STATISTISCHE PHYSIK L. D. LANDAU E. M. LIFSCHITZ. Teil 1. In deutscher Sprache herausgegeben

Transkript

1 L. D. LANDAU E. M. LIFSCHITZ STATISTISCHE PHYSIK Teil 1 In deutscher Sprache herausgegeben von Prof. Dr. habil. RICHARD LENK Sektion Physik der Technischen Universität Chemnitz 8., berichtigte, von E. M. LIFSCHITZ UND L. P. PITAJEWSKI ergänzte Auflage Mit 78 Abbildungen und 3 Tabellen AKADEMIE-VERLAG BERLIN

2 INHALTSVERZEICHNIS Kapitel I. Die Grundprinzipien der Statistik Die statistische Verteilung Die statistische Unabhängigkeit Das LiouviLLE-Theorem Die Rolle der Energie Die Dichtematrix Die statistische Verteilung in der Quantenstatistik Die Entropie B. Das Gesetz über das Anwachsen der Entropie (Entropiesatz) Kapitel II. Die thermodynamischen Größen Die Temperatur Die makroskopische Bewegung Adiabatische Prozesse Der Druck Arbeit und Wärmemenge Die Enthalpie Freie Energie und freie Enthalpie Beziehungen zwischen den Ableitungen der thermodynamischen Größen Die thermodynamische Temperaturskala Der JOULE-THODISON-Prozeß Die maximale Arbeit Die von einem Körper, der sich in einem äußeren Medium befindet, verrichtete maximale Arbeit Thermodynamische Ungleichungen Das Prinzip von LE CHATELIER Das NERNSTSche Theorem Abhängigkeit der thermodynamischen Größen von der Teilchenzahl Das Gleichgewicht eines Körpers in einem äußeren Feld Rotierende Körper Thermodynamische Beziehungen im relativistischen Gebiet Kapitel III. Die GißBssche Verteilung Die GIBBSSehe Verteilung Die MAXWELL-Verteilung

3 xii Inhaltsverzeichnis 30. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung für einen Oszillator Die freie Energie in der GIBBsschen Verteilung Die thermodynamische Störungstheorie Entwicklung nach Potenzen von 3c Die GIBBSsche Verteilung für rotierende Körper Die GIBBSsche Verteilung mit variabler Teilchenzahl Ableitung der thermodynamischen Beziehungen aus der GIBBsschen Verteilung Kapitel IV. Das ideale Gas Die BOLTZDIANN-Verteilung Die BOLTZMANN-Verteilung in der klassischen Statistik Stöße von Molekülen Das ideale Gas im Kichtgleichgewichtszustand Die freie Energie eines idealen BOI.TZ1IAXN-Gases Die Zustandsgleichung des idealen Gases Das ideale Gas mit konstanter Wärmekapazität Der Gleichverteilungssatz Das einatomige ideale Gas Das einatomige Gas. Der Einfluß des Elektronendrehimpulses Das zweiatomige Gas mit Molekülen aus verschiedenartigen Atomen. Die Rotation der Moleküle Das zweiatomige Gas mit Molekülen aus gleichartigen Atomen. Die Rotation der Moleküle Das zweiatomige Gas. Die Atomschwingungen Das zweiatomige Gas. Der Einfluß des Elektronendrehinlpulses Das vielatomige Gas Der Magnetismus von Gasen Kapitel V. Die FEnmi- und BOSE-Verteilungen Die FERbIi-Verteilung Die BOSE-Verteilung FEItmI- und BOSE-Gase im Nichtgleichgewicht FERDII- und Bosu-Gase voll Elementarteilchen Das entartete Elektronengas Die Wärmekapazität des entarteten Elektronengases Der Magnetismus des Elektronengases. Schwache Felder Der Magnetismus des Elektronengases. Starke Felder Das relativistische entartete Elektronengas Das entartete BOSE-Gas Die Wärmestrahlung Kapitel VI. Festkörper Festkörper bei tiefen Temperaturen Festkörper bei hohen Temperaturen Die Interpolationsformel von DEBi E für die Wärmekapazität

