Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

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

Elektrisches Potential

Das elektrische Potential an einem Punkt P ist die Arbeit, die notwendig ist, um eine positive Einheitsladung aus dem Unendlichen (außerhalb des Feldes) zu diesem Punkt P zu bewegen. Für eine Punktladung Q gilt:

VA = k * Q / rA

Die Einheit des Potentials ist das Volt (V), definiert als Joule pro Coulomb (J/C): An einem Punkt herrscht ein Potential von einem Volt, wenn die Arbeit von einem Joule erforderlich ist, um eine Ladung von einem Coulomb aus dem Unendlichen zu diesem Punkt zu bewegen.

Eigenschaften des Potentials

1. Das elektrische Potential kann positiv oder negativ sein, abhängig vom Vorzeichen der felderzeugenden Ladung Q. Eine positive Ladung erzeugt ein positives Potential, eine negative Ladung erzeugt ein negatives

Grundlagen der modernen Physik

Massendefekt und Bindungsenergie

Der Massendefekt (Δm) beschreibt den Unterschied zwischen der Summe der Massen der einzelnen Nukleonen (Protonen und Neutronen) und der tatsächlichen Masse des Atomkerns, den sie bilden. Dieser Massenverlust wird gemäß Einsteins Energie-Masse-Äquivalenz in Energie umgewandelt.

Einsteins Energie-Masse-Äquivalenz

Die berühmte Formel von Albert Einstein lautet: ΔE = Δm ⋅ c², wobei:

• ΔE die freigesetzte oder benötigte Energie ist,
• Δm der Massendefekt ist und
• c die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum darstellt.

Die Bindungsenergie (E_Bindung) ist die Energie, die benötigt wird, um einen stabilen Atomkern in seine einzelnen Nukleonen zu zerlegen. Sie entspricht der Energie, die beim... Weiterlesen "Grundlagen der modernen Physik: Kernenergie, Materiewellen & Photoeffekt" »

Grundlagen der Geometrie: Geraden, Kreise und Kegelschnitte

Geraden

Steigung
Definition: Die Steigung einer Geraden.

Neigung
Definition: Die Neigung einer Geraden.

Parallele Geraden
Zwei Geraden sind parallel, wenn ihre Steigungen gleich sind: L₁ // L₂, wenn m₁ = m₂
Für den Winkel Theta gilt ein Zusammenhang mit der Steigung.

Senkrechte Geraden

Zwei Geraden sind senkrecht zueinander, wenn sie einen Winkel von 90° bilden. Das Produkt ihrer Steigungen ist -1:
(m₁) * (m₂) = -1

Allgemeine Gleichung der Geraden

Die allgemeine Gleichung einer Geraden wird durch die Steigung (m) und einen Punkt auf der Geraden (x₁, y₁) bestimmt. Die Punkte (x, y) sind variabel.

Mittelpunkt einer Strecke

Der Mittelpunkt einer Strecke mit den Endpunkten (x₁, y₁) und (x₂,... Weiterlesen "Geometrie: Geraden, Kreise, Parabeln, Ellipsen & mehr" »

Fluid: Definition und Typen

Der Begriff Fluid beschreibt nicht nur einen Aggregatzustand, sondern insbesondere das Verhalten bestimmter Partikel des betreffenden Stoffes. Für industrielle Anwendungen werden Fluide in zwei Haupttypen unterteilt:

Inkompressible Fluide

Dies sind Fluide, die unter der Einwirkung einer äußeren Kraft keine Volumenänderungen erfahren und Energie effizient übertragen (z. B. Flüssigkeiten).

Kompressible Fluide

Dies sind Fluide, die Volumenänderungen erfahren und stets exzellente Energiespeicher sind (z. B. Gase und Dämpfe).

Eigenschaften von Fluiden

Fluide besitzen zwei Haupttypen von Eigenschaften:

• Qualitative Eigenschaften: Beschreiben die Beschaffenheit ohne numerische Werte.
• Quantitative Eigenschaften: Sind messbar

John Dalton britischer Physiker und Kimiko

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Coulombsches Gesetz

Das Coulombsche Gesetz besagt: Die elektrische Kraft, mit der sich zwei ruhende Ladungen Q₁ und Q₂ anziehen, ist direkt proportional zum Produkt der Ladungen Q₁ · Q₂ und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands d, der sie trennt:

|F| = k · (Q₁ · Q₂) / d²

wobei F die Kraft, k eine Konstante mit dem Wert 8,9874 · 10⁹ Nm²/C², Q₁ und Q₂ die elektrischen Ladungen und d der Abstand zwischen den Ladungen ist.

Die Einheit der elektrischen Ladung ist das Coulomb (C). Ein Coulomb ist die positive Ladung q, die, in einem Vakuum im Abstand von 1 Meter zu einer anderen gleichen Ladung platziert, diese mit einer Kraft von 8,9874 · 10⁹ N abstößt.

Die Einheiten im Coulombschen Gesetz sind:

• Kraft F: Newton (N)
• Ladungen Q₁ und Q₂:

Einführung in die Thermodynamik

Definition und Anwendungsbereiche

Die Thermodynamik ist ein Teilgebiet der Physik, das sich mit den Beziehungen zwischen Wärme, Arbeit, Temperatur und Energie befasst. Sie untersucht, wie Energie in verschiedenen Formen umgewandelt und übertragen wird.

Thermodynamische Systeme

Systeme können nach ihrem Stoff- und Energieaustausch mit der Umgebung klassifiziert werden:

• Offene Systeme: Ermöglichen den Austausch von sowohl Stoff als auch Energie mit der Umgebung.
• Geschlossene Systeme: Ermöglichen den Austausch von Energie, aber nicht von Stoff mit der Umgebung (die Masse bleibt konstant).
• Isolierte Systeme: Ermöglichen weder den Austausch von Stoff noch von Energie mit der Umgebung.

Man unterscheidet zudem:

• Extensive

Die Atmosphäre: Schichten und Variablen

Die Atmosphäre ist die Gasschicht, die die Erdoberfläche umgibt. Sie erstreckt sich über etwa 1000 km und ist in 5 Schichten unterteilt. Sie enthält unter anderem Wasserdampf.

Schichten der Atmosphäre

Die Schichten der Atmosphäre werden anhand ihrer Temperaturveränderungen definiert:

• Troposphäre:
  • Reicht bis ca. 13 km Höhe (variiert zwischen 16 km am Äquator und 7-8 km an den Polen).
  • Enthält den größten Teil des Wasserdampfs.
  • Hier finden die meisten Wetterphänomene statt.
  • Temperatur nimmt mit der Höhe ab (ca. 6,5 °C pro 1000 m).
  • Tropopause bildet die Obergrenze.
  • Jetstreams treten hier auf.
• Stratosphäre:
  • Erstreckt sich von 13 bis 50 km Höhe.
  • Temperatur steigt von -40 °C auf -3 °C.
  • Enthält die Ozonschicht,