Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

Der Kondensator und seine Eigenschaften

Ein Kondensator ist ein Verbundelement aus zwei Metallplatten, die durch ein Dielektrikum (einen isolierenden Dämmstoff, auch Yamado genannt) getrennt sind. Wenn wir diesen Kondensator an eine Batterie anschließen, entsteht eine Spannung zwischen den Platten und er wird elektrisch geladen. Im Ergebnis führt dies zu einem offenen Gleichstromkreis (DC-Open-Circuit), während er für Wechselstrom (AC) durchlässig bleibt.

Die Kapazität ist die Eigenschaft eines Kondensators, die angibt, wie viel elektrische Ladung bzw. Strom er speichern kann.

Grundlagen des Magnetismus

Ferromagnetische Materialien werden von einem Magneten angezogen. Die Magnetpole sind dabei die Punkte, an denen der Magnetismus am stärksten... Weiterlesen "Kondensatoren und Elektromagnetismus: Grundlagen erklärt" »

Magenta Force auf eine bewegte Ladung lorenz Gesetz die Kraft auf eine elektrische Ladung ausgeübt hat folgende caractericticas: * Wenn die Last in Ruhe, keine Kräfte auf ihn einwirken. * Wenn die Ladung bewegt sich mit der Geschwindigkeit v erfährt eine Kraft proportional zum Wert der Ladung q, die senkrecht zur Geschwindigkeit v, und seine Größe ist abhängig von der Richtung der Geschwindigkeitsvektor v, wenn sie eine bestimmte Richtung, Stärke hat Magnet ist Null, wenn der Vektor v senkrecht zur Richtung der vorderen, die magnetische Kraft maximal ist. Diese Eigenschaften sind in Gesetz lorenz
F = q (vx B), das Modul F = [q] v B sin alpha, alpha ist der Winkel q B und v. Gebildet Die magnetische Kraft auf eine Last senkrecht zur... Weiterlesen "Lorentzkraft und Magnetismus: Grundlagen und Anwendungen" »

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

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" »

Albedo und Strahlungsbilanz

Die Albedo beschreibt die Fähigkeit verschiedener Oberflächen, Solarenergie in die Atmosphäre zurückzustrahlen.

Strahlungsbilanz des Klimasystems

Die Strahlungsbilanz beschreibt den Energiefluss im Bereich der Konvergenz:

• K: Sonnenstrahlung (Flux = S + D + K)
• L: Terrestrischer Strahlungsfluss
• D: Fühlbarer Wärmestrom in der Atmosphäre
• H: Fühlbarer Wärmestrom in den Boden
• C: Latenter Wärmestrom

Bei einer Temperatur von T = 288 K (-15 °C) ergibt sich eine Strahlungsleistung von ca. 250 Kcal cm⁻² yr⁻¹.

Ideale Gasgesetze

Ein ideales Gas besteht aus Teilchen (Molekülen) in zufälliger Bewegung. Das Volumen der Moleküle ist vernachlässigbar, es wirken keine Kräfte zwischen ihnen, und Kollisionen sind elastisch.... Weiterlesen "Grundlagen der Thermodynamik und Strahlungsbilanz" »

Elemente der relativistischen Physik

Im Jahre 1905 veröffentlichte Albert Einstein seine spezielle Relativitätstheorie, da die klassische Mechanik bei der Beschreibung von Bewegungen in Inertialsystemen an ihre Grenzen stieß. Im Jahre 1916 erweiterte er diese zur General Theory of Relativity, welche auch Nicht-Inertialsysteme und die Gravitation einbezieht.

Relativität in der klassischen Mechanik

Die Flugbahn eines Körpers hängt vom gewählten Bezugssystem des Beobachters ab. Ein Beispiel: Ein Pilot lässt ein Objekt aus einem Flugzeug fallen. Für den Piloten (Bezugssystem O') fällt das Objekt gerade nach unten, während ein Beobachter am Boden (Bezugssystem O) eine Parabelbahn wahrnimmt.

Daraus folgt für die klassische Mechanik nach Newton:... Weiterlesen "Grundlagen der Relativitätstheorie: Von Galilei zu Einstein" »