Inhalt

• Einleitung
• Grundbegriffe der Thermodynamik
  • Thermodynamische Systeme (TDS)
  • Der thermodynamische Zustand (ZS)
  • Das Gleichgewicht
  • Vorabdefinition der Temperatur durch den Nullten HS
  • Zustandsgleichungen
    • Übergänge und quasistatische Veränderungen
  • Das ideale Gas (IG)
  
  
• Der 1. Hauptsatz der Thermodynamik
  • Der Begriff der inneren Energie
  • Der Begriff der Arbeit
  • Der Begriff der Wärme
  • Formulierungen des ersten Hauptsatzes
  • Energiebilanzen und Wärmekapazitäten bei ausgewählten Prozessen
    • Der isochore quasistatische Prozess
    • Der isobare quasistatische Prozess
    • Experimentelle Befunde
    • Der isotherme quasistatische Prozess
    • Der adiabatische quasistatische Prozess
    • Freie Expansion: Übergang ohne zwischenzeitiges Gleichgewicht
  • Joule-Thompson-Experiment
  
  
• Der 2. Hauptsatz, Entropie und Gibbs'scher Fundamentalsatz
  • Formulierung des 2. Hauptsatzes
  • Die Anwendung des 2. Hauptsatzes auf Wärmekraftmaschinen
    • Die Wärmekraftmaschinen, allgemeiner Aufbau
    • Die ideale Maschine: Carnot-Prozess
    • Die Wärmepumpe (linksgängiger Prozess)
    • Die allgemeine Wärmekraftmaschine
  • Die Entropie
    • Clausiusscher Satz
    • Definition der Entropie
    • Maximale Entropie im isolierten System
  • Der Gibbssche Fundamentalansatz und $U(S, V)$ bzw. $S(U, V)$ als thermodynamisches Potential
    • Die Formulierung des Gibbsschen Fundamentalansatzes
    • Berechnung der Entropie aus den Zustandsgleichungen
    • Die Berechnung von Zustandsgleichungen aus thermodynamischen Potentialen
    • Die Maxwell schen Relationen
    • Anmerkungen zum Begriff der ``natürlichen Variablen''
  • Die Euler-Gleichung und Gibbs-Duhem Relation
  
  
• Die absolute Temperaturskala und der 3. Hauptsatz der Thermodynamik
  • Die allgemeine Definition der absoluten Temperatur
  • Die absolute Temperatur als integrierender Faktor der Wärme
  • Die Äquivalenz der (empirischen) Idealgas-Temperaturskala und der absoluten Temperaturskala
  • Der 3. Hauptsatz der Thermodynamik
  • Die Unerreichbarkeit des absoluten Temperaturnullpunktes
    • Kühlung durch adiabatische Entmagnetisierung
    • Experimentelle Realisierung
    • Thermodynamische Berechnungen
  
  
• Thermodynamische Potentiale und Gleichgewichtsbedingungen
  • Einführung
  • Die freie Energie
    • Die natürlichen Variablen
    • Die physikalische Bedeutung von $F$
    • Gleichgewichtsbedingung
  • Die Enthalpie
    • Die natürlichen Variablen und Zustandsgleichungen
    • Die anschauliche Bedeutung
    • Gleichgewichtsbedingung
  • Das Gibbs sche Potential
  • Bedingungen für die Gleichgewichtsstabilität
  • Legendre-Transformation
    • Informationserhaltung bei der Legendre-Transformation
  
  
• Phasenübergänge
  • Thermodynamische Beschreibung von Phasenübergängen erster Ordnung
    • Betrachtetes Szenario
    • Phasendiagramm reines Wasser
    • Mikroskopisches Bild für Kondensation
    • Charakteristika von Phasenübergängen 1. Ordnung
    • Anwendung der Clausius-Clapeyron Gleichung
  • Das van der Waalsche Gas
    • Modellvorstellungen
    • Die Isothermen des van der Waals-Gases:
    • Das van der Waals Modell im Vergleich mit Experimenten
  • Phasenübergänge 2. Ordnung
    • Verhalten des van Der Waals Gases um den kritischen Punkt
    • Weiteres Beispiel für Phasenübergang zweiter Ordnung: Ferromagnetismus
    • Allgemeine Beschreibung: Ehrenfest sche Gleichungen
    • Vergleich Phasenübergang erster Ordnung - zweiter ordnung
  • $\Lambda$-Übergänge
  • $\Lambda$-Übergänge
  
  
• B. Statistische Physik
  • Einleitung
  
  
• Die Grundlagen der klassischen statistischen Physik
  • Die Bewegungsgleichungen
  • Die mikrokanonische Gesamtheit
  • Die Entropie
  • Zweiter Hauptsatz
  • Temperatur, Druck, chemisches Potential und der 1. Hauptsatz
    • Systeme mit Austausch von Energie
    • Systeme mit Austausch von Volumen
  • Einsteinmodell für die Gitterschwingungen eines Festkörpers
  
  
• Das kanonische Ensemble
  • Definition
  • Das ideale Gas
  • Maxwellverteilung und barometrische Höhenformel
  • Energieschärfe des kanonischen Ensembles
  
  
• Großkanonisches Ensemble
  • Herleitung
  
  
• Quantenstatistik
• Wechselwirkungsfreie Bosonen- und Fermionensysteme
  • Bosonen und Fermionen
  • Nichtwechselwirkende Systeme
  • Teilchenzahldarstellung
  • Fermi-Statistik
  • Bose-Statistik
  
  
• Das ideale Fermigas
• Ideales Bose-Gas
• Literatur
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