Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

Kinetische Molekulartheorie: Grundlagen

Die Kinetische Molekulartheorie besagt, dass die Temperatur eines Systems ein Maß für die durchschnittliche kinetische Energie seiner Moleküle ist. Sie ist eine intensive Variable, eine grundlegende, messbare und nicht-additive Größe, die nicht von der Masse des Systems abhängt.

Wenn zwei Körper mit unterschiedlichen Temperaturen in Kontakt gebracht werden, findet ein Wärmeaustausch statt. Dabei verändert sich ihre innere Energie, bis sie ein thermisches Gleichgewicht erreichen.

Temperaturmessung und Thermometer

Zur Messung der Temperatur wird eine Eigenschaft eines Materials genutzt, die sich mit Temperaturänderungen verändert. Diese wird als thermometrische Eigenschaft bezeichnet und ist messbar.... Weiterlesen "Thermodynamik Grundlagen: Temperatur, Wärme & Kalorimetrie" »

Physik: Grundlegende Konzepte und Definitionen

Spezifisches Gewicht

Das Verhältnis von Gewicht zu Volumen (w/v).

Hydraulische Presse & Pascalsches Prinzip

Die hydraulische Presse funktioniert nach dem Pascalschen Prinzip.

Kohäsion

Die Kraft, die die Moleküle einer Substanz zusammenhält.

Hydrostatik

Das Studium von Flüssigkeiten in Ruhe.

Gas

Ein Zustand, in dem die kinetische Energie der Moleküle größer ist als ihre potenzielle Energie.

Hydrostatischer Druck in Flüssigkeiten

Der Druck, den eine Flüssigkeit auf alle Teile der Substanz und die Gefäßwände ausübt, die sie enthält.

Absoluter Druck

Wird durch die Summe des gemessenen Drucks und des atmosphärischen Drucks bestimmt.

Dichte

Die Dichte ist die Masse pro Volumeneinheit.

Archimedisches

Die Bewegung

Ein Objekt bewegt sich, wenn es seine Position ändert. Um eine Bewegung zu beschreiben, ist es notwendig, ein Referenzsystem zu wählen. Die Bewegung ist relativ, da sich Dinge in Bezug auf das verwendete Referenzsystem bewegen oder nicht.

Grundlegende Definitionen

• Bewegung: Die Änderung der Position, die ein Körper im Laufe der Zeit relativ zu einem als fest betrachteten Referenzsystem erfährt.
• Trajektorie: Die Linie, die alle Punkte entsprechend den aufeinanderfolgenden Positionen eines Mobil beschreibt. Sie kann geradlinig, gekrümmt oder unregelmäßig sein.
• Position: Sie erfolgt im Verhältnis zu einem Referenzsystem. Sie wird durch die Entfernung zwischen dem Punkt, an dem sich das Mobil befindet, und dem Ursprung berechnet.

Analyse und Instrumentierung

Physikalische Eigenschaften: Härte, Farbe, Form, Geruch, Zähigkeit, Dichte, Geschmack, Verformbarkeit, Volatilität, Viskosität, Leitfähigkeit, Gewicht, Volumen, Helligkeit, Porosität, Zähigkeit, Siedepunkt, Schmelzpunkt.

Chemische Eigenschaften: Chemische Reaktionen

Zusammensetzung: CaCO3 100%

Ermittlung der Zusammensetzung von Flüssigkeiten, Gasen und Lösungen durch instrumentelle Methoden

Ziele:

Die Grundlagen und Anwendungen der instrumentellen Methoden in den Ingenieurwissenschaften verstehen. Das allgemeine Problem der Analyse verstehen, Kriterien für die Auswahl einer bestimmten Kontrollmethode, Analyse, Probenahme, Konservierung und Aufbereitung von Proben. Die wichtigsten Teile jeder instrumentellen... Weiterlesen "Instrumentelle Analytik: Methoden, Eigenschaften und Anwendungen" »

Reflexion und Brechung von elektromagnetischen Wellen

Ziele

• Messen Sie den Brechungsindex eines Prismas für elektromagnetische Wellen im sichtbaren Bereich (Licht) und für Mikrowellen.
• Messen Sie den Reflexionswinkel von elektromagnetischen Wellen.
• Messen Sie den Grenzwinkel der Totalreflexion, wenn ein Lichtstrahl von einem Medium mit höherem Brechungsindex auf ein Medium mit niedrigerem Brechungsindex übergeht.

Grundlagen

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle ändert sich beim Übergang von einem Medium in ein anderes. Die Brechung hat die Eigenschaft, die Richtung des Strahls zu ändern, wenn dieser schräg auf die Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes trifft.

Das Snelliussche Gesetz beschreibt den Zusammenhang... Weiterlesen "Reflexion und Brechung: Licht und Mikrowellen" »

Starrer Körper (Rigid Body)

Ein starrer Körper ist ein Spezialfall eines Vielteilchensystems. Es wird angenommen, dass der Abstand zwischen den Teilchen konstant bleibt (R = konstant) oder dass die Körper absolut nicht verformbar sind.

