Wärmelehre und Grundlagen der Thermodynamik
Temperatur, Wärme und die Hauptsätze der Thermodynamik, angewandt auf Gase, Phasenübergänge, Mischungen und den Stofftransport durch Diffusion.
Temperatur beschreibt, wie heftig sich Teilchen bewegen. Wärme ist die Energie, die wegen eines Temperaturunterschieds von einem Körper auf einen anderen übergeht. Aus diesen beiden Größen baut sich die gesamte Wärmelehre auf. Wer verstehen will, warum ein Autoklav mit gespanntem Wasserdampf deutlich über 100 °C erreicht oder warum eine Kochsalzlösung später gefriert als reines Wasser, braucht genau dieses Gerüst.
Am Anfang stehen Temperaturskalen und Messverfahren, danach das Verhalten der Materie beim Erwärmen. Das ideale Gas bildet dabei den zentralen Rechenteil. Reale Gase und die molekulare Deutung über Teilchengeschwindigkeiten zeigen, woher das Modell kommt und wo es an seine Grenzen stößt. Darauf setzt die Thermodynamik auf: Sie führt von Wärmekapazität und Kalorimetrie über den ersten Hauptsatz und die Kreisprozesse bis zu Entropie und den thermodynamischen Potentialen, mit denen sich Reaktionsenthalpien, Freiwilligkeit und Gleichgewichte beschreiben lassen. Die Wärmeübertragung ergänzt, auf welchen Wegen Wärme tatsächlich fließt.
Der letzte Teil wendet all das an. Er beginnt mit Phasenübergängen in Einstoffsystemen, geht weiter zu Mischungen mit kolligativen Eigenschaften und Osmose und endet bei Diffusion und Membrantransport. Hier liegen die physikalischen Grundlagen von Destillation, Gefriertrocknung, Extraktion und Arzneistofffreisetzung, und der Übergang zur physikalischen Chemie wird unmittelbar sichtbar.
Allgemeine Aspekte
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