Grundlagen der Materialwissenschaft, Prozesse und Energie in Chile

Prozess- und Materialdefinitionen

Prozess

Prozess: Die Menge von Aktivitäten zur Erreichung eines bestimmten Ziels.

Fertigung (Manufacturing)

Fertigung: Gruppe organisierter Aktivitäten zur Verarbeitung von Materialien, Gegenständen oder Dienstleistungen, um für die Gesellschaft nützliche Waren oder Dienstleistungen zu planen und zu erstellen.

Material

Material: Stoff, der zur Erzeugung eines Elements dient.

Wirkungsgrad

Wirkungsgrad: Das zahlenmäßige Verhältnis zwischen dem Betrag, den ein System erreicht, und dem maximal möglichen Betrag, den das System erreichen könnte.

Wirksamkeit

Wirksamkeit: Die Schätzung der Erfüllung der Ziele, Zwecke oder Funktionen eines Systems oder Prozesses, ohne numerische Auswertung oder vorgegebene Standards.

Allgemeines Prozessmodell

Allgemeines Prozessmodell:

• Input: Material, Energie, Information
• Prozess
• Output: Produkt + Abfall, Energie, Information

Klassifizierung und Eigenschaften von Materialien

Klassifizierung von Materialien

3. Erläutern Sie die Klassifizierung von Materialien:

• Metalle: Stahl und Metallrecycling. Fundament nicht aus Kunststoff und Keramik.

Funktionseigenschaften von Metallen

4. Geben Sie 4 grundlegende Funktionseigenschaften für Metalle an:

• Metalle kristallisieren in definierten Strukturen.
• Duktil und malleabel.
• Rosten.
• Leiten Strom und Energie.

Funktionseigenschaften von Nichtmetallen

5. Geben Sie 4 Funktionseigenschaften für Nichtmetalle an:

• Nichtmetalle kristallisieren nicht.
• Spröde (fragil).
• Isolierend.
• Bilden Anhydride.

Funktionseigenschaften von Wachsen

6. Geben Sie Funktionseigenschaften für Wachse an:

• Kristallisieren in komplexen Strukturen.
• Spröde.
• Isolierend.
• Druckfest.

Funktionseigenschaften von Kunststoffen (VBA)

7. Geben Sie Funktionseigenschaften für Kunststoffe (VBA) an:

• Lineare Strukturen, die sich unter Spannung verformen, aber nicht in ihre ursprüngliche Form zurückkehren (bis zu einer gewissen Spannung).
• Thermoplaste und Duroplaste.

Verformung von Baustahl

8. Wenn Sie ein Stück Baustahl (0,2% Kohlenstoff) haben: Schmieden Sie es, erhitzen Sie es auf 900 ºC und verformen Sie es durch Schläge.

Unterschied Stahl und Gusseisen

9. Was ist der Unterschied zwischen Stahl und Gusseisen (Fundición)?:

• Stahl: 0 bis 2% Kohlenstoff.
• Gusseisen: 2% bis 4,3% Kohlenstoff. Gießen wird nicht verfälscht.

Verformungsarten und Mischungen

10. Grenzen Sie Verformungsarten ein und geben Sie ein Beispiel für jeden Fall an:

• Elastische Verformungen: Verformt sich und kehrt zum ursprünglichen Zustand zurück. Beispiel: Feder.
• Plastische Verformungen: Verformt sich und kehrt nicht in seine ursprüngliche Form zurück.
• Sprödbruch (Frágil): Glas zerbricht.
• Duktilbruch (Dúctil): Welle: Stahl (0,2%) – verformt sich.
• Mischung: Kombination von Elementen. Beispiel: Beton.

Fertigungsverfahren

Extrusion einer Aluminium-Bremsscheibe

11. Erklären Sie kurz, wie eine Aluminium-Bremsscheibe durch Extrusion hergestellt wird: Der Extrusionsprozess der Scheibe wurde falsch herum durchgeführt; das Metall floss im Gegenstrom durch die Matrize und einen Kolben.

Walzprozess (Laminierung)

12. Was ist der Walzprozess (laminación) und welche Produkte werden damit hergestellt?: Walzen ist ein Prozess, bei dem Bleche durch Walzen reduziert werden, um ihre Dicke zu verringern (z.B. Bleche).

