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| Code: DBMAB-131 |
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48UV+32UU+16UP (96 Unterrichtseinheiten) |
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6 |
| Studienjahr: 1 |
| Pflichtfach: ja |
Arbeitssprache:
Deutsch |
Studienleistungen (lt. Studienordnung/ASPO-Anlage):
Testat "Physiklabor": 2 Protokolle
Testat "Chemielabor": 2 Protokolle |
Prüfungsart:
Klausur (120 min)
[letzte Änderung 27.02.2025]
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DBMAB-131 (P720-0043, P720-0044, P720-0045) Maschinenbau / Produktionstechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2024
, 1. Studienjahr, Pflichtfach
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Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst 96 Unterrichtseinheiten (= 72 Zeitstunden). Der Gesamtaufwand des Moduls beträgt bei 6 Creditpoints 180 Stunden (30 Stunden/ECTS Punkt). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 108 Stunden zur Verfügung.
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Empfohlene Voraussetzungen (Module):
Keine.
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Sonstige Vorkenntnisse:
Keine.
[letzte Änderung 25.02.2025]
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Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
DBMAB-221 Technische Mechanik III
DBMAB-261 Fertigungstechnik I
DBMAB-332 Grüne Technologien
[letzte Änderung 05.03.2025]
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Modulverantwortung:
N.N. |
Dozent/innen: N.N.
[letzte Änderung 25.02.2025]
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Lernziele:
Allgemeine Chemie:
Die Studierenden verfügen über die wesentlichen Grundlagen der allgemeinen Chemie, bestehend aus Atomaufbau, Periodensystem der Elemente, chemischer Bindung, Aggregatzuständen, chemischen Reaktionen und chemischer Thermodynamik. Sie verstehen den Zusammenhang von Elektronenkonfiguration der Atome, Aufbau des Periodensystems und die sich daraus ableitenden Eigenschaften der Elemente. Sie können die chemische Bindung von Stoffen beschreiben, Summenformeln und bei kovalent gebundenen Stoffen auch die Strukturformeln aufstellen und Struktur-Eigenschaft-Beziehungen ableiten. Die Studierenden sind mit den Grundprinzipien chemischer Reaktionen (Reaktionsgleichung, Stöchiometrie, Gleichgewichts-, Redox und Säure-Base-Reaktionen) vertraut und können diese zur Deutung einfacher chemischer Prozesse anwenden. Hierzu gehört auch die Anwendung einfacher, chemischer Berechnungen. Die Studierenden sind mit den Grundlagen der chemischen Thermodynamik (Thermochemie, Ablauf chemischer Reaktionen, Katalysatoren und Inhibitoren) und der chemischen Reaktionskinetik vertraut und können diese zur Deutung und Berechnung einfacher chemischer Prozesse anwenden.
Experimentalphysik:
Die Studierenden verstehen die wissenschaftlichen Grundlagen der Dynamik eines Massenpunktes und von Systemen von Massenpunkten. Sie kennen die grundlegenden Begriffe, Phänomene und Konzepte und verstehen physikalischen Zusammenhänge. Dieses Wissen befähigt die Studierenden, einfache, ingenieurwissenschaftliche Probleme auf physikalische Grundprinzipien bzw. Fragestellungen zu reduzieren, diese physikalischen Fragestellungen unter Anwendung mathematischer Methoden selbstständig zu beantworten, und somit zielgerichtet eine Lösung für das eigentliche, ingenieurwissenschaftliche Problem zu finden.
Chemielabor:
Die Studierenden sind in der Lage, elementare, chemische Experimente aufzubauen und durchzuführen. Ausgehend von Beobachtungen und bereits vorhandenem Wissen, können sie Schlussfolgerungen ableiten und mit den Inhalten zur Vorlesung „Allgemeine Chemie“ verknüpfen. Ergänzend sind die Studierenden in der Lage, Laborberichte / Versuchsprotokolle zu erstellen.
Physiklabor:
Mittels Experimenten erarbeiten die Studierenden in Partnerarbeit selbstständig die wesentlichen, physikalischen Grundlagen zur Mechanik starrer und realer (Flüssigkeiten, Gase) Körper sowie zu Wellen, Optik, Atom- und Quantenphysik. Sie können grundlegende, physikalische Experimente aufbauen, Versuchsreihen und Messungen durchführen und unter Berücksichtigung der Fehlerrechnung auswerten. Sie sind in der Lage, Schlussfolgerungen nach kritischer Beurteilung der Messergebnisse abzuleiten, und Laborberichte / Versuchsprotokolle zu erstellen.
