Physik: Ein Lehrbuch zum Gebrauch neben Vorlesungen

561 Pages·1958·25.924 MB·German

by  Dr. Christian Gerthsen (auth.)

PHYSIK
EIN LEHRBUCH
ZUM GEBRAUCH NEBEN VORLESUNGEN
VON
DR. CHRISTIAN GERTHSEN
PROFESSOR AN DER TECHNISCHEN HOCHSCHULE KARLSRUHE
FtlNFfE AUFLAGE
MH 647 ABBILDUNGEN
SPRINGER-VERLAG BERLIN HEIDELBERG GMBH 1958
ISBN 978-3-662-30178-4 ISBN 978-3-662-30177-7 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-30177-7
Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen vorbehalten.
Ohne ausdrückliche Genehmigung des Verlages ist es auch nicht gestattet, dieses
Buch oder Teile daraus auf photomechanischem Wege (Photokopie, Mikrokopie)
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© by Springer-Ve rlag Berlin Heidelberg 19 56 and I 9 58
Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag oHG. Berlin • Göttingen · Heidelberg 1958
Softcover reprint of the bardeover 5th edition 1958
Die Wiederg'\be von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw.
in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der
Annahme, daß solche Namen im Sinn der Warenzeichen- und Markenschutz
Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt
werden dürften.
Vorwort zur ersten Auflage.
Dieses Buch ist aus Niederschriften hervorgegangen, die ich im Studienjahr
1946/47 den Hörern meiner Vorlesungen über Experimentalphysik an der Uni
versität Berlin ausgehändigt habe. Sie sollten den drückenden Mangel an Lehr
büchern der Physik überwinden helfen.
Diesem Ursprung verdankt das Buch seinen in mancher Hinsicht vom Üb
lichen abweichenden Charakter. Es erhebt nicht den Anspruch, ein Lehrbuch
zu sein, dessen Studium eine Vorlesung zu ersetzen vermag. Es soll nicht statt,
sondern neben einer Vorlesung verwendet werden.
Die Aufgabe, den naturwissenschaftlichen Inhalt der physikalischen Er
kenntnis in Worten auszudrücken und ihn der mathematischen Formulierung
der Theorie überzuordnen, scheint mir der Vorlesung selbst vorbehalten zu sein,
und der Versuch der schriftlichen Formulierung wird gar zu leicht unzulänglich
bleiben. Aber die mathematische Formulierung der Theorie darf in der großen
Vorlesung über Experimentalphysik nicht zu kurz kommen. Aus vielen Gründen
wird sie nicht in dem wünschenswerten Umfang vorgetragen werden können.
Sie nimmt daher in dem vorliegenden Buch einen unverhältnismäßig großen
Raum ein. Die Berechtigung zu dieser Bevorzugung ergibt sich auch daraus,
daß der Studierende die Praktika besucht, bevor er die Kursvorlesungen über
theoretische Physik hört. Zur Erarbeitung der theoretischen Grundlagen der
Versuche soll dieses Buch die notwendige Hilfe leisten.
Die Kluft, die sich für viele Studierende zwischen der Experimentalphysik
und der theoretischen Physik auftut, sollte von seiten der ersteren überwunden
werden. Im Unterricht des Anfängers ist es zulässig, die Theorie einer physi
kalischen Erscheinung unmittelbar aus dem Einzelfall zu entwickeln, die Vor
lesung über theoretische Physik wird im allgemeinen die großen Zusammenhänge
systematisch behandeln. Die in dem vorliegenden Buch enthaltene Theorie ist
um Anschaulichkeit bemüht und daher wenig systematisch. So habe ich z. B.
die elektrischen Erscheinungen nicht einheitlich dargestellt. Die klassische
Kontinuumstheorie wechselt mit der elektronentheoretischen Deutung je nach
dem didaktischen Erfolg, den ich mir von der Darstellung verspreche.
Auch der Umfang, in dem ich die verschiedenen Gebiete behandelt habe,
richtet sich nach den Bedürfnissen des Unterrichts. Gegenwärtig wird auf allen
deutschen Hochschulen von den Studierenden der Physik die Mechanik schon
vor den Kursvorlesungen der theoretischen Physik gehört, sie durfte daher
besonders knapp dargestellt werden.
