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Physik IV - Thermodynamik (4 st.)

→ Zurück zur Übersicht Inhalte der Standardvorlesungen

I) Einleitung

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

II) Thermische Systeme

  1. Energie, Entropie und Temperatur
  2. Das System 'heißer Körper'
  3. Der zweite Hauptsatz
  4. Transportphänomene und Entropieerzeugung
  5. Die Messung der Temperatur
  6. Die Messung der Wärmekapazität und der Entropie
  7. Entropieerzeugung durch irreversiblen Temperaturausgleich
  8. Wärmestrom und Wärmeleitung
  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. Erwärmung und Abkühlung - Wämekapazitäten
  6. Der Gleichverteilungssatz
  7. Expansion und Kompression - Kompressibilitäten

IV) Maschinen

  1. Die Kopplung verschiedener Energie-Transportprozesse
  2. Das Carnot'sche Prinzip
  3. Unvollkommene Maschinen - Irreversibilität
  4. Unzerlegbare Systeme
  5. Carnot- und Stirling-Prozeß mit idealen Gasen
  6. Wärme und Arbeit
  7. Der historische Weg zur Entropie

V) Thermodynamische Potenziale

  1. Weitere Massieu-Gibbs-Funktionen
  2. Maxwellrelationen
  3. Messung der absoluten Temperatur
  4. Homogenität 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 Stabilität
  4. Mischungsentropie
  5. Ideale Lösungen
  6. Der osmotische Druck
  7. Chemische Reaktionen

VIII) Transportphänomene

  1. Transport durch bewegliche Teilchen
  2. Mittlere freie Weglänge
  3. Diffusion
  4. Diffusion und Diffusionsgleichgewichte in äußeren Feldern
  5. Impulstransport und Viskosität
  6. Entropietransport und Wämeleitfähigkeit
  7. Thermoelektrizität

IX) Reale Systeme

  1. Phasenübergänge
  2. Phasengleichgewichte
  3. Instabilitäten 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 Veränderlicher: partielle Ableitungen, totales Differenzial, Integrabilitätsbedingungen, Extrema mit Nebenbedingungen, Fouriertransformation von Differenzialgleichungen
  • Quantenmechanik des Teilchens im Kasten und des harmonischen Oszillators - diese werden zum benötigten 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. Demtröter: Experimentalphysik 1 (Mechanik und Wärme)

Webredaktion Physik - 17.01.2024 10:42

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