دانلود کتاب Moderne Thermodynamik: Von einfachen Systemen zu Nanostrukturen

فهرست مطالب :

Vorwort\nInhalt\nBezeichnungen\nDie Strategie des Buches\nStoffauswahl für eine Einführungsvorlesung\nTeil I. Thermodynamik in der Makrowelt\n 1 Wie beschreibt man physikalische Systeme?\n 1.1 Einleitung\n 1.2 Grundbegriffe\n 1.3 Bilanzen und Erhaltungssätze\n 1.4 Einfache Systeme\n 1.5 Extensive und intensive Größen\n 1.6 Die Gibbs’sche Fundamentalform\n 1.7 Elektrisches Gleichgewicht\n2 Thermische Systeme\n 2.1 Energie, Entropie und Temperatur\n 2.2 Empirische und absolute Temperaturen\n 2.3 Das System „heißer Körper“\n 2.4 Der zweite Hauptsatz\n 2.5 Der dritte Hauptsatz\n 2.6 Transportphänomene und Entropieerzeugung\n 2.7 Die Messung der Temperatur\n 2.8 Die Messung der Wärmekapazität und der Entropie\n 2.9 Entropieerzeugung durch irreversiblen Temperaturausgleich\n 2.10 Wärmestrom und Wärmeleitung\n3 Ideale Gase\n 3.1 Stoffmenge und chemisches Potenzial\n 3.2 Thermodynamische Beschreibung von Gasen\n 3.3 Die thermische Zustandsgleichung\n 3.4 Die kalorische Zustandsgleichung\n 3.5 Die Maxwell-Verteilung\n 3.6 Erwärmung und Abkühlung – Wärmekapazitäten\n 3.7 Der Gleichverteilungssatz\n 3.8 Expansion und Kompression – Kompressibilitäten\n4 Maschinen\n 4.1 Die Kopplung verschiedener Energie-Transportprozesse\n 4.2 Das Carnot’sche Prinzip\n 4.3 Unvollkommene Maschinen – Irreversibilität\n 4.4 Unzerlegbare Systeme\n 4.5 Wärme und Arbeit – der Carnot’sche Kreisprozess\n 4.6 Thermische Maschinen\n 4.7 Der Stirling-Motor\n 4.8 Der historische Weg zur Entropie\n5 Thermodynamische Potenziale\n 5.1 Weitere Massieu-Gibbs-Funktionen\n 5.1.1 Die freie Energie\n 5.1.2 Die Enthalpie\n 5.1.3 Die freie Enthalpie\n 5.1.4 Die Energie im externen Magnetfeld\n 5.1.5 Die freie Energie im externen Magnetfeld\n 5.2 Maxwell-Relationen\n 5.3 Die Messung der absoluten Temperatur\n 5.4 Homogenität der Massieu-Gibbs-Funktionen\n 5.5 Entropieartige Massieu-Gibbs-Funktionen\n 5.6 Drei Ebenen der Systembeschreibung\n6 Mehr über ideale Gase\n 6.1 Die Entropie eines idealen Gases\n 6.2 Freie Energie und chemisches Potenzial\n 6.3 Die Teilchenkapazität ?n(T,µ)/?µ\n 6.4 Das ideale Gas in Entropiedarstellung\n7 Zusammengesetzte Systeme und Gleichgewichte\n 7.1 Was ist eigentlich ein System?