Repetitorium der Physik: mit 67 Tabellen und zahlreichen Beispielen
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| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Stuttgart
Teubner
1994
|
| Edition: | 5., überarb. Aufl. |
| Series: | Teubner Studienbücher : Physik
|
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | 544 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3519430126 |
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|---|---|
| adam_text | Inhalt
I Mechanik des Massenpunktes............................................... 19
1.1 Grundbegriffe ......................................................... 19
1.1.1 Mechanik...................................................... 19
1.1.2 Masse und Massenpunkt......................................... 19
1.1.3 Die Länge..................................................... 20
1.1.4 Die Zeit...................................................... 21
1.2 Kinematik des Massenpunktes........................................... 25
1.2.1 Der Massenpunkt auf der Geraden............................... 25
1.2.2 Der Massenpunkt im dreidimensionalen Raum......................... 27
1.2.3 Die Kreisbewegung.............................................. 31
1.2.4 Kinematik bezogen auf die Bahn des Massenpunktes.................. 34
1.3 Die Newtonschen Axiome................................................ 37
1.3.1 Das Prinzip vom Parallelogramm der Kräfte......................... 38
1.3.2 Das Reaktionsprinzip............................................ 39
133 Das Trägheitsgesetz............................................... 40
13.4 Das Grundgesetz der Dynamik..................................... 40
133 Integralform des Grundgesetzes.................................... 42
1.4 Arbeit und Energie.................................................... 42
1.4.1 Die Arbeit........................................................ 42
1.43 Die Leistung...................................................... 44
1.43 Kraftfelder....................................................... 45
1.4.4 Konservative Kraftfelder.......................................... 46
1.4.5 Die potentielle Energie .......................................... 48
1.4.6 Die kinetische Energie............................................ 49
1.5 Die Gravitation....................................................... 49
1.5.1 Die Keplersehen Gesetze........................................... 50
1.5.2 Das universelle Gravitationsgesetz von Newton .................... 50
1.53 Gravitationsfeld eines Massenpunktes.............................. 52
1.5.4 Gravitationsfeld eines Systems von Massenpunkten.................. 54
13.5 Massenverteilung und Dichte....................................... 55
13.6 Gravitationsfeld einer kontinuierlichen Massenverteilung.......... 56
13.7 Gravitationsfeld einer homogenen Kugel............................ 57
13.8 Gravitationsfeld einer kugelsymmetrischen Massenverteilung.... 58
13.9 Das Gewicht....................................................... 58
13.10 Gewichtsbedingte Bewegungen...................................... 59
13.11 Identität von schwerer und träger Masse...................... 61
1.6 Zentralbewegungen......................................................... 61
1.6.1 Mechanisches Drehmoment und Drall................................. 62
1.6.2 Bewegungen bedingt durch Zentralkräfte ........................... 62
6 Inhalt
1.7 Rückstoß und Raketenantrieb ............................................. 63
1.7.1 Der Rückstoß eines Geschützes.................................... 64
1.7.2 Der Schub der Düse............................................. 64
1.7.3 Die allgemeine Raketengleichung.................................. 65
1.7.4 Die Bewegung der kräftefreien Rakete .......................... 65
1.8 Systeme von Massenpunkten................................................ 65
1.8.1 Der Impulssatz................................................... 66
1.8.2 Impulserhaltung.................................................. 66
1.8.3 Der Schwerpunktsatz.............................................. 67
1.8.4 Der Drallsatz.................................................... 67
1.8.5 Erhaltung des Dralls............................................. 69
1.8.6 Der Energiesatz ................................................. 69
1.9 Stöße.................................................................... 70
1.9.1 Das Stoßproblem.................................................. 70
1.9.2 Erhaltungssätze.................................................. 71
1.93 Stoßtypen........................................................ 71
1.9.4 Der Stoß auf der Geraden......................................... 71
1.9.5 Der ebene elastische Stoß von gleichen Massen.................... 72
1.10 Gleichgewicht und Stabilität.......................................... 72
1.10.1 Gleichgewichtslagen............................................ 73
1.10.2 Klassifizierung des Gleichgewichts............................. 73
1.10.3 Strukturelle Stabilität........................................ 74
1.10.4 Katastrophen................................................... 75
