Untersuchung der thermischen Fluktuationen in ferroelektrischem Silbernatriumdinitrit und in einer Widerstands-Kapazitäts-Schaltung

Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich zum einen mit dem experimentellen Nachweis der thermischen Polarisationsfluktuationen eines ferroelektrischen Silbernatriumdinitrit-Kristalles und zum anderen mit der experimentellen Untersuchung von Fluktuationstheoremen. Der Nachweis der thermischen Polarisationsfluktuationen des festen kristallinen Ferroelektrikums gelingt hierbei durch die Messung des bei Kurzschluss des Silbernatriumdinitrit-Kristalles resultierenden, thermischen Rauschstromes. Darauf aufbauend wird mittels dieser Rauschstrommessung der ferroelektrische Phasenübergang von Silbernatriumdinitrit untersucht. Zur experimentellen Untersuchung der Fluktuationstheoreme wird ein elektrischer, sinusgetriebener RC-Parallelschaltkreis herangezogen. Für dieses System wird überprüft, ob sich die thermischen Schwankungen der injizierten Energie und der totalen Entropieproduktion durch die Fluktuationstheoreme für die Arbeit und die totale Entropieproduktion beschreiben lassen. Auf der Grundlage der durchgeführten Messungen lässt sich feststellen, dass die verwendete Widerstands-Kapazitäts-Schaltung eine sehr geeignete Alternative zu den üblicherweise zur experimentellen Überprüfung von Fluktuationstheoremen verwendeten kolloidalen Systemen darstellt.

This thesis deals on the one hand with the experimental evidence for thermal polarization fluctuations of a ferroelectric silver sodium dinitrite crystal and on the other hand with the experimental investigation of fluctuation theorems. In this context, the evidence of thermal polarization fluctuations of the solid crystalline ferroelectric material is achieved by measuring the resulting thermal noise current of the silver sodium dinitrite crystal in short-circuit. Based on this, the ferroelectric phase transition of silver sodium dinitrite is studied by this noise current measurement. For the experimental investigation of the fluctuation theorems, an electric, sine-driven parallel RC circuit is used. For this system will be checked, whether the thermal fluctuations of the injected energy and the total entropy production can be described by the fluctuation theorems for work and for total entropy production. Based on the measurements carried out, it can be determined that the resistance-capacity circuit used in this process is a very suitable alternative to the colloidal systems which are usually used for the experimental examination of fluctuation theorems.