inhaltsverzeichnis - Sterne und Weltraum
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INHALTSVERZEICHNIS I I G GRÖSSEN UND EINHEITEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1 Physikalische Größen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1 Basisgrößenarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Abgeleitete Größenarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4 Dimension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5 Skalare Größen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6 Vektorielle Größen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7 Rechnen mit vektoriellen Größen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7.1 Summe vektorieller Größen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7.2 Differenz vektorieller Größen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7.3 Produkt einer vektoriellen mit einer skalaren Größe . . 1.7.4 Skalarprodukt zweier vektorieller Größen . . . . . . . . . . 1.7.5 Vektorprodukt zweier vektorieller Größen . . . . . . . . . . 1.7.6 Komponentendarstellung vektorieller Größen . . . . . . 26 26 26 27 28 28 29 30 30 30 31 31 32 33 2 Gleichungen physikalischer Größen . . . . . 2.1 Größengleichungen . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Zugeschnittene Größengleichungen . . 2.2.1 Tabellenköpfe . . . . . . . . . . . . . 2.2.2 Koordinatenachsen . . . . . . . . . 2.3 Zahlenwertgleichungen . . . . . . . . . . . . . . . . 34 34 34 35 36 36 . . . . . . 37 37 37 38 38 39 39 3 M 4 ............... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Internationales Einheitensystem (SI) . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Basiseinheiten des SI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Abgeleitete SI-Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Dezimale Vielfache und Teile der SI-Einheiten . . . . . . . . . 3.4 Einheiten außerhalb des SI (SI-fremde Einheiten) . . . . . . 3.5 Gesetzliche Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6 Physikalische Größenarten und ihre Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . MECHANIK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ......................... Basiseinheiten der Mechanik 4.1 Einheit der Länge . . . . . 4.1.1 Fläche . . . . . . . . 4.1.2 Volumen . . . . . . 4.1.3 Winkel . . . . . . . 4.2 Zeiteinheit . . . . . . . . . . 4.3 Masseneinheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 . . . . . . 50 50 51 52 52 53 54 10 5 6 7 Inhaltsverzeichnis Statik des starren Körpers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 5.1 Zusammensetzen von Kräften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 5.1.1 Kräfte mit gleicher Wirkungslinie . . . . . . . . . . . . . . . . 55 5.1.2 Kräfte mit gleichem Angriffspunkt . . . . . . . . . . . . . . . 56 5.1.3 Kräfte mit verschiedenen Angriffspunkten . . . . . . . . . 57 5.1.4 Parallele Kräfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 5.2 Zerlegen von Kräften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5.3 Drehmoment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5.4 Gleichgewichtsbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 5.5 Einfache Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 5.5.1 Hebel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 5.5.2 Feste Rolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5.5.3 Lose Rolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5.5.4 Flaschenzug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5.5.5 Differenzialflaschenzug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 5.5.6 Geneigte Ebene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 5.5.7 Keil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 5.5.8 Schraube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 5.6 Gleichgewicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 5.6.1 Schwerpunkt (Massenmittelpunkt) . . . . . . . . . . . . . . . 65 5.6.2 Gleichgewichtsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 5.6.3 Standfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Kinematik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 6.1 Translation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 6.1.1 Gleichförmige Translation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 6.1.2 Gleichmäßig beschleunigte Translation . . . . . . . . . . . 70 6.1.3 Ungleichmäßig beschleunigte Translation . . . . . . . . . 74 6.2 Fall und Wurf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 6.2.1 Freier Fall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 6.2.2 Senkrechter Wurf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 6.2.3 Zusammengesetzte Bewegung . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 6.2.4 Waagerechter Wurf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 6.2.5 Schräger Wurf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 6.3 Rotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 6.3.1 Gleichförmige Rotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 6.3.2 Gleichmäßig beschleunigte Rotation . . . . . . . . . . . . . 87 6.3.3 Ungleichmäßig beschleunigte Rotation . . . . . . . . . . . 91 6.3.4 Bewegung auf der Kreisbahn (Umfangsbewegung) . . . 94 6.3.5 Größen der Rotation als Vektoren . . . . . . . . . . . . . . . . 95 6.4 Krummlinige Bewegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Dynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 7.1 Kräfte bei der Translation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 7.1.1 Masse und Kraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 7.1.2 Dichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 7.1.3 Federkraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 11 Inhaltsverzeichnis 7.2 7.3 7.4 7.5 8 9 7.1.4 Reibungskraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1.5 Trägheitskräfte bei der Translation . . . . . . . . . . Arbeit, Energie und Leistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2.1 Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2.2 Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2.3 Gesetz von der Erhaltung der Energie . . . . . . . . 7.2.4 Leistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2.5 Wirkungsgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Impuls und Stoß . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.1 Impuls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.2 Kraftstoß . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.3 Impulssatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.4 Elastischer Stoß . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.5 Unelastischer Stoß . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.6 Teilelastischer Stoß . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dynamik der Drehbewegung (Dynamik starrer Körper) . 7.4.1 Zentripetalkraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4.2 Trägheitskräfte bei der Rotation . . . . . . . . . . . . 7.4.3 Dynamisches Grundgesetz der Rotation . . . . . . 7.4.4 Trägheitsmoment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4.5 Arbeit bei der Rotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4.6 Leistung bei der Rotation . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4.7 Rotationsenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4.8 Drehimpuls (Drall) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gravitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5.1 Gravitationsgesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5.2 Fallbeschleunigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5.3 Gravitationsfeld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5.4 Arbeit im Gravitationsfeld . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5.5 Astronautische Geschwindigkeiten . . . . . . . . . 7.5.6 Kepler’sche Gesetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5.7 Daten des Sonnensystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ruhende Flüssigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1 Druck in Flüssigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1.1 Kolbendruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1.2 Schweredruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2 Kompressibilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3 Auftrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3.1 Bestimmung der Dichte fester Körper . . . . . . . . . 8.3.2 Bestimmung der Dichte von Flüssigkeiten . . . . . Ruhende Gase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.1 Druck und Volumen eines Gases . . . . . 9.1.1 Überdruck . . . . . . . . . . . . . . . . 9.1.2 Messung des Gasdrucks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 105 106 106 111 113 114 116 117 117 117 119 119 121 122 124 124 125 126 128 135 136 137 138 140 141 142 143 144 144 147 148 . . . 150 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 151 152 153 153 154 155 . . . . . . . . . . . . . . . 156 . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 I 12 Inhaltsverzeichnis 9.2 10 11 12 13 Luftdruck . . . . . . . . . . . . . . . . 9.2.1 Luftdruckmessung . . . 9.2.2 Wirkung des Luftdrucks 9.2.3 Auftrieb in Gasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 159 160 160 Strömungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1 Reibungsfreie Strömung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1.1 Ausfluss aus Gefäßen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1.2 Durchfluss durch Röhren . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1.3 Druck in Strömungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1.4 Druckmessung in Strömungen . . . . . . . . . . . . . . 10.2 Laminare Strömung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2.1 Dynamische Viskosität (Zähigkeit) . . . . . . . . . . . 10.2.2 Laminare Strömung durch ein Rohr . . . . . . . . . . 10.2.3 Laminare Strömung um eine Kugel . . . . . . . . . . 10.3 Turbulente Strömung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.3.1 Strömungswiderstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.3.2 Strömungsleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.3.3 Reynolds’sches Ähnlichkeitsgesetz . . . . . . . . . . . . . . 161 Moleküle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1 Molekularkräfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.1 Kohäsion und Adhäsion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.2 Oberflächenspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.3 Kapillarität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Molekularbewegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2.1 Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2.2 Osmose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.3 Lösungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.3.1 Molekulardisperse Systeme (echte Lösungen) . . . 11.3.2 Kolloiddisperse Systeme (kolloide Lösungen) . . . 11.3.3 Korpuskulardisperse Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Elastizität fester Körper . . 12.1 Dehnung . . . . . . . . . 12.2 Kompression . . . . . . 12.3 Scherung . . . . . . . . . 12.4 Torsion (Drillung) . . . 12.5 Härte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 161 162 163 165 167 168 169 172 173 173 174 174 176 176 177 179 180 181 181 181 181 182 182 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mechanische harmonische Schwingungen . . . . . . . . . . . . 13.1 Ungedämpfte harmonische Schwingung . . . . . . . . . . . . 13.1.1 Phasenwinkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.1.2 Elongation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.1.3 Geschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.1.4 Beschleunigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.1.5 Rückstellkraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 187 188 189 190 . . . 192 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 193 194 195 195 196 13 Inhaltsverzeichnis 14 13.2 Eigenfrequenz der ungedämpften harmonischen Schwingung 13.2.1 Schwingungsgleichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.2 Lineare Federschwingung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.3 Drehschwingung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.4 Pendelschwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.5 Flüssigkeitsschwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.6 Schwingungsenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3 Freie gedämpfte Schwingung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3.1 Schwingungsgleichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3.2 Elongation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3.3 Eigenfrequenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3.4 Aperiodische Bewegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.4 Erzwungene Schwingung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.4.1 Schwingungsgleichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.4.2 Elongation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.4.3 Resonanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.5 Überlagerung von Schwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.5.1 Schwingungen gleicher Richtung und Frequenz . . . . . 