1.10.5 Der Wattsche Zentrifugalregulator................................ 76
1.11 Darstellungen der klassischen Mechanik.................................. 78
1.11.1 Newton-Mechanik.................................................. 78
1.11.2 Lagrange-Mechanik................................................ 79
1.113 Hamilton-Mechanik................................................. 79
1.11.4 Hamilton-Jacobi-Mechanik......................................... SO
2 Relativität.............................................................. 83
2.1 Klassische Relativität gleichförmig bewegter Bezugssysteme .............. 83
2.1.1 Das Relativitätsprinzip.......................................... 83
2.1.2 Die Galüei-Transformation........................................ 84
2.13 Die klassische Mechanik.......................................... 8*
2.2 Klassische Relativität beschleunigter Bezugssysteme...................... 84
2.2.1 Trägheitskräfte.................................................. 84
23.2 Das Prinzip von d’Alembert....................................... 85
2.23 Gleichförmig rotierende Bezugssysteme ........................... 86
23.4 Die Erde als rotierendes Bezugssystem............................ 88
Inhalt 7
2.3 Die spezielle Relativitätstheorie.............................*.......... 89
2.3.1 Widersprüche zur klassischen Relativität........................ 89
2.3.2 Die Theorie von Einstein........................................ 90
2.33 Der Grenzfall kleiner Geschwindigkeiten........................... 92
2.4 Aspekte der speziellen Relativitätstheorie............................... 92
2.4.1 Die Addition von Geschwindigkeiten.............................. 92
2.43 Die Lorentz-Kontraktion......................................... 93
2.43 Die Zeitdilatation.............................................. 94
2.4.4 Relativität der Gleichzeitigkeit................................ 94
2.4.5 Relativistische Beschleunigung ................................. 95
2.5 Die relativistische Energie ............................................. 95
2.5.1 Die Beziehung von Einstein ........................................ 95
2.5.2 Relativistische Energie und Ruhmasse............................... 96
2.53 Relativistische Energie und Impuls................................. 96
2.5.4 Die kinetische Energie.......................................... 97
3 Mechanflc der starren Körper............................................. 98
3.1 Grundbegriffe und Kinematik.............................................. 98
3.1.1 Definition des starren Körpers..................................... 98
3.1.2 Masse und Dichte................................................... 98
3.13 Der Schwerpunkt.................................................... 98
3.1.4 Drehungen des starren Körpers...................................... 99
3.1.5 Freiheitsgrade deT Bewegung....................................... 100
3.2 Statik des starren Körpers .............................................. 100
33.1 Kräfte am starren Körper.......................................... 100
33.2 Kräftepaare..................................................... 101
3.23 Die Dyname ....................................................... 102
33.4 Die Wirkung der Schwerkraft auf den starren Котрег................ 103
33 Der starre Rotator ........................................................ 103
33.1 Kinematik des starren Rotators.................................... 103
333 Das Trägheitsmoment............................................... 104
333 Der Drehimpuls des starren Rotators............................... 105
33.4 Dynamik des starren Rotators...................................... 106
333 Das physikalische Pendel.......................................... 108
3.4 Der Kreisel ............................................................... 109
3.4.1 Kinematik des Kreisels............................................ 109
3.43 Drehimpuls und kinetische Energie .............................. 110
3.43 Dynamik des kräftefreien Kreisels................................. 112
3.4.4 Kreisel unter dem Einfluß von Kräften............................. 115
8 Inhalt
4 Mechanik deformierbarer Medien........................................ 117
4.1 Mechanische Eigenschaften der Materie................................. 117
4.1.1 Mechanische Spannungen........................................ 117
4.1.2 Oberflächenspannung........................................... 122
4.1.3 Übersicht..................................................... 125
4.2 Statik der Flüssigkeiten und Gase..................................... 126
4.2.1 Massenkräfte.................................................. 126
4.2.2 Volumenkräfte oder Kraftdichten............................... 126
4.2.3 Druck und Druckgradient................ ...................... 127
4.2.4 Flüssigkeiten und Gase im Schwerefeld......................... 128
4.3 Kinematik der Flüssigkeiten und Gase.................................. 130
43.1 Lokale und totale zeitliche Änderungen ......................... 130
43.2 Die Kontinuitätsgleichung .................................... 132
4 3.3 Stationäre Strömungen ........................................ 133
43.4 Strömungen inkompressibler Flüssigkeiten........................ 134
