(Autor) Torsten Flie?bach (Titel) Statistische Physik (USP) auch schwierige Rechnungen lassen sich gut nachvollziehen! (Untertitel) Lehrbuch zur Theoretischen Physik IV (copy) Der Band behandelt die statistischen Grundlagen der "Physik der W?rme" und ihre Anwendung auf konkrete Systeme wie ideale und reale Gase, das Elektronengas im Metall, die Gitterschwingungen eines Kristalls und die elektromagnetische Strahlung in einem Plasma. Durch die Aufteilung in Kapitel, die eigenst?ndige Unterrichtseinheiten bilden, und die Art der Darstellung ist das Buch auch f?r Bachelor-Studieng?nge bestens geeignet.
Author(s): Torsten Flie?bach
Edition: 5. Aufl.
Year: 2010
Language: German
Pages: 408
Cover......Page 1
Statistische Physik:
Lehrbuch zur Theoretischen Physik IV.
5. Auflage......Page 3
ISBN 9783827425270......Page 4
Vorwort......Page 5
Literaturangaben......Page 6
Inhaltsverzeichnis......Page 7
Einleitung......Page 10
1 Wahrscheinlichkeit......Page 12
Addition und Multiplikation......Page 14
Mittelwert und Schwankung......Page 15
Zur Physik des Würfelns......Page 16
1.2 Gemeinsamer Geburtstag......Page 18
Random walk......Page 19
Wahrscheinlichkeitsverteilung......Page 21
Mittelwert und Schwankung......Page 23
2.1 Drei Richtige im Lotto......Page 25
3 Normalverteilung......Page 26
Gültigkeit der Normalverteilung......Page 30
3.3 Poissonverteilung......Page 31
3.4 Random walk und Diffusionsgleichung......Page 32
4 Zentraler Grenzwertsatz......Page 33
Ableitung des Grenzwertsatzes......Page 36
Gültigkeitsbereich......Page 38
4.2 Summe von zwei Zufallsvariablen......Page 39
Mikrozustand......Page 40
Phasenraum......Page 42
Makrozustand......Page 43
Formulierung des Postulats......Page 45
Bestimmung der Pr......Page 46
Makrozustand und Gleichgewichtszustand......Page 48
Schlussbemerkung......Page 49
5.1 Phasenraum des Oszillators......Page 50
6 Zustandssumme des idealen Gases......Page 51
N-Abhängigkeit......Page 55
6.1 Exponentialfunktion mit sehr großem Exponenten......Page 56
6.4 Ideales Spinsystem......Page 57
Mittelwert der Energie......Page 58
Wärme und Arbeit......Page 59
Mikroskopische Diskussion......Page 60
Bezeichnung der Differenziale......Page 62
8 Quasistatischer Prozess......Page 64
Druck......Page 66
Quantenmechanische Behandlung......Page 68
Klassische Behandlung......Page 69
Nichtquasistatische Volumenänderung......Page 71
Arbeit bei allgemeiner Expansion......Page 73
8.2 Heizen im Winter......Page 74
9 Entropie und Temperatur......Page 75
Voraussetzungen der Entropieund Temperaturdefinition......Page 81
Relaxationszeiten......Page 82
Unendlich große Relaxationszeiten......Page 83
9.1 Entropieänderung bei Durchmischung......Page 84
Allgemeine Wahrscheinlichkeitsverteilung......Page 85
Diskussion......Page 86
Allgemeine Definition der verallgemeinerten Kräfte......Page 87
Volumen- und Wärmeaustausch......Page 89
Volumenaustausch über eine adiabatische Wand......Page 90
10.1 Druckbeiträge in einem Gasgemisch......Page 91
Abgeschlossenes System......Page 92
Offenes System......Page 93
Allgemeiner Fall......Page 94
Verschiedene Formulierungen......Page 95
Wärmezufuhr......Page 96
3. Hauptsatz......Page 98
Ergänzungen......Page 99
11.3 Entropie eines Gummibands......Page 100
Offenes System......Page 101
Temperaturausgleich......Page 103
Freie Expansion......Page 105
Quasistatischer Fall......Page 108
