Stoffplan PH Wintersemester

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1 Stoffplan PH Wintersemester 1 Mechanik 1.1 Eindimensionale Bewegungen Geschwindigkeit Beschleunigung Integration Zusammenfassung 1.2 Bewegung in 2 und 3 Dimensionen Vektoren Bahn und Geschwindigkeit Beschleunigung Integration Relativbewegungen Kreisbewegungen 1.3 Newtonsche Gesetze Auflistung Diskussion Trägheitsgesetz F = ma 1.4 Kräfte Addition von Kräften Kräfte bei Kreisbewegungen Kraftaufteilung bei verbundenen Massen Reibungskräfte fester Körper Strömungswiderstand in Fluiden Federkräfte Scheinkräfte 1.5 Arbeit, Leistung, Wirkungsgrad Arbeit Energie, Energieerhaltungssatz Berechnung der Kraft aus der potentiellen Energie Gleichgewichte Leistung Wirkungsgrad 1.6 Teilchensysteme und Impulserhaltung Impulsbegriff, Impuls(erhaltungs)satz Elastischer Stoß Schwerpunkt Begriff Berechnungen Methode zur experimentellen Bestimmung Raketengleichung 1.7 Drehbewegungen Kinematik Drehmoment, Trägheitsmoment Drehimpuls

2 1.8 Statistik und Unsicherheitsrechnung Begriff der Wahrscheinlichkeit von diskreten Größen Wahrscheinlichkeit bei kontinuierlichen Variablen Eigenschaften der Gaußverteilung Wahrscheinlichkeitsverteilung von Summen Stichproben, Mittelwert, Standardabweichung Fehlerarten, Fehlerfortpflanzung 1.9 Mechanik deformierbarer Festkörper 1.10 Fluidmechanik Hydrostatischer Druck barometrische Höhenformel Auftrieb Oberflächenspannung Kapillarität Strömungen

3 Sommersemester 2 Wärmelehre 2.1 Temperatur Thermometrische Effekte Temperaturskalen Gasthermometer 2.2 Ausdehnungskoeffizienten Längenausdehnungskoeffizient Volumenausdehnungskoeffizient Anomalie des Wassers 2.3 Zustandsgleichung idealer Gase 2.4 Kinetische Gastheorie Deutung der Temperatur als kinetische Energie, 1. Hauptsatz Brownsche Bewegung Mittlere freie Weglänge Boltzmann-Verteilung Maxwell-Boltzmann-Geschwindigkeitsverteilung Aktivierungsenergie 2.5 Wärme und Phasenübergänge Wärmekapazität Spezifische Wärme von Festkörpern und Flüssigkeiten, Regel von Dulong-Petit Spezifische Wärmen von Gasen, Gleichverteilungssatz Adiabatengleichungen Schmelz- und Verdampfungswärmen Dampfdruck Begriff Clausius-Clapeyron-Gleichung Partialdruck Relative Luftfeuchte Phasendiagramme und kritischer Punkt 2.6 Reale Gase - Van-der-Waals-Gleichung 2.7 Wärmetransport Wärmeleitung Wärmeleitfähigkeit und Wärmewiderstand Allgemeine Wärmeleitungsgleichung Konvektion Wärmestrahlung Grundbegriffe, Stefan-Boltzmann-Gesetz Spektraleigenschaften der Strahlung 2.8 Diffusion 2.9 Thermodynamik Entropie Hauptsatz, Begriff der Reversibilität Mikroskopische Deutung: Entropieänderung = Wahrscheinlichkeitsänderung Schwankungen Klassischer Entropiebegriff, Äquivalenz Systeme und innere Energie

4 Begriffe Joule-Thomson-Versuch Wärmekraftmaschinen und Kreisprozesse Carnotscher Kreisprozess Wirkungsgrade Clausius-Clapeyron-Gleichung Stirling-, Otto-, Dieselprozess Wärmepumpen Thermodynamische Gleichgewichte

5 3 Elektrizität und Magnetismus 3.1 Elektrostatik des freien Raumes Ladung Kräfte, Felder, Potential Coulombsches Gesetz Elektrisches Feld und Feldlinien Potential Äquipotentialflächen Feldberechnungen aus Punktladungsfeldern Feld einer homogenen Ladungsschicht Anwendung: Plattenkondensators Anwendung: Ablenkung im Oszillograph Gaußscher Satz Integralform Anwendung zur Feldberechnung Differentielle Form Poisson- und Laplace-Gleichung Spiegelladungen Übersicht über Methoden zur Feldberechnung Elektrische Dipole Begriffe Dipol und Punktdipol Drehmoment und potentielle Energie im elektrischen Feld Feld und Potential eines Dipols 3.2 Materie im elektrischen Feld Elektrische Polarisation Polarisationsmechanismen, Suszeptibilität Kondensator mit Dielektrikum Vergleich historische/moderne Definition von ε r Brechungsgesetz der Feldlinien 3.3 Magnetfeld im freien Raum Einleitung Wirkungen des Magnetfelds Lorentzkraft Anwendung: Massenspektrometer Hall-Effekt Kraft auf stromdurchflossenen Leiter Drehmoment auf Leiterschleife Magnetisches Moment Ursprung des Magnetfeldes Feldberechnungen mit Biot-Savart Feld eines langen geraden Drahtes Feld auf der Achse eines Kreisrings Feld auf der Achse einer langen Spule Ampèresches Durchflutungsgesetz Integralform

6 Feld der langen Spule Feld einer Stromschicht Feld eines langen geraden Drahtes differentielle Form 3.4 Materie im magnetischen Feld Magnetisierung, Ampèresche Ströme Magnetisierungsmechanismen Suszeptibilität Lange Spule mit permeabler Füllung Brechungsgesetz der Feldlinien H Magnetisierungskurven Einfluss der Probengeometrie Entmagnetisierungsfaktor Magnetische Arbeitsgerade Sonstige Feldberechnungen Magnetischer Kreis 3.5 magnetische Induktion Induktionsgesetz Induktivität 3.6 Maxwell-Gleichungen 3.7 Energiedichten der Felder 3.8 Metallische Leitung im Drude-Modell

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