Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Technologie

Metalle: Gewinnung, Umwandlung, Typen

Gewinnung und Umwandlung von Metallen

Metalle werden aus mineralischen Stoffen gewonnen. Der Prozess umfasst mehrere Schritte:

1. Extraktion: Metalle werden üblicherweise aus Mineralien oder Gesteinen gewonnen, die in der Natur vorkommen.
2. Metallurgie (Erzkonzentration): Trennung der Metalle von anderen Stoffen (Gangart).
3. Reduktion: Schmelzen der Metallerze in einem Ofen, um die chemischen Elemente zu trennen.
4. Raffinierung: Entfernung von Verunreinigungen aus dem Metall.
5. Transformation: Metallurgische Produkte werden zu kommerziellen Metallgegenständen verarbeitet.

Arten von Metallen

• Reine Metalle: Bestehen aus einem einzigen chemischen Element.
• Legierungen: Mischungen aus zwei oder mehr Metallen (oder einem Metall

**Aggregatzustände der Materie**

**Feststoffe (SOLID)**

• Die Moleküle sind fest verbunden.
• Es gibt keine leeren Räume.
• Sie sind nicht komprimierbar.
• Sie fließen nicht.

Beispiele: Aluminium, Diamanten, Gold, Salz, Zucker, Mehl, Tassen...

**Flüssigkeiten (LIQUID)**

• Die Moleküle sind ungeordnet.
• Sie nehmen die Form eines Behälters an.
• Sie sind leicht komprimierbar.
• Sie fließen.
• Sie haben ein definiertes Volumen.

Beispiele: Ethanol, Milch, Öl, Petroleum, Wasser, Saft, Kölnisch Wasser...

**Gase (GAS)**

• Sie nehmen keine bestimmte Form an.
• Sie nehmen die Form des Behälters an.
• Die Moleküle sind weit voneinander getrennt.
• Sie haben kein definiertes Volumen.
• Sie sind komprimierbar.
• Sie breiten sich schnell aus.

Beispiele: Chlor, Stickstoff, Butan, Erdgas, Sprühfarbe,... Weiterlesen "Materialeigenschaften und ihre Anwendungen" »

Abwasserentsorgung und -behandlung: Prozesse und Systeme

Als Abwasserentsorgung bezeichnet man die Ableitung von Abwasser aus Gebäuden zu einer Kläranlage. Nach der Aufbereitung kann das Wasser wiederverwendet oder in Gewässer eingeleitet werden.

Wenn keine Kanalisation vorhanden ist, muss ein separates System zur Abwassersammlung, wie eine Sickergrube oder ein Absorptionssystem, verwendet werden. Der Unterschied zwischen diesen Systemen liegt nicht primär in der Zersetzung oder Behandlung des Wassers, sondern in der Art der Speicherung und Entsorgung. Eine Grube (z.B. eine Klärgrube) muss in regelmäßigen Abständen mittels eines speziellen Tanklastwagens geleert werden.

Kategorien von Abwasser

• Häusliches Abwasser
• Industrieabwasser
• Atmosphärisches

Was ist ein Elektron?

Ein Elektron ist ein elementares oder subatomares Teilchen vom fermionischen Typ.

Elektronen und Stromleitung

Ein Elektron ist negativ geladen. Wenn sich Elektronen bewegen, leiten sie elektrischen Strom.

Was ist elektrischer Strom?

Elektrischer Strom ist der Fluss von Ladung pro Zeiteinheit (pro Sekunde), der durch ein Material fließt.

Arten von elektrischem Strom

Gleichstrom (DC)

Die Elektronen fließen immer in die gleiche Richtung.

Wechselstrom (AC)

Die Elektronen ändern ihre Flussrichtung typischerweise 50 Mal pro Sekunde.

Das Ohmsche Gesetz

• R = Widerstand, gemessen in Ohm (Ω). Formel: R = U / I
• I = Stromstärke (Intensität), gemessen in Ampere (A). Formel: I = U / R
• U = Spannung (Potentialdifferenz), gemessen in Volt (V).

Schlagprüfung (Shock Test)

Schlagprüfungen bewerten die Sprödigkeit oder die Fähigkeit eines Materials, schlagartige Belastungen aufzunehmen. Dies ist wichtig, um zu überprüfen, wie sich das Material verhält, wenn eine Maschine ausfällt oder die Struktur unter spröden Arbeitsbedingungen steht.

Charpy-Methode

Biegung durch Schlag an einfachen Stäben. Die Proben werden flach auf die Maschine gelegt, wobei die Kerbe der Schlagrichtung gegenüberliegt.

Izod-Methode

Biegung eines eingespannten Stabes durch Schlag. Die Probe wird vertikal als Kragarm positioniert, wobei die Kerbe in Schlagrichtung zeigt.