Nichtquasistatischer Fall......Page 109
Schlussbemerkung......Page 110
12.2 Entropieänderung bei Wärmeaustausch III......Page 111
Statistische Physik......Page 112
Hauptsätze......Page 114
Zustandsgleichungen......Page 115
Gleichgewichtszustände......Page 116
13.2 Entropie und Temperatur im Zweiniveausystem......Page 117
Energie......Page 118
Wärmemenge......Page 119
Temperatur......Page 120
Celsius-Skala......Page 123
Entropie......Page 124
Loschmidt-Konstante......Page 125
Normalbedingungen......Page 127
Zustandsvariable......Page 128
Energie......Page 136
Spezifische Wärmen......Page 138
Adiabatengleichungen......Page 140
Entropie......Page 141
16.4 Durchmischung eines Gases......Page 143
17 Thermodynamische Potenziale......Page 144
Differenziale......Page 145
Maxwellrelationen......Page 146
Vollständige thermodynamische Information......Page 147
Extremalbedingungen......Page 149
17.6 Extremalbedingung für Enthalpie......Page 151
17.10 Differenz CP − CV für van der Waals-Gas......Page 152
Wärmezufuhr......Page 153
Expansion......Page 155
Freie Expansion......Page 156
Quasistatische, adiabatische Expansion......Page 158
Joule-Thomson-Expansion......Page 159
18.4 Inversionskurve im Joule-Thomson-Prozess......Page 162
Perpetuum mobile 2. Art......Page 163
Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine......Page 166
19.4 Kreisprozess mit idealem Gas......Page 172
Definition......Page 174
Thermodynamische Potenziale......Page 175
Gleichgewichtsbedingung......Page 176
Teilchenaustausch ohne Wärmeoder Volumenaustausch......Page 177
Ideales Gas......Page 178
20.4 Ableitung der Duhem-Gibbs-Relation......Page 179
Phasendiagramm......Page 180
Clausius-Clapeyron-Gleichung......Page 182
Luftfeuchtigkeit......Page 184
Osmotischer Druck......Page 185
Siedepunkterhöhung und Gefrierpunkterniedrigung......Page 187
21.5 Sieden einer Salzlösung......Page 192
21.6 Gelöster Stoff in beiden Phasen......Page 193
Partielle Ableitungen......Page 129
Physikalische Notation......Page 130
Wärmekapazität......Page 131
Integration......Page 132
Beziehungen zwischen partiellen Ableitungen......Page 134
15.1 Wegintegral und vollständiges Differenzial......Page 135
Kanonisches Ensemble......Page 194
Großkanonisches Ensemble......Page 199
22.2 Teilchenzahlschwankung im großkanonischen Ensemble......Page 202
23 Zugeordnete Potenziale......Page 203
Ableitung von F = −kBT lnZ......Page 204
Ableitung von J = −kBT ln Y......Page 205
Alternative Ableitung der Ensemblewahrscheinlichkeiten......Page 206
23.2 Maximum der Entropie unter Nebenbedingungen......Page 209
Grundlagen......Page 210
Maxwellsche Geschwindigkeitsverteilung......Page 212
Barometrische Höhenformel......Page 214
Gleichverteilungssatz......Page 215
Zweiatomiges ideales Gas......Page 217
Brownsche Bewegung......Page 218
24.1 Wärmekapazität im Zweiniveausystem......Page 219
24.5 Verteilung der Relativgeschwindigkeiten......Page 220
24.8 Energieschwankung im idealen Gas......Page 221
25 Einatomiges ideales Gas......Page 222
25.1 Gibbs-Paradoxon......Page 227
26 Ideales Spinsystem......Page 228
Erzeugung tiefer Temperaturen......Page 231
Negative (fiktive) Temperatur......Page 232
26.3 Allgemeines ideales Spinsystem......Page 233
Hamiltonoperator......Page 234
Quanteneffekte......Page 237
Auswertung der Zustandssumme......Page 238
