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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: poeppl@physik.uni-leipzig.de

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

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

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

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

NA = 6.02214179 1023 mol-1

133Cs Atomuhr PTB Braunschweig

NA = 6.02214179 1023 mol-1

Urmeter

Pt/Ir-Legierung

Sèvres, Frankreich

International Bureau of Weights and

Measures

NA = 6.02214179 1023 mol-1

Urkilo

Pt/Ir-Legierung

Sèvres, Frankreich

International Bureau of Weights and

Measures

deutsche Kopie in

Braunschweig, PTB

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

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 %)

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 %)

NA = 6.02214179 1023 mol-1

Tripelpunkt und Phasendiagramm

Tripelpunkt H2O:

TTr = 273.16 K

pTr = 0,61173 kPa

NA = 6.02214179 1023 mol-1

NA = 6,02214179 · 1023 mol-1

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

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