Die Gebiete, die in der einführenden, sich über zwei Semester erstreckenden
Vorlesung wegen der knappen Zeit wohl immer etwas zu kurz kommen, sind die
Optik und die Atomphysik. Sie nehmen daher in diesem Buch einen verhältnis
mäßig großen Platz in Anspruch.
Bei dem Bemühen, den häufig sehr gedrängten Text durch möglichst an
schauliche und inhaltsreiche Abbildungen zu ergänzen, erfreute ich mich der
Hilfe meines Mitarbeiters, Herrn Dr. MAx PoLLERMANN, dem ich den zeich
nerischen Entwurf mancher Abbildung verdanke.
IV Vorwort zur vierten und fünften Auflage.
Für das Lesen der Korrektur und manche Verbesserungsvorschläge habe
ich vor allem Herrn Professor Dr. J OSEF MEIXNER, Aachen, zu danken. Auch
Herrn Dr. WERNER STEIN und Fräulein Diplomphysiker KÄTHE MüLLER danke
ich für gute Ratschläge.
Berlin-Charlottenburg, im August 1948.
CHRISTIAN GE RTHSEN.
Vorwort zur vierten Auflage.
Während der wenigen Jahre, in denen das Buch greifbar war, hat sich gezeigt,
daß es einem wirklichen Bedürfnis entsprach. Es hat nicht nur die Anerkennung
vieler Hochschullehrer gefunden, sondern es ist ein wahres Arbeitsbuch für eine
große Zahl von Studenten geworden. Es ist aber auch von vielen im Beruf stehen
den Physikern, Chemikern und Ingenieuren sehr freundlich aufgenommen worden.
Trotzdem das Werk eine Verwendung gefunden hat, die über die ursprünglich
beabsichtigte hinausreicht, habe ich an seinem Charakter festgehalten. Es möchte
zunächst die Studierenden während der Zeit begleiten, während der sie die All
fängervorlesungen hören. Ich habe der Versuchung widerstanden, aus ihm ein
Nachschlagewerk für möglichst viele Probleme der Physik zu machen. Die ausführ
liche Behandlung wichtiger Gebiete, wie der modernen Festkörperphysik oder der
Physik der tiefsten Temperaturen paßt nicht in das Buch, weil zu deren Verständnis
eine Ebene erarbeitet sein muß, die im Rahmen dieses Werkes nicht erreichbar ist.
Nachdem der Springer-Verlag sich bereit erklärte, die Neuerscheinung des fünf
Jahre vergriffenen Werkes zu ermöglichen, habe ich ohne wesentliche Vermehrung
des Umfangs eine sehr gründliche Überarbeitung, Erweiterung des Inhaltes und
Anpassung an den gegenwärtigen Stand des Wissens vorgenommen.
Meinen Mitarbeitern Herrn Dr. LUDWIG ALBERT und Herrn Dr. KURT ULMER
verdanke ich wertvolle Verbesserungsvorschläge und Hilfeleistung bei den Kor
rekturen. Herrn Prof. Dr. H. ScHÜLER, Hechingen, danke ich für die Überlas
sung der in Abb. 560 und 605 wiedergegebenen Spektren, Herr Dr. W. MüLLER,
Karlsruhe, fertigte die Aufnahmen für die Abb. 57 3 und 644 an. Auch die Anzahl
der Abbildungen ist unter Mitwirkung von Fräulein INGE BORCHARDT beträchtlich
vermehrt.
Karlsruhe, im März 1956.
CHRISTIAN GERTHSEN.
Vorwort zur fünften Auflage.
Kaum 2 Jahre nach Erscheinen der vierten Auflage erweist sich eine neue als
erforderlich. In dieser kurzen Zeit hat das Buch noch nichts von seiner einzig
artigen Frische und Modernität eingebüßt.
Der Unterzeichnete, dem der Verlag nach CHRISTIAN GERTHSENs tief be
trauertem Tode die Sorge für etwaige künftige Auflagen anvertraut hat, glaubte
daher, noch nicht in das Gefüge des Buches eingreifen zu dürfen. Er hat sich
darauf beschränkt, die von des Verfassers Hand vorliegenden Notizen zur Neu
auflage hier einzubauen und einige wenige offensichtliche Irrtümer und Druck
fehler zu beseitigen.
