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Nichtgleichgewichtsprozesse in dielektrischen Medien

Wieth, Patrick (2019):
Nichtgleichgewichtsprozesse in dielektrischen Medien.
Darmstadt, Technische Universität, [Online-Edition: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/8342],
[Ph.D. Thesis]

Abstract

Diese Arbeit befasst sich im äußersten Rahmen mit den grundlegenden Unterschieden zwischen Kontinuums- und Teilchenphysik. Es wird in diesem Zusammenhang insbesondere auf die Unterschiede und die Unvereinbarkeiten eingegangen. Als konkrete Beispiele dienen in der Teilchenphysik die Molekulardynamiksimulation und in der Kontinuumsphysik das Nichtgleichgewichtsverhalten von unmagnetischen starren polaren Fluiden. Für die Molekulardynamiksimulationen wird einerseits gezeigt, wie die Forderungen einer strikten Teilchenphysik aufgegeben werden müssen, um den meisten Experimenten gerecht zu werden und in ähnlicher Weise, um Numerik anwenden zu können. Wie auch die Teilchenphysik wird die Kontinuumsphysik kurz vorgestellt, um dann polare Fluide zu modellieren. Das Ziel dieses Modells ist es eine Erklärung für den Debye-Prozess in einwertigen Alkoholen zu entwickeln. Insbesondere wird die Klassische Irreversible Thermodynamik zur Modellierung verwendet. Schritt für Schritt wird das behandelte Modell um weitere Effekte erweitert. So werden zu Beginn nur Polarisationsprozesse makroskopisch beschrieben, bis dann zum Schluss chemische Reaktionen und der Drehimpuls mit diesen auf einer mesoskopischen Skala gekoppelt werden. Das erste Modell wird in verschiedenen Asymptotiken analytisch gelöst, das heißt konkrete Randwertprobleme werden gerechnet. Außerdem werden alle Modelle numerisch gelöst und die interessanten Lösungen vorgestellt. Zum Schluss wird das Loschmidt-Paradoxon behandelt, das eine Unvereinbarkeit von Teilchen- und Kontinuumsphysik aufzeigt.

Item Type: Ph.D. Thesis
Erschienen: 2019
Creators: Wieth, Patrick
Title: Nichtgleichgewichtsprozesse in dielektrischen Medien
Language: German
Abstract:

Diese Arbeit befasst sich im äußersten Rahmen mit den grundlegenden Unterschieden zwischen Kontinuums- und Teilchenphysik. Es wird in diesem Zusammenhang insbesondere auf die Unterschiede und die Unvereinbarkeiten eingegangen. Als konkrete Beispiele dienen in der Teilchenphysik die Molekulardynamiksimulation und in der Kontinuumsphysik das Nichtgleichgewichtsverhalten von unmagnetischen starren polaren Fluiden. Für die Molekulardynamiksimulationen wird einerseits gezeigt, wie die Forderungen einer strikten Teilchenphysik aufgegeben werden müssen, um den meisten Experimenten gerecht zu werden und in ähnlicher Weise, um Numerik anwenden zu können. Wie auch die Teilchenphysik wird die Kontinuumsphysik kurz vorgestellt, um dann polare Fluide zu modellieren. Das Ziel dieses Modells ist es eine Erklärung für den Debye-Prozess in einwertigen Alkoholen zu entwickeln. Insbesondere wird die Klassische Irreversible Thermodynamik zur Modellierung verwendet. Schritt für Schritt wird das behandelte Modell um weitere Effekte erweitert. So werden zu Beginn nur Polarisationsprozesse makroskopisch beschrieben, bis dann zum Schluss chemische Reaktionen und der Drehimpuls mit diesen auf einer mesoskopischen Skala gekoppelt werden. Das erste Modell wird in verschiedenen Asymptotiken analytisch gelöst, das heißt konkrete Randwertprobleme werden gerechnet. Außerdem werden alle Modelle numerisch gelöst und die interessanten Lösungen vorgestellt. Zum Schluss wird das Loschmidt-Paradoxon behandelt, das eine Unvereinbarkeit von Teilchen- und Kontinuumsphysik aufzeigt.

Place of Publication: Darmstadt
Divisions: 05 Department of Physics
05 Department of Physics > Institute for condensed matter physics
05 Department of Physics > Institute for condensed matter physics > Kontinuumsmechanik, Versetzungstheorie, Feldtheorie
05 Department of Physics > Institute for condensed matter physics > Molekulare Dynamik in kondensierter Materie
05 Department of Physics > Institute for condensed matter physics > Polymerdynamik, hydrodynamische Wechselwirkungen, Elektrokinetik, Computersimulationsmethoden
Date Deposited: 13 Jan 2019 20:55
Official URL: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/8342
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-83427
Referees: Ellermeier, Prof. Dr. Wolfgang and Drossel, Prof. Dr. Barbara
Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: 10 December 2018
Alternative Abstract:
Alternative abstract Language
This thesis deals with the fundamental differences between particle physics and continuum physics at its outmost scope. In this regard the differences and the incommensurate properties of these domains are discussed. The model of molecular dynamics simulation serves as a specific example for particle physics, whereas modelling of non-equilibrium processes in unmagnetic rigid polar fluids serves as a specific example for continuum physics. For molecular dynamics simulations it is shown how the constraints of particle physics theory cannot be kept if one desires to calculate numerical results and do simulations comparable to experiments. After that discussion of particle physics the continuum physics theory is presented and followed by incremental modelling of polar fluids. The aim of this modelling is to find an explanatory model for the Debye-Process in monohydroxy alcohols. Especially Classical Irreversible Thermodynamics is being used to develop this model. The model is extended step by step, starting with coupling of macroscospic polarization processes, going over to including chemical reactions and diffusion, until finally angular momentum is being coupled with the former on a mesoscopic scale. The first model is treated analytical in its asymptotic limits, where boundary value problems are solved. Furthermore these models are also treated numerically and the interesting solutions are presented. In the end the thesis explains the Loschmidt-Paradox, which defines an incommensurateness of particle and continuum physics.English
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