Der vierte Band dieser Einfuhrung in die theoretische Physik behandelt die statistische Physik und Thermodynamik. Themen sind dabei die statistische Fundierung der Thermodynamik, Grundlagen der statistischen Mechanik und Quantenmechanik, die thermodynamischen Hauptsatze und statistische Ensembles. Ein zentrales Anliegen des vorliegenden Buches ist die Diskussion der Entropie: Eine Festlegung als ein exaktes Differential in der Form von spezifischer Warme erfolgt durch eine ausfuhrliche Analyse des Carnotprozesses in den Variablen Druck und Volumen sowie den Variablen Entropie und Temperatur und deren Vergleich. Eine anschauliche Interpretation der Entropie als ein Mass fur Ordnung in thermischen Systemen ergibt sich aus einer Diskussion auf der Basis der Informationstheorie. Nach einer Betrachtung der drei idealen Gase (klassisches Gas, Fermigas und Bosegas - das Letztere einschliesslich der Bose-Einstein-Kondensate) werden die Formulierung von einfachen, quantenmechanischen Festkoerpermodellen und die Hohlraumstrahlung besprochen. Das Buch schliesst mit einer Diskussion realer Systeme (klassische und quantenmechanische Vielteilchensysteme). Die Autoren stellen in kompakter und ubersichtlicher Weise stoerungstheoretische Methoden zur Beschreibung dieser Systeme vor. Dabei wird der Schwerpunkt auf die diagrammatischen Entwicklungen gelegt: Cluster-, Kumulanten- und Virialdiagramme in klassischen Systemen und, ausgehend vom Wick'schen Theorem bei endlichen Temperaturen, Hugenholtz- und Feynmandiagramme in Quantensystemen. In diesem Kontext wird auch einen alternativen Zugang zu realen Quantensystemen beleuchtet: die thermische Dichtefunktionaltheorie.

C. Ferrari: Premessa.- M.S.v. Krzywoblocki: The mathematical aspects of rarefied gas dynamics as applied to hypersonic, reentry and magneto-ggas-dynamics.- J. Kamp de F riet: La th orie de l information et la m canique statistique classique des syst mes en quilibre.- M. Lunc: Equations de transport.- I. Estermann: 1. Applications of molecular beams to problems in rarefied gas dynamics. 2. Experimental methods in rarefied gas dynamics.- S. Nocilla: Sull integrazione tra flussi di molecole libere e superfici rigide.- F. Sernagiotto: Solution of Rayleigh 's problem for the whole range of Knudsen numbers.- G. Tironi: Linearized Rayleigh 's Problem in magnetogasdynamics.- D. Graffi: Alcuni richiami sulla ionosfera.- C. Agostinelli: Le equazioni delle onde d urto in un gas rarefatto elettricamente conduttore soggetto a un campo magnetico.

