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Physik IV - Thermodynamik (4 st.)

→ Zurück zur ?bersicht Inhalte der Standardvorlesungen

I) Einleitung

  1. Grundbegriffe
  2. Einfache Systeme
  3. Extensive und intensive Gr??en
  4. Die Gibbs'sche Fundamentalform
  5. Elektrisches Gleichgewicht

II) Thermische Systeme

  1. Energie, Entropie und Temperatur
  2. Das System 'hei?er K?rper'
  3. Der zweite Hauptsatz
  4. Transportph?nomene und Entropieerzeugung
  5. Die Messung der Temperatur
  6. Die Messung der W?rmekapazit?t und der Entropie
  7. Entropieerzeugung durch irreversiblen Temperaturausgleich
  8. W?rmestrom und W?rmeleitung
  9. Der dritte Hauptsatz

III) Das ideale Gas

  1. Stoffmenge und chemisches Potenzial
  2. Die thermische Zustandsgleichung
  3. Die kalorische Zustandsgleichung
  4. Die Maxwell-Verteilung
  5. Erw?rmung und Abkühlung - W?mekapazit?ten
  6. Der Gleichverteilungssatz
  7. Expansion und Kompression - Kompressibilit?ten

IV) Maschinen

  1. Die Kopplung verschiedener Energie-Transportprozesse
  2. Das Carnot'sche Prinzip
  3. Unvollkommene Maschinen - Irreversibilit?t
  4. Unzerlegbare Systeme
  5. Carnot- und Stirling-Proze? mit idealen Gasen
  6. W?rme und Arbeit
  7. Der historische Weg zur Entropie

V) Thermodynamische Potenziale

  1. Weitere Massieu-Gibbs-Funktionen
  2. Maxwellrelationen
  3. Messung der absoluten Temperatur
  4. Homogenit?t der Massieu-Gibbs-Funktionen

VI) Mehr über das ideale Gas

  1. Die Entropie eines idealen Gases
  2. Freie Energie und chemisches Potenzial

VII) Zusammengesetzte Systeme und Gleichgewichte

  1. Was ist eigentlich ein System?
  2. System-Zerlegung und System-Zusammensetzung
  3. Gleichgewicht und Stabilit?t
  4. Mischungsentropie
  5. Ideale L?sungen
  6. Der osmotische Druck
  7. Chemische Reaktionen

VIII) Transportph?nomene

  1. Transport durch bewegliche Teilchen
  2. Mittlere freie Wegl?nge
  3. Diffusion
  4. Diffusion und Diffusionsgleichgewichte in ?u?eren Feldern
  5. Impulstransport und Viskosit?t
  6. Entropietransport und W?meleitf?higkeit
  7. Thermoelektrizit?t

IX) Reale Systeme

  1. Phasenüberg?nge
  2. Phasengleichgewichte
  3. Instabilit?ten in realen Mischungen
  4. Das reale Gas
  5. Der Phasenübergang im van der Waals-Modell

X) Statistische Thermodynamik

  1. Spin 1/2 - Systeme
  2. Die Gibbs'sche Verteilung
  3. Elementare Bose- und Fermi-Systeme
  4. Rotator und Vibrator
  5. Photonen - thermische Strahlung
  6. Elektronen in Metallen

Voraussetzungen:

  • Analysis mehrerer Ver?nderlicher: partielle Ableitungen, totales Differenzial, Integrabilit?tsbedingungen, Extrema mit Nebenbedingungen, Fouriertransformation von Differenzialgleichungen
  • Quantenmechanik des Teilchens im Kasten und des harmonischen Oszillators - diese werden zum ben?tigten Zeitpunkt im Rahmen der "Strukur der Materie I" bereitgestellt.

Literatur:

  • Manuskript C. Strunk: Moderne Thermodynamik (auf der Homepage von C.Strunk)
  • D.V. Schroeder: An Introduction to Thermal Physics
  • W. Demtr?ter: Experimentalphysik 1 (Mechanik und W?rme)

Webredaktion Physik - 17.01.2024 10:42

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