Prüfung Angewandte Molekulare Thermodynamik (SoSe2020)

[Alex.]

Hey,
Da im Forum noch nichts zu dieser Prüfung steht, dachte ich, ich gebe mal ein paar Infos dazu (SoSe2020) zum Besten:
Zuerst einmal ist die Prüfung fair und zeitlich eigentlich auch gut machbar. Es werden eher Verständnisfragen gestellt, z.B. wie sich thermodynamische Größen auf mikroskopischem Niveau feststellen lassen, also z.b Druck, Innere Energie und Ähnliches oder worin der Unterschied zwischen der phänomenologischen und der mikroskopischen Thermodynamik liegt. Man sollte die zwei Postulate der statistischen Thermodynamik und auch die Möglichkeiten der Simulation von Molekularen Systemen kennen und auch beschreiben können. Man sollte die verschiedenen Zustandssummen kennen und deren ungefähre Größenordnung einordnen können und ungefähr beschreiben können warum diese teilweise so unterschiedlich sind. 
Zum Rechnen: Man kann sich wahrscheinlich selbst relativ gut denken, was in einer 90 min Prüfung an rechnen möglich ist. Man sollte wissen, wie man die thermodynamischen Eigenschaften aus der kanonischen Zustandssumme berechnen kann.
Auch wie die Entropie berechenbar ist, sowohl über die k_b *ln P Formel als auch über die Sackur Tetrode Gleichung.

Um das ganze zusammenzufassen: Ihr müsst euch nicht allzu sehr mit den sehr ausführlichen Herleitungen befassen, aber erklären können warum sich die eine Größe so und die andere so verhält. Es geht eher darum die in der Vorlesung angesprochenen Phänomene und Grundlagen verstanden zu haben z.B wozu man eine Boltzmann Verteilung braucht oder was es mit dem Gibbsschen Paradoxon auf sich hat. Beim Rechnen solltet ihr die grundsätzliche Herangehensweise verstanden haben. Auch wenn komplexere Rechnungen wie z.B. die thermodynamischen Eigenschaften für ein mehratomiges Gas zu bestimmen, wegen zeitlicher Gründe nicht drin ist, sollte man doch verstehen, wie man so eine Rechnung angehen müsste und lösen könnte.

P.S. Für alle die von dem Fach vielleicht etwas abgeschreckt sind und wissen möchten ob es sich lohnt: Auf jeden Fall!
Frau Professor Breitkopf und Herr Dr. Lorenz sind sehr bemüht, den Stoff gut zu vermitteln. 

[tade]

Zur Prüfung heute (SoSe 21):

1.
a zentrale Größe der statistischen Theemodynamik nennen, wie wird sie berechnet und wie kann man sie interpretieren
b 4 Diagramme q über T sind gegeben und man soll die Art von q bestimmen (trans, rot, vib, el), also die Größenordnung kennen und seine Zuordnung begründen

2.
anschaulich mikroskkopisch erklären:
Druck
Temperatur
Innere Energie
Warum kann klassische Thermodynamik das nicht derart erklären? (Denke das liegt daran dass da Stoffe ein Kontinuum sind und es formal keine Teilchen gibt..)

3.
X Teilchen belegen 3 Energieniviaus mit jeweil so und so vielen Teilchen pro Energieniveau
a Entropie über k ln(P) Formel berechnen, hier muss man Stirling Vereinfachung von ln(N!) kennen!
b wie verändert sich S wenn auf einmal 10 Energieniveaus belegt werden?

4.
a Zuordnung mikrokanonisch, kanonisch, makrokanonisch zu offenes, geschlossenes, abgeschlossenes System; welche Variablen werden jeweils konstant gehalten?
b in MD Simulation: dirch welche Größe wird T bestimmt?
c 2 Diegramme E über T aus MD Simulation: bei welchem handelt es sich um geschlossenes, bei welchem um abgeschlossenes System? (Bei einem war quasi konstant [E schwingt], bei dem anderen klang ab)

5.
1mol Neon (M=20,18g/mol) bei 300K und 1bar, el. Grundzustand nicht entartet
a S, U, H, Cv, Cp berechnen
b wie ändert sich die Berechnung wenn statt Ne auf einmal Wasserdampf betrachtet wird? Keine Rechnung, nur Beschreibung

Zusatz:
Mit Sackur Tetrode zeigen dass für isochore Zustandsänderung gilt: delta s = cv ln(T2/T1)
s ist absichtlich klein, da molar...

Es ist machbar und die Tiefe der Übung wird nicht verlangt. Theorie sollte man grundlegend drauf haben.

Viel Spaß

[tade]

Hier noch mal meine Formelsammlung. Die ist für die Klausur viel zu ausführlich aber in den Übungen ganz hilfreich. Ist ein bisschen unübersichtlich aber einigermaßen in der Reihenfolge der Übungen geordnet...

Nur so falls ihr auch ein bisschen daran verzweifelt, dass der Lehrstuhl mit Materialien ein bisschen geizig ist.

[tade]

Hier noch mal meine Formelsammlung. Ist für die Prüfung viel zu ausführlich, ist aber für die Übungen ganz hilfreich, vor allem wenn man mal nicht da gewesen ist und/oder daran verzweifelt dass Breitkopfs Lehrstuhl mit Materialien ein bisschen rumgeizt.

Kann mich ansonsten nur dem anschließen, dass das Fach lohnt, die ganzen thermodynamischen Größen (U, H,  S, ...) verlieren ihre Bedeutungslosigkeit bzw. Abstraktheit und man bekommt ein mechanisches Verständnis der ganzen Sache.

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