Wiley-Schnelllkurs Thermodynamik

Wilhelm Kulisch lehrte Physik an der Universität Kassel. Er ist Autor zahlreicher Bücher aus der „…für Dummies“-Reihe und des „Wiley-Schnellkurs Physik“.

• Einleitung 21 Teil I: Grundlagen1 Eine kurze Einführung in die Thermodynamik 27Definition der Thermodynamik 27Eine kurze Geschichte der Thermodynamik 28Makroskopische Thermodynamik und statistische Thermodynamik 30Die Rolle der Thermodynamik in der Physik und den anderen Naturwissenschaften 312 Ein klein wenig Mathematik 33Absolute Größen, Differenzen und Differentiale 33Ableitungen und partielle Ableitungen 34VomDifferential zur Differenz: Integralrechnung 39Teil II: Die wichtigsten Begriffe der Thermodynamik3 Alles über Wärmephänomene 43Wärme führt zur Ausdehnung von Körpern 43Wärme kann gespeichert werden 46Wärme kann transportiert werden 514 Den Zustand eines System beschreiben: Zustandsgrößen 59Sie bestimmen den Zustand eines Systems: Die Zustandsgrößen 59Der Druck wird durch die Bewegung von Teilchen verursacht 60Auch die Temperatur wird durch Bewegung verursacht 65Man kann sie mikroskopisch oder makroskopisch angeben: Die Stoffmenge 70Jedes System enthält Energie: Die innere Energie 72Eine schwer zu fassende Größe: Die Entropie 735 Ab jetzt wird es dynamisch: Zustandsänderungen 77Der Behälter besitzt einen beweglichen Deckel: Isobare Änderungen 78Der Behälter besitzt einen festen Deckel: Isochore Änderungen 80In einem Wärmebad: Isotherme Änderungen 81Das System ist isoliert: Adiabatische Änderungen 82Von großer technischer Bedeutung: Isentrope und polytrope Änderungen 866 Abstrakt, aber hilfreich: Thermodynamische Potentiale 91Definition des Begriffs des thermodynamischen Potentials 91Die wichtigsten thermodynamischen Potentiale 94Ende der theoretischen Betrachtung: Anwendungen und Beispiele 100Teil III: Das wichtigste über Gase7 Die Beschreibung von Gasen: Zustandsgleichungen 107Es ist zwar eine Näherung, aber eine gute: Das ideale Gasgesetz 108In der Realität gibt es Abweichungen: Die van-der-Waals-Gleichung 115Jenseits des Kritischen Punkts ist alles anders 1188 Freiheitsgrade und Bewegungen: Energetische Betrachtungen 123Es gibt viele Möglichkeiten, sich zu bewegen: Freiheitsgrade 123Auch bei der inneren Energie spielen die Freiheitsgrade eine Rolle 128Nicht alle Teilchen sind gleich schnell: Geschwindigkeitsverteilungen 130Teil IV: Die Hauptsätze der Thermodynamik9 Es geht ums Gleichgewicht: Der nullte Hauptsatz 135Thema des nullten Hauptsatzes: Das thermische Gleichgewicht 13518 InhaltFormulierungen des nullten Hauptsatzes 136Bedeutung und Anwendungen 137Es geht darüber hinaus: Das thermodynamische Gleichgewicht 13810 Er beschäftigt sich mit der Energie: Der erste Hauptsatz 141Thema und Formulierungen 141Vergleich der Formulierungen 142Bedeutung und Anwendungen 14411 Die Entropie kommt ins Spiel: Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik 151Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik 151Vergleich der Formulierungen 152Die Entropie zum Zweiten 154Die Entropie und die Ordnung 157Ein kurzer Ausflug in die Welt der Perpetua mobilia 15812 Der absolute Nullpunkt ist unerreichbar: Der dritte Hauptsatz 161Zwei Themen: Der Nullpunkt und die Entropie 161Kurz und knapp: Die Formulierungen 161Vergleich der Formulierungen 162Der Nullpunkt und die Entropie 163Teil V: Thermodynamik in der Praxis13 Besser geht es nicht: Ideale thermodynamische Prozesse 167Alles über Prozesse 168Der theoretisch beste Prozess: Der Carnotprozess 171Die ideale Gasturbine: Der Joule-Kreisprozess 176Das ideale Dampfkraftwerk: Der Clausius–Rankine-Prozess 179Nicht die Arbeit, sondern die Temperatur ist das Ziel: Wärmepumpe und Kältemaschine 181Inhalt 1914 Reale Prozesse I: Wärmekraftmaschinen 189Wärmekraftmaschinen: Eine Übersicht 189Er bewegt uns seit mehr als 100 Jahren: Der Ottomotor 190Eine solide Alternative: Der Dieselmotor 195Pendeln zwischen heiß und kalt: Der Stirlingmotor 199Ein kurzer Blick auf die Dampfmaschine 203Vergleich der Wärmekraftmaschinen 20515 Eher feucht: Die Thermodynamik von Dämpfen und Gasgemischen 209Dampf ist gasförmiges Wasser 209Es frischt auf: Die Luftfeuchtigkeit 213Whiskey on the Rocks: Zweistoffgemische 217Teil VI: Statistische Thermodynamik16 Grundlagen der statistischen Thermodynamik 225Zur Problemstellung 226Kopf oder Zahl: Zufallsexperimente 227Je mehr Möglichkeiten es gibt, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit 228Erwartungswert und Standardabweichung 231Die Krönung der Statistik: Wahrscheinlichkeitsverteilungen 23317 Eine statistische Betrachtung der Thermodynamik 239Mikrozustände und Makrozustände 239Unvorstellbar viele Möglichkeiten: Der Phasenraum 242Glossar 251Lösungen 261Index 281