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Als Dampf (vapor), genauer gesagt als gesättigten Dampf (saturated vapor), bezeichnet man das Gas, das sich in einem abgeschlossenen Volumen über einer Flüssigkeit bildet. Ein derartiges Gas heißt auch reales Gas (real gas). Dessen Druck im Gleichgewicht mit der Füssigkeit bei der gegebenen Temperatur heißt Sättigungsdampfdruck. Für Wasserdampf gibt es im Englischen wegen der großen technischen Bedeutung...
Die Erzeugung einer elektrischen Wechselspannung (alternating voltage oder ac voltage) durch Rotation einer Leiterschleife in einem Magnetfeld (Dynamo, dynamo oder alternator) ist schematisch in Abb.121 dargestellt.
Ein starrer Körper (rigid body) besteht aus einer Menge von Punktmassen, die untereinander konstante Abstände besitzen. Als statische Freiheitsgrade (degrees of freedom) bezeichnet man Parameter, die voneinander unabhängig sind und die benötigt werden, um die Lage eines solchen Körpers eindeutig zu charakterisieren. Für eine Punktmasse sind es z.B. die drei kartesischen Koordinaten x, y, z oder die...
Die Ausbreitung des Lichtes kann man in Dimensionen, die groß gegen die Wellenlänge sind, durch Lichtstrahlen (light rays) beschreiben, die sich in homogenen Medien geradlinig ausbreiten und wechselseitig nicht beeinflussen.
Elektrische Ladungen (electric charges) spielen eine wesentliche Rolle bei vielen, äußerlich ganz unterschiedlichen Erscheinungen. Zu diesen gehören die Gewitter, die moderne Erzeugung von Licht, die Anziehung von Papierschnitzeln durch einen geriebenen Körper, die Rotation des Ankers bei einem Elektromotor usw. Die folgenden fünf Eigenschaften elektrischer Ladungen sind von besonderer Bedeutung:
Eine Sammlung von Internetadressen zu physikrelevanten Themen findet der Leser unter der Adresse http://www.uni-magdeburg.de/anp/kompaktphysik/links.html. Die Auswahl der Adressen erfolgte im Wesentlichen nach dem Aspekt, dem Leser über das vorliegende Buch hinausgehende Informationen anzubieten. Die Verweise sind in der Reihenfolge ihres Bezugs auf Eintragungen im Sach- und Namenverzeichnis des Buches...
Wir beginnen mit der Definition von rechts- bzw. linksläufigen Zyklen (Zyklus = Kreisprozess, cycle): Bei einem rechtsläufigen Zyklus (clockwise cycle) werden die verschiedenen Zustände im p-V-Diagramm im Uhrzeigersinn durchlaufen.
Der Transport von Wärmeenergie kann durch Wärmeleitung (thermal conduction), durch Konvektion (convection), d.h. durch Massentransport, und durch Strahlung (heat radiation), s.S.414ff., erfolgen. Deshalb besitzen wärmeisolierte Gefäße, die im Laboratorium als Dewar-Gefäße (Dewar flasks, James Dewar 1842–1923) und im täglichen Leben als Thermosflaschen (thermos flasks) im Gebrauch sind, eine doppelte...
In diesem Abschnitt werden nur Systeme mit einer konstanten Anzahl von Teilchen betrachtet. Grundlage der Behandlung sind der 1. und der 2. Hauptsatz der Thermodynamik. Nach dem 1. Hauptsatz (s.Gl.(180) bzw. (180a), S.112) gilt für den Zusammenhang zwischen der am System verrichteten Arbeit δQ= −pdV, der zugeführten Wärmeenergie δQ und der dadurch bedingten Erhöhung der inneren Energie dU die Beziehung...
Zu verschiedenen Themen des Buches kann der Leser in Java geschriebene Applets finden. Im Buch wird darauf durch das Symbol A xxx hingewiesen, wobei die an Stelle von xxx stehende Nummer sich auf die unten folgende Liste bezieht. Alle zum Buch gehörenden Applets können über die entsprechenden Verknüpfungen aus der Datei kompaktphysik.pdf gestartet werden, wenn der Rechner Verbindung zum Internet hat...
Mechanische Schwingungen treten beim mathematischen Pendel (s.S. 15), beim physischen Pendel (s.S.48), beim linearen Oszillator (s.S.78), beim Drehpendel, in Luftsäulen (s.S.89) usw. auf. Elektrische Schwingungen können in elektrischen Schwingkreisen (s.S.263), in elektrischen Leitungsstücken (s. z.B. [PFE70]), in Hohlraumresonatoren (s.S.285) und anderen elektrisch leitenden resonanzfähigen Systemen...
