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Vorbestellen	Zweigstelle: 07., Urban-Loritz-Pl. 2a	Standorte: NN.P Wagn / College 6a - Naturwissenschaften	Status: Verfügbar	Frist:	Vorbestellungen: 0

Dieses Buch richtet sich an Studierende der Natur- und Ingenieurwissenschaften sowie des Lehramts, zu deren Studieninhalten mindestens ein Modul Theoretische Physik gehört. Es wendet sich auch an alle, die sich für Fragestellungen der Naturwissenschaften oder Naturphilosophie interessieren und über eine positive Einstellung zur Mathematik verfügen. Die vorliegende zweite Auflage wurde um ein Kapitel zum Phänomen Wärme mit Inhalten aus der klassischen und statistischen Thermodynamik erweitert sowie an zahlreichen Stellen ergänzt und verbessert

 

 

Aus dem Inhalt:

1 Bewegungen 1 / 1.1 Beschreibung von Bewegungen in der Newton’schen Mechanik 3 / 1.1.1 Bewegung im Gravitationsfeld 8 / 1.1.2 Kreisbewegungen eines Massepunkts 19 / 1.1.3 Drehbewegungen eines starren Körpers 22 / 1.1.4 Harmonische Schwingungen 50 / 1.1.5 Wellen 64 / 1.1.6 Charakterisierung der Newton’schen Mechanik 85 / 1.2 Beschreibung von Bewegungen in der Lagrange’sehen Mechanik 86 / 1.2.1 Herleitung des Lagrange-Formalismus aus einem Differenzialprinzip 87 / 1.2.2 Herleitung des Lagrange-Formalismus aus einem Integralprinzip 103 / 1.2.3 Anwendungen des Lagrange-Formalismus 108 / 1.2.4 Charakterisierung der Lagrange’sehen Mechanik 122 / 1.3 Beschreibung von Bewegungen in der Hamilton’sehen Mechanik 125 / 1.3.1 Hamilton-Funktion 125 / 1.3.2 Bewegungsgleichungen der Hamilton’sehen Mechanik 129 / 1.3.3 Anwendungen des Hamilton-Formalismus 132 / 1.3.4 Charakterisierung der Hamilton’sehen Mechanik 135 / Anhang 1.1 Trägheitsmoment einer Kugel 137 / Anhang 1.2 Anwendung des d'Alembert'schen Prinzips für statische Berechnungen 140 / Anhang 1.3 Generalisierte Kräfte in einem System zweier Massepunkte 143 / / 2 Elektrizität und Magnetismus 149 / 2.1 Feldbegriff in der Physik 152 / 2.2 Elektrisches Feld 155 / 2.2.1 Experimenteller Nachweis des elektrischen Feldes 155 / 2.2.2 Quantitative Kennzeichnung elektrischer Ladungen und Ströme 157 / 2.2.3 Elektrische Feldstärke und elektrische Flussdichte 160 / 2.2.4 Quellen und Wirbel des elektrischen Feldes 168 / 2.2.5 Potenzial und elektrische Spannung 172 / 2.2.6 Kugel- und Plattenkondensator 178 / 2.2.7 Wirkung des elektrischen Feldes auf Stoffe 181 / 2.2.8 Ohm’sches Gesetz und Widerstandsgesetz 187 / 2.2.9 Energie des elektrischen Feldes 189 / 2.3 Magnetisches Feld 192 / 2.3.1 Experimenteller Nachweis des magnetischen Feldes 192 / 2.3.2 Magnetische Feldstärke und Durchflutungsgesetz 194 / 2.3.3 Magnetische Flussdichte und Lorentzkraft 198 / 2.3.4 Quellen und Wirbel des magnetischen Feldes 203 / 2.3.5 Wirkung des magnetischen Feldes auf Stoffe 207 / 2.3.6 Zeitlich veränderliche Magnetfelder und elektromagnetische Induktion 208 / 2.3.7 Energie des magnetischen Feldes 210 / 2.4 Maxwell’sche Gleichungen 212 / 2.4.1 Maxwell’sche Ergänzung und Differenzialgleichungssystem der Maxwell'schen Gleichungen 212 / 2.4.2 Erfüllung des Ladungserhaltungssatzes 214 / 2.4.3 Vorhersage der Existenz elektromagnetischer Wellen 214 / 2.4.4 Energiedichte und Intensität einer elektromagnetischen Welle 221 / 2.4.5 Elektrische und magnetische Felder an Grenzflächen 224 / 2.5 