.10 Reynolds number . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
2.11.11 Law of Continuity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
2.11.12 Viscous flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
2.11.13 Bernoulli’s equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
2.11.14 Torricelli’s equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
2.11.15 Flow through a venturi tube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
3 Chemistry 221
3.1 Terms and Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
3.2 Atomic theory and chemical symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
3.3 Periodic table of the elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
3.4 Electronic structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
