Nachhaltige Energiesysteme

Modulhandbuch

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Nachhaltige Energiesysteme (NES)

PO-Version [  20222  ]

Dokumentation

Empfohlene Vorkenntnisse

keine

Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele / Kompetenzen

Technische Dokumentation:

  • Die Lehrveranstaltung vermittelt Grundkenntnisse zur normgerechten technischen Darstellung von Bauteilen und Baugruppen des Maschinenbaus.
  • Die Studierenden verschaffen sich in der Veranstaltung „Technische Dokumentation” einen Überblick über die technischen Regelwerke und die Bedeutung der nationalen und internationalen Normung für die Konstruktion und die Anwendung von Maschinenteilen.
  • Die Studierenden erlernen die grundlegenden Techniken des technischen Zeichnens als Informationsmittel für Konstruktion und Fertigung.
  • Die Studierenden erwerben die Fähigkeit zum normgerechten Erstellen, Bemaßen und Lesen technischer Zeichnungen.
  • Die Studierenden verstehen die Bedeutung und Klassifikation möglicher Gestaltabweichungen technischer Oberflächen von Maschinenelementen.
  • Die Studierenden lernen die Notwendigkeit von Maßtoleranzen, Passungssystemen, Oberflächenangaben sowie Form- und Lagetoleranzen für die wirtschaftliche Fertigung und das Zusammenwirken von Maschinenelementen kennen.

CAD

  • Die Studierenden erlernen in der Veranstaltung CAD den Umgang mit einem CAD-Arbeitsplatz, haben einen Überblick über Einsatzbereiche von CAD-Systemen und verstehen die Bedeutung von CAD-Systemen für den betrieblichen Informationsfluss.
  • Die Studierenden erwerben Grundkenntnisse über allgemeine Methoden und Arbeitstechniken zur 3D-Modellierung und Konstruktion von Bauteilen und Baugruppen, zur Definition von Normteilen sowie zur Ableitung von normgerechten Fertigungszeichnungen.
  • Die Studierenden beherrschen die wesentlichen Funktionen eines modernen CAD-Programms und müssen nach Abschluss des Moduls in der Lage sein, selbständig einfache Bauteile und Baugruppen mit einem CAD-System zu modellieren und zu visualisieren sowie daraus technische Zeichnungen zu generieren.
  • Die Studierenden sammeln ihre ersten Erfahrungen in der industriellen Projektarbeit durch das Arbeiten und Problemlösen in Gruppen (durch eine Hausarbeit). Es werden ergänzende Hinweise vermittelt.
Dauer 2
SWS 6.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 90
Selbststudium / Gruppenarbeit: 120
Workload 210
ECTS 7.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Hands-on-Labor: Laborarbeit

Technische Dokumentation und CAD: Klausurarbeit, 90 Min., und Laborarbeit

Klausurnote ist Modulnote; Laborarbeiten müssen m. E. attestiert sein.

Modulverantwortlicher

Professor Dr.-Ing. Ali Daryusi

Empf. Semester 1. und 2. Semester
Haeufigkeit jedes 2. Semester
Verwendbarkeit

Bachelor MA, NES - Grundstudium

Veranstaltungen

Technische Dokumentation und CAD

Art Vorlesung/Labor
Nr. M+V1003
SWS 4.0
Lerninhalt

Technische Dokumentation:

  • Grundlagen des Technischen Zeichnens: Zeichnungsformate,
  • Anordnung der Ansichten und Linienarten in technischen Zeichnungen
  • Positionsnummern, Zeichnungsarten, Schriftfelder, Stücklisten und Faltung auf Ablageformat.
  • Bemaßungsregeln und Maßeintragung in Zeichnungen, Längen- und Winkelmaße, technische Oberflächen, Rauheitskenngrößen, Maßtoleranzen, Toleranzangaben, Passungsangaben, Form- und Lagetoleranzen
  • Werkstück-Ansichten, Einzelheiten, Schnittdarstellung
  • Abwicklungen und Durchdringungen
  • Bemaßung von geometrischen Körpern, Angaben zur Oberflächen-behandlung (Härteangaben)
  • Darstellung und Bemaßung von Normteilen und Schweißverbindungen
  • Werkstoffe
  • Die zu behandelnden Themen werden anhand von Übungen vertieft.