Satz von Steiner (Parallelverschiebungssatz)

Der Satz von Steiner ermöglicht es, das Trägheitsmoment (I) eines starren Körpers um eine Rotationsachse durch einen Punkt O zu berechnen, wenn das Trägheitsmoment um eine dazu parallele Achse bekannt ist, die durch den Massenschwerpunkt (CM) verläuft.

Die Beziehung lautet:

$$I_O = I_{CM} + m d^2$$

Wobei:

• I₀ das Trägheitsmoment des Körpers um die Achse durch O ist.
• I_CM das Trägheitsmoment um die Achse durch den Massenschwerpunkt ist.
• m die Gesamtmasse des Körpers

Branchen der Meteorologie

• Deskriptive Meteorologie

  Behandelt die Variablen (Druck, Temperatur, Feuchtigkeit, Wind).

• Klimatologische Meteorologie

  Behandelt die Faktoren (Klima, Erde, Sonne, Pflanzen, Fauna).

• Dynamik und Wettervorhersage

  Behandelt atmosphärische Phänomene.

Die Atmosphäre

Definition der Atmosphäre

Die Atmosphäre ist die gasförmige Schicht, die die Erde umgibt. Sie reicht vom Erdboden bis zu einer Höhe von etwa 1000 km.

Schichten der Atmosphäre

Die Atmosphäre wird basierend auf der Temperatur in fünf Hauptschichten unterteilt:

1. Troposphäre

   • Höhe: ca. 13 km (variabler Dicke).
   • Enthält den Großteil des Wasserdampfs und der atmosphärischen Masse.
   • Hier finden die meisten Wetterphänomene statt.
   • Die Temperatur nimmt mit der Höhe ab.
   • Begrenzt

Grundlagen der Thermodynamik

Wärme und Temperatur

Wärme ist eine Energieform, die zwischen Körpern unterschiedlicher Temperatur übertragen wird. Die SI-Einheit ist das Joule (J), aber auch die Kalorie (cal) wird verwendet:

• 1 cal = 4,18 J
• 1 J = 0,24 cal

Temperatur ist ein Maß für die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen eines Körpers. Die SI-Einheit ist Kelvin (K), aber auch Grad Celsius (°C) werden verwendet.

Die von einem Körper gewonnene oder abgegebene Wärme (Q) ist proportional zu seiner Masse (m) und seiner Temperaturänderung (ΔT):

Q = m · c_e · (T_f - T_i)

wobei c_e die spezifische Wärme ist (die Energiemenge, die benötigt wird, um die Temperatur von 1 kg einer Substanz um 1 K zu erhöhen).

Wärmeübertragung und thermisches

Spezifische Ausstrahlung und Schwarzer Körper

Spezifische Ausstrahlung ist die Energie, die pro Zeiteinheit und Flächeneinheit von einem Körper K emittiert wird. Bei einer bestimmten Temperatur hängt die spektrale Verteilung der Wärmestrahlung von der Art und dem Zustand der Abstrahlfläche ab. Um ihre Abhängigkeit zu untersuchen, wird ein Muster, der sogenannte Schwarze Körper, verwendet: Er ist ein idealer Körper, der in der Lage ist, jegliche auftreffende Strahlung vollständig zu absorbieren.

Die spektrale Untersuchung der von verschiedenen schwarzen Körpern bei unterschiedlichen Temperaturen ausgesendeten Strahlung liefert eine Familie von Kurven, aus denen folgende Schlüsse gezogen werden können: Die Gesamtmenge der Energie wächst... Weiterlesen "Grundlagen der Quanten- und Kernphysik" »

Reine Stoffe und thermodynamische Prozesse

Abb. 1

Q1 = m * CN * ΔT
m: Masse des Wassers
Cn: spezifische Wärme des Eises
Q2 = m * ff: Schmelzwärme (latente) für Eis
Q3 = m * c * ΔTC: Thermo-sencible
C: 1 kcal/kg°C
Q4 = m * vv: Verdampfungswärme (latente) für H2O
v: 540 kcal/kg
v: 970 BTU / LBM
Q5 = m * c * v ΔT
Cv: 0,45 kcal / kg°C

Beispiel: Berechnung der Energie für die Umwandlung von Eis in Dampf

Berechne die benötigte Energie, um 200 g Eis bei -10 °C in 200 g Dampf bei 120 °C unter einem äußeren Druck von 760 mmHg umzuwandeln. Die spezifische Wärme des Eises beträgt 0,5 cal/g°C und die des Dampfes 0,45 cal/g°C.

Entwicklung

1. Erhitzen des Eises: Q1 = m * CN * ΔT = 200 g * 0,5 cal/g°C * 10 °C = 1000 cal
2. Schmelzen des