Theoretische Physik 4 an der TU München

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Unter welchen Umständen werden Wechselwirkungen zwischen den Atomen eines Gases relevant?

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Geben Sie die differentielle Form des 2. Hauptsatzes an.

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Warum ist es ausreichend, die innere Energie der Umgebungsluft mit E = 5/2 ·NkT abzuschätzen, obwohl die Luft zu ca. 80% aus Stickstoff N2 besteht.

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Grundlegender Unterschied stat. / klassische Physik

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latenten Wärme L

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Unterschied zwischen mikrokanonisches und kanonisches Ensemble.

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Liouville Theorem

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Unterschied Mikrozustand / Makrozustand


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Was ist ein mikrokanonisches Ensemble?

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Zustandsgleichung ideales Gas

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Was ist ein Mikro- und Makrozustand?

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Was ist ein quasistatischer Prozess?

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Theoretische Physik 4

Unter welchen Umständen werden Wechselwirkungen zwischen den Atomen eines Gases relevant?

Bei hohen Dichten kann man die WW nicht mehr ignorieren. 

Theoretische Physik 4

Geben Sie die differentielle Form des 2. Hauptsatzes an.

Geschlossenes System:

 dS ≥ 0 

Offenes System: 

dS ≥  δQ/T

Theoretische Physik 4

Warum ist es ausreichend, die innere Energie der Umgebungsluft mit E = 5/2 ·NkT abzuschätzen, obwohl die Luft zu ca. 80% aus Stickstoff N2 besteht.

Bei Raumtemperaturen sind die Rotations- und Vibrationsfreiheitsgrade ausgefroren 􏰣 Nicht genügend Energie, um die Quantenniveaus anzuregen. Erst ab ca. 5000K werden alle 7 Freiheitsgrade angeregt.

Theoretische Physik 4

Grundlegender Unterschied stat. / klassische Physik

Stat. Ph. Befasst sich mit Systemen mit sehr vielen Teilchen. Ziel: dir makr. Eigenschaften des Syst. Aus den Eigenschaften seiner Teilchen und deren WW abzuleiten. Diese mikros. Eigenschaften sind oft recht einfach zu verstehen
Die Eigenschaften aus Bewegungsgleichungen abzuleiten ist bei so vielen Teilchen nicht möglich, außerdem können sich die Randbedingungen ändern 

Theoretische Physik 4

latenten Wärme L

L = ∆Q = T∆S

Bei festem Druck: dH = TdS +V dp = TdS

–> L = ∆H

Theoretische Physik 4

Unterschied zwischen mikrokanonisches und kanonisches Ensemble.

Im Gegensatz zum mikrokanonischen Ensemble mit fester Gesamtenergie E betrachten wir nun ein System mit gegebener Temperatur T, welches Energie mit der Umgebung austauschen kann.

Theoretische Physik 4

Liouville Theorem
Ein von Trajektorien (Pfaden) eingeschlossenes Volumen ist konstant. (Im Phasenraum) —> dp/ dt = 0 (partiell)

Theoretische Physik 4

Unterschied Mikrozustand / Makrozustand


Mikrozustand: Beschreibung durch Kenntnis aller Freiheitsgrade, wie zum Beispiel der generalisierten Koordinaten und Impulse aller N Teilchen eines Systems.

Makrozustand: Beschreibung durch einige wenige Zustandsgrößen wie Energie, Teilchenzahl, Druck, usw. Eine große Anzahl von Mikrozuständen gehören zu einem Makrozustand.

Theoretische Physik 4

Was ist ein mikrokanonisches Ensemble?

Ein System mit fester Gesamtenergie im thermodynamischen Gleichgewicht.

Theoretische Physik 4

Zustandsgleichung ideales Gas
Z=1/N! (V/lambda^3)^N

Theoretische Physik 4

Was ist ein Mikro- und Makrozustand?

Mikrozustand: Beschreibung durch Kenntnis aller Freiheitsgrade, wie zum Beispiel der generalisierten Koordinaten und Impulse aller N Teilchen eines Systems.


Makrozustand: Beschreibung durch einige wenige Zustandsgrößen wie Energie, Teilchenzahl, Druck, usw. Eine große Anzahl von Mikrozuständen gehören zu einem Makrozustand.

Theoretische Physik 4

Was ist ein quasistatischer Prozess?

Ein Prozess, der so langsam ausgeführt wird, dass er als eine Abfolge von Gleichgewichtszuständen betrachtet werden kann. 

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