Auf dieser Seite haben wir erneut eine Sammlung von Links auf verschiedene Visualisierungen bzw. Computer-Animationen in Form von Java-Applets zusammengestellt, deren Ziel es ist, die in der Vorlesung behandelten Inhalte zu veranschaulichen. Thermodynamik Kinetische Gastheorie Der erste Teil der zusammengestellten Applets befasst sich mit der kinetischen Gastheorie. Er stellt den Versuch dar, makroskopische Größen wie z.B. den Druck auf mikroskopischer Ebene zu motivieren. Das erste Applet beschäftigt sich mit der Maxwellsche Geschwindigkeitsverteilung: http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/maxwell.html Das zweite Applet zeigt den Zusammenhang zwischen der Bewegung von Teilchen in einem Kasten und dem makroskopischen Druck: http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/druck1.html Hier findet sich eine Visualisierung der Bewegung eines idealen Gases in einem Zylinder: http://www2.biglobe.ne.jp/~norimari/science/JavaApp/Mole/e-gas.html Bei der nächsten Animation handelt es sich um die Simulation der ein-dimensionalen Bewegung eines ein-atomigen Gases (bitte die ausführliche Dokumentation beachten): http://www.harfesoft.de/aixphysik/waerme/Piston/index.html Hier finden sich mehrere Applets zur kinetischen Gastheorie, die im Rahmen einer Examensarbeit entstanden sind und deswegen außerordentlich gut dokumentiert sind. Im Einzelnen handelt es sich dabei unter Anderem um Simulationen zur Druckmessung in idealen Gasen, zur Volumenänderung, erneut zur Geschwindigkeitsverteilung und zur Mischungstemperatur zweier Gase. Zwei weitere Applets zu Mischungsvorgängen bzw. dem thermischen Gleichgewicht findet man hier: http://jersey.uoregon.edu/vlab/Thermodynamics/therm1a.html http://www.harfesoft.de/aixphysik/waerme/IdealGas/index.html http://webphysics.davidson.edu/physlet_resources/thermo_paper/thermo/examples/ex20_1.html Ideales Gas Die nächste Teil der Applets beschäftigt sich mit dem Konzept des idealen Gases. Dabei findet sich hier eine Visualisierung zur idealen Gasgleichung: http://www.k-wz.de/physik/gasgleichung.html Inhalt der folgenden Applets sind die möglichen Zustandsänderungen des idealen Gases: http://www.walter-fendt.de/ph11d/gasgesetz.htm http://lectureonline.cl.msu.edu/~mmp/applist/pvt/pvt.htm http://physics.bu.edu/~duffy/semester1/c26_thermo_process.html http://physics.bu.edu/~duffy/semester1/c27_process_adiabatic_sim.html http://www.peter-junglas.de/fh/physbeans/applets/idealgasstatechange.html TS-Digramme im Vergleich zu den pV-Diagramme für verschiedene Zustandsänderungen finden sich hier (leider fehlen - wie überall auf der Seite von Peter Junglas - die Achsenbeschriftungen): http://www.peter-junglas.de/fh/physbeans/applets/idealgastsdiagram.html Der Umstand, dass die Größen Arbeit und Wärme nicht nur vom jeweiligen Zustand abhängen, sondern auch davon,auf welche Art und Weise sich dieser Zustand eingestellt hat, wird hier auf einfache Weise erklärt (Schlagwörter: Weg-Abhängigkeit von Wärme und Arbeit, Prozessgrößen): http://www.peter-junglas.de/fh/physbeans/applets/pathdependency.html Hauptsätze Die nächste Visualisierung beschäftigt sich mit dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik: http://www.peter-junglas.de/fh/physbeans/applets/energystatechange.html Kreisprozesse Gegenstand der nächsten Applets sind Kreisprozesse, sprich eine Folge von Zustandsänderungen eines Arbeitsmediums, die periodisch abläuft, wobei immer wieder der Ausgangszustand erreicht wird. http://physics.bu.edu/~duffy/semester1/c27_process_cycle_sim.html Die nächsten drei Applets beschäftigen sich mit dem berühmten Carnot-Prozess: http://physics.bu.edu/~duffy/semester1/c28_heating_carnot_sim.html http://www.schulphysik.de/ntnujava/carnot/carnot.html http://www.peter-junglas.de/fh/physbeans/applets/carnotcycle.html Ein TS-Digramm - im Vergleich zum pV-Diagramm - des Carnot-Prozesses findet