43.5 Stationäre Potentialströmungen ................................. 134
4.3.6 Rotation und Zirkulation........................................ 135
4.4 Dynamik der reibungslosen Flüssigkeiten und Gase........................ 136
4.4.1 Die Bewegungsdifferentialgleichung.............................. 136
4.4.2 Die Bernoulli-Gleichung......................................... 137
4.4.3 Die Bernoulli-Gleichung inkompressibler reibungsloser
Flüssigkeiten................................................... 137
4.4.4 Laminare Strömung einer inkompressibkn reibungslosen
Flüssigkeit in einem Rohr....................................... 138
43 Potentialströmungen inkompressibler Flüssigkeiten....................... 139
4.5.1 Definition...................................................... 139
4.5.2 Das Geschwindigkeitspotential .................................. 139
4.53 Paradoxon von d Alembert........................................ 140
4.5.4 Komplexe Darstellung der ebenen Potentialströmung............... 140
4.5.5 Komplexe Darstellung einer Quelle in der Ebene.................. 141
43.6 Die komplexe Darstellung der Potentialströmung
um einen Zylinder .............................................. 142
4.6 Wirbel ............................................................... 142
4.6.1 Der Potentialwirbel ............................................ 142
4.6.2 Die Helmholtzschen Wirbelsätze.................................. 144
4.63 Strömungen um Wirbelfäden....................................... 145
4.7 Überschallströmungen.................................................... 145
4.7.1 Der Machsche Kegel............................................ 145
4.7.2 Unter- und Überschallströmungen eines idealen Gases
in einem Rohr................................................. 146
Inhalt 9
4.8 Dynamik viskoser Flüssigkeiten und Gase................................ 149
4.8.1 Viskosität.................................................... 149
4.8.2 Spannungstensoren der Viskosität.............................. 152
4.8.3 Volumenkräfte der Viskosität.................................. 152
4.8.4 Die Bewegungsgleichung viskoser Medien ......................... 153
4.8.5 Reibungswiderstand in viskosen Flüssigkeiten.................. 154
4.8.6 Ähnlichkeitsgesetze........................................... 156
4.9 Turbulente Strömungen.................................................. 158
4.9.1 Turbulenz und Reynolds-Kriterium.............................. 158
4.9.2 Turbulente Strömung in einem Rohr............................. 159
4.9.3 Die Prandtische Grenzschicht...............♦.................. 160
4.9.4 Druckwiderstand auf umströmte Körper.......................... 162
4.9.5 Strömungswiderstand einer Kugel............................... 163
4.9.6 Widerstand einer Strömung parallel zu einer Wand ............. 165
4.10 Der dynamische Auftrieb................................................ 165
4.10.1 Das Gesetz von KuttaJoukowski.................................. 165
4.10.2 Der Magnus-Effekt................................................ 166
4.103 Auftrieb und induzierter Widerstand eines Flügels............... 167
5 Elektrizität und Magnetismus........................................... 171
5.1 Elektrostatik.......................................................... 171
5.1.1 Die elektrische Ladung ......................................... 171
5.13 Wechselwirkung zwischen zwei elektrischen Punktladungen....... 172
5.1.3 Elektrische Felder............................................ 173
5.1.4 Elektrostatik von Metallen.................................... 177
5.13 Elektrische Kondensatoren...................................... 181
5.1 j6 Die Energie im elektrischen Feld.............................. 184
5.1.7 Kräfte im elektrischen Feld .................................. 184
5.1.8 Permanente elektrische Dipole................................. 186
5.1.9 Induzierte elektrische Dipole ................................ 188
5.2 Dielektrische Eigenschaften der Materie................................ 189
5.2.1 Phänomenologie ................................................. 189
5.2.2 Grenzfläche zwischen zwei Dielektrika......................... 191
5.23 Die elektrische Polarisation.................................... 192
5.2.4 Atomistische Deutung der dielektrischen Eigenschaften.......... 193
5.23 Dielektrische Dispersion........................................ 194
53 Stationäre elektrische Strome.......................................... 196
53.1 Der elektrische Strom........................................... 196
533 Das ohmsche Gesetz.............................................. 197
533 Spezifischer Widerstand und elektrische Leitfähigkeit........... 198
53.4 Die Kontimiitätsgkichung des elektrischen Stromes............... 199
533 Potentialtheorie der ohmschen Leiter............................ 199
533 Die Leistung des elektrischen Stromes........................... 200
10 Inhalt
5.4 Elektrische Leiter................................................... 201
5.4.1 Die Faraday-Gesetze der Elektrolyse .......................... 201
5.4.2 Mikroskopische Deutung der elektrischen Leitfähigkeit......... 201