\n 7.2 System-Zerlegung und System-Zusammensetzung\n 7.3 Gleichgewicht und Stabilität\n 7.4 Mischungsentropie\n 7.5 Ideale Lösungen\n 7.6 Der osmotische Druck\n 7.7 Chemische Reaktionen\n 7.7.1 Das Massenwirkungsgesetz\n 7.7.2 Reaktionswärmen\n 7.7.3 Die Absolutwerte des chemischen Potenzials\n 7.8 Der dritte Hauptsatz in der physikalischen Chemie\n8 Transportphänomene\n 8.1 Transport durch bewegliche Teilchen\n 8.2 Mittlere freie Weglänge\n 8.3 Diffusion\n 8.4 Diffusion und Diffusionsgleichgewichte in äußeren Feldern\n 8.4.1 Thermodynamik im äußeren Kraftfeld\n 8.4.2 Die Einstein-Relation\n 8.4.3 Die barometrische Höhenformel\n 8.4.4 Abschirmung elektrischer Felder\n 8.5 Impulstransport und Viskosität\n 8.6 Entropietransport und Wärmeleitfähigkeit\n 8.7 Effusion aus kleinen Öffnungen\n 8.8 Teilchendiffusion durch dünne Kapillaren\n 8.9 Thermoelektrizität\n 8.10 Kritik des Drift-Diffusionsmodells\n 8.11 Die Matrix der Transportkoeffizienten\n 8.12 Entropieproduktion durch Ströme\n9 Reale Systeme\n 9.1 Phasen und Phasenübergänge\n 9.2 Verdampfen und Kondensieren\n 9.3 Phasengleichgewichte\n 9.3.1 Die Gleichung von Clausius und Clapeyron\n 9.3.2 Verdunsten und Sieden\n 9.3.3 Siedepunkterhöhung und Gefrierpunktserniedrigung\n 9.3.4 Der Tripelpunkt\n 9.3.5 Experimente zur chemischen Konstante\n 9.3.6 Der Dampfdruck über realen Mischungen\n 9.4 Instabilitäten in realen Mischungen\n 9.5 Das reale Gas\n 9.5.1 Die van der Waals’sche Zustandsgleichung\n 9.5.2 Die Joule-Thomson Expansion\n 9.6 Der Phasenübergang im van der Waals-Modell\n 9.6.1 Freie Energie und das chemische Potenzial\n 9.6.2 Der kritische Punkt\nTeil II. Statistische Thermodynamik\n 10 Thermodynamik von Spin-1/2-Systemen\n 10.1 Quantenzustände und chemische Spezies\n 10.2 Zufallsgrößen\n 10.3 Zustände und Zufallsgrößen des Spin-1/2-Systems\n 10.4 Chemisches Gleichgewicht im Spin-1/2-System\n 10.5 Der ideale Spin- 1/2-Paramagnet\n 10.6 Thermische Schwankungen\n 10.7 Ferromagnetismus in der Molekularfeld-Näherung\n 11 Einfache Quantensysteme\n 11.1 Die Boltzmann-Verteilung\n 11.2 Das allgemeine Zwei-Niveau-System - Gläser\n 11.3 Polymere\n 11.4 Der harmonische Oszillator\n 11.5 Rotationsanregungen von Molekülen\n 11.6 Innere Freiheitsgrade von Atomen\n 11.7 Zerlegung idealer Gase in Teilsysteme\n 11.8 Zusammengesetzte Quantensysteme\n 11.9 Die Translationsfreiheitsgrade eines idealen Gases\n 11.10 Das „klassische“ ideale Gas\n 11.11 Der dritte Hauptsatz in der Quantenphysik\n 11.12 Kanonische oder Mikrokanonische Verteilung?\n 12 Ideale Gase bei tiefen Temperaturen\n 12.1 Fermionen und Bosonen\n 12.2 Die Gibbs’sche Verteilung\n 12.3 Elementare Bose- und Fermi-Systeme\n 12.4 Transport durch elementare Fermi- oder Bose-Systeme\n 12.5 Der „klassische“ Grenzfall\n 12.6 Vergleich von Bose- und Fermi-Gasen\n 12.7 Ensembles in der statistischen Physik\n 13 Bose-Systeme\n 13.1 Photonen – thermische Strahlung\n 13.1.1 Zustandsdichte\n 13.1.2 Thermische Eigenschaften des Photonengases\n 13.1.3 Energietransfer durch thermische Strahlung\n 