sich hier: http://www.peter-junglas.de/fh/physbeans/applets/carnottscycle.html Gegenstand der nächsten drei Simulationen sind der Stirling-Prozess, http://physics.bu.edu/~duffy/semester1/c28_heating_stirling.html der Otto-Prozess, http://www.peter-junglas.de/fh/physbeans/applets/ottocycle.html sowie der Diesel-Prozess: http://www.peter-junglas.de/fh/physbeans/applets/dieselcycle.html Applets zu den beim Otto-Prozess sowie beim Diesel-Prozess auftretenden Energien finden sich hier: http://www.peter-junglas.de/fh/physbeans/applets/ottoenergies.html http://www.peter-junglas.de/fh/physbeans/applets/dieselenergies.html Das pV-Diagramm für einen stark vereinfachten Kühlschrank kann man sich hier anschauen: http://physics.bu.edu/~duffy/semester1/c28_cooling_PVdiagram.html Wärmekraftmaschinen Nachdem im letzten Abschnitt idealisierte Kreis-Prozesse bahandelt wurden, beschäftigt sich dieser Abschnitt mit der technischen Realisierung von Wärmekraftmaschinen. Dabei finden sich im Einzelnen Visualisierungen des Diesel-Motors, http://www.k-wz.de/vmotor/dieselm.html einer Kolbendampfmaschine, http://www.k-wz.de/vmotor/dampfm.html des Stirling-Motors, http://www.k-wz.de/vmotor/stirling.html des Zweitakt-Otto-Motor, http://www.k-wz.de/vmotor/z_omotor.html des Viertakt-Ottomotors http://www.k-wz.de/vmotor/v_omotor.html sowie eines Vierzylinder-Motors: http://www.k-wz.de/vmotor/v_zylind.html Elektrostatik und Magnetostatik Elektrostatik Der erste Teil der Applets dieses zweiten Themengebietes befasst sich mit statischen elektrischen Feldern. Die ersten paar Applets befassen sich dabei mit dem Feld vorgegebener oder beliebig erzeubarer Ladungsverteilungen: http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/efeld0.html http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/efeld1.html http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/elektfeld2.html http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/efeld2.html http://www.falstad.com/emstatic/ Insbesondere das letzte Applet sei empfohlen! Über den Punkt "setup" lassen sich hier viele verschiedene vorgefertigte Anordnungen aufrufen; es können jedoch auch eigene Anordnungen erzeugt werden. Auf der eigentlichen Webseite lässt sich über Full directions eine ausführliche Bedienungsanleitung abrufen. Neben diesem Applet finden sich auf der Seite von Paul Falstad unter Anderem auch zwei Visualisierugen, die sich bemühen, den Begriff des Feldes und dessen Wirken besser verständlich zu machen. Man kann dabei verschiedene Feldtypen auswählen und sehen, wie sich die Teilchen bewegen, wenn sich das Feld entweder als "Geschwindigkeitsfeld" (wo sich alle Partikel auf den Feldlinien bewegen) oder als ein wirkliches Kraftfeld (wo sich die Partikel wie geladene Teilchen bewegen) verhält. Das Ganze gibt es in zwei und drei Dimensionen (bitte Bedienungsanleitung kurz studieren, gibt es auch auf Deutsch): http://www.falstad.com/vector2de/ http://www.falstad.com/vector3de/ Der Plattenkondensator speziell (obwohl er sich beispielsweise hier schon versteckte) ist Gegenstand der nächsten beiden Applets; einmal mit und ohne Dielektrikum http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/platten.html und einmal im Zusammenhang mit einer Energiediskussion einer eingebrachten Probeladung: http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/ework1.html Schaltkreise Gegenstand der nächsten Visualisierungen sind Schaltkreise. Dabei lassen sich hier die verschiedensten Anordnungen aufbauen und testen: http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/kreis0.html http://www.walter-fendt.de/ph14d/kombiwid.htm http://www.walter-fendt.de/ph14d/kombirlc.htm Eine Untersuchung einfacher, vorgegebener Wechselstromkreise kann hier vollzogen werden: http://www.walter-fendt.de/ph14d/wstromkreis.htm Dabei wird der zeitliche Verlauf von Strom und Spannung gezeigt inklusive der