5.43 Feste elektrische Leiter...................................... 203
5.4.4 Normale Metalle............................................... 205
5.4.5 Supraleiter .................................................. 206
5.4.6 Halbleiter.........................;.......................... 210
5.5 Magnetismus.......................................................... 2*3
5.5.1 Einleitung.................................................... 213
5.5.2 Magnetische Dipole............................................ 2*3
5.5.3 Die Feldgleichung des Magnetismus............................. 2*5
5.5.4 Magnetfelder elektrischer Ströme........................* · - * 2*5
5.5.5 Bewegte elektrische Ladungen im magnetischen Feld............. 2*2
5.5.6 Das Induktionsgesetz von Faraday.............................. 2*^
5.5.7 Anwendungen des Induktionsgesetzes............................ 22*
5.5.8 Magnetische Feldenergie und magnetische Kräfte................ 22^
5.5.9 Der magnetische Dipol als Kreisstrom.......................... 22^
5.6 Magnetische Eigenschaften der Materie................................ 223
5.6.1 Phänomenologie................................................ 225
5.6.2 Grenzflächen zwischen zwei Magnetika.......................... 222
5.6.3 Die Magnetisierung............................................ 22®
5.6.4 Der Zusammenhang zwischen dem Magnetfeld, der Magnetisierung
und der magnetischen Induktion................................ 22^
5.6.5 Mikroskopische Deutung der magnetischen Eigenschaften ........ 230
5.7 Quasistationäre Ströme............................................... 233
5.7.1 Einleitung.................................................... 233
5.7.2 lineare Schaltungen........................................... 233
5.73 Wechselströme.................................................. 235
5.7.4 Schaltvorgänge und Impulse.................................... 232
5.8 Die Maxwellschen Gleichungen......................................... 240
5.8.1 Korrektur des Durchflutungsgesetzes von Ampere................ 240
5.8.2 Vollständige phänomenologische Theorie der Elektrizität
und des Magnetismus........................................* · 240
5.8.3 Die elektromagnetischen Eigenschaften des Vakuums............. 241
6 Schwingungen und Weflen.............................................. 242
6.1 Harmonische Schwingungen............................................. 242
6.1.1 Definition.................................................... 242
6.1.2 Beispiele harmonischer Oszillatoren........................... 242
6.13 Losungen der Bewegungsgleichung des harmonischen
Oszillators................................................... 243
6.1.4 Energie des harmonischen Oszillators.......................... 244
Inhalt 11
6.2 Linear gedampfte harmonische Schwingungen............................ 244
6.2.1 Definition.................................................... 244
6.2.2 Beispiele linear gedämpfter harmonischer Oszillatoren......... 245
6.2.3 Lösungen der Bewegungsgleichung............................... 246
6.3 Erzwungene harmonische Schwingungen................................... 247
63.1 Definition.................................................... 247
63.2 Erzwungene Schwingung im LRC-Schwingkreis..................... 247
6.33 Erzwungene Schwingungen bei unterkritischer Dämpfung ......... 247
63.4 Resonanz und Kreisgüte........................................ 249
6.4 Rückkopplung......................................................... 251
6.4.1 Definition.................................................... 251
6.4.2 Stromproportionale Rückkopplung eines LRC-Schwingkreises .... 251
6.43 Wirkungen der Rückkopplung.................................... 252
6.5 Gekoppelte Schwingungen............................................... 253
6.5.1 Das System der Bewegungsgleichungen........................... 253
6.5.2 Normalkoordinaten und Eigenkreisfrequenzen ................... 253
6.53 Normal- oder Eigenschwingungen ............................... 254
6.5.4 Wirkung der Kopplung auf entartete Normalschwingungen ........ 255
6.5.5 Schwingungen zweiatomiger Moleküle .......................... 255
6.5.6 Schwingungen mehratomiger Moleküle............................ 256
6.5.7 Schwebungen................................................... 257
6.6 Das Frequenzspektrum.................................................. 258
6.6.1 Fourier-Reihen................................................ 258
6.6.2 Amplitudenmodulation.......................................... 259
6.6.3 Die Fourier-Transformation.................................... 260
6.7 Zweidimensionale harmonische Schwingungen............................. 261
6.7.1 Lissajous-Figuren............................................ 261
6.7.2 Phasenvergleich gleichfrequenter Schwingungen................. 262
6.7.3 Zweidimensionale Schwingungen mit verschiedenen Frequenzen . . 262
6.8 Wellen und Wellengeschwindigkeiten ................................... 263
6.8.1 Der Begriff Welle............................................. 263
6.8.2 Wellentypen .................................................. 264
6.8.3 Phasen- und Gruppengeschwindigkeit............................ 265