[letzte Änderung 27.02.2025]
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Inhalt:
Allgemeine Chemie:
• Atomaufbau und Periodensystem der Elemente: Klassische Elementarteilchen, Struktur von
Atomen, Isotope, Orbitalmodell, Elektronenkonfiguration, Aufbau des Periodensystems
• Chemische Bindung: Ionenbindung, kovalente Bindung, Metallbindung, Dispersions-, Induktions- und Dipol-Dipol-Wechselwirkung, Wasserstoffbrücken, Struktur-Eigenschaft-Beziehungen
• Aggregatzustände: Gase (ideale Gase, Gesetze von Boyle, Gay-Lussac und Avogadro, ideale
Gasgleichung), Flüssigkeiten, kristalline und amorphe Festkörper, Strukturprinzipien idealer Kristalle,
Koordinationszahl, Bravais-Gitter, metallische Gitterstrukturen, Packungsdichte, Millersche Indizes, Gitterlücken und deren Bedeutung für die Legierungsbildung)
• Homogene Mischungen (Gasgemische und Daltonsches Gesetz, Lösungen, einphasige Legierungen), heterogene Mischungen
• Chemische Reaktionen: Reaktionsgleichung und Stöchiometrie, Gleichgewichts-, Redox- und Säure-Base-Reaktionen, chemische Thermodynamik (Reaktionswärme, -energie und enthalpie, Bildungsenthalpie, Satz von Hess, Reaktionsentropie, Ablauf chemischer Reaktionen, freie Enthalpie, Katalyse (homogen, heterogen))
Experimentalphysik:
• Maßeinheiten, Messen physikalischer Größen und Fehlerrechnung
• Mechanik eines Massenpunktes: Ein- und mehrdimensionale Bewegung, mittlere Geschwindigkeit, momentane Geschwindigkeit, mittlere Beschleunigung, momentane Beschleunigung, Geschwindigkeits-Zeit- und Weg-Zeit-Gesetz, freier Fall, schräger Wurf, gleichförmige Kreisbewegung, Winkelgeschwindigkeit, Zentripetal- und Zentrifugalbeschleunigung, Newtonsche Axiome, Impuls, Gravitations-, Feder-, Normal- und Reibungskraft, Luftwiderstand, Arbeit und Leistung in konservativen und nicht konservativen Kraftfeldern, kinetische Energie, potentielle Energie der Gravitation nahe der Erdoberfläche und im Allgemeinen, Federenergie, Gesamtenergie eines Massenpunktes, Energieerhaltung, überlagerte Kraftfelder
• Mechanik eines Systems von Massenpunkten: Massenschwerpunkt, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Kraft, Impuls und Impulserhaltung, Systeme mit veränderlicher Masse (Schubkraft und Geschwindigkeit einer Rakete; Raketengrundgleichung), Stoßprozesse (Impuls-, Energie- und Drehimpulserhaltung, Stoßarten [elastisch, inelastisch, superelastisch], Elastizitätszahl)
Chemielabor:
• Labor- und Sicherheitsbestimmungen
• Versuche zu Energetik (exotherme und endotherme Reaktionen), chemischer Bindung, Reaktionsgeschwindigkeit und chemischem Gleichgewicht, Nachweisreaktionen / Analytik
Physiklabor
• Maßeinheit, Messen physikalischer Größen und Fehlerrechnung
• Versuche zu Mechanik und Optik
• Versuche zur Atom- und Quantenphysik
[letzte Änderung 27.02.2025]
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Weitere Lehrmethoden und Medien:
Vorlesungen: Vortrag, Bearbeitung konkreter Problemstellungen in Gruppenarbeit
Übungen: Bearbeitung konkreter Problemstellungen in Gruppenarbeit (erarbeitend)
Labore: Selbsterarbeitung und -erfahrung der naturwissenschaftlichen Zusammenhänge mittels in Partnerarbeit durchgeführter Versuche / Experimente
[letzte Änderung 27.02.2025]
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Literatur:
• J. Hoinkis, E. Lindner: Chemie für Ingenieure (Wiley-VCH)
• P. W. Atkins, J. de Paula: Physikalische Chemie (Wiley-VCH)
• P. A. Tipler, G. Mosca: Physik für Wissenschaftlicher und Ingenieure (Springer)
• D. Gross, W. Hauger, J. Schröder, W. Wall: Technische Mechanik 3: Kinetik (Springer)
• R. C. Hibbeler: Technische Mechanik 3 – Dynamik (Pearson)
[letzte Änderung 25.02.2025]
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