CAD:

  • Schematische Zeichnungen
    Grundfließbild, Verfahrensfließbild, RI-Fließbild, MSR-Kreisschemata, elektrotech-nische Schaltpläne
  • Maßstäbliche Zeichnungen
    Zweidimensionale Konstruktionszeichnungen, Zweidimensionale Lage- und Aufstellungsplanung, lsometrien
  • Dreidimensionale Zeichnungen
    Rohrleitungsplanung, Aufstellungsplanung
  • Informationsverarbeitung und Datenbanken
    Anforderungen bei systematischer Anlagenplanung, Informationsflussanalyse bei Anlagenplanung, Integrierte Informationsverarbeitung im Anlagenbau, Integration von EDV-Systemen zur Rohrleitungsplanung auf Basis einer Ingenieurdatenbank, PFPD- ein DV-System für die Erstellung von Prüffolgeplänen und Dokumentation von Bauprüfungen von Anlagen und Teilanlagen
  • Kopplung von CAD mit Berechnungsprogrammen
  • Dokumentation
    rechnergestützt, Grundstruktur Gesamtdokumentation, Projekt, Engineering, Genehmigung, Beschaffung, Anlage, Betrieb, Rückbau, As-built, Dokumenten-kennzeichnung, Anforderungen an den Rohrteile-/Rohrklassenkatalog
  • Anwendung
    Durchgängige CAD-3D-Anlagenplanung, Rohrleitungsplanung mit 3D-CAD, Planung verfahrenstechnischer Anlagen mit CAD-Einsatz
  • Vom CAD zum BIM für TGA
Literatur

Technische Dokumentation:

  • Hoischen, H., Fritz, A.: Technisches Zeichnen - Grundlagen, Normen, Beispiele, Darstellende Geometrie, Geometrische Produktspezifikation, 37. Auflage, Cornelsen-Verlag Berlin, 2020
  • Tabellenbuch Metall mit Formelsammlung, 48. Auflage, Europa-Lehrmittel Verlag, 2019, korrigierter Nachdruck 2020
  • Tabellenbuch Anlagenmechanik für Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik,3. Auflage, Westermann, 2018
  • Tabellenbuch Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik, 2. Auflage, Europa-Lehrmittel Verlag, 2012
  • Kurz, U., Wittel, H.: Böttcher/Forberg Technisches Zeichnen. Grundlagen, Normung, Übungen und Projektaufgaben, 26. Auflage, Springer Vieweg Verlag, 2013
  • Labisch, Weber: Technisches Zeichnen - Grundkurs, 4. Auflage, Springer Vieweg Verlag, 2013

CAD:

  • Vorlesungsunterlagen
  • PERINORM

Hands-on-Labor

Art Labor
Nr. M+V0129
SWS 2.0
Lerninhalt

Zerlegen und Montieren technischer, besonders mechanischer Systeme. Beispielhafte Systeme sind verschraubte und mit Dichtungen versehene Rohrleitungen, Stirnradgetriebe und schaltbare Planetengetrieben.

Analysieren der Systeme und Beschreibung der Wirkzusammenhänge und des jeweiligen Aufbaus.

Verknüfung und Festigkung von Lerninhalten anderer Veranstaltungen (z. B. Technische Dokumentation, Werkstofftechnik, Technische Mechanik I) anhand der analysierten Systeme.

Literatur

Es gibt keine zwingende Literatur. Zur Vertiefung empfehlen wir aber: Roloff/Matek Maschinenelemente, Springer: https://doi.org/10.1007/978-3-658-26280-8

Elektrotechnik 1

Empfohlene Vorkenntnisse

Vektorrechnung, Infinitesimalrechnung

Lehrform Vorlesung/Übung/Labor
Lernziele / Kompetenzen

Nach erfolgreichem Besuch dieses Moduls

  • verfügen die Studierenden über die physikalischen Grundlagen der Elektrotechnik, sozusagen das Handwerkszeug für das Studium,
  • kennen die Studierenden die Gesetze, welche beim Fließen eines elektrischen Stromes gelten und wissen, welche Eigenheiten Materialien dabei zeigen,
  • Verfügen die Studierenden über die Kenntnis, wie Ladungen und Ströme elektrische und magnetische Felder erzeugen können,
  • Verfügen die Studierenden über grundlegende Kenntnis der Wirkung von Landungen und Strömen an Beispiel vi Kondensatoren, Spulen, Motoren,
    Generatoren, Kommunikationssystemen und vielen weiteren Anwendungen,
  • kennen die Studierenden über die grundlegenden Zusammenhänge der Feldgrößen und wie diese mathematisch beschrieben.

Zudem sind die Studierenden nach dem Besuch dieses Modus in der Lage

  • einfache Messproblematiken für elektrische Größen zu erfassen,
  • die wichtigsten Messgeräte der Elektrotechnik wie z.B. Multimeter und Oszilloskop etc. zu bedienen,
  • einfache Messungen elektrischer Größen durchzuführen und die Messungen auszuwerten,
  • Messfehler qualitativ zu erkennen und quantitativ zu erfassen.
Dauer 1
SWS 8.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 120
Selbststudium / Gruppenarbeit: 90
Workload 210
ECTS 7.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Elektrotechnik 1: Klausur K90
Labor Elektro- und Messtechnik muss m. E. attestiert sein.