6.8.4 Überlagerung von Wellen....................................... 266
6.8.5 Harmonische Wellen............................................ 266
6.8.6 Dispersion und Gruppengeschwindigkeit......................... 268
6.9 Wellen ohne Dispersion................................................ 271
6.9.1 Die Wellengleichung........................................... 271
632 Lösungen der Wellengleichung...........:..................... 271
633 Seilwellen.................................................... 273
6.9.4 Schallwellen in Flüssigkeiten und Gasen....................... 274
6.9.5 Elektromagnetische Wellen im Vakuum .......................... 278
12 Inhalt
6.10 Wellen mit Dispersion.................................................. 2W
6.10.1 Dispersion und Wellengleichung................................. 280
6.10.2 Wellen auf der linearen Kette................................ 281
6.10.3 Wellen auf Flüssigkeitsoberflächen............................. 283
6.10.4 Elektromagnetische Wellen in dispersiven Medien ............... 284
6.10.5 Plasmawellen................................................... 285
6.11 Stehende Wellen..................................................... 286
6.11.1 Grundlagen..................................................... 286
6.11.2 Stehende Wellen auf Saiten..................................... 287
6.113 Stehende Wellen auf Membranen . ................................ 289
6.12
Reflexion und Brechung von Wellen an ebenen Grenzflächen
6.12.1 Reflexion bei senkrechtem Einfall................
6.12.2 Das Brechungsgesetz von Snellius ................
6.123 Die Totalreflexion ...............................
6.12.4 Polarisation bei Reflexion und Brechung ........
6.12.5 Brewster-Bedingung .............................
. 290
. 290
. 291
. 291
. 292
. 292
6.13 Geometrische Optik..........
6.13.1 Laufzeit und Lichtweg.
6.13.2 Das Fermatsche Prinzip
6.13.3 Paraxiale Optik......
6.13.4 Photometrie ..........
293
293
294
296
300
6.14 Interferenz............................................................. 3UZ
6.14.1 Zweistrahlinterferenz ............................................. 302
6.14.2 Schallinterferenz nach Quincke..................................... 303
6.14.3 Das Michelson-Interferometer....................................... 303
6.14.4 Fourier-Spektroskopie............................................ 304
6.14.5 Vielstrahlinterferenz............................................ 304
6.14.6 Das Interferometer von Fabry und Perot
6.14.7 Kohärenz............................
6.15 Beugung.............................................
6.15.1 Beugung und geometrische Optik..............
6.15.2 Das Prinzip von Huygens.....................
6.15.3 Fraunhofer-Beugung am Spalt.................
6.15.4 Beugungsgitter..............................
6.15.5 Auflösungsvermögen von Mikroskopen nach Abbe
307
307
308
308
310
311
6.16 Abstrahlung elektromagnetischer Wellen..............
6.16.1 Vektorpotential und Hertzscher Vektor ....
6.16.2 Hertzscher Dipol ..........................
6.163 Die Stabantenne..............................
6.16.4 Abstrahlung einer beschleunigten Punktladung
312
312
315
317
318
Inhalt 13
6.17 Doppler- Effekt....................................................... 318
6.17.1 Normaler Doppler-Effekt ...................................... 319
6.17.2 Relativistischer Doppler-Effekt der elektromagnetischen Wellen . . . 319
7 Quanten- und WeQenxnechanik............................................ 321
7.1 Quantentheorie der elektromagnetischen Strahlung....................... 321
7.1.1 Die Planckschen Beziehungen................................... 321
7.1.2 Der photoelektrische Effekt................................... 322
7.1.3 Die Bremsstrahlung............................................ 323
7.1.4 Der Compton-Effekt ........................................... 323
7.1.5 Der Strahlung^druck............................................ 324
7.1.6 Wirkung der Gravitation auf Photonen.......................... 325
7.2 Wellennatur der Materieteilchen ....................................... 326
7.2.1 Die Beziehung von de Broglie................................... 326
7.2.2 Die Dispersion der de Broglie-Wellen .......................... 327
7.2.3 Kathodenstrahlen.............................................. 327
7.3 Grundbegriffe der Wellenmechanik ...................................... 328
7.3.1 Aufgabe und Eigenart der Wellenmechanik....................... 328
73.2 Quantenmechanische Operatoren.................................. 329
7.3.3 Der Hamilton-Operator......................................... 331
7.3.4 Die zeitabhängige Schrödinger-Gleichung ...................... 331
7.3.5 Die zeitunabhängige Schrödinger-Gleichung...................... 332
7.3.6 Das Teilchen im Potentialtopf.................................. 334
7.4 Die Bedeutung der Wellenfunktion.................................... 335
7.4.1 Die Aufenthaltswahrscheinlichkeit.............................. 335
7.4.2 Erwartungswerte und Schwankungsquadrate von Observablen .... 337
7.43 Heisenbergsche Vertauschungsrelationen und Unbestimmt-
heitsrelation ....................................................... 339
