5. Wärme

Das Kapitel behandelt die Thermodynamik, die traditionell in die klassische Thermodynamik, kinetische Gastheorie und Statistische Physik unterteilt wird. Die Thermodynamik ist bedeutend, da ihre Ergebnisse eine breite Anwendung finden, insbesondere in der Energie- und Umwelttechnik sowie der Biotechnologie. Das Kapitel betont die Bedeutung der Thermodynamik für die Beherrschung des Feuers und die historische Bedeutung der Dampfmaschine. Es werden zahlreiche Meilensteine der Thermodynamik genannt, darunter die Arbeiten von Thomas Newcomen, Daniel Bernoulli, Antoine Lavoisier, James Watt und Rudolf Clausius. Das Kapitel behandelt auch die mathematischen Grundlagen der Thermodynamik, wie die Ableitung von Funktionen mit mehreren Variablen und die Unterscheidung zwischen vollständigen und unvollständigen Differenzialen. Es wird auf die Bedeutung der Thermodynamik für die Chemie und die Meteorologie eingegangen und die wichtigsten Zustandsgleichungen für ideale und reale Gase erläutert. Besondere Aufmerksamkeit wird der kalorischen Zustandsgleichung und dem Gleichverteilungssatz geschenkt. Das Kapitel schließt mit einer Betrachtung der Thermodynamik in Festkörpern und der Wärmekapazität verschiedener Systeme. Es bietet eine umfassende Einführung in die theoretischen und praktischen Aspekte der Thermodynamik und hebt die Bedeutung der Entropie und des Zweiten Hauptsatzes hervor.