Unter Wärmestrahlung (thermal radiation oder temperature radiation) versteht man die Gesamtheit der elektromagnetischen Wellen, die von einem makroskopischen Körper infolge der thermischen Bewegung seiner Bausteine abgestrahlt wird. Die Photometrie (photometry) befasst sich mit der quantitativen Charakterisierung dieser elektromagnetischen Strahlung. Bei der subjektiven Photometrie (subjective photometry)...
Der Energiesatz der Mechanik (s. S.20ff.) besagt, dass die Summe aus kinetischer und potentieller Energie bei Abwesenheit von Reibungskräften (dissipativen Kräften) eine Konstante ist. Der Arzt und Naturforscher Julius Robert Mayer (1814–1878) erkannte als erster, dass man diesen Satz erweitern kann, wenn man die Wärme, die erfahrungsgemäß immer im Zusammenhang mit der Reibung auftritt, als eine weitere...
Den Begriff der Wärmeenergie (thermal energy), die man früher Wärmemenge (quantity of heat) nannte und die gewöhnlich mit dem Buchstaben Q bezeichnet wird, erläutern wir durch folgendes Gedankenexperiment: Ein heißer Körper mit der Temperatur T1 und der inneren Energie U1 (s. S.111) werde mit einem kalten Körper der Temperatur T2 und der inneren Energie U2 in...
Nach der Quantenphysik wird eine elektromagnetische Welle dann abgestrahlt, wenn ein System, z.B. ein Atom, aus einem angeregten Zustand (excited state) in einen energetisch tiefer liegenden Zustand, z.B. den Grundzustand (ground state), d.h. den tiefsten, stabilen Energiezustand, übergeht. Die Frequenz f der Welle folgt aus der Beziehung f = ΔE/h wobei h die Planck-Konstante (s.A.1, S.580) und ΔE...
Die Abnahme dI der Intensität eines monochromatischen Lichtstrahls nach Durchlaufen einer differentiellen Schichtdicke dx ist proportional zu dx und zur Lichtintensität I selbst. Diese Schwächung kann zwei Ursachen haben: Die Absorption (absorption) des Lichtes und damit letztlich eine Umwandlung der elektromagnetischen Energie in Wärme und die Streuung (scattering), d.h. eine Richtungsablenkung mit...
Wie im Abschn.25.2 auf S.414 schon dargelegt wurde, lässt sich die experimentell gefundene Frequenz- und Temperaturabhängigkeit der spektralen Energiedichte der schwarzen Strahlung theoretisch nur begründen, wenn man fordert, dass ein strahlungsfähiges System mit der Schwingungsfrequenz f Energie nicht in beliebigen Portionen abgeben oder aufnehmen kann, sondern nur in ganzzahligen Vielfachen des...
Eine Sammlung von Übungsaufgaben zu den einzelnen Kapiteln einschließlich ihrer vollständigen Lösungen findet der Leser auf der beiliegenden CD-ROM in der Datei kompaktphysik.pdf. Diese Datei enthält neben dem Aufgabenteil (dort das Kapitel 30) den kompletten Buchtext. Sowohl im Buch als auch in der PDF-Datei sind Verweise auf die Aufgaben durch das Symbol Ü xxx gekennzeichnet, wobei die fortlaufende...
Eine nach allen Richtungen drehbar aufgehängte Magnetnadel (magnetic needle) orientiert sich unter dem Einfluss des magnetischen Erdfeldes so, dass das eine Ende der Nadel, das wir als Spitze bezeichnen wollen, nach Norden zeigt (Magnetkompass, magnetic compass). Ein beliebiges Magnetfeld (magnetic field) $$\vec H$$ lässt sich dann durch eine solche Nadel folgendermaßen charakterisieren: Die Spitze...
Wir beginnen mit dem in Abb.70 dargestellten Experiment. Die gestrichelte Linie kennzeichnet eine semipermeable Schicht (semipermeable membrane), d.h. eine Schicht, die zwar die Moleküle des Lösungsmittels (solvent), meist Wasser, aber nicht die des gelösten Stoffes (solute) hindurchdiffundieren lässt. Beispiele sind tierische und pflanzliche Membranen, Haushalt-Einmachfolien, gebrannter Ton u.a....
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