Thermodynamik und Statistik

Jan Kierfeld

Technische Universität Dortmund
Wintersemester 2010/2011
4-stündig mit 2-stündiger Übung

Kontakt:  Jan.Kierfeld@tu-dortmund.de
Raum: P1-O2-312
Tel: 0231-755-3545


Ort, Zeit, Organisatorisches


Anforderungen für die Modulprüfung und Übungen

Vorlesung:
Di, 14:15-16:00, HGII/Hörsaal 2
Do, 10:15-12:00, HGII/Hörsaal 2

Übungen:




Skript

  1. Organisatorisches, Einleitung, Motivation
    1:  12.10.2010  [pdf]
  2. Wahrscheinlichkeitstheorie
    1:  12.10.2010  [pdf]
    2:  14.10.2010  [pdf]
    3:  19.10.2010  [pdf]
  3. Statistische Physik nach Boltzmann
    4:  21.10.2010  [pdf]
    5:  26.10.2010  [pdf]
    6:  28.10.2010  [pdf]
    7:  2.11.2010  [pdf]
  4. Informationsentropie, Gibbs-Entropie
    7:  2.11.2010  [pdf]
    8:  4.11.2010  [pdf]
  5. Statistische Ensembles, Anschluss an die Thermodynamik
    8:  4.11.2010  [pdf]
    9:  9.11.2010  [pdf]
    10:  11.11.2010  [pdf]
    11:  16.11.2010  [pdf]
    12:  18.11.2010  [pdf]
    13:  23.11.2010  [pdf]
  6. Thermodynamik
    13:  23.11.2010  [pdf]
    14:  25.11.2010  [pdf]
    15:  30.11.2010  [pdf]
    16:  2.12.2010  [pdf]
    17:  7.12.2010  [pdf]
  7. Thermodynamik von Phasenübergängen
    17:  7.12.2010  [pdf]
    18:  9.12.2010  [pdf]
    19:  14.12.2010  [pdf]
    20:  16.12.2010  [pdf]
  8. Ideale Quantengase
    20:  16.12.2010  [pdf]
    21:  4.1.2011  [pdf]
    22:  6.1.2011  [pdf]
    23:  11.1.2011  [pdf]
    24:  13.1.2011  [pdf]
    25:  18.1.2011  [pdf]
  9. Mehrkomponentige Systeme
    25:  18.1.2011  [pdf]
    26:  20.1.2011  [pdf]
    27:  25.1.2011  [pdf]
  10. Statistische Physik der Phasenübergänge
    27:  25.1.2011  [pdf]
    28:  27.1.2011  [pdf]
    29:  1.2.2011  [pdf]
    30:  3.2.2011  [pdf]



Übungen

12.10.2010:  Übung 0
15.10.2010:  Übung 1
22.10.2010:  Übung 2
29.10.2010:  Übung 3
5.11.2010:  Übung 4
12.11.2010:  Übung 5
19.11.2010:  Übung 6
26.11.2010:  Übung 7
3.12.2010:  Übung 8
10.12.2010:  Übung 9
17.12.2010:  Übung 10
7.1.2011:  Übung 11
14.1.2011:  Übung 12



Synopsis



Die Vorlesung behandelt Thermodynamik und statistische Physik, also die Grundlage für das systematische Verständnis von Entropie, Temperatur, Wärme und thermischen Fluktuationen.

Die Thermodynamik ist eine phänomenologische Theorie der Eigenschaften makroskopischer Systeme im thermischen Gleichgewicht basierend auf den vier Hauptsätzen. Die mikroskopische Begründung dieser phänomenologischen Theorie aus den Gesetzen der klassischen bzw. Quantenmechanik mit Hilfe statistischer Überlegungen für Systeme mit makroskopisch vielen Freiheitsgraden (Teilchen) ist Inhalt der Statistischen Mechanik.

In der Vorlesung soll die Betonung dabei auf der (moderneren) statistischen Physik liegen. Die Thermodynamik wird aber natürlich auch als historischer und eigener Zugang vorgestellt. Der zentrale Begriff der Entropie wird in beiden Zugängen erarbeitet und deren Äquivalenz gezeigt. Darauf aufbauend wird die übrige statistische Physik und Thermodynamik erarbeitet.

Die folgende (unvollständige) Themenliste entspricht dem chronologischen Ablauf der Vorlesung:




Voraussetzungen

Integrierter Kurs I-IV.


Literatur

Die folgende Liste ist nur eine kleine Auswahl an Büchern:
  1. F. Schwabl, Statistische Mechanik, Springer
  2. W. Nolting, Statistische Physik, Springer
  3. W. Nolting, Spezielle Relativitätstheorie und Thermodynamik, Springer
  4. L.D. Landau, E.M. Lifshitz, Statistical Physics, part I, Pergamon Press
  5. D. Chandler, Introduction to modern statistical mechanics, Oxford University Press, NY
  6. M. Kardar, Statistical Physics of Particles, Cambridge University Press
    M. Kardar, Statistical Physics of Fields, Cambridge University Press (geht über Vorlesung hinaus)
  7. R. Balian, From Microphysics to Macrophysics: Methods and Applications of Statistical Physics. Volume I and II, Springer
  8. K.A. Dill, Molecular Driving Forces: Statistical Thermodynamics in Chemistry and Biology, Garland Science



Modulprüfung

Die abschließende Modulprüfung wird in Klausurform stattfinden. Termin der Klausur:
Freitag, 28.1.2011, 16:15-19:15Uhr, HGII/HS3




Last modified 15-09-2010 by Jan Kierfeld