13.2 Phononen im Debye-Modell\n 13.2.1 Debye-Näherung der Zustandsdichte\n 13.2.2 Thermische Eigenschaften des Phononensystems\n 13.2.3 Thermische Ausdehnung von Festkörpern - Phononendruck\n 13.2.4 Wärmeleitfähigkeit durch Phononen\n 13.3 Massive Bose-Gase\n 13.3.1 Die Bose-Einstein Kondensation\n 13.3.2 Experimente zur Bose-Einstein-Kondensation\n 13.4 Quasiteilchen in suprafluidem 4He\n 13.4.1 Die Suprafluidität von 4He\n 13.4.2 Dispersionsrelation und Wärmekapazität\n 13.4.3 Der Fontänen-Effekt\n 13.4.4 Die Trägheit des Quasiteilchen-Systems\n 14 Fermi-Systeme\n 14.1 Das ideale Fermi-Gas – Elektronen in Metallen\n 14.1.1 Dispersionsrelationen – die Bandstruktur\n 14.1.2 Zustandsgleichungen\n 14.1.3 Der Grundzustand: Fermi-Entartung\n 14.1.4 Abschirmung im entarteten Fermi-Gas\n 14.1.5 Kontaktspannungen\n 14.2 Thermische Eigenschaften des Fermi-Gases\n 14.2.1 Sommerfeld-Entwicklung\n 14.2.2 Thermische Zustandsgleichung\n 14.2.3 Kalorische Zustandsgleichung\n 14.2.4 Thermische Ausdehnung\n 14.2.5 Pauli-Suszeptibilität\n 14.3 Fermi-Flüssigkeiten\n 14.3.1 Landaus Fermi-Flüssigkeit\n 14.3.2 Flüssiges 3He\n 14.3.3 Verfestigung von 3He – Pomeranchuk-Kühlung\n 14.3.4 Lösungen von 3He in 4He\n 14.3.5 Der 3He-4He-Mischkryostat\n 14.4 Transport in Fermi-Systemen\n 14.4.1 Ströme im Nichtgleichgewicht\n 14.4.2 Ladungstransport – elektrische Leitfähigkeit\n 14.4.3 Ladungstransport – Thermokraft\n 14.4.4 Entropietransport – Peltier-Koeffizient und Wärmeleitfähigkeit\n 14.5 Halbleiter\n 14.5.1 Quasiteilchen in intrinsischen Halbleitern\n 14.5.2 Dotierung und Leitfähigkeit\n 14.5.3 Thermoelektrizität in Halbleitern\n 14.5.4 Halbleiter-Grenzflächen\n 14.6 Quasiteilchen in supraleitenden Metallen\n 14.6.1 Supraleitende Phänomene\n 14.6.2 Thermodynamische Eigenschaften\n 14.6.3 BCS-Theorie und Bogoliubov-Quasiteilchen\n 15 Quasiteilchen in reduzierten Dimensionen\n 15.1 Zweidimensionale Elektronensysteme\n 15.1.1 Halbleiter-Heterostrukturen\n 15.1.2 Elektronische Struktur von Quantentrögen\n 15.2 Tunnelkontakte und Punktkontakte\n 15.2.1 Tunnelkontakte\n 15.2.2 Punktkontakte\n 15.3 Quasi-eindimensionale Leiter\n 15.3.1 Elektrischer Transport durch Quanten-Punktkontakte\n 15.3.2 Entropietransport durch Quanten-Punktkontakte\n 15.3.3 Phononen in reduzierten Dimensionen\n 15.3.4 Diffusive Quantendrähte\nA Differenzialrechnung im Rn\nB Wahrscheinlichkeiten und Wahrscheinlichkeitsdichten\nC Nützliche Integrale\nD Legendre-Transformation\nE Das Zwei-Körper-System aus thermodynamischer Sicht\nF Magnetische Felder in Materie\nG Charakteristische Funktionen in der Statistik\nH Die Boltzmann-Gleichung\nLiteraturverzeichnis\nStichwortverzeichnis