Aufgabe 1

Lösungsvorschläge* zur virtuellen Probeklausur zur Vorlesung „Physik
für Pharmazeuten“
*) Für die Richtigkeit der hier abgedruckten Lösungsvorschläge wird keine Gewähr gegeben
Aufgabe 1
a) Newtonsche Axiome
Trägheitsprinzip: Raumsonde bewegt sich gleichförmig weiter, wenn keine Kraft auf sie wirkt.
Grundgesetz der Dynamik (F = m · a): Auf Massenpunkt der Masse m wirke die Kraft F . Dadurch wird m mit der
Beschleunigung a beschleunigt.
Wechselwirkungsprinzip (actio = reactio): Punktladung q1 wirkt auf Punktladung q2 betragsmäßig die gleiche Kraft
aus, wie Punktladung q2 auf Punktladung q1 .
b) Die Arbeit entlang eines beliebigen Weges durch das Kraftfeld ist nur vom Anfangs- und Endpunkt des Weges,
nicht aber von seinem Verlauf abhängig. Das Schwerefeld der Erde oder das Coulombpotential sind konservative
Kraftfelder. Reibungskräfte oder die Lorentzkraft sind keine konservativen Kräfte.
c) P =
∆E
∆t
=
m g ∆h
∆t
=
60 kg 9,81 sm2 12 m
15 s
= 471 W
d) Grundgesetze der Thermodynamik
1. Hauptsatz: ∆Q = ∆U − ∆W Die Energie eines abgeschlossenen Systems bleibt unverändert. Verschiedene
Energieformen können sich demnach ineinander umwandeln, aber Energie kann weder aus dem Nichts erzeugt noch
kann sie vernichtet werden. Als Beispiel dient der Kolbenverbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges.
2. Hauptsatz: Wärme kann nicht von selbst von einem Körper niedriger Temperatur auf einen Körper höherer
Temperatur übergehen. Zum Beispiel kann ein Schiff auf offener See keine Energie dadurch gewinnen, dass es
Wasser aufnimmt, dem Wasser dann Wärmeenergie entzieht und es etwas kälter wieder zurück ins Meer abgibt.
3. Hauptsatz: Es ist nicht möglich, ein System bis zum absoluten Nullpunkt abzukühlen. Nach der allgemeinen
Gasgleichung würde ein ideales Gas am absoluten Nullpunkt das Volumen V = 0 einnehmen. Dies ist nicht möglich.
e) Das Auto muss aus leitendem Material bestehen. In diesem Fall ist das Auto ein Faradayscher Käfig. Das Innere
elektrischer Leiter ist feldfrei.
Aufgabe 2
a) Aus p1 · V1κ = p2 · V2κ folgt V2 = 23/5 · V1 ≈ 1, 5 · V1
b) Aus p1 · V1 = p2 · V2 folgt: V2 = 2 · V1
Ein einatomiges Gas hat drei Freiheitsgrade (Translationsbewegung in jede der drei Raumrichtungen). Der Adiabatenkoeffizient ist folgendermaßen definiert: κ =
f +2
f .
Nach der Expansion hat das isotherm expandierte Gas die höhere Temperatur, was sich durch Anwendung der
allgemeinen Gasgleichung zeigen lässt.
Aufgabe 3
i) Stromstärken in den Teilzweigen
I1 = I10 = Iges
I2 = I3 = I4 = I6 = I8 =
I5 = I9 =
2
3
1
3
Iges
Iges
ii) Gesamtwiderstand der Schaltung
R=2R+
1
3
R+
2
3
R = 3 · R = 3 kΩ
iii) Gesamtstromstärke
I=
U
R
=
10 V
3kΩ
= 3, 33 mA
Aufgabe 4
W =
1
2
P =
W
∆t
C U 2 = 150 · 10−6 F (200 V )2 = 3 J
=
3J
1·10−3 s
= 3 kW