13.5.2 Schwingungen gleicher Richtung und ungleicher Frequenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.5.3 Schwingungen ungleicher Richtung . . . . . . . . . . . . . . 13.6 Gekoppelte Schwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 197 198 199 200 203 203 205 206 207 209 210 213 213 214 215 218 218 220 222 226 Mechanische Wellen . . . . . . . . . . . . . . . . 14.1 Wellenausbreitung . . . . . . . . . . . . . . . 14.1.1 Huygens’sches Prinzip . . . . . . . 14.1.2 Wellenarten . . . . . . . . . . . . . . 14.2 Lineare Sinuswelle . . . . . . . . . . . . . . . 14.2.1 Wellengleichung . . . . . . . . . . . 14.2.2 Elongation . . . . . . . . . . . . . . . 14.2.3 Phasengeschwindigkeit . . . . . . 14.2.4 Phasensprung . . . . . . . . . . . . . 14.2.5 Stehende Wellen . . . . . . . . . . . 14.3 Wellen in ausgedehnten Medien . . . . . 14.3.1 Überlagerung . . . . . . . . . . . . . 14.3.2 Reflexion . . . . . . . . . . . . . . . . 14.3.3 Brechung . . . . . . . . . . . . . . . . 14.3.4 Beugung . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.4 Größen des Wellenfeldes . . . . . . . . . . . 14.4.1 Energiedichte . . . . . . . . . . . . . 14.4.2 Energiestrom . . . . . . . . . . . . . 14.4.3 Leistung . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.4.4 Intensität . . . . . . . . . . . . . . . . 14.4.5 Wellenwiderstand . . . . . . . . . . 229 229 229 231 231 231 232 233 233 235 235 236 236 237 238 238 238 239 239 240 . . . . . . . . . . . . . . . 229 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I 14 W 15 16 17 Inhaltsverzeichnis WÄRMELEHRE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 . . . 241 Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.1 Temperaturmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.1.1 Temperaturskalen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.1.2 Thermometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.2 Ausdehnung fester Körper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.2.1 Längenänderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.2.2 Flächenänderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.2.3 Volumenänderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.3 Ausdehnung von Flüssigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.3.1 Volumenänderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.3.2 Dichteänderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.4 Ausdehnung der Gase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.4.1 Volumenänderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.4.2 Druckänderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.5 Gasgesetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.5.1 Zustandsgleichung des idealen Gases . . . . . . . . 15.5.2 Gasdichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.5.3 Normvolumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.5.4 Gasgemische . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.5.5 Molare Größen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wärmeenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.1 Wärmemenge . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.1.1 Wärmeinhalt . . . . . . . . . . . . . . 16.1.2 Wärmekapazität . . . . . . . . . . . 16.1.3 Wasserwert . . . . . . . . . . . . . . . 16.2 Spezifische Wärmekapazität . . . . . . . . 16.3 Wärmemischung . . . . . . . . . . . . . . . . 16.4 Wärmequellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.4.1 Sonnenenergie . . . . . . . . . . . . 16.4.2 Verbrennungsenergie . . . . . . . 16.4.3 Elektrische Energie . . . . . . . . . 16.4.4 Mechanische Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 242 243 244 244 245 246 247 247 248 248 248 250 252 252 253 255 255 256 . . . . . . . . . . . . . . . 259 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aggregatzustände . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.1 Schmelzen und Erstarren . . . . . . . . . . . 17.1.1 Schmelzpunkt . . . . . . . . . . . . . . 17.1.2 Erstarrungspunkt von Lösungen 17.1.3 Volumenänderung . . . . . . . . . . 17.1.4 Schmelzwärme . . . . . . . . . . . . . 17.1.5 Lösungswärme . . . . . . . . . . . . . 17.2 Verdampfen und Kondensieren . . . . . . . 17.2.1 Siedepunkt . . . . . . . . . . . . . . . . 17.2.2 Siedepunkt von Lösungen . . . . . 17.2.3 Volumenänderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 260 260 261 262 264 265 265 266 267 267 . . . . . . . . . . . . . . 269 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 270 270 271 271 272 272 273 273 273 15 Inhaltsverzeichnis 17.2.4 Verdampfungswärme . . . . . . . . . . . 17.2.5 Verdunsten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.2.6 Sublimieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.3 Dämpfe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.3.1 Gesättigter Dampf . . . . . . . . . . . . . . 17.3.2 Ungesättigter Dampf . . . . . . . . . . . . 17.3.3 Dampfbildung im gaserfüllten Raum 17.3.4 Tripelpunkt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.3.5 Luftfeuchtigkeit . . . . . . . . . . . . . . . 17.4 Reale Gase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.4.1 Zustandsgleichung realer Gase . . . . 17.4.2 Kritische Temperatur . . . . . . . . . . . . 17.4.3 Verflüssigung der Gase . . . . . . . . . . 18 19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 275 275 275 275 276 276 277 278 280 280 281 282 Zustandsänderung des idealen Gases . . . . . . . . . . . . . . . . 18.1 Erster Hauptsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.1.1 Volumenänderungsarbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.1.2 Innere Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.1.3 Enthalpie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.2 Isochore Zustandsänderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.3 Isobare Zustandsänderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.4 Isotherme Zustandsänderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.5 Isentrope Zustandsänderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.6 Polytrope Zustandsänderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.7 Kreisprozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.7.1 Carnot’scher Kreisprozess . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.7.2 Thermischer Wirkungsgrad des Carnot-Prozesses 18.7.3 Thermische Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.8 Zweiter Hauptsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.8.1 Reversible und irreversible Prozesse . . . . . . . . . . 