Modulverantwortlicher

Prof. S. Meier

Empf. Semester 1. Semester
Haeufigkeit jedes Jahr (WS)
Verwendbarkeit

NES, EI, EI-plus

Veranstaltungen

Elektrotechnik 1

Art Vorlesung/Übung
Nr. EMI804
SWS 6.0
Lerninhalt
  • Netzwerke
  • Berechnungen nach Kirchhoff
  • Strom-/Spannungsquellen-Ersatzschaltungen
  • Energie, Leistung
  • Strömungsfelder, Strom, Stromdichte, Feldstärke, Spannung, elektrisches Potential, Berechnung von Strömungsfeldern
  • Elektrische Felder
  • Ladung, Potential, Spannung
  • Energie und Kräfte im elektrischen Feld
  • Berechnung von symmetrischen Feldern
  • Überlagerung von Feldern
  • Kapazitätsberechnungen
  • Magnetische Felder
  • Magnetische Induktion, magn. Fluss, magn. Umlaufspannung - Magnetische Felder in Luft und Eisen
  • Induktionsgesetz, Selbstinduktion
  • Bewegte Ladungen im magn. Feld
  • Kräfte im magn. Feld
Literatur
  • Zastrow D., Elektrotechnik, 19. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2014
  • Weißgerber W., Elektrotechnik für Ingenieure 1, 10. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2015
  • Meins J., Scheithauer R., Weidenfeller H., Frohne H., Löcherer K.-H., Müller H., Moeller Grundlagen der Elektrotechnik, 20. Auflage, Stuttgart, Leipzig, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2005

Elektro- und Messtechniklabor 1

Art Vorlesung/Labor
Nr. EMI805
SWS 2.0
Lerninhalt

-Funktionsweise und Bedienung von Multimetern (analog und digital) und Oszilloskopen (analog und digital)

-Messfehler

  • Maximale Messabweichungen aus Datenblättern bestimmen 
  • Unterschied systematischer und zufälliger Messfehler
  • Fehlerfortpflanzung bei indirekten Messungen
  • Lineare Fehlerfortpflanzung
  • Gauß’sche Fehlerfortpflanzung

-Widerstandsmessung

  • Stromfehlerschaltung
  • Spannungsfehlerschaltung
  • Wheatstone‘sche Messbrücke (abgeglichen, nicht abgeglichen mit und ohne Belastung)
  • 2-Leiter-, 3-Leiter-- und 4-Leiter-Messung

-Auswertung von Messreihen

  • Mittelwert und Streuung
  • Median, Perzentile, Box-Plots
  • Interpolation von Messergebnissen
  • Lineare Interpolation
  • Polynominterpolation
  • Ansatz der kleinsten Fehlerquadrate

 

Literatur
  • Mühl, T., Einführung in die elektrische Messtechnik, 2. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner Verlag, 2006
  • Parthier, R., Messtechnik, 3. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner Verlag, 2006

Elektrotechnik 2

Empfohlene Vorkenntnisse

Module Mathematik 1, Elektrotechnik 1

Lehrform Vorlesung/Übung/Labor
Lernziele / Kompetenzen

Nach Abschluss des Moduls können die Studierenden moderne Halbleitertechnik in ihrem Aufbau und ihrer Funktionsweise verstehen sowie einfache Schaltungen entwerfen und Parameter daraus berechnen.

Dauer 1
SWS 8.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 120
Selbststudium / Gruppenarbeit: 90
Workload 210
ECTS 7.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Elektrotechnik 2: Klausurarbeit, 90 Min.

Labor Elektro- und Messtechnik: Laborarbeit muss mit Erfolg attestiert sein.

Modulverantwortlicher

Prof. S. Meier

Empf. Semester 2. Semester
Haeufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

NES, EI, EI-plus

Veranstaltungen

Elektrotechnik 2

Art Vorlesung/Übung
Nr. EMI812
SWS 6.0
Lerninhalt
  • Beschreibung von Wechselgrößen
  • Vom Zeigerdiagramm zur komplexen Darstellung von Strömen und Spannungen
  • Sinusförmige Ströme und Spannungen an Widerstand, Spule und Kondensator, sowie einfache Netzwerke
  • Schwingkreise und Filter
  • Beschreibung linearer Schaltungen mit Vierpolparametern 6.Fourierreihenentwicklung
  • Dreiphasensysteme
Literatur

Weißgerber, W., Elektrotechnik für Ingenieure 2, Wiesbaden, Vieweg, 2000

Meins, J., Scheithauer, R., Weidenfeller, H., Frohne, H., Löcherer, K.-H., Müller, H., Moeller Grundlagen der Elektrotechnik, 20. Auflage, Stuttgart, Leipzig, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2005