4 Inhaltsverzeichnis XIII 67. Die thermische Ausdehnung fester Körper Stark anisotrope Kristalle Schwingungen des Kristallgitters Die Zustandsdichte der Schwingungen Phononen Erzeugungs- und Verniehtungsoperatoren für Phononen Negative Temperaturen Kapitel VII. Reale Gase Abweichung des Verhaltens der Gase vom idealen Verhalten Entwicklung nach Potenzen der Dichte Die VAN DER WAALS-Gleichung Der Zusammenhang des Virialkoeffizienten mit der Streuamplitude Thermodynamische Größen eines klassischen Plasmas Die Methode der Korrelationsfunktionen Thermodynamische Größen eines entarteten Plasmas Kapitel VIII. Das Phasengleietngewieht Bedingungen für das Phasengleichgewicht Die Formel von CLAUSIUS-CLAPEYRON Der kritische Punkt Das Gesetz der korrespondierenden Zustände Kapitel IX. Lösungen Systeme mit verschiedenartigen Teilchen Die Phasenregel Verdünnte Lösungen Der osmotische Druck Berührung von Phasen des Lösungsmittels Das Gleichgewicht eines gelösten Stoffes in zwei Lösungsmitteln Wärmeabgabe und Volumenänderung beim Lösungsprozeß Lösungen starker Elektrolyte Gemische idealer Gase Isotopengemische Der Dampfdruck über einer konzentrierten Lösung Thermodynamische Ungleichungen für Lösungen Grenzkurven im Zustandsdiagramm Beispiele für Zustandsdiagramme Überschneidung besonderer Kurven der Gleichgewichtsfläche Gas und Flüssigkeit Kapitel l. Chemische Reaktionen Die Bedingung für das chemische Gleichgewicht Das Massenwirkungsgesetz

5 xiv Inhaltsverzeichnis 103. Die Reaktionswärme Das Ionisationsgleichgewicht Das Gleichgewicht bei der Paarbildung Kapitel XI. Eigenschaften der Materie bei sehr hohen Dichten Die Zustandsgleichung der Materie bei hohen Dichten Das Gleichgewicht von Körpern mit großer Masse Die Energie eines gravitierenden Körpers Das Gleichgewicht einer Neutronenkugel Kapitel XII. Fluktuationen Die GAUSS-Verteilung Die Gnuss-Verteilung für mehrere Größen Fluktuationen der thermodynamischen Grundgrößen Fluktuationen im idealen Gas Die Poissox-Formel Fluktuationen in Lösungen Räumliche Korrelation von Dichtefluktuationen Korrelation von Dichtefluktuationen im entarteten Gas Zeitliche Korrelation von Fluktuationen Zeitliche Korrelation von Fluktuationen mehrerer Größen Die Symmetrie der kinetischen Koeffizienten Die Dissipationsfunktion Die spektrale Zerlegung von Fluktuationen Die verallgemeinerte Suszeptibilität Das Fluktuations-Dissipations-Theorem Das Fluktuations-Dissipations-Theorem für mehrere Größen Ein Operatorausdruck für die verallgemeinerte Suszeptibilität Fluktuationen der Biegung langer Moleküle Kapitel XIII. Symmetrie der Kristalle Symmetrieelemente eines Kristallgitters Das BRAvAIs-Gitter Die Kristallsysteme Die Kristallklassen Die Raumgruppen Das reziproke Gitter Irreduzible Darstellungen der Raumgruppen Die Symmetrie gegenüber Zeitspiegelung Symmetrieeigenschaften der Normalschwingungen eines Kristallgitters Strukturen mit ein- und zweidimensionaler Periodizität Korrelationsfunktion in zweidimensionalen Systemen Orientierungssymmetrie der Moleküle Nematische und cholesterinische flüssige Kristalle Fluktuationen in flüssigen Kristallen

6 Inhaltsverzeichnis XV Kapitel XIV. Phasenübergänge zweiter Art und kritische Phänomene Phasenübergänge zweiter Art Der Sprung der Wärmekapazität Der Einfluß eines äußeren Feldes auf einen Phasenübergang Symmetrieänderung bei einem Phasenübergang zweiter Art Fluktuationen des Ordnungsparameters Der effektive HAMILTON-Operator Kritische Indizes Die Skaleninvarianz Isolierte und kritische Punkte des stetigen Übergangs Der Phasenübergang zweiter Art in einem zweidimensionalen Gitter Die van DER WAALs-Theorie des kritischen Punktes Die Fluktuationstheorie des kritischen Punktes Kapitel XV. Oberflächen Die Oberflächenspannung Die Oberflächenspannung von Kristallen Der Oberflächendruck Die Oberflächenspannung von Lösungen Die Oberflächenspannung von Lösungen starker Elektrolyte Die Adsorption Die Benetzung Der Randwinkel Die Keimbildung bei Phasenübergängen Unmöglichkeit der Existenz von Phasen in eindimensionalen Systemen 510 Sachverzeichnis