Neue Vorlesung: Statistische Thermodynamik und Molekulare Gasdynamik

26.08.2021 von

Ab dem kommenden Wintersemester 21/22 bieten die Fachgebiete Nano- und Mikrofluidik (NMF) sowie Simulation reaktiver Thermo-Fluid Systeme (STFS) zum ersten Mal die gemeinsame Lehrveranstaltung „Statistische Thermodynamik und Molekulare Gasdynamik“ an. Diese Veranstaltung richtet sich an Studierende des Bachelorstudiums ab dem 5. Semester. Der erste Teil der Vorlesung behandelt die Statistische Thermodynamik und wird von Prof. Dr. rer. nat. Steffen Hardt (NMF) gehalten. Der zweite Teil befasst sich mit der Molekularen Gasdynamik und wird von Prof. Dr.-Ing. Christian Hasse (STFS) gehalten.

Quelle: Nano- und Mikrofluidik -T. Baier/ National Oceanic and Atmospheric Administration (nur Welle)

In dieser Lehrveranstaltung wird die mikroskopische Welt der Moleküle mit der makroskopischen Betrachtung von thermodynamischen Zustandsgrößen verknüpft. Dabei werden Wahrscheinlichkeitsverteilungen zur statistischen Erfassung der Molekülzustände eines Vielteilchensystems im thermischen Gleichgewicht vorgestellt. Makroskopisch messbare Größen wie Druck, Energieinhalt oder Entropie eines Systems ergeben sich damit durch geeignete Mittelung über sämtliche Molekülzustände. Ein Paradebeispiel stellt die Beschreibung von Gasen und ihrer molekularen Geschwindigkeiten durch die Maxwell-Boltzmann Verteilung dar. Räumliche Variationen dieser Wahrscheinlichkeitsverteilung führen zu Transportprozessen innerhalb des Gases. Im Rahmen der Vorlesung wird dies durch die Boltzmanngleichung, einer Transportgleichung auf molekularer Ebene, beschrieben. Diese deckt den Bereich von freier Molekülströmung bis hin zur Kontinuumsströmung ab. Mit der Herleitung der Navier-Stokes-Gleichungen aus der Boltzmanngleichung wird eine Brücke zwischen der Kontinuumsbetrachtung und der molekularen Gasdynamik geschaffen.

Die Lehrveranstaltung wird voraussichtlich online stattfinden. Sie umfasst 4 ECTS (15 Vorlesungen und 12 Übungen). Die Vorlesung findet dienstags 9:50-11:30 Uhr und die Übung donnerstags 15:20-17:00 Uhr statt. Die Prüfung wird schriftlich stattfinden und wird jedes Semester angeboten.