Herr Dr. PETER GERTHSEN hat dankenswerterweise das Handexemplar seines
Vaters, das die Notizen enthält, zur Verfügung gestellt.
Stuttgart, im März 1958. H. 0. KNESER.
Inhaltsverzeichnis.
Seite
Einleitung . . . . . .
Erstes Kapitel: Längen-und Zeitmessungen 3
§1.1. Längenmessung . . . . . . . 3
1.11. Natürliche und willkürliche Einheiten 3
1.12. Maße und Maßstäbe . . . . . . . . 4
1.13. Das V erfahren der Längenmessung 5
1.14. Fehler einer physikalischen Messung . 5
1.15. Lichtwellenlänge als natürliche Längeneinheit . 5
§ 1.2. Winkelmessung 6
§ 1.3. Zeitmessung . . . . . . . . . . . . . . . 6
Zweites Kapitel: Grundlagen der Mechanik des Massenpunktes 7
§ 2.1. Beschreibung einfacher Bewegungen . . 7
2.11. Die geradlinig gleichförmige Bewegung . 8
2.111. Der Begriff der Geschwindigkeit. . . 8
2.112. Superposition von Geschwindigkeiten 8
2.12. Die beschleunigte Bewegung . . . . 9
2.121. Der Begriff der Beschleunigung . . . 9
2.122. Analytische Bestimmung von Geschwindigkeit und Weg aus der konstanten
Beschleunigung . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.123. Beispiele für die gleichmäßig beschleunigte Bewegung .. . 11
2.124. Die gleichförmige Bewegung im Kreise ......... . 13
§ 2.2. Die Begriffe Masse und Kraft. Die Prinzipien der Mechanik 14
2.21. Die Schwere als Eigenschaft der Körper 14
2.22. Die Trägheit als Eigenschaft der Körper . . . . . . . 15
2.23. Die Prinzipien der Mechanik . . . . . . . . . . . . 16
2.231. Das Trägheitsprinzip (mechanisches Relativitätsprinzip) 16
2.232. Das Aktionsprinzip . 16
2.233. Das Reaktionsprinzip . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.24. Trägheitswiderstand . . . . . . . . . . . . . . . . 18
§ 2.3. Anwendung der NEWTONsehen Mechanik auf Schwingungen 18
2.31. Das elastische Pendel . . . . . . . 18
2.32. Das mathematische oder Fadenpendel 20
2.33. Der Begriff der Phase . . . . . . . 21
2.34. Überla~erung von Schwingungen .. 22
§ 2.4. Planetenbewegung und Gravitationsgesetz 22
§ 2.5. Trägheitskräfte an Massen, die in rotierenden Systemen ruhen oder sich
relativ zu ihnen bewegen . . . . . . . . . . . . . . 24
2.51. Einfluß der Erddrehung auf die Schwerebeschleunigung 24
2.52. Corioliskräfte . . . . . . 24
2.53. Das FoucAULTsche Pendel 25
Drittes Kapitel: Energie und Impuls . 27
§ 3.1. Der Impulserhaltungssatz 27
§ 3.2. Arbeit, Energie und Leistung . 28
3.21. Definition der Arbeit 28
3.22. Der Energiebegriff. Potentielle und kinetische Energie . 30
3.23. Der Energieerhaltungssatz . . . . . 30
3.24. Anwendungsbeispiele zum Energiesatz 31
3.25. Leistung und Wirkung 32
3.26. Das Gravitationspotential . . . . . 33
VI Inhaltsverzeichnis.
Seite
§ 3.3. Der Stoß ........... . 34
3.31. Der elastische Stoß . . . . . . . 34
3.32. Elastische Reflexion an einer Wand 37
3.33. Der unelastische Stoß . . . . . 37
Viertes Kapitel: Mechanik der starren Körper . 38
§ 4.1. Statik . . . . . . . . . . . . . 38
4.11. Gleichgewichtsbedingung für den starren Körper. Drehmoment . 38
4.12. Bedingungen für das Gleichgewicht am Hebel. 39
4.13. DasKräftepaar..... . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.14. Der Massenmittelpunkt oder Schwerpunkt . . . . . . . . . . 41
s.