18.8.2 Entropie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 Kinetische Wärmetheorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19.1 Anzahl und Masse der Moleküle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19.1.1 Loschmidt-Konstante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19.1.2 Avogadro-Konstante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19.1.3 Boltzmann-Konstante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19.1.4 Masse eines Moleküls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19.2 Druck in einem Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19.3 Geschwindigkeit der Moleküle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19.3.1 Maxwell-Verteilung der Geschwindigkeit . . . . . . 19.3.2 Wahrscheinlichste Geschwindigkeit . . . . . . . . . . 19.3.3 Mittlere quadratische Geschwindigkeit . . . . . . . . 19.3.4 Mittelwert der Geschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . 19.4 Energie der Moleküle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19.4.1 Kinetische Energie eines Moleküls . . . . . . . . . . . . . . 309 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 285 286 287 287 288 289 291 294 298 299 300 301 303 303 304 309 309 309 310 310 310 312 312 313 314 314 315 315 I 16 20 A 21 22 23 Inhaltsverzeichnis 19.4.2 Gleichverteilungssatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19.4.3 Innere Energie und spezifische Wärmekapazität . 19.5 Stoßzahl und freie Weglänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19.5.1 Mittlere Stoßzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19.5.2 Mittlere freie Weglänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wärmetransport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20.1 Wärmeströmung (Konvektion) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20.2 Wärmeleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20.3 Wärmeübergang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20.4 Wärmedurchgang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20.5 Temperaturstrahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20.5.1 Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20.5.2 Emission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20.5.3 Strahlungsgesetz von Stefan und Boltzmann . . . 20.5.4 Strahlungsgesetz von Planck . . . . . . . . . . . . . . . 20.5.5 Verschiebungsgesetz von Wien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316 316 318 318 319 321 321 321 324 325 328 328 329 330 331 332 AKUSTIK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333 . . . 333 Schallerzeugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.1 Wesen des Schalls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2 Schallquellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2.1 Schwingende Saiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2.2 Schwingende Luftsäulen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.3 Tonleiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.3.1 Harmonische (diatonische) Tonleiter . . . . . . . . . 21.3.2 Chromatische Tonleiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.3.3 Gleichmäßig temperierte chromatische Tonleiter 21.3.4 Normstimmton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.3.5 Intervalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schallausbreitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.1 Schallgeschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.1.1 Schallgeschwindigkeit in Festkörpern . . . . . . . . . 22.1.2 Schallgeschwindigkeit in Flüssigkeiten . . . . . . . . 22.1.3 Schallgeschwindigkeit in Gasen . . . . . . . . . . . . . 22.1.4 Schallgeschwindigkeit in Luft . . . . . . . . . . . . . . . 22.2 Doppler-Effekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.3 Überlagerung von Schallwellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.3.1 Auslöschung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.3.2 Verstärkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.3.3 Schwebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schallmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23.1 Schallfeldgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23.1.1 Schallschnelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23.1.2 Schalldruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23.1.3 Schallintensität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . 333 334 334 335 335 336 336 337 337 338 340 340 340 340 341 341 342 346 346 346 346 348 348 348 349 350 17 Inhaltsverzeichnis 23.1.4 23.1.5 23.2 Hören 23.2.1 23.2.2 23.2.3 24 O 25 Schallpegel . . . . . . . . . Relativer Schallpegel . . .................. Hörfläche . . . . . . . . . . Lautstärkepegel . . . . . Bewerteter Schallpegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ultraschall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24.1 Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24.1.1 Schallstärke . . . . . . . . . . . . . . 24.1.2 Ausbreitung . . . . . . . . . . . . . . 24.2 Erzeugung von Ultraschall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351 354 354 354 355 357 . . . . . . . . . . . . . . . 358 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358 358 358 359 OPTIK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360 . . . . . . . . . . . . . . . 360 Strahlenoptik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25.1 Lichtausbreitung . . . . . . . . . . . . . . . . 25.1.1 Geradlinigkeit der Ausbreitung 25.1.2 Lichtgeschwindigkeit . . . . . . . 25.2 Reflexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25.2.1 Reflexionsgesetz . . . . . . . . . . . 25.2.2 Ebener Spiegel . . . . . . . . . . . . 25.2.3 Hohlspiegel (Konkavspiegel) . . 25.2.4 Wölbspiegel (Konvexspiegel) . . 25.3 Brechung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25.3.1 Brechungsgesetz . . . . . . . . . . . 25.3.2 Totalreflexion . . . . . . . . . . . . . 25.3.3 Planparallele Platte . . . . . . . . . 25.3.4 Prisma . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25.4 Linsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25.4.1 Linsenarten . . . . . . . . . . . . . . . 25.4.2 Bestimmung der Brennweite . . 25.4.3 Konstruktion des Linsenbildes . 25.4.4 Abbildungsgesetze . . . . . . . . . 25.4.5 Dicke Linsen . . . . . . . . . . . . . . 25.4.6 Abbildungsfehler . . . . . . . . . . 25.5 Optische Geräte . . . . . . . . . . . . . . . . . 25.5.1 Projektor . . . . . . . . . . . . . . . . . 