Labor Elektro- und Messtechnik 2

Art Vorlesung/Labor
Nr. EMI813
SWS 2.0
Lerninhalt

Elektrische Widerstände

  • Statische Auswertung von Widerstandswerten einer
    Charge
  • Temperaturkoeffizienten diverser Widerstandarten bestimmen
  • Verhalten von nichtlinearen Widerständen (NTC, PTC) untersuchen
  • Kennlinie einer Si-Diode aufnehmen und auswerten
  • Kennlinien von VDR aufnehmen

Ideale Kondensatoren

  • Lade- u. Entladevorgänge messtechnisch aufnehmen und mit Theorie vergleichen
  • Übertragungsverhalten von RC-Tiefpässen aufnehmen und graphisch darstellen
  • RC-Tiefpässe höherer Ordnung in der Zeit-u. der Frequenzebene untersuchen
  • Analyse nicht sinusförmiger Signale

Frequenzabhängige Netzwerke

  • Frequenz- und Phasengang eines Wien-Netzwerk messtechnisch aufnehmen
  • Rechnen und Messen im dB-Maßstab
  • Ersatzschaltbild eines stark verlustbehafteten
  • Kondensators durch Messung bestimmen

 Induktivitäten

  • Güteverlauf einer Induktivität (mit Eisenkern) bestimmen
  • Ersatzschaltbild aus dem Güteverlauf ableiten
  • Kupfer- und Kernverluste bestimmen
  • Skineffekt, Wicklungskapazität, Streuverluste und Wirbelstromverlustee

 Transistoren

  • Kennlinienfeld eines bipolaren Transistors aufnehmen
  • Verstärkerschaltung mit den ermittelten
  • Tr-Kennwerten berechnen, aufbauen und messtechnisch untersuchen
  • Vergleich der Messwerte mit den Vorgabewerten
Literatur

Siehe Literatur Vorlesungen Elektrotechnik 1und Elektrotechnik 2

Mathematik 1

Empfohlene Vorkenntnisse

Schulkenntnisse Mathematik, evtl. Brückenkurs

Lehrform Vorlesung
Lernziele / Kompetenzen

Die Studierenden besitzen das Rüstzeug, wesentliche Wirkungszusammenhänge in den angewandten Wissenschaften nachvollziehen und konstruktiv damit umgehen zu können. Die Studierenden beherrschen die mathematische Fachterminologie, das Instrumentarium und das grundsätzliche Herangehen an Problembehandlungen so, dass sie diese auf konkrete ingenieurmäßige Aufgaben übertragen und anwenden können. Die Studierenden sind in der Lage, Probleme aus der Praxis mit Hilfe des Vorlesungsstoffs selbstständig zu lösen.

Dauer 1
SWS 6.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 90
Selbststudium / Gruppenarbeit: 120
Workload 210
ECTS 7.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Klausurarbeit, 90 Min.

Modulverantwortlicher

Professor Dr. rer. nat. Harald Wiedemann

Empf. Semester 1. Semester
Haeufigkeit jedes Jahr (WS)
Verwendbarkeit

Bachelor BM, BT, MA, NES, UT - Grundstudium

Veranstaltungen

Mathematik I

Art Vorlesung
Nr. M+V0100
SWS 6.0
Lerninhalt
  • Wiederholung der Grundlagen
    Zunächst wird das Basiswissen wiederholt (Mengen, Zahlen, Gleichungen und Ungleichungen, Binome, Rechnen mit Brüchen, Potenzen und Logarithmen), Grundlagen der Aussagenlogik
  • Vektoralgebra und analytische Geometrie
    Nach Einführung der Grundbegriffe und Grundlagen werden die Anwendungsmöglichkeiten besprochen und die Anwendung im 3-dimensionalen Raum geübt, der Zusammenhang mit linearen Gleichungssystemen wird dargestellt
  • Funktionen und Kurven
    Anhand wichtiger Funktionen (ganz- und gebrochenrationale Funktionen, Potenz- und Wurzelfunktionen, trigonometrische Funktionen, Exponential- und Logarithmusfunktion, Hyperbelfunktion) wird der Funktionsbegriff und die Darstellung von Funktionen geübt. Den Abschluss bilden Betrachtungen zur Stetigkeit und zum Grenzwert.
  • Differentialrechnung
    Über die Vertiefung des Grenzwertbegriffs wird die Differentialrechnung eingeführt. Die Ableitungsregeln werden an verschiedenen praktischen Beispielen geübt.
  • Folgen und Reihen
    Der Begriff der Folge wird eingeführt, es werden unendliche Reihen, Potenzreihen und die Taylorentwicklung besprochen.
  • Integralrechnung
    Abschluss bildet die Integralrechnung. Bestimmte und unbestimmte Integrale, Ingerationsregeln und -methoden werden besprochen.
Literatur
  • Papula, L.: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 1, Vieweg, Papula, L. (Vieweg, 2000) 
  • Arens et al: Mathematik, (Spektrum Akademischer Verlag, 2011)