In diesem Buchlein habe ich die grundlegenden Probleme der technischen Thermodynamik in Form von praktischen Aufgaben behandelt. Mit dieser Aufgabensammlung soll sowohl einem Bedurfnis der technischen Praxis als auch der Studierenden entsprochen werden, in gedrangter Kurze Anleitung fur Warmerechnungen zu finden. Zum klaren Verstandnis fur den Leser schliesst die Berechnung unmittelbar an die AufgabensteiIung an, wobei zahlreiche Abbildungen die Einsicht erleichtern. Die formelmassigen Ansatze und die Nebenrechnung sind, soweit notwendig, mit aufgefuhrt. Ich habe allenthalben einheitliche Bezeichnungen, Abkurzungen und Dimensionen des technischen Mass* systems angewandt, die in einer Zusammenstellung am Schlusse nochmals erlautert werden. Zur Erleichterung fur den weniger geubten Leser habe ich den Faktor A = 1/427 kcal/kg als Umrechnungswert des mechanischen Warmeaquivalents in der Rechnung mitgefuhrt, so dass sich die Bezeichnung L fur die Arbeit stets in mkg versteht. An Stelle der fruher ublichen Bezeichnung "Warme inhalt (bei kon. stantem Druck)" wird durchweg das Wort Enthalpie gebraucht. Anwendungsgebiete der Thermodynamik, wie Warmeubertragung, Stroemung, Vergasung, konnten im Rahmen dieser Ausfuhrungen nicht berucksichtigt werden. Ihre Behandlung muss einer Sonderschrift vorbehalten bleiben. Gummersbach, im Marz 19. 53. Hugo Richter. Inhaltsverzeichnis. Seite I. Vollkommene Gase, allgemeiner Gaszustand 1 II. Vollkommene Gase, Zustandsanderungen . 14 III. Nichtumkehrbare Vorgange . . . 32 IV. Kreisprozesse vollkommener Gase 42 V. Zustandsanderungen von Dampfen 66 VI. Kreisprozesse von Dampfen 84 VII. Zustandsanderungen feuchter Luft 96 VIII. Verbrennung 104 Sachverzeichnis . . 123 Zeichenerklarung. I Lange in m, r Verdampfungswarme in kcaljkg, h Druckhoehe in m, mm WS, mm QS, c spezifische Warme(kapazitat) in Torr, kcaljkg .

In der heutigen Zeit ist es, insbesondere aufgrund der Entwicklung in den letzten zwei Jahrzehnten, nicht mehr erforderlich, das Gewicht und die Aktualitat des Problems der Bereitstellung von Energie zur Befriedigung der gesellschaftlichen und indivi- duellen Bediirfnisse aufzuzeigen. 1m Vergleich zur Jahrhundertwende hat sich die Einstellung zu diesem Problem grundsatzlich geandert. Damals hielt es WILHELM OSTWALD noch fUr notwendig, sein in GroBbothen bei Leipzig erworbenes An- wesen Haus Energie zu benennen, mit der eindeutigen Zielstellung, damit zur Popularisierung des Bnergiebegriffes beizutragen. Bei fast allen Teilproblemen, die mit der Befriedigung der energetischen Bediirf- nisse zusammenhlingen, wird bisher relativ einseitig allein von den Aussagen des Energieprinzips ausgegangen, unabhlingig davon, ob es sich urn Probleme der Ein- schatzung von Energieressourcen, urn die Bewertung von altemativen Energiequellen, urn Uberlegungen zu den Technologien der Energieumwandlung und -versorgung oder urn den groBen Komplex der rationellen Energieanwendung mit der Abschlit- zung der vielfliltigen Moglichkeiten zur Einsparung von Energie handelt. Mit. der Einbeziehung des II. Hauptsatzes der Thermodynamik, dem Entropiesatz, der historisch alter als der I. Hauptsatz ist, eroffnen sich neue Dimensionen bei der Bewertung der Umwandelbarkeit und Substituierbarkeit der Energie und wird eine einheitliche Definition und eine exakte Lokalisierung der U rsachen von Verlusten erst moglich. In der modemen Fachliteratur wird im zunehmenden MaBe auf diesen Sachverhalt hingewiesen. Die vergleichsweise geringe Berucksichtigung der Aussagen des Entropiesatzes in der Vergangenheit hat viele Ursachen.