7.4.4 Die Kontinuitätsgleichung der Wellenmechanik .................. 340
7.4.5 Mathematische Eigenschaften der Eigen funktionen............... 341
7.4.6 Matrixdarstellung quantenmechanischer Operatoren............... 343
7.5 Weilenmechanik des eindimensionalen harmonischen Oszillators......... 345
7.5.1 Die Schrödinger-Gleichung des harmonischen Oszillators......... 345
7.5.2 Energieeigenwerte und Eigen funktionen......................... 346
7.5.3 Erzeugungs- und Vemichtungsoperatoren.......................... 348
7.6 Die Quantenmechanik des Drehimpulses................................. 350
7.6.1 Drehimpulsoperatoren........................................... 350
7.6.2 Eigenwerte und Eigenfunktionen................................. 351
14 Inhalt
7.7 Quantisierte magnetische Dipolmomente................................. 352
7.7.1 Das Bohrsche Magneton.......................................... 352
7.7.2 Das quantisierte magnetische Dipolmoment des Elektronendralls . . 354
7.7.3 Der Elektronenspin und sein magnetisches Moment.............. 354
1.1.4 Kemspins und ihre magnetischen Momente....................... 351
7.8 Quantenmechanik des Wasserstoffatoms.................................. 359
7.8.1 Einfaches Modell des Wasserstoffatoms........................ 359
7.8.2 Die Schrödinger-Gleichung des Wasserstoffatoms...............359
7.8.3 Energieeigenwerte und Eigenfunktionen.......................... 361
7.8.4 Der Drehimpuls des Wasserstoffatoms........................... 363
7.8.5 Exakt meßbare Observable des Wasserstoff atoms.............. · * 363
7.8.6 Spektrallinien des Wasserstoffatoms............................ 363
7.9 Das Elektron im periodischen Potential.............................. 364
7.9.1 Elektronen im Festkörper ............................*....... 364
7.9.2 Bloch-Wellen................................................... 366
7.9.3 Die Bandstruktur der Energie................................... 368
8 Thermodynamik....................................................... 311
8.1 Zustandsgleichung und Temperatur............................... 371
8.1.1 Grundbegriffe................................................ 371
8.1.2 Aggregatzustande und Phasen.................................... 372
8.13 Temperaturskalen............................................... 374
8.1.4 Die Zustandsgleichung der idealen Gase....................... ^
8.1.5 Die Zustandsgleichung der realen Gase.......................... 376
8.2 Wärmekapazitäten ................................................... 378
8.2.1 Die Wärme ..................................................... 378
8.2.2 Spezifische und molare Wärmekapazitäten........................ 379
8.2.3 Molare Wärmekapazitäten idealer Gase........................... 379
8.2.4 Molare Wärmekapazitäten fester Körper........................
8.3 Wärmeleitung........................................................ 382
8.3.1 Der Wärmestrom .............................................. 382
8.3.2 Die erste Wärmeleitungsgleichung............................... 382
8.3.3 Die Kontinuitätsgleichung der Wärme.......................... 383
8.3.4 Die zweite Wärmeleitungsgleichung.............................. 383
8.3.5 Stationäre eindimensionale Wärmeleitung........................ 384
8.3.6 Der eindimensionale Wärmepoi................................... 385
83.7 Komplexe Dispersionsrelation von Wärmeleitung und Diffusion .... 385
8.4 Wärme, Arbeit und Energie............................................. 387
8.4.1 Arbeit an und von thermodynamischen Systemen................... 387
8.4.2 Der erste Hauptsatz der Thermodynamik ......................... 387
8.43 Molare Wärmekapazitäten der idealen Gase....................... 388
Inhalt 15
8.5 Entropie und zweiter Hauptsatz ................................... 390
8.5.1 Zustandsänderungen.......................................... 390
8.5.2 Reversible adiabatische Zustandsänderungen idealer Gase.... 391
8.5.3 Der Camotsche Kreisprozeß................................... 391
8.5.4 Die Entropie.........................*..................... 395
8.5.5 Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik..................... 396
8.6 Thermodynamische Potentiale ........................................ 398
8.6.1 Übersicht................................................... 398
8.6.2 Die innere Energie ......................................... 398
8.6.3 Die Enthalpie............................................... 399
8.6.4 Die Helmholtzsche freie Energie............................. 400
8.6.5 Das Gibbssche Potential..................................... 401
8.6.6 Relationen zwischen thermodynamischen Potentialen und
Zustandsgrößen............................................... 402
8.7 Spezielle thermodynamische Zustandsänderungen ...................... 403
8.7.1 Isotherm isobare Phasenumwandlungen ........................ 403
8.7.2 Der J oule-Thomson-Effekt................................... 404
8.8 Das Nernstsche Wärmetheorem......................................... 405
8.8.1 Die Entropie beim absoluten Tempeiatumullpunkt............. 405
8.8.2 Unerreichbarkeit des absoluten Temperatumullpunkts.......... 406
9 Statistische Mechauk................................................ 407
