Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

Abschnitt 7: Thermodynamik

Grundlagen der Energie

• Energie: Ist das, was sich von einem Körper zum anderen bewegt, verursacht durch einen Temperaturunterschied. Wärmeenergie ist Energie im Übergang, Energie in Bewegung.
• Arbeit und Kalorien: Sind verschiedene Maßeinheiten für die Fähigkeit zur Energieübertragung zwischen zwei Körpern.
• Temperatur: Ist ein Maß für die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen, aus denen ein Körper besteht.
• Innere Energie eines Körpers: Ist die Summe der kinetischen und potenziellen Energien der Teilchen, aus denen der Körper besteht.

Temperaturskalen und Gleichgewicht

• Beziehungen zwischen thermischen Skalen:
  • T(°C) / 100 = (T(°F) - 32) / 180
  • T(K) = T(°C) + 273.15
• Thermisches Gleichgewicht: Zwei Körper

Bewegung in der Physik

Grundlegende Konzepte

Referenzsystem

Die Menge, die ein Koordinatensystem (O, X, Y) sowie eine Uhr umfasst.

Position

Ein Bezugssystem ist ein kartesisches Koordinatensystem mit im Raum orientierten Achsen, das den Ursprung der Koordinaten angibt und jedem Punkt im Raum eine Position zuordnet.

Flugbahn

Die imaginäre Linie, die die Bewegung eines Körpers beschreibt. Diese Linie wird durch die Positionen gebildet, die der Körper in Bewegung durchlaufen hat.

Weg

Die zurückgelegte Strecke entlang der Flugbahn.

Verschiebung

Die Differenz in der Position eines Körpers zwischen zwei Zeitpunkten. Sie wird in Metern angegeben.

Geschwindigkeit

Eine vektorielle Größe, die die Veränderung der Position im Laufe der Zeit darstellt. Die internationale... Weiterlesen "Bewegung in der Physik: Gleichförmige und ungleichförmige Bewegung" »

Grundlagen des Magnetismus

Fe, Co, Ni: Sie ziehen Metalle an und üben Anziehungs- oder Abstoßungskräfte auf andere Materialien aus.

William Gilbert: Nord- und Südpol sind magnetisch.

Erster entdeckter natürlicher Magnet: Magnetit (Eisen(III)-oxid (Fe₂O₃)) und Magnesia (China).

Ruhende Ladung (Q): Erzeugt ein elektrisches Feld; bewegte Ladung ein elektromagnetisches Feld.

Computerspeicher ↔ elektrisches Feld

Masse ↔ Gravitationsfeld

Magnet ↔ Magnetfeld

1831, Michael Faraday: Er entwickelte das Konzept der Kraftlinien, um das Verhalten von Kräften über eine Distanz zu erklären.

Pierre de Maricourt: Er erkannte, dass es keine magnetischen Monopole gibt.

Eigenschaften des Magnetfeldes

1. Jedes magnetische Feld verläuft vom magnetischen Nord- zum

Physikalische Phänomene

Physikalische Phänomene: Beeinflussen die Art und grundlegende Zusammensetzung von Körpern nicht.

Physik in Teilen oder Zweigen

Vereinfachung ihrer Studie:

• Mechanik: Bewegung, Kraft und deren Beziehung
• MSU: Wärme und Temperatur
• Optik: Licht und Lichterscheinungen

Wir kennen die physischen Zweige der Studie: Nein.

Was wir tun

So einfach.

Die Kenntnisse der Physik und Chemie: Experimentieren.

Die wissenschaftliche Methode

Beobachtung, Experimente, Gesetze und Theorien.

Experiment: Reproduktion eines natürlichen Phänomens im Labor.

Physikalisches Gesetz: Wiederholt sich in der Natur.

Hilfe wissenschaftlicher Theorien: Neue Gesetze.

Physikalische Größen

Grundlagenforschung, abgeleitet.

• Drei Beispiele für fundamentale Größen: Länge,

Arten von Licht und Beleuchtung

Nach der Art der Lichtquelle

• 1. Tageslicht (die Sonne)
• 2. Künstliches Licht (Lampen etc.)

Nach dem Grad der Dispersion

Direktes Licht: Produziert Schatten und Highlights. Wird verwendet, um Volumen und Texturen zu modellieren sowie Umrisse und Silhouetten von Objekten durch Gegenlicht hervorzuheben.

Streulicht: Kommt von weißen Flächen oder aus dem Licht bewölkter Tage. Produziert weiche Schatten und reduziert Kontraste und Texturen in Bildern.

Beleuchtungsstile

• 1. Clarooscuro: Direktes Licht dominiert, Schatten haben große Bedeutung.
• 2. Tonales Licht: Diffuses Licht tritt vorwiegend auf (z. B. im Fernsehen).