Dieses Buch ist eine erweiterte Neubearbeitung der 2. Auflage des GROBER/ERR, die unter dem gleichen Titel 1933 im Springer-Verlag er- schienen war. Die Aufgabe, der sieh der Bearbeiter del' Neuauflage gegeniibersab, war fUr die einzelnen Teile des Buches durchaus versehieden. Der erste Teil, die von GROBER verfaBte W iirmeleitung in jesten K orpern, behandelte im wesentlichen die Losungsmethoden der Fouriergleichung in einem Umfange, wie er fUr die Ingenieurpraxis in den meisten Fallen aus- reichte. Es ist das besondere Verdienst von GROBER, fUr die analytische Theorie del' Warmeleitung eine dem Ingenieur zugangliche und ver- standliche Darstellungsweise gefunden zu haben, die groBtenteils schon aus del' 1. Auflage des Buches (1921) stammte. So hat denn wohl del' GROBER/ERR einer ganzen Ingenieurgeneration als Lehrbuch uber die TheOl'ie del' Fouriergleichung gedient. An diesel' Lage hatte sich nichts Grundsatzliches geandert, so daB in die Neuauflage der erste Teil im groBen und ganzen ubernommen wurde. Die GROBERschen Diagramme uber die Abkuhlung einfacher Kar- pel' wurden durch die Abbildungen naeh BAOHMANN ersetzt, ferner wur- den Kurventafeln uber die Abkiihlung von Platte, Zylinder und Kugel bei konstanter Oberflaehentemperatur aufgenommen. HinzugefUgt wur- den ferner (neben einigen Hinweisen und Reehenbeispieleri) je ein Ab- sehnitt iiber mehrdimensionalen Temperaturausgleieh und uber die Re- laxationsmethode sowie eine kurze Betraehtung u bel' elektrisehe Analogie- verfahren. Zur Aufnahme del' Laplace-Transformation konnte ieh mieh noeh nieht entsehlieBen.

Statistical physics and thermodynamics describe the behaviour of systems on the macroscopic scale. Their methods are applicable to a wide range of phenomena: from refrigerators to the interior of stars, from chemical reactions to magnetism. Indeed, of all physical laws, the laws of thermodynamics are perhaps the most universal. This text provides a concise yet thorough introduction to the key concepts which underlie statistical physics and thermodynamics. It begins with a review of classical probability theory and quantum theory, as well as a careful discussion of the notions of information and entropy, prior to embarking on the development of statistical physics proper. The crucial steps leading from the microscopic to the macroscopic domain are rendered transparent. In particular, the laws of thermodynamics are shown to emerge as natural consequences of the statistical framework. While the emphasis is on clarifying the basic concepts, the text also contains many applications and classroom-tested exercises, covering all major topics of a standard course on statistical physics and thermodynamics.

Dieses Werk uber die Dynamik und Thermodynamik industrieller Gase ist wegen seiner Vollstandigkeit und Genauigkeit eine einzigartige Informationsquelle fur Ingenieure in der Gasindustrie, der Triebwerks- und Turbinentechnik, dem Rohrleitungs -und Behalterbau, der chemischen Industrie und verwandter Felder."

Ausgehend von der Beschreibung der Maxwellschen Geschwindigkeitsverteilung folgen die Herleitung der Zustandsgleichung fur ideale Gase sowie die Beschreibung der wichtigsten Zustandgleichungen realer Gase. Anschliessend werden die Beziehungen fur alle wichtigen gaskinetischen Kenngroessen hergeleitet und Moeglichkeiten zu deren experimenteller Bestimmung gezeigt. Die Darstellung endet mit der Erklarung ausgesuchter Rechnungen und der Zusammenstellung aller wichtigen Formeln. Dabei ist der mathematische Apparat nicht komplizierter als notwendig. Das Buch wendet sich an Studenten der Naturwissenschaften, stellt aber auch theoretisches Wissen fur mit Gasen arbeitende Ingenieure sowie Vakuumspezialisten dar.