25.5.2 Kamera (Fotoapparat) . . . . . . . 25.5.3 Auge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25.5.4 Lupe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25.5.5 Mikroskop . . . . . . . . . . . . . . . . 25.5.6 Fernrohre . . . . . . . . . . . . . . . . 25.6 Zerlegung des Lichts . . . . . . . . . . . . . . 25.6.1 Lichtquellen . . . . . . . . . . . . . . 25.6.2 Lichtzerlegung . . . . . . . . . . . . 25.6.3 Komplementärfarben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360 360 360 361 361 362 362 364 365 365 366 367 368 369 369 371 372 373 374 375 376 376 378 379 381 382 383 385 385 386 387 I 18 Inhaltsverzeichnis 25.6.4 Farbmischung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387 25.6.5 Spektren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388 25.6.6 Dispersion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 26 27 E 28 Wellenoptik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26.1 Interferenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26.1.1 Farben dünner Schichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26.1.2 Newton’sche Ringe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26.2 Beugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26.2.1 Beugung am engen Spalt . . . . . . . . . . . . . . . . . 26.2.2 Beugung am Doppelspalt . . . . . . . . . . . . . . . . . 26.2.3 Beugungsgitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26.2.4 Beugungsspektrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26.2.5 Beugung an kreisförmiger Öffnung . . . . . . . . . . 26.2.6 Auflösungsvermögen optischer Geräte . . . . . . . 26.3 Polarisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26.3.1 Polarisation durch Reflexion . . . . . . . . . . . . . . . . 26.3.2 Polarisation durch Doppelbrechung . . . . . . . . . . 26.3.3 Spannungsdoppelbrechung . . . . . . . . . . . . . . . 26.3.4 Kerr-Effekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26.3.5 Optische Aktivität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26.3.6 Faraday-Effekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391 Lichtstrahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27.1 Strahlungsphysikalische Größen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27.2 Lichttechnische Größen (Fotometrie) . . . . . . . . . . . . . . . 27.2.1 Spektraler Hellempfindlichkeitsgrad . . . . . . . . . . 27.2.2 Lichtstärke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27.2.3 Leuchtdichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27.2.4 Lichtstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27.2.5 Spezifische Lichtausstrahlung . . . . . . . . . . . . . . 27.2.6 Lichtmenge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27.2.7 Beleuchtungsstärke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27.2.8 Belichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27.3 Fotometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27.3.1 Messung der Lichtstärke . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27.3.2 Messung des Gesamtlichtstroms . . . . . . . . . . . . 27.3.3 Messung der Beleuchtungsstärke . . . . . . . . . . . . . . . 404 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391 391 392 393 394 395 395 396 396 397 398 399 400 401 402 402 403 404 406 406 407 409 410 411 411 412 413 414 414 415 415 ELEKTRIK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416 . . . 416 Gleichstromkreis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28.1 Elektrischer Strom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28.1.1 Elektrische Stromstärke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28.1.2 Elektrische Ladung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28.2 Elektrische Spannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28.2.1 Quellenspannung Uq (Urspannung) . . . . . . . . . . 28.2.2 Spannungsabfall U . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416 416 416 417 417 418 19 Inhaltsverzeichnis 28.3 Elektrischer Widerstand . . . . . . . . . . . . . . . 28.3.1 Spezifischer elektrischer Widerstand 28.3.2 Widerstand und Temperatur . . . . . . 28.4 Elektrischer Stromkreis . . . . . . . . . . . . . . . . 28.5 Stromverzweigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28.6 Schaltung von Widerständen . . . . . . . . . . . 28.6.1 Reihenschaltung . . . . . . . . . . . . . . . 28.6.2 Parallelschaltung . . . . . . . . . . . . . . . 28.6.3 Spannungsteiler . . . . . . . . . . . . . . . 28.6.4 Wheatstone’sche Messbrücke . . . . . 28.7 Messung von Stromstärke und Spannung . . 28.7.1 Strommesser . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28.7.2 Spannungsmesser . . . . . . . . . . . . . . 28.8 Elektrische Arbeit und Leistung . . . . . . . . . . 28.8.1 Elektrische Arbeit . . . . . . . . . . . . . . 28.8.2 Elektrische Leistung . . . . . . . . . . . . . 29 30 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418 420 420 421 424 424 424 425 426 426 427 427 428 429 429 430 Elektrisches Feld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29.1 Elektrische Ladung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29.2 Elektrische Feldstärke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29.2.1 Elektrisches Potenzial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29.2.2 Elektrische Flussdichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29.2.3 Dielektrikum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29.2.4 Feldstärke an Kugeloberflächen . . . . . . . . . . . . . 29.3 Kapazität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29.3.1 Kondensator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29.3.2 Parallelschaltung von Kondensatoren . . . . . . . . . 29.3.3 Reihenschaltung von Kondensatoren . . . . . . . . . 29.4 Kraft und Energie im elektrischen Feld . . . . . . . . . . . . . . 29.4.1 Kraftwirkung im Feld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29.4.2 Energie des Feldes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29.4.3 Energiedichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29.4.4 Auf- und Entladung eines Kondensators . . . . . . . . . . 431 Magnetisches Feld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.1 Dauermagnetismus (permanenter Magnetismus) . . . . . . 