Thermische Physik - Thermal physics
Die Wärmephysik ist das kombinierte Studium der Thermodynamik , der statistischen Mechanik und der kinetischen Theorie der Gase . Dieses Umbrella-Fach ist in der Regel für Physikstudenten konzipiert und bietet eine allgemeine Einführung in jedes der drei wärmebezogenen Kernfächer. Andere Autoren definieren die Wärmephysik jedoch lose als eine Zusammenfassung nur der Thermodynamik und der statistischen Mechanik. Die Wärmephysik kann als Untersuchung eines Systems mit einer größeren Anzahl von Atomen angesehen werden. Sie verbindet die Thermodynamik mit der statistischen Mechanik.
Überblick
Die Wärmephysik ist im Allgemeinen die Untersuchung der statistischen Natur physikalischer Systeme aus energetischer Sicht. Ausgehend von den Grundlagen von Wärme und Temperatur analysiert die Wärmephysik den ersten Hauptsatz der Thermodynamik und den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik aus statistischer Sicht in Bezug auf die Anzahl der Mikrozustände , die einem bestimmten Makrostaten entsprechen . Zusätzlich wird das Konzept der Entropie mittels Quantentheorie untersucht .
Ein zentrales Thema in der thermischen Physik ist die kanonische Wahrscheinlichkeitsverteilung . Die elektromagnetische Natur von Photonen und Phononen wird untersucht, die zeigen, dass die Schwingungen elektromagnetischer Felder und Kristallgitter viel gemeinsam haben. Wellen bilden eine Basis für beide, sofern man die Quantentheorie einbezieht.
Weitere in der thermischen Physik untersuchte Themen sind: chemisches Potential , die Quantennatur eines idealen Gases , dh in Bezug auf Fermionen und Bosonen , Bose-Einstein-Kondensation , freie Gibbs-Energie , freie Helmholtz-Energie , chemisches Gleichgewicht , Phasengleichgewicht , Äquipartitionstheorem , Entropie bei absolutem Nullpunkt und Transportprozesse als mittlerer freier Weg , Viskosität und Leitung .
Siehe auch
- Wärmeübertragungsphysik
- Informationstheorie
- Philosophie der thermischen und statistischen Physik
- Thermodynamische Instrumente
Verweise
Weiterführende Literatur
- Callen, Herbert B. (1985). Thermodynamik und eine Einführung in die Thermostatistik (2. Aufl.) . Wiley. ISBN 0-471-86256-8 .
- Kroemer, Herbert; Kittel, Charles (1980). Thermische Physik (2. Aufl.) . WH Freeman Company. ISBN 0-716-71088-9 .
- Schroeder, Daniel V. (1999). Eine Einführung in die Wärmephysik . Addison Wesley. ISBN 0-201-38027-7 .