Eigenschaften elektromagnetischer Wellen 230 / 2.5.1 Interferenz 231 / 2.5.2 Beugung 237 / 2.5.3 Polarisation 246 / 2.5.4 Brechung und Reflexion 252 / 2.5.5 Natur des Lichts 281 / Anhang 2.1 Bestimmung der Elementarladung mithilfe des / Öltröpfchenversuchs nach Millikan 282 / Anhang 2.2 Driftgeschwindigkeit von Ladungen im Leiter 285 / / 3 Relativität 289 / 3.1 Grundlegung der Speziellen Relativitätstheorie 290 / 3.2 Galilei-Transformation und Lorentz-Transformation 296 / 3.2.1 Galilei-Transformation 296 / 3.2.2 Lorentz-Transformation 297 / 3.3 Metrik des Minkowski-Raums und Raum-Zeit-Diagramm 305 / 3.3.1 Metrik des Minkowski-Raums 305 / 3.3.2 Raum-Zeit-Diagramm 308 / 3.4 Anwendung der Speziellen Relativitätstheorie in der Mechanik 310 / 3.4.1 Relativität der Gleichzeitigkeit 310 / 3.4.2 Relativität der Zeitmessung 311 / 3.4.3 Relativität der Längenmessung 318 / 3.4.4 Transformation der Geschwindigkeit 322 / 3.4.5 Transformation der Beschleunigung 324 / 3.4.6 Masse, Energie und Impuls 326 / 3.4.7 Verwendung von Vierervektoren in der Mechanik 332 / 3.5 Anwendung der Speziellen Relativitätstheorie in der Elektrodynamik 334 / 3.5.1 Potenziale für das elektromagnetische Feld 336 / 3.5.2 Lorenz-Eichung 338 / 3.5.3 Maxwell’sche Gleichungen in Lorentz-invarianter Darstellung 339 / 3.5.4 Energie-Impuls-Tensor der Elektrodynamik 350 / 3.6 Ausblick auf die Allgemeine Relativitätstheorie 354 / 3.6.1 Grundlegung der Allgemeinen Relativitätstheorie 355 / 3.6.2 Prinzipien der Allgemeinen Relativitätstheorie 357 / 3.6.3 Transformation der Minkowski-Tensoren zu Riemann-Tensoren 361 / 3.6.4 Transformation der Differenzialoperatoren vom Minkowski-Raum zum Riemann-Raum 362 / 3.6.5 Geodätengleichung 368 / 3.6.6 Metrischer Tensor für den freien Fall eines Teilchens in einem Gravitationsfeld 370 / 3.6.7 Einstein’sche Feldgleichungen 372 / 3.6.8 Ausgewählte Ergebnisse der Allgemeinen Relativitätstheorie 376 / Anhang 3.1 Transformationen im Minkowski-Raum 378 / Anhang 3.2 Kovariante Ableitung und Christoffel-Symbole 383 / Anhang 3.3 Bestimmung der Geodätengleichung mithilfe der Variationsrechnung 387 / Anhang 3.4 Krümmung 388 / / 4 Quanten 395 / 4.1 Besonderheiten der Quantenmechanik 395 / 4.2 Der Weg zur Quantenmechanik 399 / 4.2.1 Historische Entwicklung 399 / 4.2.2 Quantenhypothese und de-Broglie-Hypothese 401 / 4.2.3 Äußerer fotoelektrischer Effekt 406 / 4.2.4 Compton-Effekt 408 / 4.2.5 Planck’sches Strahlungsgesetz 410 / 4.2.6 Bohr'sches Atommodell 413 / 4.3 Zentrale Elemente der Quantenmechanik 420 / 4.3.1 Wellenfunktion 420 / 4.3.2 Schrödinger-Gleichung und Korrespondenzprinzip 424 / 4.3.3 Berechnung von Messwerten und Erwartungswerten 437 / 4.3.4 Ehrenfest’sches Theorem 447 / 4.3.5 Unschärferelation 451 / 4.3.6 Quantenverschränkung 455 / 4.3.7 Postulate der Quantenmechanik 474 / 4.4 Ausgewählte Ergebnisse der Quantenmechanik 477 / 4.4.1 Freies Quantenobjekt 477 / 4.4.2 Quantenobjekt unter dem Einfluss einer potenziellen Energie, deren Kurve stückweise konstant ist und mindestens eine Sprungstelle besitzt 481 / 4.4.3 Harmonischer Oszillator 490 / 4.4.4 Wasserstoffatom 502 / 4.4.5 Erklärung des Aufbaus des Periodensystems der Elemente mit dem Orbitalmodell 508 / / 5 Wärme 523 / 5.1 Rund um das Phänomen Wärme 525 / 5.2 Grundlagen der Chemie und Definition molarer Größen 528 / 