30.1.1 Stabmagnet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.1.2 Magnetfeld der Erde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.2 Elektromagnetismus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.2.1 Magnetische Feldstärke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.2.2 Durchflutungsgesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.2.3 Magnetische Spannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.2.4 Magnetische Flussdichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.2.5 Magnetischer Fluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.2.6 Stoff im magnetischen Feld . . . . . . . . . . . . . . . . 30.2.7 Ferromagnetische Stoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431 432 433 435 436 437 438 439 442 442 443 443 444 445 445 448 448 448 449 449 451 452 454 455 456 458 I 20 31 32 33 Inhaltsverzeichnis 30.3 Elektromagnetische Induktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.3.1 Induktionsgesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.3.2 Induktion im bewegten Leiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.3.3 Selbstinduktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.3.4 Schaltung von Induktivitäten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.3.5 Ein- und Ausschalten von Stromkreisen mit Induktivität 30.4 Kraft und Energie im magnetischen Feld . . . . . . . . . . . . . . . . 30.4.1 Kraftwirkungen im Feld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.4.2 Energie des Feldes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.4.3 Energiedichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30.4.4 Elektrische und magnetische Feldgrößen . . . . . . . . . . 461 461 462 463 465 465 466 466 472 473 474 Elektrische Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . 31.1 Generatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1.1 Wechselstromgenerator . . . . . 31.1.2 Gleichstromgenerator . . . . . . . 31.1.3 Drehstromgenerator . . . . . . . . 31.2 Motoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2.1 Wechselstrommotoren . . . . . . 31.2.2 Gleichstrommotoren . . . . . . . . 31.2.3 Drehstrommotoren . . . . . . . . . 475 475 477 478 479 480 480 481 . . . . . . . . . . . . . . . 475 . . . . . . . . . . . . . . . . Wechselstromkreis . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.1 Effektivwerte von Strom und Spannung . 32.2 Wechselstromwiderstand . . . . . . . . . . . 32.2.1 Induktiver Widerstand . . . . . . . . 32.2.2 Kapazitiver Widerstand . . . . . . . 32.2.3 Blindwiderstand . . . . . . . . . . . . 32.2.4 Scheinwiderstand . . . . . . . . . . . 32.2.5 Phasenverschiebung . . . . . . . . . 32.2.6 Resonanz . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.3 Wechselstromleistung . . . . . . . . . . . . . 32.3.1 Wirkleistung . . . . . . . . . . . . . . . 32.3.2 Blindleistung . . . . . . . . . . . . . . . 32.3.3 Scheinleistung . . . . . . . . . . . . . 32.4 Transformator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektrische Leitung . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.1 Stromleitung durch Festkörper . . . . . . 33.1.1 Energiebändermodell . . . . . . . 33.1.2 Metallische Leiter . . . . . . . . . . 33.1.3 Thermoelektrizität . . . . . . . . . . 33.1.4 Halbleiter . . . . . . . . . . . . . . . . 33.1.5 Eigenleitung . . . . . . . . . . . . . . 33.1.6 n-Leitung . . . . . . . . . . . . . . . . 33.1.7 p-Leitung . . . . . . . . . . . . . . . . 33.1.8 pn-Übergang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482 483 483 485 486 487 488 489 490 490 491 492 493 . . . . . . . . . . . . . . . 495 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497 497 498 499 501 501 503 504 504 21 Inhaltsverzeichnis 33.1.9 Bipolarer Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.1.10 Unipolarer Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.2 Stromleitung in Flüssigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.2.1 Elektrolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.2.2 Galvanische Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.2.3 Akkumulatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.3 Stromleitung in Gasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.3.1 Unselbstständige Entladung . . . . . . . . . . . . . . 33.3.2 Selbstständige Entladung . . . . . . . . . . . . . . . . 33.3.3 Glimmentladung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.3.4 Kathodenstrahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.3.5 Kanalstrahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.3.6 Röntgenstrahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.4 Stromleitung im Vakuum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.4.1 Energie und Geschwindigkeit freier Elektronen . 33.4.2 Elektronenbewegung im elektrischen Querfeld 33.4.3 Elektronenemission aus Metallen . . . . . . . . . . . 33.4.4 Elektronenröhren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 K 35 36 . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektrische Schwingungen und Wellen . . . . . . . . . . . . . . . 34.1 Elektromagnetische Schwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . 34.1.1 Schwingkreis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.1.2 Ungedämpfte elektromagnetische Schwingung . 34.1.3 Erzeugung ungedämpfter elektromagnetischer Schwingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.1.4 Offener Schwingkreis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.1.5 Gedämpfte elektromagnetische Schwingung . . . 34.2 Elektromagnetische Wellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34.2.1 Elektromagnetische Welle auf einer Leitung . . . . 34.2.2 Freie elektromagnetische Wellen . . . . . . . . . . . . 34.2.3 Spektrum elektromagnetischer Wellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506 509 510 510 512 512 514 514 515 515 516 517 517 517 517 520 521 524 . . . 527 . . . . 527 . . . . 527 . . . . 527 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529 529 530 531 531 533 535 ATOM- UND KERNPHYSIK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537 . . . . . . . . . . . . . . . 537 Quanten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.1 Energie-Masse-Relation . . . . . . . . . . . . 35.2 Photon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.2.1 Masse des Photons . . . . . . . . . 35.2.2 Impuls des Photons . . . . . . . . . 35.2.3 Compton-Effekt . . . . . . . . . . . . 35.3 Materiewellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35.4 Unschärferelation . . . . . . . . . . . . . . . . Atome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36.1 Aufbau und Kennzeichnung . . . . . . . . 36.1.1 Isotope Nuklide . . . . . . . . . . . . 36.1.2 Isobare Nuklide . . . . . . . . . . . . 36.1.3 Isotone Nuklide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537 538 538 538 539 541 543 . . . . . . . . . . . . . . . 