Mathematik II

Empfohlene Vorkenntnisse

Stoff des Moduls Mathematik I

Lehrform Vorlesung
Lernziele / Kompetenzen

Die Studierenden besitzen das Rüstzeug, wesentliche Wirkungzusammenhänge in den angewandten Wissenschaften nachvollziehen zu können und konstruktiv damit umgehen können. Die Studierenden beherrschen die mathematische Fachterminologie, das Instrumentarium und das grundsätzliche Herangehen an Problembehandlungen so, dass sie diese auf konkrete ingenieurmäßige Aufgaben übertragen und anwenden können. Die Studierenden sind in der Lage, Probleme aus der Praxis mit Hilfe des Vorlesungsstoffs selbstständig zu lösen. Durch die bewusste Auswahl an Beispielen und Übungsaufgaben wird der Stoff des Moduls Mathematik I gefestigt.

Dauer 1
SWS 4.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 60
Selbststudium / Gruppenarbeit: 90
Workload 150
ECTS 5.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Klausurarbeit, 90 Min.

Modulverantwortlicher

Professor Dr. rer. nat. Harald Wiedemann

Empf. Semester 2. Semester
Haeufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

Bachelor BM, BT, MA, NES, UT - Grundstudium

Veranstaltungen

Mathematik II

Art Vorlesung
Nr. M+V0101
SWS 4.0
Lerninhalt
  • Lineare Algebra
    Nach Einführung von Determinanten und Matrizen wird der Zusammenhang zu linearen Gleichungssystemen hergestellt. Eigenwerte und Eigenvektoren werden besprochen.
  • Komplexe Zahl
    Die komplexe Zahl und ihre Darstellungsmöglichkeiten werden diskutiert. Dabei werden die Rechenregeln eingeführt und Möglichkeit der Darstellung der komplexe Funktion einer reellen Veränderlichen als Ortskurve vertieft, ebenso die technischen Anwendungen.
  • Gewöhnliche Differentialgleichungen
    Die Bedeutung der Differentialgleichung und der technische Unterschied zwischen Anfangs- und Randwertproblem werden erläutert. Lösungsmethoden für Differentialgleichungen 1. Ordnung und 2. Ordnung mit konstanten Koeffizienten werden hergeleitet. Die Lösung von linearen Differentialgleichungen n-ter Ordnung mit konstanten Koeffizienten wird sowohl mit dem Exponentialansatz als auch über die Laplace-Transformation gezeigt.
  • Differential- und Integralrechnung für Funktionen von mehreren Variablen
    Den Abschluss bildet die Betrachtung von Funktionen mit mehreren Variablen sowie die Differentiation und Integration dieser Funktione. Substitutionsregeln für Funktionen mehrerer Variabler werden besprochen und auf Koordinatentransformationen angewendet.
Literatur
  • Papula, L.: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 2, Vieweg, Papula, L. (Vieweg, 2000) 
  • Arens et al: Mathematik, (Spektrum Akademischer Verlag, 2011)

Nachhaltige Energiesysteme I

Empfohlene Vorkenntnisse

Gute Physikkenntnisse, Niveau mindestens Fachhochschulreife

Lehrform Vorlesung
Lernziele / Kompetenzen

Nach erfolgreichem Besuch dieses Moduls verfügen die Studierenden über Grundlagenkenntnisse zur Energieversorgung und den prinzipiellen Aufbau von Energieversorgungsnetzen, mit Fokus auf elektrische Energie und nachhaltige Erzeugung.

Dauer 2
SWS 8.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 120
Selbststudium / Gruppenarbeit: 90
Workload 210
ECTS 7.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Regenerative Energiesysteme: Klausurarbeit, 90 Min.; Gewichtung der Modulnote: 50%

Ringvorlesung Sustainable Energy Engineering: Hausarbeit; Gewichtung der Modulnote: 50%

Modulverantwortlicher

Prof. Dr. Schmidt

Empf. Semester 1. und 2. Semester
Haeufigkeit jedes 2. Semester
Verwendbarkeit

Bachelor NES - Grundstudium

Veranstaltungen

Ringvorlesung Sustainable Energy Engineering

Art Vorlesung
Nr. M+V1062
SWS 4.0
Lerninhalt

Relevante Technologien für 100% EE Energiesystem:

  • PV, Wind, Batteriespeicher, PtX, Biogas, Pyrolyse, Wasserkraft
  • Smart Grids, Demand Side Management, Elektromobilität
  • Energieeffiziente Gebäude- und Heiztechnik
  • Energieverteilung und Netze
  • Energiemanagement, Simulation und Modellierung von Energieflüssen
  • Aktiver CO2-Entzug (CDR)
  • Externe Vorträge / Themen nach Verfügbarkeit


     
Literatur

keine speziellen Empfehlungen

Regenerative Energiesysteme

Art Vorlesung
Nr. EMI6101
SWS 4.0

Physik

Empfohlene Vorkenntnisse

keine

Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele / Kompetenzen

Die Ingenieurin/Der Ingenieur benötigt die physikalischen Grundlagen für das Verständnis der im Studium folgenden Fachvorlesungen und insbesondere für alle technischen Fachgebiete in der Praxis.

