Oberflächenspannung und Thermodynamik des idealen Gases

Für ein System ('ideales Gas') von N miteinander nicht wechselwirkenden Teilchen oder Zuständen, deren Wellenfunktionen φ(x) der Randbedingung φ(x)=0 für x aus Ŵ. gehorchen sollen, (W sei dabei die Oberflä
Für ein System ('ideales Gas') von N miteinander nicht wechselwirkenden Teilchen oder Zuständen, deren Wellenfunktionen φ(x) der Randbedingung φ(x)=0 für x aus Ŵ. gehorchen sollen, (W sei dabei die Oberfläche eines geschlossenen Hohlraumes Ŵ beliebiger Gestalt), ist von verschiedenen Autoren eine halbklassische Eigenwertdichteformel angegeben worden. Diese hängt nur linear über die Integrale V ,W und L über Ŵ (Volumen, Oberflächeninhalt und totale Krümmung von Ŵ) von der Gestalt. des Hohlraumes ab. Während von H. Weyl mathematisch bewiesen, werden konnte, daß der führende Volumterm im Gebiet großer Eigenwerte alle folgenden Terme überwiegt, konnte für den Oberflächenterm eine gleichartige Vermutung bisher nur numerisch begründet werden. Von dieser halbklassischen Eigenwertdichteformel ausgehend, werden die thermodynamischen Relationen des idealen Gases aufgebaut und einige Größen wie innere Energie, spezifische Wärme sowie die Oberflächen- und Krümmungs-Spannung für die Grenzfälle starker, ein Gebiet mittlerer und schwacher Entartung explizit berechnet, und zwar sowohl für die Fermi-Dirac als auch die Bose-Einstein-Statistik, als auch für deren klassischen Grenzfall, die Boltzmann-Maxwell-Statistik (s.Diagramm). Ausgenommen wird nur der Spezialfall der Einsteinkondensation, weil hier die (nur im Gebiet großer Eigenwerte gültige) halbklassische Eigenwertdichteformel nicht angewendet werden darf. Die in dieser Arbeit untersuchten quantenmechanisch bedingten Oberflächeneffekte idealer Quantengase sind experimentell bisher wenig untersucht worden; für Molekülgase sind sie verschwindend klein. Die experimentell beobachtete Oberflächenspannung stabiler Atomkerne wird von dem Modell, das den Kern als ideales, entartetes Fermigas der Temperatur T beschreibt, im wesentlichen richtig wiedergegeben. Mit dem in Kap. 3b) abgeleiteten Ausdruck für die Oberflächenspannung stark entarteter idealer Fermigase endlicher Temperatur kann eine Voraussage über die Oberflächenspannung angeregter Atomkerne gemacht werden.
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Metadaten
Author:Eberhard Hilf
URN:urn:nbn:de:hebis:30-72009
Referee:Georg Süßmann
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2009/10/29
Year of first Publication:1966
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Universität
Release Date:2009/10/29
HeBIS PPN:219892253
Institutes:Physik
Dewey Decimal Classification:530 Physik
Sammlungen:Universitätspublikationen
Licence (German):License Logo Veröffentlichungsvertrag für Publikationen

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