Physik - UZH

S = k · ln W

∆S > 0: irreversibler Prozess

∆S = 0: thermodynamisches Gleichgewicht

∆S < 0: im abgeschlossenen System nicht möglich

· Es gibt keine Entropieerhaltung

· Entropie ist eine Zustandsgrösse

· Entropieänderungen definieren die Richtung der Zeit

· isothermer Prozess

· ∆W = - ∆Q (∆U = 0)

· \(I_W = {\mathrm{d}Q \over \mathrm{d}t}\)

· \(I_W = A · j_W = - \lambda · A · {\Delta T \over \Delta x}\)

· Wärmestrom durch Fläche

· \(j_W = {I_W \over A}\)

·  \(j_W = - \lambda · {\mathrm{d}T \over \mathrm{d}x}\)    (λ = Wärmeleitfähigkeit)

Flüssigkeit und Dampf befinden sich im Gleichgewicht

Anzahl Teilchen, die verdunsten = Anzahl Teilchen, die kondensieren

\(\mathrm{relative \space Luftfeuchtigkeit} = {\mathrm{Partialdruck} \over \mathrm{Dampfdruck}} · 100\%\)

· kleine Strömungsgeschwindigkeiten

· dünne Röhrendurchmesser

· Das Strömungsprofil ist zeitlich konstant / stationär

· keine Verwirbelung

· Gegenteil: Turbulente Strömung

\(\mathrm{I} = {\mathrm{Menge} \over \mathrm{Zeit}} = \rho · {\mathrm{d}V \over \mathrm{d}t}\)   (\(\rho = {\mathrm{Masse} \over \mathrm{Volumen}}\space \space \space \mathrm{bzw.} \space \space \space \rho = {\mathrm{Ladung} \over \mathrm{Volumen}}\))

\(j = {\Delta I \over \Delta A}\)

\(\vec j = \rho · \vec v\)

A · ρ · v = I = konstant

(nur für ideale Flüssigkeiten)

· keine Kompressibilität

· keine Turbulenzen

· keine Viskosität

\(p + \rho·g·h + {1 \over 2}·\rho ·v^2 = konstant\)

Statischer Druck + Schweredruck + Staudruck = konstant

· \(v = \sqrt{2gh} \)

· Bernoulli - Gleichung für v der Oberfläche = 0

aus dem Bernoulli - Gesetz folgt wegen der horizontalen Röhre:

\(p + {1 \over 2}·\rho·v^2 = konstant\)

Solange das Rohr im Wasser ist, bleibt der Druck auf das auslaufende Wasser konstant

→ Auslaufgeschwindigkeit ist konstant

· (innere) Reibung führt zur Erhöhung der Temperatur

· \(p_1 + \rho·g·h_1 + {1 \over 2}·\rho ·{v_1} ^2 = p_2 + \rho·g·h_2 + {1 \over 2}·\rho ·{v_2} ^2+ {\Delta F_R \over A}\)

· aus \(v_1 = v_2\) folgt  \(p_2 - p_1 ={ -\Delta F_R \over A}\) (linearer Druckabfall)

· \({\mathrm{d}p \over \mathrm{d}l} = - {\Delta p \over L} = konstant\)

\(J_V ={ \Delta V \over \Delta t} = {\Delta p \over L}{\pi \over 8 \eta} r^4\)

\(R = {p_1 - p_2 \over I} = {8\eta l \over \pi r^4}\)

\(R = R_1 + R_2 + \space ...\)

\({1 \over R} = {1 \over R_1} + {1 \over R_2} +\space ...\)

\(R = {1 \over G}\)  [R] = 1 Ω

\(G = {1 \over R}\)  [G] = S(iemens)

\(U = R · I\)  bzw.  \(I = G · U\)

F_R = 6π · η · r · v

F_R = Reibungskraft

η = Viskosität der Flüssigkeit

r = Radius der Kugel

v = Sedimentationsgeschwindigkeit

Kugel mit Radius r in Flüssigkeit mit Viskosität η:

\(v_s = {2 \over 9}·g·r^2{\rho _K - \rho _{Fl} \over \eta}\)

(Herleitung über Kräfte-Gleichgewicht: F = F_G - F_A - F_R = 0)

\(Re = v · L · {\rho_{Fl} \over \eta}\)

v = Geschwindigkeit

L = charakteristische Länge (z.B. Rohrdurchmesser)

ρ = Dichte der Flüssigkeit

η = Viskosität der Flüssigkeit

Übergang von laminarer zu turbulenter Strömung für Re ≈ 2300 (Erfahrungswert)

· Influenz durch elektrische Leiter im elektrischen Feld

· Ladungsverschiebung auf der Oberfläche eines elektrischen Leiters

s. Bild

· Das Innere eines Leiters im elektrischen Feld ist feldfrei (da durch die Ladungsverschiebung ein Gegenfeld erzeugt wird)

· Die Ladungen sitzen auf der Leiteroberfläche → Der Innenraum eines metallischen Hohlkörpers ist ladungsfrei

· Ein Hohlkörper kann auf beliebig hohe Potentiale gebracht werden,

  wenn die Ladung auf der Innenseite aufgetragen wird, weil die Ladung immer wieder nach aussen fliesst

C = Q / U

[C] = Farad

C = C₁ + C₂ + C₃ + ... (für Parallelschaltung)

\(U = E · d\)

\(C = \epsilon_{_0} {A \over d}\)

\(j = {I \over A}\)

\(\vec j = \rho·\vec v = q · n · \vec v\)  (ρ = räumliche Ladungsdichte in As·m^-3)

spezifischer Widerstand ρ     [ρ] = Ω · m    (temperaturabhängig!)

Leitfähigkeit σ = 1/ρ

\(R = \rho ·{l \over A}\)

P = U · I

· Elektrischer Verlust in einem Leiter (wird in Wärmeenergie umgewandelt)

· P = R · I²

· P = U² / R