jeweiligen Phase. Als spezielle Schaltungen seien angeführt eine Potentiometerschaltung, http://www.walter-fendt.de/ph14d/potentiometer.htm die soenannte Wheatstonesche Brückenschaltung,mit der die Größe eines unbekannten Widerstandes bestimmt werden kann http://www.walter-fendt.de/ph14d/wheatstone.htm sowie ein elektromagnetischer Schwingkreis: http://www.walter-fendt.de/ph14d/schwingkreis.htm Ein RCL-Serienkreis (Wechselstrom) findet sich hier: http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/lrc1.html Dabei kann per Schieberegler die Frequenz eingestellt werden und der zeitliche Spannungsverlauf oder der Strom als Funktion der Frequenz (Schlagwörter: Resonanzkurve, Bandpass) betrachtet werden. Magnetostatik Dieser vorletzte Abschnitt beschäftigt sich mit Phänomenen, die im Zusammenhang mit (statischen) Magnetfeldern auftreten. Die ersten drei Applets befassen sich dabei mit den einfachen Magnetfeldern, wie sie etwa im Zusammenhang mit stromdurchflossenen geraden Leitern und Spulen entstehen: http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/magnet2.html http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/magnet1.html http://www.walter-fendt.de/ph14d/mfleiter.htm Die nächste Visualisierung zeigt die Wirkung eines Helmholtz-Spulenpaars: http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/helmholtz.html Das Magnetfeld eines Koaxialkabels findet sich hier: http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/koaxial.html Die nächsten drei Applets beschäftigen sich mit der Lorentzkraft auf stromdurchflossene Leiter (Schlagwörter: Rechte-Hand-Regel, Definition des Ampère): http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/b_aufgabe1.html http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/bfeld3.html http://www.walter-fendt.de/ph14d/lorentzkraft.htm Die Lorentzkraft wiederum ist Erklärung der Induktion, die Thema der nächsten Visualisierungen ist: http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/induktion1.html http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/induktion2.html Als direkte technische Anwendung zu erwähnen sind der Generator (Gleichstrom und Wechselstrom) http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/generator.htmls http://www.walter-fendt.de/ph14d/generator.htm sowie ein Beispiel für einen Gleichstrom-Elektromotor: http://www.walter-fendt.de/ph14d/elektromotor.htm Bewegung geladener Teilchen im elektromagnetischen Feld Die Ablenkung geladener Teilchen durch die von elektrischen und magnetischen Feldern erzeugten Kräfte - und die damit mögliche Kontrolle der Bewegung - findet Anwendung in zahlreichen technischen Aufbauten. Als erstes Beispiel sei die Kathodenstrahlröhre erwähnt, zu der sich hier eine vereinfachte Animation findet: http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/kathode1.html Bei Oszilloskopen bespielsweise erfolgt die Ablenkung wie hier dargestellt durch elektrische Felder, im Falle von Fernseh- und Computer-Bildschirmen über magnetische Felder (Ablenkspulen). Die zweite technische Anwendung ist der Massenspektrograph, der im folgenden Applet erklärt wird. Die Präparation der unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfolgt über den Wienfilter: http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/massenspektrograph.html Als Nächstes wollen wir das sogenannte Zyklotron-Prinzip ansprechen, das seine Vollendung im Teilchenbeschleuniger eines Synchrotrons findet: http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/zyklotron.html Last but not least weisen wir auf ein Applet hin, das sich Millikans Öltröpfchenversuch widmet: http://webphysics.davidson.edu/applets/pqp_preview/contents/pqp_errata/cd_errata_fixes/section4_5.html R. Millikan konnte mit Hilfe dieses Versuches im Jahre 1910 einen genauen Wert der elektrischen Elementarladung bestimmen. Zusammengestellt von Cornelia Petrović