545 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545 546 546 547 I 22 Inhaltsverzeichnis 36.2 Masse . . . . . . . . . . . . . . 36.2.1 Atommasse . . . . . 36.2.2 Anzahl der Atome 36.2.3 Massendefekt . . . 36.3 Kernbindungsenergie . . . 36.4 Größe . . . . . . . . . . . . . . 36.4.1 Elektronenradius . 36.4.2 Kernradius . . . . . 36.4.3 Atomradius . . . . . 37 38 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547 547 549 549 550 551 551 552 552 Atomhülle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37.1 Bohr’sche Postulate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37.1.1 1. Postulat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37.1.2 2. Postulat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37.2 Wasserstoffatom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37.2.1 Bahngeschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37.2.2 Umlauffrequenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37.2.3 Bahnradius . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37.2.4 Energieniveau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37.2.5 Frequenzen der Strahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . 37.2.6 Wasserstoffspektrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37.3 Quantenzahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37.3.1 Hauptquantenzahl n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37.3.2 Nebenquantenzahl l (Drehimpulsquantenzahl) . . 37.3.3 Magnetische Quantenzahl m . . . . . . . . . . . . . . . 37.3.4 Spinquantenzahl s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37.3.5 Besetzung der Schalen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37.4 Strahlungsemission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37.4.1 Termschema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37.4.2 Anregung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37.4.3 Metastabile Zustände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37.4.4 Röntgenstrahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37.5 Wellenmechanisches Atommodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553 Radioaktivität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.1 Radioaktive Umwandlung (radioaktiver Zerfall) . . . . . . . 38.1.1 Stabilität des Kerns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.1.2 α -Zerfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.1.3 β -Zerfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.1.4 β + -Zerfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.1.5 γ -Emission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.2 Statistik des Zerfalls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.2.1 Zerfallskonstante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.2.2 Zerfallsgesetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.2.3 Halbwertszeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.2.4 Aktivität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553 553 554 554 554 555 556 557 559 560 561 561 561 562 563 564 565 565 565 566 567 568 570 570 571 571 572 573 573 573 573 574 574 23 Inhaltsverzeichnis 39 40 R 41 38.3 Zerfallsreihen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.4 Schwächung der Kernstrahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.4.1 γ -Strahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.4.2 β -Strahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.4.3 α -Strahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.5 Dosimetrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.5.1 Energiedosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.5.2 Energiedosisleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.5.3 Ionendosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.5.4 Äquivalentdosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.6 Strahlenschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38.7 Strahlennachweis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Künstliche Kernumwandlungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39.1 Teilchenbeschleuniger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39.2 Kernreaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39.3 Uranspaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39.3.1 Kettenreaktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39.3.2 Energiebilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39.4 Kernfusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39.5 Anwendung radioaktiver Nuklide . . . . . . . . . . . . . . . . . Elementarteilchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40.1 Elementare Teilchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40.1.1 Leptonen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40.1.2 Quarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40.2 Zusammengesetzte Elementarteilchen (Hadronen) . . . . 40.2.1 Mesonen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40.2.2 Baryonen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 576 577 577 579 580 581 581 581 582 583 584 585 586 586 586 587 588 589 589 590 591 592 592 592 593 593 594 RELATIVISTISCHE MECHANIK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595 . . . . . . . . . . . . . . 595 Relativistische Mechanik . . . . . . . . . . . . . . 41.1 Galilei-Transformation . . . . . . . . . . . . . . 41.1.1 Zeitkoordinaten . . . . . . . . . . . . 41.1.2 Ortskoordinaten . . . . . . . . . . . . 41.1.3 Geschwindigkeit . . . . . . . . . . . . 41.1.4 Beschleunigung . . . . . . . . . . . . 41.2 Lorentz-Transformation . . . . . . . . . . . . 41.2.1 Ortskoordinaten . . . . . . . . . . . . 41.2.2 Zeitkoordinaten . . . . . . . . . . . . 41.3 Relativistische Kinematik . . . . . . . . . . . . 41.3.1 Zeitdilatation . . . . . . . . . . . . . . 41.3.2 Längenkontraktion . . . . . . . . . . 41.3.3 Addition von Geschwindigkeiten 41.4 Relativistische Dynamik . . . . . . . . . . . . 41.4.1 Masse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.4.2 Impuls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595 596 596 596 597 597 598 598 598 598 599 600 601 601 602 I 24 Inhaltsverzeichnis 41.4.3 Kraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603 41.4.4 Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603 F FEHLERRECHNUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605 42 Fehlerrechnung bei physikalischen Messungen . . . . . . . . . . . . 