Lehrplan Kenntnis der grundlegenden physikalischen Gesetze Verstndnis fr

Lehrplan • Kenntnis der grundlegenden physikalischen Gesetze • Verständnis für physikalische Vorgänge und ihre mathematische Beschreibung anhand von Modellen • Fähigkeit, physikalische Gesetze anzuwenden, um ihre Wirkung in technischen Systemen erkennen und Schlüsse ziehen zu können. (C) 2001, Hermann Knoll, HTW Chur 1

8 Module • Modul P 1: Grundlagen • Modul P 2: Messtechnik/Systemdynamik • Modul P 5: Physik der Telekommunikation und Computertechnik 1 (Wechselwirkungen und Felder) • Modul P 6: Physik der Telekommunikation und Computertechnik 1 (Elektrischer Strom und Leitung) (C) 2001, Hermann Knoll, HTW Chur 2

8 Module • Modul P 3: Proseminar • Modul P 4: Seminar • Modul P 7: Physik der Telekommunikation und Computertechnik 2 (Elektromagentismus und Optik) • Modul P 8: Physik der Telekommunikation und Computertechnik 2 (Schwingungen und Wellen) (C) 2001, Hermann Knoll, HTW Chur 3

Atome und Moleküle • Leukipp und Demokrit (5. Jh. V. Chr. ) • Atomhypothese von Dalton (1808) 1. Jedes Element ist aus Atome aufgebaut 2. Alle Atome eines Elements haben gleiche Grösse und Masse 3. Vereinigung von Atomen -> Moleküle (C) 2001, Hermann Knoll, HTW Chur 4

Avogadrosche Hypothese Gleiche Volumina gasförmiger Körper enthalten bei gleichem Druck und gleicher Temperatur die gleiche Anzahl Teilchen. 1. Aus chemischen Versuchen lassen sich Angaben über die Massenverhältnisse der beteiligten Stoffe machen. 2. Die Stoffmenge kann durch die Anzahl Teilchen erfasst werden. (C) 2001, Hermann Knoll, HTW Chur 5

+ 2 Raumteile Wasserstoffgas = 2 H 2 1 Raumteil Sauerstoffgas = O 2 2 Raumteile Wasser (Dampf) = 2 H 2 O (C) 2001, Hermann Knoll, HTW Chur 6

Relative Atom- / Molekülmasse Die relative Atommasse Ar (Molekülmasse Mr) eines Stoffes ist das Verhältnis der Masse des betreffenden Atoms (Moleküls) zur Masse eines vereinbarten Bezugsatoms. Das Bezugsatom ist das Kohlenstoffnuklid 12 C; seine relative Atommasse ist mit 12, 0000 festgesetzt. (C) 2001, Hermann Knoll, HTW Chur 7

Stoffmenge - Mol • Ein System hat die Stoffmenge 1 mol, wenn es aus ebensoviel Teilchen besteht, wie Atome in 12 g des reinen Kohlenstoffnuklids 12 C enthalten sind. • Molvolumen der idealen Gase Vm = 22, 414 Liter/mol • Avogadro-Konstante (Teilchenzahl pro Mol) NA = 6, 022 • 1023 mol-1 (C) 2001, Hermann Knoll, HTW Chur 8

Festkörper • Kinetische Energie der Bestandteile < Bindungsenergie • Geringe Beweglichkeit der Atome oder Moleküle • Amorpher oder kristalliner Aufbau • Volumsbeständig • Inkompressibel (C) 2001, Hermann Knoll, HTW Chur 9

Festkörper • Formbeständig (Feste Gestalt) • Formelastisch (setzt äußeren Kräften einen Widerstand entgegen) • Homogenen oder inhomogenen • Isotrope oder anisotrope Eigenschaften (C) 2001, Hermann Knoll, HTW Chur 10

Flüssigkeiten • Kohäsionsenergie > Kinetische Energie der Bestandteile > Bindungsenergie • Vergleichbare Dichte wie Festkörper • Volumsbeständig • Keine Formbeständigkeit • Freie Oberfläche • Inkompressibel (C) 2001, Hermann Knoll, HTW Chur 11

Gase • Überwiegen der thermischen Bewegung • Intermolekulare Kräfte << kinetische Energie der Teilchen • Dichte ca. 1 10 -3 der Dichte fester Körper • Keine Formbeständigkeit • Keine Volumsbeständigkeit, kompressibel • Erfüllen das ganze Volumen (C) 2001, Hermann Knoll, HTW Chur 12

Brownsche Molekularbewegung • Beobachtung: Rauchteilchen im Mikroskop • Schluss auf die Bewegung der Moleküle • unregelmässige Zickzack- und Zitterbewegungen Brown (1827) (C) 2001, Hermann Knoll, HTW Chur 13

Kohäsionskräfte Wechselwirkungen zwischen den Molekülen des gleichen Materials innerhalb einer Phase. – im Festkörper am grössten, – in Flüssigkeiten wesentlich kleiner – in Gasen vernachlässigbar (C) 2001, Hermann Knoll, HTW Chur 14

Kohäsionskräfte bestimmen – die Viskosität, – die Kompressibilität und – die Oberflächenspannung. müssen zum Zerteilen (Schneiden, Reissen) eines Stoffes überwunden werden. (C) 2001, Hermann Knoll, HTW Chur 15

Adhäsionskräfte Wechselwirkungskräfte zwischen den Molekülen unterschiedlicher Stoffe zwischen mehreren Phasen. Sie bewirken – die Haftreibung, – das Aneinanderhaften von verschiedenen Stoffen – die Benetzung. (C) 2001, Hermann Knoll, HTW Chur 16

Adhäsionskräfte sind nutzbar beim – Verbinden ( Kleben) – beim Beschichten (Lackieren) von Materialien. (C) 2001, Hermann Knoll, HTW Chur 17