4.1 Die Lage des Schwerpunktes zum Unterstützungspunkt bei verschiedenen
Arten des Gleichgewichts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.16. Standfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3
4.17. Arbeitsverrichtung bei der Drehung eines Körpers, an dem ein Drehmoment
angreift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3
4.18. Prinzip der virtuellen Arbeit als allgemeines Gleichgewichtsprinzip der
Mechanik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
§ 4.2. Die Bewegung eines starren Körpers. . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.21. Beschreibung von Lage, Geschwindigkeit und Beschleunigung eines rotierenden
Körpers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.22. Bewegung eines freibeweglichen Körpers unter der Wirkung eines Kräfte-
paares bzw. einer Einzelkraft . 45
4.221. Einwirkung eines Kräftepaares . . . . . . . . 45
4.222. Einwirkung einer Einzelkraft . . . . . . . . . 4 5
4.2J. Das Trägheitsmoment . . . . . . . . . . . . 46
4.24. Die Bewegungsgleichung des rotierenden Körpers 47
4.25. Das Drehpendel. . . . . . . . . . . . . . . 48
4.26. Auf schiefer Ebene herabrollender Zylinder oder Kugel 49
4.27. Der Drehimpuls (Drall oder Impulsmoment) SO
4.2 71. Der Drehimpuls in der Punktmechanik 51
§ 4.3. Die Bewegung des Kreisels 52
4.31. Freie Achsen . . . . . . . 52
4.32. Kräftefreier Kreisel . . . . 52
4.33. Die Präzession des Kreisels . 53
§ 4.4. Reibung zwischen festen Körpern 54
4.41. Reibung der Ruhe . . . . . . . 54
4.42. Reibung der Bewegung oder gleitende Reibung 55
4.43. Leistungsmessung mit dem PRONYschen Zaum 56
Fünftes Kapitel: Mechanik der deformierbaren Körper. . . 56
§ 5.1. Hydro- und Aerostatik. . . . . . . . . . . 57
5.11. Einfluß der an den Teilchen einer Flüssigkeit angreifenden Kräfte auf die
Gestalt der Oberfläche . . . . . . . . . . . . . . 57
5.12. Der Begriff des Druckes . . . . . . . . . . . . . 57
5.121. Der Kolbendruck. Kompressibilität von Flüssigkeiten 58
5.122. Der Schweredruck . . . . . . . 59
5.13. Das BoYLE-MARIOTTEsche Gesetz 61
5.14. Die Dichte der Luft . . . . . . 62
5.1 S. Der Atmosphärendruck 62
§ 5.2. Grundlagen der kinetischen Gastheorie. 64
5.21. Grundannahmen der Theorie . . . . . 64
5.22. Grundgleichung der kinetischen Gastheorie . 64
5.23. Die MAXWELLsehe Geschwindigkeitsverteilung 65
5.24. Zahlenwerte für die Geschwindigkeit von Gasmolekülen 68
5.25. Molekularstrahlmethode . . . . . . . . . . . . . 68
5.26. Die mittlere freie Weglänge und Wirkungsquerschnitt . 69
§ 5.3. Oberflächenspannung und Kapillarität . . . . . . . . 70
5.31. Definition von spezifischer Oberflächenenergie und Oberflächenspannung . 70
5.32. Bügelmethode zur Messung der Oberflächenspannung 71
5.33. Flüssigkeitsoberflächen als Minimalflächen 71
5.34. Überdruck in einer Seifenblase 72
5.35. Der Kohäsionsdruck . . . . . 72
5.36. Haftspannung und Randwinkel 73
5.3 7. Kapillarität. . . . . . . . . 74
Inhaltsverzeichnis. VII
Seite
§ 5.4. Innere Reibung von Flüssigkeiten und Gasen . . . . . . 75
5.41. Definition des Reibungskoeffizienten und der Grenzschicht 75
5.42. Schlichte Strömungen . . . . . . . . . . . . . . 76
5.421. Schlichte Strömungen zwischen parallelen Platten . . . . 76
5.422. Reibungskräfte und Kräfte durch Druckunterschiede am Volumenelement
einer strömenden Flüssigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
