experimentalphysik bachelorstudiengang chemie 1. fachsemester · pt/ir-legierung sèvres,...
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(Homepage Uni Leipzig – Fakultäten – Fakultät für Physik –
Homepage - Experimentalphysik II – MQF – Teaching)
Bachelorstudiengang Chemie – 1. Fachsemester
Experimentalphysik Wintersemester 2018/2019
Vorlesung Mittwoch 08.30 – 10.00 GHS Physik Prof. A. Pöppl
Klausur im WS: 30.01.2019, 08.30 GHS Physik (als Prüfungsvorleistung für Modulprüfung)
Nachklausur: 13.03.2019 08.30 THS Physik
Übungsaufgaben: Ausgabe: wöchentlich ab 17.10.2018 nach Vorlesung im Internet
Kontakt: Prof. Pöppl Tel.: 97 32608
e-mail: [email protected]
Raum: 492a, Physik
Modulprüfung: Praktikum im 2. Semester (7 Versuche) und Prüfungsklausur am
Ende des 2. Semesters
Seminar
Gruppe 1 Dienstag 12.45 – 14.15 R 101 Dipl. Phys. M. Mendt
Gruppen 2 Dienstag 12.45 – 14.15 HS 4 M. Sc. C. Kattinger
Gruppe 3, 4 Dienstag 14.30 – 16.00 HS 4 Dr. M. Jurkutat
Abgabe: jeweils darauffolgende Woche vor Vorlesungsbeginn
mit Name, Immatrikulationsnummer, Studiengruppe
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Experimentalphysik für Chemiker
- Mechanik
- (Wärmelehre Physikalische Chemie)
- Elektrizität und Magnetismus
- Optik
Hauptgebiete
Literatur
- Pfeifer, Schmiedel, Stannarius – Kompaktkurs Physik
- Demtröder – Experimentalphysik I und II
https://link.springer.com/book/10.1007%2F978-3-662-46415-1
https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-540-33795-9
- Hänsel, Neumann – Physik I, II und III
- Gerthsen – Physik
https://link.springer.com/book/10.1007/3-540-29973-4
- Halliday, Resnick, Walker – Physik
- Tipler, Mosca – Physik für Wissenschaftler und Ingenieure
Einführung
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Gegenstand der Physik
Auffinden von Gesetzmäßigkeiten und Zusammenhängen in der Vielfalt der
Naturerscheinungen und Erklärung der beobachtbaren Phänomene durch wenige
Grundprinzipien
- Untersuchung der Grundbausteine der Materie und deren gegenseitige Wechselwirkungen
- Grundverständnis der Materie aus ihrem Aufbau aus elementaren Teilchen
- Reduzierung komplexer Naturvorgänge auf einfache Gesetzmäßigkeiten und damit
deren Quantifizierung und Voraussagbarkeit
Dies bedeutet:
Wichtigstes Werkzeug ist dabei das Experiment:
Gezielte Abfrage an die Natur, auf die bei geeigneter experimenteller Anordnung eine
eindeutige Antwort erhalten werden kann
Messung physikalischer Größen
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Messung bedeutet:
-Vergleich mit einem Normal
- physikalische Größe wird nach Maßzahl und Einheit (Dimension) bestimmt:
Messgröße = Maßzahl · Einheit
- Gleichungen zwischen physikalischen Größen implizieren auch immer
Gleichungen zwischen Einheiten. Dies kann zur Einheitenanalyse genutzt
werden (schnelle Überprüfung der abgeleiteten Gleichung)
Einheiten:
- international durch SI-System festgelegt
(SI – Systéme Internationale)
- im SI-System gibt es definierte Basiseinheiten für physikalische Grundgrößen
und abgeleitete Einheiten
- abgeleitete Einheiten werden mittels Formeln auf Basiseinheiten zurückgeführt
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NA = 6.02214179 1023 mol-1
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133Cs Atomuhr PTB Braunschweig