Richtungen des Lichts

• 1. Frontallicht: Gibt Informationen über alle sichtbaren Flächen, entfernt aber Schatten

Die Maxwell-Gleichungen: Fundamente des Elektromagnetismus

Erste Maxwell-Gleichung: Gaußsches Gesetz für elektrische Felder

Die erste Maxwell-Gleichung, auch bekannt als Gaußsches Gesetz für elektrische Felder, beschreibt, dass elektrische Ladungen die Quellen oder Senken elektrischer Feldlinien sind. Diese Feldlinien haben einen Anfang (positive Ladung) und ein Ende (negative Ladung). Experimente bestätigen, dass diese Gleichung die Abstoßung und Anziehung von Ladungen beschreibt.

Zweite Maxwell-Gleichung: Gaußsches Gesetz für Magnetismus

Die zweite Maxwell-Gleichung, bekannt als Gaußsches Gesetz für Magnetismus, besagt, dass der Nettofluss des magnetischen Feldes durch eine geschlossene Fläche null ist. Dies bedeutet, dass es keine... Weiterlesen "Maxwell-Gleichungen, Hertz-Experiment & Elektromagnetische Wellen" »

Ausbreitung des Lichts

Das Licht breitet sich in alle Richtungen aus und unterliegt, ähnlich wie der Schall, Prozessen wie Reflexion, Brechung und Dämpfung.

Reflexion

Lichtreflexion tritt an allen Oberflächen auf und kann sein:

• Spiegelnde Reflexion: Tritt an polierten Oberflächen auf. Hier entstehen Spiegelbilder, da alle Lichtstrahlen gleichmäßig abgelenkt werden.
• Diffuse Reflexion: Tritt an den meisten Oberflächen auf. Hier entstehen keine Spiegelbilder, da die Unebenheiten der Oberfläche zu unregelmäßigen Reflexionen führen.

Schatten und Halbschatten

Ein Effekt der geradlinigen Ausbreitung des Lichts ist die Bildung von Schatten. An den Rändern eines Schattens findet sich oft ein unscharfer Bereich, der Halbschatten genannt wird. Dieser... Weiterlesen "Ausbreitung und Eigenschaften des Lichts" »

Grundlagen der Elektrizität

Was ist Elektrizität?

Elektrizität: Eine Kategorie physikalischer Phänomene, die durch die Existenz und Wechselwirkung elektrischer Ladungen verursacht werden.

Formen der Elektrisierung von Körpern

Körper werden elektrisiert durch den Verlust oder Gewinn von Elektronen. Wenn ein Körper positiv geladen ist, bedeutet dies nicht, dass er überschüssige Protonen hat, sondern einen Mangel an Elektronen.

Elektrisierung durch Reibung

Beim Reiben zweier elektrisch neutraler Körper (gleiche Anzahl von Elektronen und Protonen) werden beide Körper geladen, einer positiv (+) und der andere negativ (-).

Elektrisierung durch Kontakt

Ein ungeladener Körper kann durch Berührung mit einem geladenen Körper geladen werden. Beide... Weiterlesen "Die Welt der Elektrizität: Konzepte, Gesetze und Pioniere" »

Reynolds-Zahl: Übergang von laminar zu turbulent

Die Reynolds-Zahl ist ein dimensionsloser Koeffizient, der den Übergang von laminarer zu turbulenter Strömung beschreibt. Sie ist definiert als Re = (2 * R * c * d) / nu, wobei c der Querschnitt und nu die kinematische Viskosität ist. Bei einem kritischen Wert Re_crit ändert sich die Strömung von schichtförmig (laminar) zu turbulent.

Kompressibilitätsfaktor: Abweichung vom idealen Gas

Der Kompressibilitätsfaktor (Z) ist ein Maß für die Abweichung eines realen Gases vom idealen Gasverhalten. Er ist definiert als Z = (P * v) / (R * T), wobei v = V / n das molare Volumen ist.

Tripellinie: Koexistenz von drei Phasen im Gleichgewicht

Die Tripellinie (oder dreifache Linie) steht für Zustände,... Weiterlesen "Grundlagen der Thermodynamik und Fluidmechanik: Wichtige Konzepte" »

Grundlagen der Kristallographie

Körperstrukturen

Kristalline Körper

Atome und Moleküle sind in einer geordneten Struktur angeordnet und gehorchen physikalischen Gesetzen.

Amorphe Körper

Atome und Moleküle sind in einer ungeordneten Struktur angeordnet und gehorchen keinem spezifischen Gesetz.

Definitionen

Kristallographie

Die wissenschaftliche Untersuchung von Kristallen als geometrische Polyeder.

Glas

Glas ist ein amorpher Feststoff ohne regelmäßige innere Ordnung. Es geht vom festen in den flüssigen Zustand über, wenn bestimmte Temperatur- (T) und Druckbedingungen (P) über eine gewisse Zeitspanne erreicht werden.

Kristallformen und -größen

Euedral

Kristalle mit vollständig definierten Kanten und Flächen.

Subedral

Kristalle mit teilweise definierten... Weiterlesen "Einführung in die Kristallographie und ihre Grundlagen" »