Die Studierenden müssen in der Lage sein, grundlegende physikalische Aufgabenstellungen zu lösen. Dazu gehört die Anwendung von Erhaltungssätzen, Bewegungsgleichungen und Ergebnissen der modernen Physik.

In der Vorlesung Physik werden die physikalischen Zusammenhänge anhand konkreter Beispiele vorgestellt, entwickelt, beschrieben und erläutert und die Anwendung spezieller mathematischer Methoden geübt.

Im Praktikum macht die weitgehend selbst aufgebaute Versuchsanordnung, die auch modernen Apparate zugrunde liegenden physikalischen Prinzipien, das Zusammenspiel der benutzten Komponenten und ihre Beeinflussbarkeit durch den/die Experimentator*in deutlich. In den Versuchen wird die Kunst des Messens und Beobachtens, die Gewinnung quantitativer Zusammenhänge, die Erarbeitung physikalischer Sachverhalte und besonders die kritische Wertung der gewonnenen Ergebnisse eingeübt. Ebenso muss sich der/die Experimentator*in mit den benutzten Apparaten und ihrer Funktion vertraut machen. Die Experimente werden in kleinen, betreuten Gruppen bearbeitet. Die Schlüsselkompetenzen Kommunikationsfähigkeit und Teamfähigkeit sowie die Umsetzung theoretischer Grundlagen in praktische Anwendungen werden eingeübt.

Dauer 2
SWS 6.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 90
Selbststudium / Gruppenarbeit: 120
Workload 210
ECTS 7.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Physik: Klausurarbeit, 90 Min., Gewichtung: Note ist Modulnote

Labor Physik: Laborarbeit muss m. E. attestiert sein; Gewichtung: -

Modulverantwortlicher

Professor Dr.-Ing. Christian Ziegler

Empf. Semester 1. und 2. Semester
Haeufigkeit jedes 2. Semester
Verwendbarkeit

Bachelor BM, BT, MA, NES, UT - Grundstudium

Veranstaltungen

Physik

Art Vorlesung
Nr. M+V0102
SWS 4.0
Lerninhalt
  • Physikalische Größen und mathematische Grundlagen
    Definitionen und Maßeinheiten; eine Auswahl mathematischer Verfahren in der Physik
  • Mechanik
    Kinematik und Dynamik: Grundgesetze der klassischen Mechanik;
    Mechanik des Massenpunktes;
    Arbeit, Energie und Leistung;
    elastischer und inelastischer Stoß;
    Mechanik des starren Körpers, Translation und Rotation;
  • Wärme
    spezifische Wärme; Wärmeausdehnung
  • Ausgewählte Anwendungsbeispiele
Literatur
  • Physik, D. C. Giancoli (Pearson Education, 2019)
  • Physik für Wissenschaftler und Ingenieure, P. A. Tipler (Springer Spektrum Verlag, 2019)
  • Physik für Ingenieure, Hering, Martin, Stohrer (Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2012)
  • Physik, U. Harten (Springer Vieweg, 2017)
  • Taschenbuch der Physik, H. Kuchling (Carl-Hanser-Verlag, 2014)
  • Taschenbuch der Physik, Stöcker (Verlag Harri Deutsch, 2018)

Physiklabor

Art Labor
Nr. M+V0103
SWS 2.0
Lerninhalt

Im Praktikum wird in einfachen Versuchen die Kunst des Messens und Beobachtens, die Gewinnung quantitativer Zusammenhänge, die Erarbeitung physikalischer Sachverhalte und besonders die kritische Wertung der gewonnenen Ergebnisse geübt und sich mit den benutzten Apparaten und ihrer Funktion vertraut gemacht.
Die Experimente werden in kleinen betreuten Gruppen bearbeitet. Am Ende eines jeden Versuchs steht die Anfertigung eines Laborberichts. Dieser beinhaltet neben den theoretischen Grundlagen des Versuchs eine geeignete Darstellung der wichtigsten Ergebnisse inklusive einer Abschätzung der Fehler im Rahmen einer Fehlerrechnung.
Für jeden Versuch ist ein Laborbericht zu erstellen.