Wachsausschmelzverfahren

13. Erläutern Sie das Wachsausschmelzverfahren. Welche Materialien werden mit diesem Prozess gewonnen?: Man stellt eine Wachsform her, die in einen Kasten gelegt und mit Sand umgeben wird. Flüssiges Material wird hinzugefügt, das durch kleine Kanäle (Angüsse) eintritt und den Hohlraum ausfüllt.

Bearbeitungsverfahren

14. Welche Teile können durch die Verfahren Drehen, Bohren, Fräsen erhalten werden?:

• Drehen: Zylindrische Wellen (Ejes).
• Bohren (Taladrado): Öffnungen, Löcher, Perforationen.
• Fräsen: Horizontale Füße (Teile).

Funkenerosion (Electroerosión)

15. Welche Teile werden durch den Prozess der Funkenerosion (electroerosión) erhalten?: Runde Werkzeuge, Materialentfernung durch elektronische Prozesse.

Elektromagnetische Energie

16. In welchem Prozess wird elektromagnetische Energie verwendet?: Der Betrieb eines Bohrmotors.

Härten und Zementieren

17. Was bedeutet gehärtetes Teil (Temple)? Warum muss nach dem Härten entspannt werden?: Ein Material, das dieser Behandlung unterzogen werden kann. Es muss entspannt werden, um Eigenspannungen zu beseitigen, nachdem Stähle mit mehr als 0,45% Kohlenstoff gehärtet wurden.

18. Was ist mit Zementierung gemeint?: Das Hinzufügen von Kohlenstoff an der Oberfläche eines Teils (Zementieren).

Schneidwerkstoffe

19. Welche Materialien werden in Schneidwerkzeugen verwendet?:

• Schnellarbeitsstahl (HSS): Vanadiumstahl.
• Metallkarbide: Wolframkarbid.
• Diamant: Natürliche Kohlenstoffkristallisation.

Vergleich metallischer Werkstoffe

20. Unterschied zwischen metallischen Werkstoffen, Kunststoffen und Keramiken: Zum Vergleich siehe Punkte 4, 6 und 7.

Drahtziehen

21. Definieren Sie den folgenden Begriff: Reduzierung des Durchmessers eines Materials mithilfe einer Matrize (z.B. für Leitungen).

22. Erklären Sie das Drahtziehverfahren. Welche Teile werden mit dieser Methode gewonnen?: Tuben für Bier, Zahnpasta usw.

Umgekehrte Extrusion

23. Erklären Sie den Prozess der umgekehrten Extrusion. Erläutern Sie, welche Teile mit dieser Methode gewonnen werden: (Keine detaillierte Antwort im Originaltext).

Elektrochemischer Prozess

24. Erläutern Sie den elektrochemischen Prozess. Erläutern Sie, welche Teile mit diesem Prozess gewonnen werden: Eine Schicht aus Material wie Zn, Al, Mg, Sn auf einem Teil. Beispiel: Eisen-Zinn-Beschichtung zur Lebensmittelverpackung (Weißblech).

Physikalische Effekte und Energie in Chile

Magnetostriktion

25. Was ist Magnetostriktion?: Magnetostriktion – Einige Materialien vergrößern ihr Volumen, wenn sie einer magnetischen Kraft ausgesetzt werden.

Piezoelektrischer Effekt

26. Was ist der piezoelektrische Effekt? Geben Sie Beispiele an, falls zutreffend: Sie wandeln mechanische Energie in elektrische Energie um, um Wellen zu erzeugen (z.B. Thermoelemente).

Elektrische Energieerzeugung in Chile

27. Wie hoch ist die Menge der in Chile erzeugten elektrischen Energie?: Genau 11.883,8 MW. SIC: 4695 – 3593 – SING: 12,8 – 3583.

Zuständige Institutionen in Chile

28. Geben Sie die für Energie zuständigen Institutionen in Chile an: Energieministerium, Umweltministerium, Wirtschaftsministerium, CONAMA (Nationale Kommission für Energie und Umwelt).

Klassifizierung von Energie

29. Erläutern Sie die Klassifizierung von Energie. Geben Sie Beispiele in jedem Fall an: Primärenergie, sekundäre Energie. Erneuerbare und nicht erneuerbare Energie.

