Inhalt
Die Lektionen entdecken
Allgemeine Einführung
Warum Thermodynamik studieren: Umwandlung von Wärme in Arbeit, Wärmekraftmaschinen, Energiequellen und aktuelle Herausforderungen.
Geschichte der Thermodynamik und Kalorimetrie
Von der Theorie des Caloricums zur Entropie von Clausius: die langsame Trennung von Wärme und Temperatur und die Entstehung der beiden Hauptsätze.
Grundlegende Begriffe
Gleichgewicht, nullter Hauptsatz, Wände, Zustandsgrößen und -funktionen, quasistatische Zustandsänderungen.
Energieerhaltung: der erste Hauptsatz
Arbeit, Wärme, innere Energie und der erste Hauptsatz.
Reversibilität und Irreversibilität: der zweite Hauptsatz
Entropie, Reversibilität und der zweite Hauptsatz.
Mathematische Struktur: die fundamentalen Beziehungen
Fundamentale Beziehungen und thermodynamische Potentiale.
Formale Struktur: Variablenwechsel
Differentialrechnung, Legendre-Transformation und thermodynamische Potentiale.
Kalorimetrische und thermoelastische Koeffizienten
Kalorimetrische und thermoelastische Koeffizienten sowie Zustandsgleichungen.
Phasenübergänge
Phasendiagramme, Instabilitäten und das Van-der-Waals-Gas.
Wärmekraftmaschinen
Zweispeicher-Kreisprozesse, der Carnot-Zyklus, Wirkungsgrade und Formulierungen des zweiten Hauptsatzes.
Differentialgeometrie in der Thermodynamik
Die geometrischen Strukturen, die der Thermodynamik zugrunde liegen.
Der Maxwellsche Dämon
Information, Entropie und die Grenzen der klassischen Thermodynamik.
Endoreversible Kreisprozesse
Wirkungsgrad bei maximaler Leistung und reale Wärmekraftmaschinen.
Thermoelektrizität
Thermoelektrische Effekte und Energieumwandlung.
Nichtgleichgewichtsthermodynamik
Irreversible Phänomene und die Onsager-Beziehungen.
Klimatologie und Thermodynamik
Thermodynamische Anwendungen auf das Klimasystem der Erde.
Quantenthermodynamik
Arbeit, Wärme und Entropie auf der Quantenskala.