5.423. Schlichte Strömungen durch Rohre (das HAGEN-POISEUILLEsche Gesetz) . 78
5.424. Das STOKEssehe Gesetz . . . . . . 79
5-43. Messung der Zähigkeit . . . . . . . . . . . 79
5.44. Die Deutung der Zähigkeit von Gasen . . . . 79
§ 5.5. Strömung von idealen und realen Flüssigkeiten . . . . . . . . . 80
5.51. Übersicht über die an bewegten Flüssigkeiten angreifenden Kräfte. 80
5.52. Beschreibung von Strömungen . . . . . . . . . 81
5-53. Kräfte auf umströmte Körper. . . . . . . . . . 81
5-54. Ähnliche Strömungen und REYNOLDsche Kriterien 82
5-55. Strömungen in idealen Flüssigkeiten . . . . . . . 84
5-551. Die Kontinuitätsgleichung . . . . . . . . . . . 84
5-552. Die BERNOULLISche Gleichung . . . . . . . . . 84
5-553. Kräfte auf Körper, die von einer idealen Flüssigkeit umströmt werden 87
5-554. Rotierende Flüssigkeitsbewegungen . . . . . . 88
5-56. Strömungen in realen Flüssigkeiten . . . . . . 89
§ 5.6. Eigenschaften des deformierbaren festen Körpers 90
5.61. HooKEsches Gesetz. Der Elastizitätsmodul. 90
5.62. Querkontraktion. Die PorssoNsche Zahl . . . . 91
5.63. Scherung fester Körper. Der Torsionsmodul . . 92
5.64. Zusammenhang zwischen dem Elastizitäts-und Torsionsmodul 92
5-65. Die Biegung eines Balkens . . . . . . . . . . . . . . . . 94
5.66. Die Drillung eines kreiszylindrischen Stabes . . . . . . . . 96
5-67. Das Verhalten der festen Körper außerhalb des Gültigkeitsbereiches des
HooKEschen Gesetzes . . . . . . 97
5.68. Härte eines festen Körpers . . . . . . . . . . . . . . 98
Sechstes Kapitel: AUgemeine Schwingungslehre. . . . . . . . . . . 99
§ 6.1. Freie und erzwungene Schwingungen von Massenpunkten 99
6.11. Die gedämpfte und die ungedämpfte Schwingung 99
6.12. Die erzwungene Schwingung . . . . 100
6.13. Die Überlagerung von Schwingungen 102
6.14. Gekoppelte Pendel . . . . . . . . 103
6.1 5. Zerlegung periodischer Schwingungen 10 5
6.16. Mathematische Anmerkung zur Lösung der Schwingungsgleichungen. 106
§ 6.2. Eigenschwingungen deformierbarer Körper 111
Siebentes Kapitel: Wellenlehre und Akustik . . . . 115
§ 7.1. Wellen. . . . . . . . . . . . . . . 115
7. 11. Definition und Beschreibung der Welle . 11 5
7.12. Die Wellengleichung für die Wellenausbreitung in festen, flüssigen und gas-
förmigen Körpern . . . . . . . . . . 116
7.13. Lösungen der Wellengleichung . . . . 118
7.14. Die Eigenschaften harmonischer Wellen 119
7.1 5. Interferenz von harmonischen Wellen 121
7.16. Stehende Wellen . . . . . . . . . . 122
7.17. HUYGENS-FRESNELSChes Prinzip. . . . 124
7.171. Beschreibung der Wellenausbreitung durch die Elementarwellen. 124
7.172. Das Reflexionsgesetz. . . . . . . . . . . . . . 124
7.173. Das Brechungsgesetz. . . . . . . . . . . . . . 124
7-174. Beugung an engen Öffnungen. Das Beugungsgitter 125
7.18. DOPPLER-Effekt . . . . . . . . . . . . . . . 125
§ 7.2. Die Schallgeschwindigkeit . . . . . . . . . . . 126
7.21. Anordnungen zur Erzeugung stehender Schallwellen 127
7.211. RuBENSsches Flammenrohr. . . 127
7.212. KuNDTsches Rohr . . . . . . . . . . . . . . . 127
7.213. Das QuiNCKEsche Resonanzrohr . . . . . . . . 128
7.214. Wellenlängenmessung von Ultraschallwellen nach DEBYE-SEARS. 128
7.22. Bestimmung der Schallgeschwindigkeit. . . . . . 128
7.23. Die Schallgeschwindigkeit in Gasen nach LAPLACE. . . . . . . 129
VIII Inhaltsverzeichnis.