Umweltverträglichkeitserklärung (EIA)

30. Wann muss für ein Projekt eine Umweltverträglichkeitserklärung erstellt werden?: Wenn ein Projekt Auswirkungen hat, die nicht elektrisch sind. Wenn es sich um ein Bergbauprojekt handelt.

31. Bei welchen Projekten müssen Umweltverträglichkeitsprüfungen durchgeführt werden?: Bei größeren Projekten.

Umwandlung in erneuerbare elektrische Energie

33. Erklären Sie den Grund für die Umwandlung in erneuerbare elektrische Energie (mit Fließbild, falls erforderlich):

• Wind: Die Luft dreht das Segel, das eine Achse und einen Motor antreibt.
• Solar (Fotovoltaik): Die Wärme wird durch thermische Kollektoren und Strom durch Photovoltaikmodule erzeugt.
• Geothermie: Hydrothermale Systeme, bei denen Wasser unter hohem Druck und hoher Temperatur im Untergrund in durchlässigem Gestein nahe einer Wärmequelle gespeichert ist, überlagert von undurchlässigen Gesteinsschichten. Um die Wärme zu nutzen, wird gebohrt, kaltes Wasser wird eingeleitet und erwärmt wieder entnommen.
• Biomasse: Nutzung von Energieverschwendung aus industriellen Prozessen wie der Zellstoffherstellung (z.B. Schwarzlauge, Rinde) in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK).

SIC und SING in Chile

34. Was bedeuten SIC und SING? Welches Gebiet decken sie jeweils ab? Was ist ihre aktuelle Leistung?:

• SIC: Interkonnektiertes Zentrales System (Talca – Chiloé). Leistung: 4695 – 3593 MW.
• SING: Nördliches System (Arica – Talca). Leistung: 12,8 – 3583 MW.

Treibhausgase

35. Was ist mit „Treibhausgas“ gemeint? Nennen Sie die wichtigsten Gase: Wärme der Erdkruste (Anmerkung: Dies ist eine ungenaue Definition, die Hauptgase sind CO2, CH4, N2O, etc.). Wichtigste Gase laut Text: CO2, N2.

Energiegewinnung aus Kaskade

36. Geben Sie an und erläutern Sie die Energieerzeugung aus einer Kaskade (Wasserkraft): Diese Umwandlung erfolgt durch die Aktion des Wassers auf eine Wasserturbine, die wiederum die Drehbewegung auf einen elektrischen Generator überträgt.

Umwelt und Ökologie

Genutzte natürliche Ressourcen

37. Grenzen Sie die vom Menschen genutzten natürlichen Ressourcen ein und nennen Sie sechs: Luft, Wasser, Mineralien, Boden, Flora und Fauna.

Abiotische Faktoren

38. Was ist unter abiotischen Faktoren zu verstehen?: Faktoren, die den physischen Raum bestimmen, der von Lebewesen bewohnt wird. Beispiele: H2O, Temperatur (Tº), Licht, Nährstoffe.

Zusammensetzung der Luft

39. Wie ist die Zusammensetzung der Luft?: N2 -> 78,03%, O2 -> 20,9%, Ar -> 0,94% und andere.

Geosystem

40. Erklären Sie, warum die Natur als Geosystem definiert wurde: Ein Geosystem oder Planet Erde ist die Gesamtheit der biotischen, abiotischen und anthropogenen (Gesellschaft) Einheiten.

Tierklassifizierung

41. Klassifizierung:

• Caprino: Säugetiergattung der Ziege.
• Auquénidos: Alle Kamele der Anden (Lamas, Guanakos, Alpakas).
• Schafe: Wiederkäuendes Säugetier aus der Familie der Rinder (Schaf weiblich, Widder männlich).
• Rinder (Ganado): Bezogen auf Ochsen oder Kühe.
• Schweine (Porcinos): Bezogen auf das Schwein, Wildschwein.

Umweltveränderungen durch Ressourcennutzung

42. Erläutern Sie die Umweltveränderungen durch die irrationale Ausbeutung der verschiedenen natürlichen Ressourcen:

• Abholzung einheimischer Wälder.
• Erosion und Erschöpfung der Böden durch Missbrauch.
• Kontamination des Meerwassers durch Abwasser.
• Übernutzung der Meeresressourcen.
• Erschöpfung der Meeresfrüchte.
• Einfangen von Leben durch Waldbrände.