Eine Einführung in die Thermische Physik

Die thermische Physik befasst sich mit Ansammlungen großer Partikelzahlen – typischerweise 10 hoch 23. Beispiele hierfür sind die Luft in einem Ballon, das Wasser in einem See, die Elektronen in einem Metallstück und die von der Sonne ausgestrahlten Photonen. Es ist unmöglich, jedes Detail der Bewegungen so vieler Partikel zu verfolgen. In der thermischen Physik gehen wir daher davon aus, dass diese Bewegungen zufällig sind, und wir verwenden die Gesetze der Wahrscheinlichkeit, um vorherzusagen, wie sich das Material als Ganzes verhalten sollte. Alternativ können wir die makroskopischen Eigenschaften eines Materials messen und daraus Rückschlüsse auf die Partikel ziehen, aus denen es besteht.

Dieses Buch vermittelt Ihnen ein Arbeitsverständnis der thermischen Physik, wobei vorausgesetzt wird, dass Sie bereits grundlegende Physik und Analysis studiert haben. Sie werden lernen, die allgemeinen Gesetze der Energie und Entropie auf Motoren, Kühlschränke, chemische Reaktionen, Phasenübergänge und Gemische anzuwenden. Sie werden auch lernen, grundlegende Quantenphysik und leistungsstarke statistische Methoden zu verwenden, um im Detail vorherzusagen, wie die Temperatur die Molekulargeschwindigkeiten, Schwingungen von Festkörpern, elektrische und magnetische Verhaltensweisen, Lichtemission und exotische Tieftemperaturphänomene beeinflusst. Die Aufgaben und ausgearbeiteten Beispiele untersuchen Anwendungen nicht nur innerhalb der Physik, sondern auch in der Ingenieurwissenschaft, Chemie, Biologie, Geologie, Atmosphärenwissenschaft, Astrophysik, Kosmologie und im Alltag.