Seite
§ 7-3. Der Energietransport in Wellen . . 130
7-31. Schallschnelle und Druckamplitude 130
7-32. Intensität oder Schallstärke 131
7-33. Lautstärke . . . . . . . . . . . 134
7-34. Schallabsorption . . . . . . . . 135
§ 7.4. Schallempfindungen und Schallanalyse. 136
Achtes Kapitel: Temperatur und Wärmemenge . . . 136
§ 8.1. Temperatur und Thermometer . . . . 136
8.11. Temperaturbegriff und Temperaturskala 136
8.12. Thermometer. . . . . . . . . . . . 138
§ 8.2. Wärmemenge und Kalorimetrie . . . . 138
§ 8.3. Thermische Ausdehnung. Zustandsgleichung der Gase 140
8.31. Ausdehnung von festen und flüssigen Körpern 140
8.311. Lineare Ausdehnung. . . . . . . . . . . 140
8.312. Kubische Ausdehnung . . . . . . . . . . 141
8.32. Durch Änderung der Temperatur bewirkte Zustandsänderung von Gasen
(Die GAY-LussAcschen Gesetze) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
8.321. Die Abhängigkeit des Volumens von der Temperatur bei konstantem Druck 142
8.322. Die Abhängigkeit des Druckes von der Temperatur bei konstantem Volumen 143
8.33. Die Zustandsgleichung des idealen Gases . . . . . . . . . . . . . . . . 144
§ 8.4. Die kinetische Theorie der Wärme ................... 145
8.41. Zusammenhang zwischen dem Energieinhalt der Materie und der absoluten
Temperatur. . . . . . . . . . . . . . . . . 14 5
8.42. Das mechanische Wärmeäquivalent . . . . . . . . . . . . . . . . 146
8.43. Der Gleichverteilungssatz (Äquipartitionsgesetz) . . . . . . . . . . 147
8.44. Die BROWNsche Molekularbewegung . . . . . . . . . . . . . . . . 149
8.45. Das thermische Gleichgewicht und der BoLTZMANNsche Verteilungssatz 150
§ 8.5. Wärmeleitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
8.51. Temperaturunterschiede als Ursache der Wärmeleitung. 151
8.52. Die Gesetze der Wärmeleitung . . . . . . . . . . 151
8. 521. Die Wärmeleitzahl. . . . . . . . . . . . . . . . 151
8.522. Die Wärmeübergangszahl und Wärmedurchgangszahl 153
8.523. Die TemperaturleitzahL . . . . . . . . . . . . . 153
8.53. Deutung der Wärmeleitung in Gasen durch die kinetische Gastheorie 154
8.54. Wärmeleitung durch Konvektion 155
§ 8.6. Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 55
Neuntes Kapitel: Die Hauptsätze der Wärmelehre. 157
§ 9.1. Der I. Hauptsatz der Wärmelehre ............ . 157
9.11. Der Satz von der Unmöglichkeit des Perpetuum mobile I. Art 157
9.12. Anwendungen des I. Hauptsatzes auf ideale Gase . . . 159
9.121. Die Formulierung des I. Hauptsatzes für ein ideales Gas . . . 159
9.122. Die PorssoNschen Gleichungen . . . . . . . . . . . . . . 159
9.123. Der Versuch von CLJ!:MENT und DEsORMES zur Bestimmung von"= !.t. 160
Cv
9-13- Das Zustandsdiagramm und die Arbeit bei isothermer Ausdehnung eines
idealen Gases . . . . . . . . . . 160
§ 9.2. Der CARNOTsche Kreisprozeß . . . 161
§ 9-3- Der Il. Hauptsatz der Wärmelehre 163
9-31. Irreversible Prozesse . . . . . . . 163
9-32. Der Satz von der Unmöglichkeit des Perpetuum mobile I I. Art 164
9-33. Unmöglichkeit von Wärmekraftmaschinen mit höherem Nutzeffekt als dem
der CARNOTschen Maschine . . . . . . . . . . . . 164
9-34. Die thermodynamische Temperaturskala ..... . 165
9-35. Die Entropie und ihre Beziehung zum II. Hauptsatz . 166
9-36. Die Entropie eines idealen Gases . . . . . . . . . 167
9-37. Berechnung der Entropieänderung bei der irreversiblen Ausdehnung eines
Gases in einen evakuierten Raum . . . . . . 168
