Experimentalphysik I Thermodynamik. Vorlesungsergänzung (VE), Wintersemester 2017 Modulnummer PTI 416

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1 Experimentalphysik I Thermodynamik Vorlesungsergänzung (VE), Wintersemester 2017 Modulnummer PTI 416

2 Experimentalphysik I - Thermodynamik, Inhalt Organisatorisches Übersicht über die Vorlesungsinhalte Begleitende Praktikumsversuche Literaturhinweise VE 1: Temperatur und Nullter Hauptsatz VE 1.1: Temperaturskalen VE 1.2: Wärmeausdehnung Übungsaufgaben

3 Organisatorisches Termine: mittwochs, 07:30 09:00 Uhr, PBS 203 donnerstags, 15:20 16:50 Uhr, PBS 304 Vorlesung mit Tafelanschrieb und Beamer Tafelanschrieb Mitschrift notwendig! Beamer als Vorlesungsergänzung VE*.pdf unter Y:\Lehre\...\S.Braun\100_Vorlesungen oder unter stefan-braun.net Thermodynamik Abschluss mit schriftlicher Klausur als Teil des Moduls Experimentalphysik I gemeinsam mit Frau Prof. C. Reinhold (Mechanik) Dauer der Klausur: 90 Minuten

4 Organisatorisches Bei Fragen Mit Terminabstimmung oder auf gut Glück im Raum PBS 403 vorbei kommen Ohne Terminabstimmung jederzeit montags, 13:30 15:00 Uhr im Raum PBS 403 Per

5 Begleitende Praktikumsversuche Termin: montags, 11:20 12:50 Uhr, Räume JLB 335 und JLB 336 Betreuer: Dr. E. Schröter, Hr. D. Hildebrand, Hr. M. Eschner, Ansprechpartner bei Fragen: Dr. Schröter, Prof. Braun

6 Literaturhinweise - Lehrbücher Halliday, David: Physik, Bachelor-Edition, Wiley-VCH (in HSB verfügbar) Tipler, Paul A.: Physik für Wissenschaftler und Ingenieure, Springer-Verlag (HSB oder online unter diesem Link) Lüders, Klaus: Pohls Einführung in die Physik, Band 1: Mechanik, Akustik und Wärmelehre, Springer-Verlag (HSB oder online unter diesem Link) Otten, Ernst Wilhelm: Repetitorium Experimentalphysik, Springer-Verlag (HSB oder online unter diesem Link)

7 Literaturhinweise - Aufgabensammlungen Stroppe, Heribert u. a.: Physik Beispiele und Aufgaben, Band 1: Mechanik - Wärmelehre, Hanser- Verlag (in HSB verfügbar, online sind die Aufgaben auch unter zu finden) Müller, Peter u. a.: Übungsbuch Physik Grundlagen, Kontrollfragen, Beispiele, Aufgaben, Hanser-Verlag (in HSB verfügbar)

8 VE 1: Temperatur und Nullter Hauptsatz Temperatur Basisgröße der Physik (eine der sieben SI-Einheiten) Formelzeichen: T, ϑ (T für absolute Temperaturen in Kelvin; ϑ für Temperaturen in C) Beobachtung: Beim Kontakt zweier Körper mit unterschiedlichen Temperaturen gleichen sich deren Temperaturen an. Thermisches Gleichgewicht Zwei Körper befinden sich im thermische Gleichgewicht, wenn sie die gleiche Temperatur aufweisen. Nullter Hauptsatz der Thermodynamik Befinden sich zwei Körper im thermischen Gleichgewicht mit einem dritten, so stehen sie auch untereinander im thermischen Gleichgewicht

9 VE 1: Temperatur und Nullter Hauptsatz Temperaturen in der Realität Temperatur des Weltalls: ϑ = -270,4 C Siedepunkt von Stickstoff: ϑ = -195,8 C Gefrierpunkt von Wasser: ϑ = 0 C Streichholzflamme: ϑ 400 C Glühwendel in Glühlampen: ϑ 2500 C Temperatur im Erdkern: ϑ 7000 C Temperatur im Sonneninneren: ϑ 10 Millionen C Temperatur bei Explosion einer Wasserstoffbombe: ϑ 100 Millionen C

10 VE 1.1: Temperaturskalen Celsius-Skala (engl. centigrade) T = 0 C beim Schmelzpunkt von Eis bei Atmosphärendruck (Normdruck p 0 = 1 atm = 1, Pa) T = 100 C beim Siedepunkt von Wasser bei 1 atm Kelvin-Skala (absolute Temperatur) Konvention, dass Temperaturunterschiede in K und C gleich sind, d. h. Dϑ = 1 C = DT = 1 K T = 0 K entspricht ϑ = -273,15 C bzw. ϑ = 0 C entspricht T = 273,15 K Fahrenheit-Skala (übliche Einheit in den USA) 0 C = 32 F und 100 C = 212 F Umrechnung C in F: ϑ F = 1,8 ϑ C + 32 Umrechnung F in C: ϑ C = 5/9 (ϑ F 32 ) Weitere Skalen: Réaumur, Delisle

11 VE 1.2: Wärmeausdehnung Längenausdehnung: Volumenausdehnung: Material a / /K PVC 80 Eis 50 Aluminium 23 Silber 19,5 Kupfer 16,5 Gold 14,2 Stahl 13,0 Fensterglas 7,6 Beton 6 14 Silizium 2,0 Invar 1,7 2,0 Quarzglas 0,5 mit Material g / /K Luft 3,67 Wasserstoff, Helium 3,66 Aceton 1,43 Alkohol 1,10 Benzin 1,06 Mineralöl 0,70 Wasser 0,21 Quecksilber 0,

12 Übungsaufgaben Stroppe, Band 1, Nr. 322 Wie groß muss die Dehnungsfuge einer L 0 = 800 m langen Stahlbrücke bei 0 C bemessen sein, wenn die Brücke sich im Sommer bis auf 40 C erwärmen kann? Hinweis: Längenausdehnungskoeffizient a = 1, K