Literatur
  • Physikalisches Praktikum, D. Geschke (Teubner, 2001)
  • Praktikum der Physik, W. Walcher (Teubner, 2000)
  • Physik, D. C. Giancoli (Pearson Education, 2009)
  • Physik für Wissenschaftler und Ingenieure, P. A. Tipler (Springer Spektrum Verlag, 2015)
  • Taschenbuch der Physik, H. Kuchling (Carl-Hanser-Verlag, 2014)

Thermodynamik

Lehrform Vorlesung
Lernziele / Kompetenzen

Die Studierenden lernen das zugrunde liegende Begriffssystem der Thermodynamik und sind in der Lage, auf die jeweilige Problemstellung bezogen geeignete Systeme zu definieren und die Erhaltungssätze zu formulieren. Sie können die Hauptsätze anwenden und damit die zu übertragenden Energien quantitativ bestimmen.

Die Studierenden lernen unterschiedliche Stoffmodelle kennen und können die thermischen und kalorischenZustandsgleichungen angeben und anwenden bzw. in entsprechenden Zustandsdiagrammen arbeiten. Damit sind sie auch in der Lage, sich in weitere Gebiete der phänomenologischen Thermodynamik (z. B. Mehrstoffsysteme/Mischphasenthermodynamik oder Reaktionen/chemische Thermodynamik) einzuarbeiten.

Die Studierenden können die Größe Entropie in Berechnungen anwenden, damit Aussagen über die Reversibilität und Irreversibilität treffen und mit Hilfe der Exergie energiewirtschaftliche und/oder prozessbezogene Bewertungen vornehmen.

Mit Hilfe der Zustandsänderungen können Aussagen über links- und rechtsgängige Kreisprozesse gemacht werden, wobei sowohl der Bereich der reinen Gasphase als auch des Zweiphasengebietes eingeschlossen ist.

Die Studierenden kennen die grundlegenden Zusammenhänge der Wärmeübertragung, insb. Wärmetransport, -leitung und -übergang sowie lang- und kurzwellige Strahlung.

Dauer 1
SWS 6.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 90
Selbststudium / Gruppenarbeit: 120
Workload 210
ECTS 7.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Klausurarbeit, 120 Min.

Modulverantwortlicher

Professor Dr.-Ing. Jörg Ettrich

Empf. Semester 2. Semester
Haeufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

Bachelor NES - Grundstudium, MA - Hauptstudium

Veranstaltungen

Technische Thermodynamik

Art Vorlesung
Nr. M+V1027
SWS 6.0
Lerninhalt

Die Lehrveranstaltung wird in zeitlich aufeinander folgenden Abschnitten und sowohl in deutscher als auch englischer Sprache angeboten.

In der Vorlesung werden die thermodynamischen Zusammenhänge hergeleitet, mit Hilfe von Beispielen vertieft und mit Hilfe einfacher Demonstrationsmodelle vorgestellt.

1. Abschnitt:

  • Grundbegriffe: Thermodynamisches System, thermodynamischer Zustand, thermodynamisches Gleichgewicht, Zustandsgleichungen (insb. thermische und kalorische Zustandsgleichung idealer Gase), Zustandsänderungen, Wärme, Arbeit, Dissipationsenergie, innere Energie, Enthalpie und Entropie.
  • Der 1. Hauptsatz: Formulierung für geschlossene und offene Systeme, therm. Wirkungsgrad und Leistungszahl.

2. Abschnitt:

  • Der 2. Hauptsatz: Mathematische Formulierung, Entropie, Wirkungsgrad, Anergie/Exergie und einfache, reversible bzw. irreversible thermodynamische Prozesse.
  • Kreisprozesse mit idealen Gasen: Rechts- und linksgängige Prozesse, z. B. Carnot-, Diesel-, Otto-, Stirling-, Ericson-, Joule-Prozess.

3. Abschnitt:

  • Mehrphasige Systeme reiner Stoffe: Zustandsgrößen, Zustandsgleichungen im Zweiphasengebiet (auch Diagramme und Zahlentafeln), einfache Zustandsänderungen und Clausius-Clapeyron-Gleichung.
  • Kreisprozesse mit Dämpfen, insb. Clausius-Rankine-Prozess und Kompressions-Kältemaschine/Wärmepumpe)
  • Gemische von Gasen: Feuchte Luft (Zustandsgrößen und h,x-Diagramm).
  • Kurze Einführung in die Grundlagen der Wärmeübertragung.
Literatur

Aufgaben- und Materialsammlung als Unterlage für die Vorlesung.

  • Technische Thermodynamik, E. Hahne (Oldenbourg, 2010
  • Einführung in die Thermodynamik, G. Cerbe, H.-J. Hoffmann (Carl Hanser Verlag, 2008)
  • Fundamentals of Engineering Thermodynamics, M. Moran, H. Shapiro (Wiley, 2008)
  • Thermodynamik, Band 1, Einstoffsysteme, K. Stephan, F. Mayinger (Springer Verlag, 2010)
  • Thermodynamik, H. D. Baehr (Springer Verlag, 2006)

Große Auswahl an weiterführender Literatur (z. B. "Thermodynamik im Klartext", D. Dunn (Pearson, 2004) oder "Keine Panik vor der Thermodynamik!", D. Labuhn, O. Romberg (Vieweg+Teubner, 2011) in der Hochschulbibliothek.