5.2.1 Grundlagen der Chemie 528 / 5.2.2 Stoffmenge und molare Größen 532 / 5.3 Zustandsgleichungen 536 / 5.3.1 Thermische Zustandsgleichung für das ideale Gas 536 / 5.3.2 Kalorische Zustandsgleichung für das idealeGas und Gleichverteilungssatz 540 / 5.3.3 Zustandsgleichung für das reale Gas 546 / 5.3.4 Zustandsgleichung für Festkörper 550 / 5.4 Wärmekapazität 551 / 5.5 Erster Hauptsatz der Thermodynamik und einige seiner Anwendungen 558 / 5.5.1 Formulierung des Ersten Hauptsatzes 558 / 5.5.2 Isochore Zustandsänderungen 562 / 5.5.3 Isobare Zustandsänderungen 563 / 5.5.4 Isotherme Zustandsänderungen 566 / 5.5.5 Isentrope Zustandsänderungen 568 / 5.6 Kreisprozesse 572 / 5.6.1 Kreisprozesse bei Verbrennungsmotoren 572 / 5.6.2 Carnot’scher Kreisprozess 577 / 5.7 Entropie und Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik 583 / 5.7.1 Thermodynamische Definition der Entropie 583 / 5.7.2 Partielle Ableitungen der Entropie 588 / 5.7.3 Berechnung der Entropie des idealen Gases aus der thermodynamischen Definition der Entropie 589 / 5.7.4 Irreversible Prozesse 592 / 5.7.5 Formulierung und Interpretation des Zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik 599 / 5.7.6 Statistische Definition der Entropie 602 / 5.7.7 Berechnung der Entropie des idealen Gases aus der statistischen Definition der Entropie 610 / 5.8 Thermodynamische Potenziale und Maxwell-Beziehungen 619 / 5.8.1 Thermodynamische Potenziale 619 / 5.8.2 Maxwell-Beziehungen 626 / 5.9 Ausblick auf die Ensembletheorie 628 / 5.9.1 Mikrokanonisches Ensemble 632 / 5.9.2 Kanonisches Ensemble 634 / 5.9.3 Großkanonisches Ensemble 636 / Anhang 5.1 GeschwindigkeitsVerteilung der Teilchen im idealen Gas 637 / Anhang 5.2 Umformung thermodynamischer Zustandsgrößen mit Jakobideterminanten 641 / / 6 Exkursionen in die Mathematik 643 / 6.1 Erweiterung des schulischen Zahlenbegriffs 644 / 6.2 Erweiterung des schulischen Ableitungs- und Integralbegriffs 655 / 6.2.1 Ableitung und Integration von Funktionen mit einer unabhängigen Variablen 656 / 6.2.2 Ableitung und Integration von Funktionen mit mehreren unabhängigen Variablen 659 / 6.3 Erweiterung des schulischen Matrizenbegriffs 683 / 6.3.1 Operationen mit Matrizen 684 / 6.3.2 Quadratische Matrizen 689 / 6.3.3 Weitere Produkte von Matrizen 693 / 6.4 Erweiterung des schulischen Vektorbegriffs 700 / 6.4.1 Vektoren im Physik- und Mathematikunterricht der Schule 700 / 6.4.2 Vektorräume 704 / 6.4.3 Skalarprodukte zweier Vektoren gleicher Dimension 710 / 6.4.4 Kreuzprodukt dreidimensionaler Vektoren 738 / 6.4.5 Tensorprodukt von Vektoren 738 / 6.4.6 Mehrfachprodukte von Vektoren 742 / 6.5 Vektoranalysis 745 / 6.5.1 Gradient eines Skalarfeldes 746 / 6.5.2 Gradient eines Vektorfeldes 759 / 6.5.3 Divergenz eines Vektorfeldes 760 / 6.5.4 Rotation eines Vektorfeldes 766 / 6.6 Fourier-Analysis 776 / 6.6.1 Fourier-Reihen 776 / 6.6.2 Fourier-Integrale und Delta-Distribution 788 / 6.7 Legendre-Transformation 795 / 6.8 Variationsrechnung 798 / 6.9 Verwendung von Operatoren in der Quantenmechanik 810 / 6.9.1 Allgemeine Betrachtungen 810 / 6.9.2 Vektoren und Operatoren in Hilbert-Räumen mit Orthonormalbasis 819 / 6.9.3 Hermitesche Operatoren 829 / 6.9.4 Projektionsoperatoren 836 / 6.9.5 Unitäre Operatoren 838 / / Ausblick 845 / Personenverzeichnis 849 / Stichwortverzeichnis 853