Da mittlerweile beide Bande meines zweibandigen Lehrbuchs Theoretische Physik ver griffen sind, sollen die noch nicht in Einzelbanden erschienen Teilgebiete moglichst bald wieder verfugbar gemacht werden. Aus diesem Grund, und auch, weil sich in der relativ kurzen Zeit seit dem ersten Erscheinen keine Notwendigkeit fur eine Uberarbei tung ergeben hat, wird in diesem Band die Thermodynamik und Statistik inhaltlich weit gehend unverandertaus Band II des zweibandigen Lehrbuchstibernommen. Im Wesent lichen wurden nur die Nummerierungen, das Inhaltsverzeichnis und das Sachregister angepasst, aul3erdem wurde ein Symbolverzeichnis hinzugefugt. Das meiste, was in den Vorworten zu dem ursprunglichen Lehrbuch und den bereits erschienenen Einzelbanden steht, gilt auch fur diesen Band und soli wird hier nicht wiederholt werden . Zum Gebrauch des Buches sei Foigendes bemerkt: Als Mal3system wird durchgangig das SI-System benutzt. In Formelzeilen mit mehreren Formeln, aber nur einer Formelnummer werden die Formeln gedanklich von links nach rechts oder von oben nach unten mit a, b, c usw. durchnummeriert und spater in diesem Sinne zitiert. Ruckverweise auf Formeln erfolgen entweder im Text oder innerhalb einer For mel tiber einem Verbindungszeichen wie =oder> an der Stelle, wo sie benotigt werden."

Best known for his theory of electromagnetism, James Clerk Maxwell (1831 79) was Cambridge University's first Cavendish Professor of Experimental Physics. Albert Einstein described his work as 'the most profound and the most fruitful that physics has experienced since the time of Newton'. He carried out brilliant work in thermodynamics and statistical mechanics, laying the foundation for the kinetic theory of gases. This book, published originally in 1871, summarises his work in this field. It includes the 'Maxwell relations' that still feature in every standard text on thermodynamics. It also outlines his famous thought experiment, later named Maxwell's 'demon'. This idea, which appeared to contradict the second law of thermodynamics, would inspire scientific debate well into the twentieth century. More recently, it has sparked developments in the new sciences of nanotechnology and quantum computing.

Dieses Lehrbuch eignet sich sowohl als Begleitung und Vertiefung der Vorlesung uber Statistische Physik und Thermodynamik als auch zum Selbststudium. Aufgrund der zahlreichen Ubungsaufgaben und ihrer kompletten Losungswege stellt es eine hervorragende Prufungsvorbereitung dar.

The Mechanics and Thermodynamics of Continua presents a unified treatment of continuum mechanics and thermodynamics that emphasizes the universal status of the basic balances and the entropy imbalance. These laws are viewed as fundamental building blocks on which to frame theories of material behavior. As a valuable reference source, this book presents a detailed and complete treatment of continuum mechanics and thermodynamics for graduates and advanced undergraduates in engineering, physics, and mathematics. The chapters on plasticity discuss the standard isotropic theories and, in addition, crystal plasticity and gradient plasticity.

La (TM)introduzione delle lauree triennali ha in molti casi costretto i docenti a ridurre drasticamente il numero di ore di insegnamento e quindi la (TM)estensione dei programmi dei corsi di Fisica.

In questo volumetto l'autore si A] proposto di esporre sinteticamente ma con il massimo rigore possibile il corso di Fisica Generale I evitando le dimostrazioni delle leggi fisiche, ma dando la prioritA alle applicazioni di tali leggi e allo svolgimento di esercizi che in genere viene trascurato in molti corsi.

Ha cercato pertanto di presentare i fenomeni fisici sottolineando, dove possibile, la loro presenza nella vita quotidiana e le loro piA semplici e immediate applicazioni, consentendo in tal modo agli studenti di vedere la Fisica non piA come una interminabile serie di formule ma come un nuovo modo di interpretare e di capire i fenomeni naturali inanimati (del resto non dobbiamo dimenticare che il termine greco da cui deriva il suo nome A] fisis, fisis, ovvero natura).

Il contenuto A] completo, comprendendo anche capitoli quali la meccanica relativa, i fluidi, la termodinamica dei ciclia ] Al termine di ogni capitolo viene riportato un formulario che riassume sinteticamente le leggi piA importanti esposte nel capitolo, premessa questa indispensabile per permettere allo studente la risoluzione di problemi che segue. Il CD allegato al volume, presenta una raccolta di problemi molto piA ricca.

