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P H Y S I K T H E R M OD Y N A M I K

F. HERRMANNSKRIPTEN ZUR EXPERIMENTALPHYSIK ABTEILUNG FU"R DIDAKTIK DER PHYSIKUNIVERSITA"T KARLSRUHE AUFLAGE 1997%%[ Page: 1 ]%%


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Hergestellt mit RagTime Druck: Universita"tsdruckerei Karlsruhe Vertrieb: Studentendienst der Universita"t Karlsruhe Ma"rz 1997

Alle Rechte vorbehalten%%[ Page: 2 ]%%


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Inhaltsverzeichnis 1. Mengenartige Gro"ssen und der Aufbau der Physik............................................ 72. Entropie und Temperatur

............................................................................................. 11 2.1 Die Entropie als Wa"rmemass ........................................................................................... 11 2.2 Die Festlegung der Entropieskala ................................................................................... 12 2.3 Entropie und Energie, die Festlegung der Temperaturskala ........................................... 13 2.4 Die Einheiten von Temperatur und Entropie .................................................................. 14 2.5 Wa"rmemotor und Wa"rmepumpe .....................................................................................15 2.6 Entropieerzeugung - reversible und irreversible Prozesse ............................................. 16 2.7 Der Wirkungsgrad ...........................................................................................................18 2.8 Das thermische Gleichgewicht.........................................................................................19 2.9 Die Messung von Temperatur und Entropie ................................................................... 20

2.9.1 Die Messung der Temperatur ..............................................................................20 2.9.2 Die Messung der Entropie ...................................................................................20 2.10 Der erste und der zweite Hauptsatz .................................................................................21 2.11 Entropieinhalt am absoluten Nullpunkt .......................................................................... 22 2.12 Die Entropiekapazita"t ......................................................................................................22 2.13 Die Entropieleitfa"higkeit .................................................................................................25 2.14 Zur Geschichte des Wa"rmebegriffs .................................................................................27

3. Stoffmenge und chemisches Potential ..................................................................... 29

3.1 Stoffe und Grundstoffe ....................................................................................................29 3.2 Die Menge .......................................................................................................................31 3.3 Das chemische Potential ................................................................................................. 33 3.4 Die Skala des chemischen Potentials .............................................................................. 34 3.5 Der Nullpunkt des chemischen Potentials ...................................................................... 35 3.6 Die Werte des chemischen Potentials ............................................................................. 36 3.7 Beispiele fu"r den Umgang mit dem chemischen Potential ............................................. 37 3.8 Der Reaktionswiderstand ................................................................................................ 40 3.9 Reversibel ablaufende Reaktionen - elektrochemische Reaktionen ...............................43 3.10 Irreversibel ablaufende Reaktionen - die Entropiebilanz chemischer Reaktionen .........44

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4. Gibbssche Fundamentalform, Gibbsfunktion, Gleichgewicht ................... 47

4.1 System und Zustand ........................................................................................................ 47 4.2 Die Gibbssche Fundamentalform ....................................................................................47 4.3 Gibbsfunktionen ..............................................................................................................49 4.4 Die Zerlegung von Systemen .......................................................................................... 50 4.5 Energieformen .................................................................................................................52 4.6 Zustandsgleichungen .......................................................................................................54 4.7 Lineare Approximation der Gibbsfunktion .....................................................................58 4.8 Kreisprozesse .................................................................................................................. 59 4.9 Warum die Energieform Wa"rme nicht in einem System enthalten sein kann ................ 60 4.10 Gleichgewichte ................................................................................................................62 4.11 Fliessgleichgewichte ........................................................................................................ 64

5. Spezielle Systeme und Prozesse................................................................................... 67

5.1 Das ideale Gas .................................................................................................................67

5.1.1 Die thermische Zustandsgleichung des idealen Gases ........................................67 5.1.2 Die

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