9.1 Die Brownsche Bewegung.............................................. 407
9.1.1 Das Phänomen und seine Bedeutung............................ 407
9.1.2 Die Formel von Einstein .................................... 407
9J2 Boltzmann-Statistik................................................. 408
9.2.1 Beschreibung des Systems ................................... 408
9.2.2 Der Phasenraum . . . :...................................... 408
9.23 Statistische Mittelwerte.................................... 409
9.2.4 Die thermodynamische Wahrscheinlichkeit .................... 410
9.2.5 Boltzmann-Statistik einer kanonischen Gesamtheit............ 412
9.2.6 Statistische Deutung thermodynamischer Größen............... 413
9.2.7 Statistische Schwankungen thermodynamischer Größen.......... 414
93 Kinetische Theorie der einatomigen idealen Gase..................... 415
93.1 Der Phasenraum.............................................. 415
93.2 Die Zustmdsnimme.............................................415
933 Thermodynamische Großen..................................... 416
93.4 Die Maxwellsche Geschwindigkeitsverteihing.................. 416
9.3.5 Das ÄquipartitioQS-oder Gloicliverteihmgsgesetz..............417
16 Inhalt
9.4 Quantenstatistik....................................................... 418
9.4.1 Fermionen und Bosonen.......................................... 418
9.4.2 Die Verteilungsfunktionen von Fermi-Dirac und Bose-Einstein ... 419
9.43 Statistik des harmonischen Oszillators ......................... 420
9.4.4 Einstein-Modell der spezifischen Wärme ....................... 421
9.4.5 Zustandsdichten............................................... 422
9.4.6 Das Elektronengas in Metallen................................. 423
9.4.7 Theorie der Wärmestrahlung.................................... 424
10 Atomkerne und Elementarteilchen...................................... 429
10.1 Einleitung........................................................... 429
10.1.1 Abmessungen und Energien ....................................... 429
10.1.2 Der Wirkungsquerschnitt......................................... 429
10.13 Streuung......................................................... 430
10.2 Der Aufbau der Atomkerne ............................................ 431
10.2.1 Bausteine der Keme.............................................. 431
Î0.2.2 Kemiadien ...................................................... 432
10.2.3 Kemkräfte ...................................................... 433
10.2.4 Bindungsenergie der Kerne..................................... 434
10.2.5 Kemniveaus ..................................................... 436
103 Radioaktivität........................................................ 437
103.1 Instabile Keme................................................ 437
103.2 Das statistische Zerfallsgesetz................................ 438
1033 Der a-Zerfall..................................................... 439
10.3.4 Der 0-Zerfall................................................. 441
1033 Die 7-Strahlung................................................... 442
10.4 Kernreaktionen........................................................ 443
10.4.1 Kernreaktionen mit Neutroneneinfang............................. ***
10.4.2 Kernreaktionen mit geladenen Teilchen ...................... 444
10.43 Kernspaltung................................................... 444
10.4.4 Kemverschmelzung............................................... 44^
10.5 Elementarteilchen..................................................... 44^
10.5.1 Klassifizierung................................................. 44^
10.5.2 Innere Struktur................................................ 449
10.53 Wechselwirkung und Zerfälle .................................. 4^
Anhang
A 1 Literatur............................................................ 452
A 1.1 Physik allgemein ..........................................4^
A 1.2 Physik speziell......................................................... 454
Inhalt 17
A 1.3 Mathematik allgemein.............................................. 459
A 1.4 Mathematik speziell ................................................ 460
A 1.5 Fachwörterbücher und Lexika....................................... 461
A 2 Physikalische Einheiten............................................. 462
A 2.1 Einleitung.......................................................... 462
A 2.1.1 Einheitensysteme.......................................... 462
A 2.1.2 Zehnerpotenzen physikalischer Einheiten................... 463
A 2.13 Logarithmische Einheiten.................................. 463
A 2.2 Mechanische Einheiten ............................................. 463
A 2.3 Elektrische und magnetische Einheiten ............................. 468
A 2.3.1 Vergleich verschiedener Einheiten......................... 468
A 2.3.2 Elektromagnetische Gleichungen.......................... 471
A 2.33 Beschreibung des elektrischen Verhaltens der Materie...... 472
A 2.3.4 Beschreibung des magnetischen Verhaltens der Materie.... 472
A 2.4 Skala der elektromagnetischen Wellen................................ 473