42.1 Fehlerbegriff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.2 Systematische Fehler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.3 Zufällige Fehler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.3.1 Mittelwert der Messreihe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.3.2 Standardabweichung (mittlerer Fehler) der Einzelmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.3.3 Standardabweichung (mittlerer Fehler) des Mittelwertes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.4 Fehlerfortpflanzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.4.1 Mittelwert des Funktionswertes . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.4.2 Mittlerer Fehler des Funktionswertes . . . . . . . . . . . . . 42.4.3 Größtfehler des Funktionswertes . . . . . . . . . . . . . . . . 42.4.4 Fehlerschätzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.5 Darstellung des Endergebnisses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T 605 605 605 606 606 607 608 609 609 610 611 612 612 TABELLEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614 Tabelle 1a Tabelle 1b Tabelle 1c Tabelle 2 Tabelle 3 Tabelle 4 Tabelle 5 Tabelle 6 Tabelle 7 Tabelle 8 Tabelle 9 Tabelle 10 Tabelle 11 Tabelle 12 Tabelle 13 Tabelle 14 Tabelle 15 Tabelle 16 Tabelle 17 Tabelle 18 Tabelle 19 Tabelle 20 Tabelle 21 Tabelle 22 Tabelle 23 Dichte fester Stoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dichte von Flüssigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Normdichte gasförmiger Stoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reibungszahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stoßzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kompressibilität von Flüssigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . Luftdruck in Abhängigkeit von der Höhe . . . . . . . . . . . . Dynamische Viskosität und kinematische Viskosität . . . . Widerstandsbeiwert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oberflächenspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elastizitätsmodul, Schubmodul, Kompressionsmodul . . . Längenausdehnungskoeffizient fester Stoffe . . . . . . . . . Volumenausdehnungskoeffizient von Flüssigkeiten . . . . Volumenausdehnungskoeffizient gasförmiger Stoffe . . . Luftdichte in Abhängigkeit von Druck und Temperatur . . Spezielle Gaskonstante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dichte des Wassers in Abhängigkeit von der Temperatur Spezifische Wärmekapazität fester Stoffe . . . . . . . . . . . . Spezifische Wärmekapazität von Flüssigkeiten . . . . . . . . Spezifische Wärmekapazität von Gasen . . . . . . . . . . . . . Spezifischer Heizwert fester Brennstoffe . . . . . . . . . . . . . Spezifischer Heizwert flüssiger Brennstoffe . . . . . . . . . . Spezifischer Heizwert gasförmiger Brennstoffe . . . . . . . . Schmelztemperatur und spezifische Schmelzwärme . . . . Siedetemperatur und spezifische Verdampfungswärme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614 616 616 617 619 619 620 621 622 623 624 625 627 627 628 628 629 629 631 632 633 633 633 634 637 Inhaltsverzeichnis Tabelle 24 Tabelle 25 Tabelle 26 Tabelle 27 Tabelle 28 Tabelle 29 Tabelle 30 Tabelle 31 Tabelle 32 Tabelle 33 Tabelle 34 Tabelle 35 Tabelle 36 Tabelle 37 Tabelle 38 Tabelle 39 Tabelle 40 Tabelle 41 Tabelle 42 Tabelle 43 Tabelle 44 Tabelle 45 Tabelle 46 Tabelle 47 Tabelle 48 Tabelle 49 Tabelle 50 Tabelle 51 Tabelle 52 Tabelle 53 Tabelle 54 Tabelle 55 Tabelle 56 Tabelle 57 Tabelle 58 Tabelle 59 Tabelle 60 Tabelle 61 Tabelle 62 Tabelle 63 S Siedetemperatur des Wassers in Abhängigkeit vom Druck . . . Siedetemperatur des Wassers in Abhängigkeit vom Luftdruck . Sättigungsdruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sättigungsdruck und Sättigungsmenge für Wasserdampf . . . . Kryoskopische und ebullioskopische Konstante . . . . . . . . . . . Van-der-Waals-Konstanten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kritische Temperatur und kritischer Druck . . . . . . . . . . . . . . . Wärmeleitfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wärmeübergangskoeffizient . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wärmedurchgangskoeffizient . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Emissionsgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schallgeschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schalldämmmaß . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lautstärkepegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lichtgeschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Brechzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Grenzwinkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Polarisationswinkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wellenlängen wichtiger Spektrallinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mittlere Dispersion und Abbe’sche Zahl . . . . . . . . . . . . . . . . . Gesamtlichtstrom und Lichtausbeute von Lampen . . . . . . . . . Spezifischer elektrischer Widerstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Temperaturkoeffizient . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Permittivitätszahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Permeabilitätszahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Curie-Temperatur ferromagnetischer Stoffe . . . . . . . . . . . . . . Beweglichkeit von Ladungsträgern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sprungtemperatur bei Supraleitern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektrochemisches Äquivalent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektrochemische Spannungsreihe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ablösearbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektronenanordnung bei den Elementen . . . . . . . . . . . . . . . Chemische Elemente und ihre Isotope . . . . . . . . . . . . . . . . . . Halbwertszeit und Zerfallsenergie radioaktiver Isotope . . . . . . Schwächungskoeffizient für γ -Strahlung . . . . . . . . . . . . . . . . Schwächungskoeffizient für γ -Strahlung des Co-60 . . . . . . . . Halbwertsschichtdicke für γ -Strahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . Maximale Reichweite und Halbwertsschichtdicke für β -Strahlung in Aluminium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dosisleistungskonstante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Griechische Buchstaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 640 640 641 641 642 642 643 644 646 647 648 650 651 652 652 653 654 654 655 655 656 658 659 660 661 663 664 665 666 666 667 668 671 686 688 689 689 689 690 690 SACHWORTVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 691 I