Werkstofftechnik und Chemie

Empfohlene Vorkenntnisse

Gute Kenntnisse der Chemie und Physik auf dem Niveau der Sekundarstufe 2.

Lehrform Vorlesung
Lernziele / Kompetenzen

Der Erwerb grundlegender Kenntnisse im Bereich der Chemie befähigt die Studierenden zur Erklärung von Verhalten und Eigenschaften von metallischen und nicht-metallischen Werkstoffen.

Darüber hinaus sind die Studierenden in der Lage auf Grund fundierter Kenntnisse im Bereich metallischer Werkstoffe, diese in Hinsicht auf Ihre Eigenschaften und Verhalten auszuwählen. Die so erworbenen Kenntnisse befähigen die Studierenden dazu ihr Wissen in weiterführenden Lehrveranstaltungen zu vertiefen, sowie im Rahmen von Labortätigkeiten und werkstoffbasiereten Entwicklungsprojekten einzubringen.

Dauer 1
SWS 6.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 90
Selbststudium / Gruppenarbeit: 90
Workload 180
ECTS 6.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Klausurarbeit, 120 Min.

Modulnote entspricht Klausurnote.

Modulverantwortlicher

Professor Dipl.-Ing. Dietmar Kohler

Empf. Semester 1. Semester
Haeufigkeit jedes Jahr (WS)
Verwendbarkeit

Bachelor BM, BT, MA, NES, UT - Grundstudium

Veranstaltungen

Chemie

Art Vorlesung
Nr. M+V0125
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Atome: Aufbau, Isotope, Modelle 
  • Periodensystem der Elemente: Perioden und Gruppen, Periodizität der Eigenschaften: Metallcharakter, Ionisierungsenergie, Elektronegativität 
  • Kernreaktionen: Radioaktivität: natürliche und künstliche, Zerfallskinetik, Kernreaktionen, Kernspaltung, Kernfusion 
  • Chemische Bindung: Atombindung: Einfach-, Doppel-, Dreifachbindung, polare Atombindung, Ionenbindung, Metallbindung, zwischenmolekulare Bindungen 
  • Aggregatzustände: Gasförmiger Zustand: ideale u. reale Gase,
    Flüssiger Zustand: Verdampfungsprozess, Siede- und Gefrierpunkt,
    Fester Zustand: Kristallgitter 
  • Thermodynamik, Kinetik chemischer Reaktionen: Energetik chemischer Reaktionen, Aktivierungsenergie, Reaktionsgeschwindigkeit 
  • Stöchiometrie: chemische Formeln und Molekulargewicht, Stoffmenge
    und Avogadrokonstante, Molvolumen, Reaktionen in Lösung, chemische
    Reaktionsgleichungen, stöchiometrische Massenberechnungen 
  • Chemisches Gleichgewicht: Massenwirkungsgesetz, Prinzip vom
    kleinsten Zwang 
  • Säuren und Basen: Ionenprodukt des Wassers, pH-Wert, Säure- und
    baseverhalten, Säure- und Basegleichgewichte: pH-Wert-Berechnungen 
  • Redoxreaktionen 
  • Elektrochemie: Elektrolyse, Galvanische Zelle, Korrosion 
  • Ausgewählte Anwendungsbeispiele
Literatur
  • Chemie, C.Mortimer, U. Müller (Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 2003)
  • Chemie für Ingenieure, Vinke, Marbach (Oldenbourg, 2013)

Werkstofftechnik I

Art Vorlesung
Nr. M+V0126
SWS 4.0
Lerninhalt

In der Vorlesung werden aufbauend auf den werkstoffkundlichen Grundlagen der Metalle die Änderungen der Eigenschaften durch z. B Legierungselemente und Wärmebehandlungen vorwiegend am Beispiel Stahl entwickelt, beschrieben und erläutert. Dabei werden Tafelarbeit, und Overheadfolien eingesetzt.

Grundlagen der Kristallographie,
Eigenschaften der Metalle
Grundlagen der Legierungen,
Zweistoffsyteme mit Eisen-Kohlenstoffdiagramm
Grundlagen der Wärmebehandlung von Stahl
Werkstoffprüfung
Einfluss der Legierungselemente auf die Eigenschaften von Stahl
Bezeichnungssystem der Stähle
Stahlgruppen
Besprechung ausgewählter Stähle nach EN Normen
Ausblick auf Nichteisenmetalle.

Literatur
  • Werkstoffkunde, Bargel, Schulze (2000)
  • Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung, Weisbach (2000)

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