Thermodynamik und Statistische Physik
( 25 Module )

Modul #1
Einführung in die Thermodynamik
Überblick über Thermodynamik, Bedeutung und Relevanz

Modul #2
Thermodynamische Systeme und Eigenschaften
Definition thermodynamischer Systeme, Systemtypen und thermodynamischer Eigenschaften

Modul #3
Nullter Hauptsatz der Thermodynamik
Temperatur und das Konzept des thermischen Gleichgewichts

Modul #4
Erster Hauptsatz der Thermodynamik
Energieerhaltung, innere Energie, Arbeit und Wärme

Modul #5
Innere Energie und Enthalpie
Definitionen, Beziehungen und Anwendungen

Modul #6
Spezifische Wärme und Wärmekapazität
Messung von Wärmekapazitäten, molaren Wärmekapazitäten und latenten Wärmen

Modul #7
Isotherme und adiabatische Prozesse
Arbeit und Wärmeübertragung in isothermen und adiabatischen Prozessen

Modul #8
Carnot-Zyklus und Effizienz
Ideale Wärmekraftmaschine, Carnot-Zyklus und maximale Effizienz

Modul #9
Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik
Einführung in Entropie, Spontaneität und der Zeitpfeil

Modul #10
Entropie und Unordnung
Entropie als Maß für Unordnung, Boltzmann-Ausdruck

Modul #11
Entropieänderungen und Gleichgewicht
Entropieänderungen in reversiblen und irreversiblen Prozessen

Modul #12
Statistische Mechanik:Einführung
Mikroskopische Annäherung an die Thermodynamik, Ensemble-Durchschnitte

Modul #13
Mikrokanonisches Ensemble
Isolierte Systeme, Energieeigenzustände und das Konzept der Temperatur

Modul #14
Kanonisches Ensemble
Systeme in thermischem Kontakt, Boltzmann-Verteilung und Zustandssummen

Modul #15
Großkanonisches Ensemble
Offene Systeme, chemisches Potential und Teilchenzahlfluktuationen

Modul #16
Thermodynamische Potentiale
Helmholtz- und Gibbs-Freie Energien, Maxwell-Beziehungen

Modul #17
Phasenübergänge und kritische Phänomene
Charakterisierung von Phasenübergängen, kritischen Exponenten und Universalität

Modul #18
Ideale Gase und reale Gase
Verhalten idealer Gase, Abweichungen und Zustandsgleichungen

Modul #19
Fermi-Dirac- und Bose-Einstein-Statistik
Fermionen und Bosonen, Quantenstatistik und Anwendungen

Modul #20
Schwarzkörperstrahlung
Plancksches Gesetz, Strahlungsdichte und Stefan-Boltzmann-Gesetz

Modul #21
Chemische Reaktionen und Gleichgewicht
Chemisches Potenzial, Reaktionsraten und Gleichgewichtskonstanten

Modul #22
Nichtgleichgewichtsthermodynamik
Irreversible Prozesse, Entropieproduktion und Onsager-Beziehungen

Modul #23
Computergestützte Methoden in der statistischen Physik
Monte-Carlo-Simulationen, Molekulardynamik und Importance-Sampling

Modul #24
Anwendungen der Thermodynamik und statistischen Physik
Biologie, Materialwissenschaft und Ingenieuranwendungen

Modul #25
Kursabschluss und Schlussfolgerung
Planung der nächsten Schritte in der Karriere in Thermodynamik und statistischer Physik

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