French mathematician Joseph Fourier's Th orie Analytique de la Chaleur was originally published in 1822. In this groundbreaking study, arguing that previous theories of mechanics advanced by such outstanding scientists as Archimedes, Galileo, Newton and their successors did not explain the laws of heat, Fourier set out to study the mathematical laws governing heat diffusion and proposed that an infinite mathematical series may be used to analyse the conduction of heat in solids: this is now known as the 'Fourier Series'. His work paved the way for modern mathematical physics. This book will be especially useful for mathematicians who are interested in trigonometric series and their applications, and it is reissued simultaneously with Alexander Freeman's English translation, The Analytical Theory of Heat, of 1878.

This book places thermodynamics on a system-theoretic foundation so as to harmonize it with classical mechanics. Using the highest standards of exposition and rigor, the authors develop a novel formulation of thermodynamics that can be viewed as a moderate-sized system theory as compared to statistical thermodynamics. This middle-ground theory involves deterministic large-scale dynamical system models that bridge the gap between classical and statistical thermodynamics.

The authors' theory is motivated by the fact that a discipline as cardinal as thermodynamics--entrusted with some of the most perplexing secrets of our universe--demands far more than physical mathematics as its underpinning. Even though many great physicists, such as Archimedes, Newton, and Lagrange, have humbled us with their mathematically seamless eurekas over the centuries, this book suggests that a great many physicists and engineers who have developed the theory of thermodynamics seem to have forgotten that mathematics, when used rigorously, is the irrefutable pathway to truth.

This book uses system theoretic ideas to bring coherence, clarity, and precision to an extremely important and poorly understood classical area of science.

How do magnets work? What is the theory of relativity all about? Is light made of waves or particles? And how on earth can a levitating goat teach us about atomic structure? In this age of smartphones, artificial intelligence, supercolliders, supercomputers and other cutting-edge technology, we've lost touch with many of the most basic science concepts that launched our information age. For Bruce Benamren, science is about stories and characters. Why, for instance, did pirates wear eye patches? That's all to do with how the retina processes light. Pirates running down to the gun deck would have no time to let their eyes get used to the dark, so they kept one eye gun-deck ready. Bruce isn't pretending that science isn't tricky, but in simple, maths-free explanations and just-the-good-parts historical recaps, he shows us that the greatest scientific discoveries and theories don't have to remain beyond our grasp. Whether you haven't picked up a test tube since school and feel like you're missing out on something marvellous, or you're a professor who wants to look at the world with starry-eyed wonder again, How to Speak Science is a witty yet deeply revelatory exploration of the essential mysteries of the universe. Because if a goat can explain scientific theory, you can too.

This introductory textbook for standard undergraduate courses in thermodynamics has been completely rewritten to explore a greater number of topics, more clearly and concisely. Starting with an overview of important quantum behaviours, the book teaches students how to calculate probabilities in order to provide a firm foundation for later chapters. It introduces the ideas of classical thermodynamics and explores them both in general and as they are applied to specific processes and interactions. The remainder of the book deals with statistical mechanics. Each topic ends with a boxed summary of ideas and results, and every chapter contains numerous homework problems, covering a broad range of difficulties. Answers are given to odd-numbered problems, and solutions to even-numbered problems are available to instructors at www.cambridge.org/9781107694927.

Statistische Mechanik ist eine deduktive Darstellung des Gleichgewichts basierend auf einer einzigen Hypothese - der Form der mikrokanonischen Dichtematrix. Auch die wichtigsten Elemente von Nichtgleichgewichtsphanomenen werden behandelt. Vorausgesetzt wird der Kurs Quantenmechanik (vom selben Autor erschienen als Quantenmechanik und Quantenmechanik fur Fortgeschrittene). Zwischenrechnungen werden ausfuhrlich und vollstandig durchgefuhrt. Aufgaben am Kapitelende helfen beim Festigen des Stoffes. Uber die Grundlagen hinaus wird versucht, die Breite und Vielfalt der Anwendungen der Statistischen Mechanik zu demonstrieren. Moderne Gebiete wie Renormierungsgruppentheorie, Perkolation, stochastische Bewegungsgleichungen und deren Anwendungen in der kritischen Dynamik werden besprochen. Fur Studierende der Physik nach dem Vordiplom.