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NA = 6.02214179 1023 mol-1
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Urmeter
Pt/Ir-Legierung
Sèvres, Frankreich
International Bureau of Weights and
Measures
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NA = 6.02214179 1023 mol-1
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Urkilo
Pt/Ir-Legierung
Sèvres, Frankreich
International Bureau of Weights and
Measures
deutsche Kopie in
Braunschweig, PTB
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Neudefinition des Kilogramms - Avogadroprojekt
𝑚 =𝑀𝑛𝑉
𝑁𝐴
M – molare Masse
NA –Avogadrokonstante
V – Volumen
n – Teilchendichte
Bestimmung im Einkristall mit
Röntgenlaserinterferometrie möglich,
isotopenreines Material notwendig
Bestimmung an kugelförmiger Probe
mittels Interferometer
Atome für 1 kg abzählen (N = nV):
NA = 6.02214179 1023 mol-1
Anzahl von Atomen in 0,012 kg
Kohlenstoff des Isotopes 12C
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Neudefinition des Kilogramms - Avogadroprojekt
𝑚 =𝑀𝑛𝑉
𝑁𝐴
M – molare Masse
NA –Avogadrokonstante
V – Volumen
n – Teilchendichte
Bestimmung im Einkristall mit
Röntgenlaserinterferometrie möglich,
isotopenreines Material notwendig
Bestimmung an kugelförmiger Probe
mittels Interferometer
Atome für 1 kg abzählen (N = nV):
NA = 6.02214179 1023 mol-1
Anzahl von Atomen in 0,012 kg
Kohlenstoff des Isotopes 12C
1 kg Kugel (d = (93,7 30 10-6) mm)
aus hochreinen und hochangereicherten28Si (99,994 %)
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Neudefinition des Kilogramms - Avogadroprojekt
𝑚 =𝑀𝑛𝑉
𝑁𝐴
M – molare Masse
NA –Avogadrokonstante
V – Volumen
n – Teilchendichte
Bestimmung im Einkristall mit
Röntgenlaserinterferometrie möglich,
isotopenreines Material notwendig
Bestimmung an kugelförmiger Probe
mittels Interferometer
Atome für 1 kg abzählen (N = nV):
NA = 6.02214179 1023 mol-1
Anzahl von Atomen in 0,012 kg
Kohlenstoff des Isotopes 12C
1 kg Kugel (d = (93,7 30 10-6) mm)
aus hochreinen und hochangereicherten28Si (99,994 %)
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NA = 6.02214179 1023 mol-1
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Tripelpunkt und Phasendiagramm
Tripelpunkt H2O:
TTr = 273.16 K
pTr = 0,61173 kPa
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NA = 6.02214179 1023 mol-1
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NA = 6,02214179 · 1023 mol-1
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Kennzeichen Abkürzung Zehnerpotenz
exa E 1018
peta P 1015
tera T 1012
giga G 109
mega M 106
kilo k 103
hekto h 102
deka da 101
dezi d 10-1
centi c 10-2
milli m 10-3
micro 10-6
nano n 10-9
pico p 10-12
femto f 10-15
atto a 10-18
Kennzeichnung der Zehnerpotenzen
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1 mile (mi) [GB, USA] = 1760 yd = 1609.344 m
1 yard (yd) [GB] = 0.9144 m = 3 ft
1 foot (ft) = 0.3048 m = 12 in
1 inch (in) = Zoll () = 0.0254 m
1 Ångström (Å) = 10-10 m = 100 pm
1 X-unit (XE) = 1.00202 · 10-13 m
1 Lightyear (ly) = 9.4605 · 1015 m
1 pound (lb; USA, GB) = 0.4536 kg = 16 oz
1 ounce (oz; USA, GB) = 0.02835 kg
1 carat (diamonds, gemstones) = 0.2 g
1 Tag (d) = 24 Stunden (h) = 1440 Minuten (min) = 86400 s
1 Stunde (h) = 60 min = 3600 s
1 Jahr (a) = 365 d = 3.1536 · 107 s
Einheiten der Zeit
SI-fremde Maßeinheiten