Ermüdung (Fatigue)

Ermüdung ist der Bruch eines Materials, der durch systematisch wiederholte Änderungen der Spannung (Zug, Druck, Biegung... Weiterlesen "Wichtige Methoden der Werkstoffprüfung: Schlag, Ermüdung, Härte" »

t-3: Natürliche und verarbeitete Materialien

Natürliche Materialien werden direkt aus der Natur gewonnen. Dazu gehören Mineralien wie Erdöl, Gesteine und Erze (Eisen, Aluminium) sowie Ton. Pflanzliche Materialien umfassen Holz (und daraus hergestellte Produkte wie Pappe), Baumwolle und Leinen. Tierische Materialien sind Leder (für Schuhe und Taschen), Wolle und Seide.

Verarbeitete Materialien werden aus Rohstoffen mit bestimmten Eigenschaften hergestellt:

• Metalle: Gewonnen aus verschiedenen Mineralien. Sie sind hart, zäh und gute Leiter für Wärme und Strom.
• Glas: Hergestellt durch das Schmelzen von Siliziumdioxid, Kalkstein und Natriumcarbonat. Es ist hart, zerbrechlich, transparent und beständig gegen chemische Produkte.
• Papier und Karton:

Grundlegende Konzepte der Thermodynamik

Systemtypen

• Geschlossenes System: Erlaubt den Energieaustausch mit der Umgebung, aber keinen Massenaustausch. Die Masse bleibt konstant.
• Offenes System: Erlaubt den Austausch von Energie und Masse mit der Umgebung.
• Isoliertes System: Verhindert jeglichen Austausch von Energie oder Masse mit der Umgebung.

Thermodynamische Eigenschaften

Der Zustand eines Systems wird durch messbare physikalische Parameter definiert:

• Druck
• Temperatur
• Dichte
• Masse
• Spezifisches Volumen
• Viskosität

Eigenschaften können sein:

• Intensiv: Unabhängig von der Masse (Druck, Dichte).
• Extensiv: Abhängig von der Masse (Volumen, Energie).
• Spezifisch: Extensive Eigenschaften geteilt durch die Masse.

Thermodynamisches Gleichgewicht

Ein System ist im Gleichgewicht,... Weiterlesen "Thermodynamik: Konzepte und Zyklen" »

Kunststoffe sind korrosionsbeständig, leicht und haben gute elektrische Isoliereigenschaften. Sie besitzen eine hohe Zugfestigkeit, sind jedoch nicht für den Einsatz bei hohen Temperaturen geeignet. Kunststoffe werden aus natürlichen Materialien, hauptsächlich aber aus Erdöl- und Kohleprodukten, hergestellt. Ihren Namen verdanken sie ihrer Verformbarkeit unter Druck.

Thermoplaste erweichen beim Erhitzen, können in Form gebracht werden und verhärten beim Abkühlen wieder. Sie sind recycelbar.

• Polyethylen niedriger Dichte (LDPE): Schwach, weich, geschmeidig, erweicht bei 85 °C, gute Isolation; Verwendung: Taschen, Regenmäntel usw.
• Polyethylen hoher Dichte (HDPE): Steif, fest, widerstandsfähig, erweicht bei 125 °C, beständig gegen chemische

Glas

Glas ist ein seit vielen Jahren verwendetes Material. Es ist eine anorganische, amorphe und isotrope Substanz (in alle Richtungen gleich organisiert) mit einer vollständig desorganisierten Molekularstruktur. Sein Zustand ist temperaturabhängig; es verhält sich wie eine extrem zähe Flüssigkeit. Es ist transparent oder transluzent, wasserdicht, hart und spröde. Es besitzt eine sehr hohe chemische Beständigkeit, wird jedoch von Flusssäure angegriffen.

Eigenschaften von Glas

Physikalische Eigenschaften

• Dichte:
  • Normalglas: 2,5 kg/dm³
  • Bleiglas: 4,5 kg/dm³

Thermische Eigenschaften

• Thermische Ausdehnung: Geringe Ausdehnung.
• Wärmeleitfähigkeit: Sehr gering. Der Wärmestrom, der in einer Stunde durch eine 1 m² große und 1 m dicke Glaswand bei

Die Organisation der Materie

Das Periodensystem

Das Periodensystem der Elemente fasst das gesammelte Wissen über die chemischen Elemente zusammen. Es wurde 1869 von Dimitri Mendelejew veröffentlicht, um alle bekannten Elemente zu sortieren und Platz für weitere Elemente zu lassen, die später entdeckt werden würden.

Die Komplexität der Struktur

Chemische Elemente

Sie sind die Grundbausteine der Materie. 118 sind bekannt (Stand 2008), 90 davon kommen natürlich vor.

Chemische Verbindungen

Sie sind Stoffe, die nicht durch physikalische Verfahren in ihre Bestandteile getrennt werden können.

Mischungen von Materialien und Legierungen

Sie sind künstlich hergestellte Mischungen aus zwei oder mehr chemischen Elementen oder Verbindungen. Sie werden geschaffen,... Weiterlesen "Die Organisation der Materie und Nanotechnologie" »