9-38. Entropie und Wahrscheinlichkeit . . . . . . 168
9-39. HELMHOLTzsche Gleichung und III.Wärmesatz 170
Inhaltsverzeichnis. IX
Seite
Zehntes Kapitel: Stoffe in verschiedenen Aggregatzuständen . . . . . . . . . . . . . . 171
§ 10.1. Die Koexistenz verschiedener Phasen eines chemisch homogenen Stoffes und
die bei einer Änderung der Phasen auftretenden Wärmetönungen . 171
10 .11. Koexistenz von Flüssigkeit und Dampf 1 71
10.111. Dampfspannung oder Tension . . . . . . 171
10.112. Verdampfungswärme . . . . . . . . . . 1 72
10.12. Koexistenz von Festkörper und Flüssigkeit 173
10.13. Koexistenz von drei Phasen, Tripelpunkt und Phasenregel. 174
10.14. Sieden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
10.15. Hygrometrie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
§ 10.2. Die Zustandsgleichung realer Gase. Verflüssigung von Gasen 176
10 .21. Die VAN DER WAALSSche Gleichung . . . . . . . . 1 76
10.22. Die Deutung der VAN DER WAALsschen Gleichung durch die kinetische
Gastheorie. . . . . . . . . . . . . . . 1 78
10.23. Die Verflüssigung von Gasen. . . . . . . 180
10.24. Zur Theorie des JouLE-THOMSON-Effektes. 181
§ 10.3. Eigenschaften von Lösungen. 183
10.31. Der Begriff ,.Lösung". . . 183
10.32. Der osmotische Druck 183
10.33. Das VAN'T HoFFsehe Gesetz 184
10.34. Dampfdruck einer Lösung. 184
10.341. Dampfspannungserniedrigung 184
10.342. Siedepunktserhöhung . . . . 185
10.343. Gefrierpunktserniedrigung. . 186
10.344. Molekulargewichtsbestimmungen . 186
Elftes Kapitel: Elektrostatik und Magnetostatik. 187
§ 11.1. Die elektrische Ladung im Vakuum und ihr Feld . 18 7
11.11. Elektrische Ladung . . . . . 18 7
11.12. Das elektrische Feld . . . . 190
11.13. Das elektrostatische Potential 192
11.14. Dipole in elektrischen Feldern 195
§ 11.2. Elektrische Ladungen auf Leitern 196
11.21. Sitz der Ladungen, Potential und Feldstärke im Inneren und auf der Ober-
fläche. . . . . . . . . . . . 196
11.22. Kapazität . . . . . . . . . . 199
11.23. Energie eines geladenen Leiters 200
§ 11.3. Influenz. . . . . . 200
11.31. Grunderscheinungen 200
11.32. Kondensatoren. . . 202
11.321. Kugelkondensator . 202
11.322. Plattenkondensator. 202
11.33. Verschiebungsdichte 206
§ 11.4. Dielektrische Eigenschaften der Materie. 207
11.41. Die Dielektrizitätskonstante . 207
11.411. Verschiebungspolarisation. . . . . . . 208
11.412. Orientierungspolarisation . . . . . . . 210
11.42. Energiedichte eines elektrischen Feldes in einem Dielektrikum 211
11.4 3. Kraftwirkung auf Dielektrika in elektrischen Feldern . . . . 211
11.4 31. Das an einem dielektrischen Stäbchen im homogenen Feld angreifende
Drehmoment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
11.432. Kraft auf eine dielektrische Kugel im inhomogenen elektrischen Feld 213
11.433. Kräfte auf eine dielektrische Flüssigkeit in einem elektrischen Feld 213
11.4 34. Elektrostriktion . . . . . . . . . . . . 214
11.44. Polarisation ohne äußere elektrische Felder 214
11.441. Piezoelektrischer Effekt . 214
11.442. Pyroelektrischer Effekt . . . . . . . . . 215
11.44 3. Elektret. . . . . . . . . . . . . . . . 21 5
11.4 5. Polarisation und elektrische Doppelschichten in der Oberfläche von festen
und flüssigen Körpern . . . . . . . 215
11.451. Berührungs-und Reibungselektrizität. 215
11.452. Wasserfallelektrizität 215
§ 11.5. Magnetostatik . . . . . . . . . . . 216