A 2.5 Thermodynamische Einheiten.......................................... 474
A 2.6 Molekulare Energieeinheiten......................................... 474
A 2.7 Photometrische Einheiten ......................................... 475
A 3 Physikalische Konstanten und Tabellen............................. 476
A 3.1 Konstanten.......................................................... 476
A 3.2 Periodisches System der Elemente.................................... 478
A 3.3 Grundzustände der Atome............................................. 479
A 4 Mathematische Tabellen.............................................. 482
A 4.1 Mathematische Konstanten............................................ 482
A 4.1.1 Reelle Zahlen............................................. 482
A 4.1.2 Komplexe Zahlen .......................................... 482
A 4.2 Spezielle Funktionen................................................ 483
A 4.2.1 Die Exponentialfunktion................................... 483
A 4.2.2 Der natürliche Logarithmus ............................... 484
A 4.2.3 Die Hyperbelfunktionen ................................... 485
A 4.2.4 Inverse Hyperbelfunktionen................................ 487
A 43.5 Die trigonometrischen Funktionen.......................... 488
A 4.2.6 Die zyklometrischen Funktionen............................ 491
A 4.2.7 Zylinderfunktionen ganzzahliger Ordnung................... 492
A 4.2.8 Hermite-Polynome.......................................... 495
A 4.2.9 Legendre-Polynome und zugeordnete Legendre-Kugel-
funktionen . ...................................................... 496
18 Inhalt
A 4.2.10 Laguerre-Polynome.......................................... 497
A 4.2.11 Kugelfunktionen und Orbitale............................... 49**
A 4.2.12 Normierte Eigenfunktionen des Wasserstoffatoms............. 499
A 4.2.13 Die Ő-„Funktion“........................................... 499
A 4.3 Fourier-Reihen...................................................... 5M
A4.4 Laplace-Transformation.............................................. 502
A4.5 Gewöhnliche Differentialgleichungen................................... 503
A 4.5.1 Homogene lineare Differentialgleichungen mit konstanten
Koeffizienten................................................ 503
A 4.5.2 Inhomogene lineare Differentialgleichungen mit konstanten
Koeffizienten................................................ 504
A 4.5.3 Homogene lineare Differentialgleichungen mit veränderlichen
Koeffizienten................................................ 506
A 4.5.4 Inhomogene lineare Differentialgleichungen mit veränderlichen
Koeffizienten................................................ 508
A 4.5.5 Nichtlineare Differentialgleichungen.......................... 508
A 4.6 Vektoralgebra im reellen dreidimensionalen Raum....................... 509
A 4.6.1 Vektoren..................................................... 509
A 4.6.2 Das Skalarprodukt............................................ 510
A 4.6.3 Das Vektorprodukt............................................ 511
A 4.6.4 Gemischte Produkte........................................... 511
A 4.6.5 Kartesisches Koordinatensystem............................... 511
A 4.6.6 Polare und axiale Vektoren................................... 512
A 4.7 Vektoranalysis im reellen dreidimensionalen Raum ................... 513
A 4.7.1 Definition der Operatoren in kartesischen Koordinaten...... 513
A 4.7.2 Operatoren in Zylinderkoordinaten............................ 514
A 4.7.3 Operatoren in Kugelkoordinaten............................... 514
A 4.7.4 Allgemeine Rechenregeln..................................... 515
A 4.7.5 Integralsätze................................................ 515
A4.8 Statistische Verteilungen.............................................. 512
A 4.8.1 Grundlagen................................................... 517
A 4.8.2 Die Binomialverteilung....................................... 517
A 4.83 Die Poisson-Verteilung....................................... 517
A 4.8.4 Die NormalverteÜung.......................................... 518
A5 Fachwörter der Phyrik................................................. 519
Sachverzeichnis............................................................. 536
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| spelling | Kneubühl, Fritz Kurt 1931-1999 Verfasser (DE-588)115520015 aut Repetitorium der Physik mit 67 Tabellen und zahlreichen Beispielen von Fritz Kurt Kneubühl 5., überarb. Aufl. Stuttgart Teubner 1994 544 S. Ill., graph. Darst. txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Teubner Studienbücher : Physik Experimentalphysik (DE-588)4132579-5 gnd rswk-swf Physik (DE-588)4045956-1 gnd rswk-swf (DE-588)4143389-0 Aufgabensammlung gnd-content (DE-588)4155008-0 Formelsammlung gnd-content Physik (DE-588)4045956-1 s DE-604 Experimentalphysik (DE-588)4132579-5 s 1\p DE-604 Digitalisierung UB Regensburg - ADAM Catalogue Enrichment application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=006040241&sequence=000002&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis 1\p cgwrk 20201028 DE-101 https://d-nb.info/provenance/plan#cgwrk |
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