Die dritte uberarbeitete Auflage besticht durch ihre stringente Darstellung und illustriert anschaulich die vielfaltigen Anwendungen der statistischen Mechanik."

Questo libro cura un primo approccio allo studio della Meccanica dei Fluidi, privilegiando la sistemazione formale degli argomenti trattati.

I primi 5 capitoli sono di base: introdotto il concetto di flusso e dedotte le equazioni del moto, vengono studiate l Idrostatica, le proprieta rotazionali del flusso ed alcune soluzioni analitiche classiche. I rimanenti 8 capitoli affrontano argomenti importanti, quali il flusso piano attorno ad un corpo (con particolare enfasi sui legami integrali e l analisi conforme), la turbolenza (discutendo alcune delle principali ipotesi semplificative adottate e le loro conseguenze formali) e lo strato limite. Il testo si chiude con una breve discussione degli effetti della comprimibilita.

I differenti argomenti sono trattati con inusuale rigore formale, allo scopo di fornire le basi per eventuali approfondimenti. Di ogni modello matematico viene discusso il corrispondente approccio numerico, stimolando nel Lettore l interesse verso approcci formalmente corretti e valutazioni quantitative di accuratezza controllata.

This book presents new and updated developments in the molecular theory of mixtures and solutions. It is based on the theory of Kirkwood and Buff which was published more than fifty years ago. This theory has been dormant for almost two decades. It has recently become a very powerful and general tool to analyze, study and understand any type of mixtures from the molecular, or the microscopic point of view. The traditional approach to mixture has been, for many years, based on the study of excess thermodynamic quantities. This provides a kind of global information on the system. The new approach provides information on the local properties of the same system. Thus, the new approach supplements and enriches our information on mixtures and solutions.

This book presents the life and personality, the scientific and philosophical work of Ludwig Boltzmann, one of the great scientists who marked the passage from 19th- to 20th-Century physics. His rich and tragic life, ending by suicide at the age of 62, is described in detail. A substantial part of the book is devoted to discussing his scientific and philosophical ideas and placing them in the context of the second half of the 19th century. The fact that Boltzmann was the man who did most to establish that there is a microscopic, atomic structure underlying macroscopic bodies is documented, as is Boltzmann's influence on modern physics, especially through the work of Planck on light quanta and of Einstein on Brownian motion. Boltzmann was the centre of a scientific upheaval, and he has been proved right on many crucial issues. He anticipated Kuhn's theory of scientific revolutions and proposed a theory of knowledge based on Darwin. His basic results, when properly understood, can also be stated as mathematical theorems. Some of these have been proved: others are still at the level of likely but unproven conjectures. The main text of this biography is written almost entirely without equations. Mathematical appendices deepen knowledge of some technical aspects of the subject.

Mathcad ist anerkanntermassen eines der besten Softwaretools fur technische Berechnungen und Dokumentation. Mathcad folgt dem Industriestandard und ist dabei so flexibel und leistungsfahig wie eine Programmiersprache.

Das offizielle Benutzerhandbuch fur Mathcad 12 beschreibt detailliert die Grundlagen der Nutzung von Mathcad 12, seine Arbeitsblatter und die Programmierung.

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This book presents five sets of pedagogical lectures by internationally respected researchers on nonlinear instabilities and the transition to turbulence in hydrodynamics. The book begins with a general introduction to hydrodynamics covering fluid properties, flow measurement, dimensional analysis and turbulence. Chapter two reviews the special characteristics of instabilities in open flows. Chapter three presents mathematical tools for multiscale analysis and asymptotic matching applied to the dynamics of fronts and localized nonlinear states. Chapter four gives a detailed review of pattern forming instabilities. The final chapter provides a detailed and comprehensive introduction to the instability of flames, shocks and detonations. Together, these lectures provide a thought-provoking overview of current research in this important area.