Vibrationen......Page 239
Rotationen......Page 241
Ortho- und Parawasserstoff......Page 243
27.4 Massenwirkungsgesetz......Page 246
28 Verdünntes klassisches Gas......Page 248
Van der Waals-Gleichung......Page 251
Gültigkeitsbereich......Page 253
Energie......Page 254
28.3 Virialkoeffizienten für Lennard-Jones-Potenzial......Page 255
Grundlagen......Page 256
Statistik......Page 259
Anwendungsbereich......Page 261
Fermistatistik......Page 263
Bosestatistik......Page 264
Druck......Page 266
29.3 Schwankung der Besetzungszahlen im Quantengas......Page 267
30 Verdünntes Quantengas......Page 268
Diskussion......Page 271
31 Ideales Bosegas......Page 273
Zustandsgleichung......Page 280
Ideales Bosegas in einem Oszillator......Page 281
Reales Bosegas in einer Atomfalle......Page 282
31.3 Bosegas in zwei Dimensionen......Page 284
32 Ideales Fermigas......Page 285
Fermidruck......Page 292
32.5 Temperaturabhängige Korrektur zum Paramagnetismus......Page 294
Lineare Kette......Page 296
Kristallgitter......Page 298
Phononen......Page 300
33.4 Einstein-Modell......Page 305
34 Photonengas......Page 306
Plancks Strahlungsverteilung......Page 310
Stefan-Boltzmann-Gesetz......Page 312
Anwendungen......Page 313
Dispersionsrelation und spezifische Wärme......Page 315
34.4 Oberflächentemperatur der Sonne......Page 317
Überblick......Page 318
Chemisches Potenzial......Page 321
Mikroskopische Berechnung......Page 324
35.1 Singularität durch unendliche Summe......Page 327
Weisssches Modell......Page 328
Magnetisierung......Page 331
Freie Energie......Page 334
Spezifische Wärme......Page 336
36.2 Spezifische Wärme im Weissschen Modell......Page 338
37 Van der Waals-Gas......Page 339
Maxwellkonstruktion......Page 341
Verdampfungsenthalpie......Page 344
Kritischer Punkt......Page 345
Zusammenfassung......Page 347
37.4 Dieterici-Gas......Page 348
38 Flüssiges Helium......Page 349
λ-Übergang......Page 351
Ideales Bosegas......Page 352
Spezifische Wärme......Page 354
Zweiflüssigkeitsmodell......Page 355
Zweiter Schall......Page 357
Rotierender Eimer mit He II......Page 358
Vergleich zwischen IBG und 4He......Page 359
Quasiteilchenmodell......Page 361
39 Landau-Theorie......Page 363
Fluktuationen......Page 368
Thermische Fluktuationen......Page 371
Gültigkeit der Ginzburg-Landau-Theorie......Page 372
Zusammenfassung......Page 373
Definition......Page 374
Absolute Werte......Page 375
Freie Energie als homogene Funktion......Page 377
Spezifische Wärme......Page 378
Suszeptibilität......Page 379
Zusammenfassung......Page 380
40.2 Landau-Energie für das van der Waals-Gas......Page 381
Mastergleichung......Page 382
H-Theorem......Page 383
Von Neumann-Gleichung......Page 384
42 Boltzmanngleichung......Page 387
Maxwellverteilung......Page 389
Stoßterm-Näherung......Page 390
Elektrische Leitfähigkeit......Page 391
42.1 Kontinuitätsgleichung für Teilchendichte......Page 393
Mittlere Stoßzeit......Page 394
Elektrische Leitfähigkeit......Page 396
Reibung......Page 398
Diffusion......Page 399
Diffusionsgleichung......Page 400
Brownsche Bewegung......Page 401
Einstein-Relation......Page 402
Viskosität......Page 403
Wärmeleitung......Page 405
Wärmeleitungsgleichung......Page 406
43.2 Temperaturschwankung im Erdboden......Page 408
C......Page 410
F......Page 411
I......Page 412
M......Page 413
R......Page 414
V......Page 415
Z......Page 416
