Was ist ein Isotop?
Nuklide mit gleicher Kernladungszahl, jedoch unterschiedlicher Massezahl
Was besagt die Ordnungszahl?
Die Anzahl der Protonen im Atomkern
Welche Bedeutung haben die Indices ober- und unterhalb des Symbols Uran?
- Oben: Massenzahl A = Anzahl von Protonen + Neutronen (=Nukleonen)
• Der untere: Kernladungszahl Z = Ordnungszahl = Protonenzahl
• Die Differenz aus Massenzahl und Protonenzahl = die Anzahl der Neutronen im Atomkern
Funktion der Neutronen und welche Kraft geht von ihnen aus?
• Anziehung zwischen benachbarten Nukleonen, um den Kern zu stabilisieren
• Von ihnen geht eine starke Kernkraft aus
Welche Kraft hält die Atomkerne zusammen und warum wirkt diese Kraft weniger bei schweren Elementen?
Die starke Kernkraft sorgt für Anziehung zwischen den benachbarten Nukleonen
- Stärke: relativ stark
- Geringe Reichweite
- Zusätzliche Nukleonen können ab mittelschweren Elementen kaum mehr zur Stabilität
beitragen
Die abstoßenden elektrischen Kräfte zwischen Protonen nehmen mit steigender
Kernladungszahl stärker zu als die anziehenden Kernkräfte mit geringer Reichweite zwischen den Nukleonen
Welche Kräfte wirken im Atomkern? Nennen Sie Wirkung, Stärke und Reichweite.
a) elektrische Kraft
- Abstoßung zwischen Protonen - relativ schwach - große Reichweite
b) starke Kernkraft
- Anziehung zwischen Nukleonen - relativ stark - kleine Reichweite - Reichweite nur zwischen benachbarten Nukleonen
Was versteht man unter ionisierender Strahlung?
• Die Strahlung kann Moleküle der Luft (O2; N2) in Elektronen und positive Ionen zerlegen. • Deshalb spricht man auch von der ionisierenden Wirkung von Strahlu+ng • Es ereignet sich Ionenleitung
➡Die Ionen und Elektronen bewegen sich zu den Polen und werden dort entladen ➡Es fließt Strom
Radioaktive Elemente senden Strahlung aus. Nennen Sie mindestens zwei dieser Strahlungsarten und beschreibe sie kurz die art der Strahlung. Bzw. Nennen Sie drei Strahlungsarten ionisierender Strahlung und erläutern Sie kurz deren Unterschiede.
• Alpha Strahlung ➡2 Protonen und 2 Elektronen (Helium-Kern) ➡ Helium Kern wird emittiert
• Beta Strahlung ➡Elektron wird emittiert
• Gamma Strahlung ➡elektromagnetische Wellen werden emittiert
Im Magnetfeld werden α- und β-Strahlung abgelenkt durch die Lorentz-Kraft, warum ist das so und wie wirkt die Lorentz-Kraft?
• Bei der Alpha- und Betastrahlung werden (unter anderem) Elektronen emittiert.
• Die Lorentz-Kraft wirkt auf jedes Elektron das sich durch ein Magnetfeld bewegt.
• Jede kleine Kraft wird zu einer großen Kraft addiert.
Was entsteht am Ende einer radioaktiven Zerfallsreihe?
Es entsteht ein stabiles Endnuklid
Was ist der Unterschied zwischen Impulsrate und Aktivität? Geben Sie jeweils die SI- Einheiten an.
Impulsrate:
- Die Impulsrate I ist ein Maß für die gemessenen Impulse pro Zeiteinheit mit einem Messgerät
- I=1/s
Aktivität/Zerfallsrate:
- Die Aktivität gibt die Zerfälle einer radioaktiven Substanz pro Zeiteinheit an
- radioaktive Zerfälle pro Zeit
-A=Bq
=> Beides sind Maße für die Radioaktivität
Wie funktioniert die C14 – Karbon – Methode? Bzw. Wie funktioniert die C14 – Radiokarbonmethode?
• Mit der Radiokarbonmethode lässt sich das Alter von organischen Materialen bestimmen
• Dazu wird die Aktivität des Kohlenstoffisotops C14 gemessen
Wie unterscheiden sich die beiden diagnostischen Verfahren CT und PET?
Welches Teilchen wird bei PET emittiert?
bei der Computertomografie ( CT) werden die Gewebe, Organe und Knochen selbst abgebildet.
Bei der PET wird dagegen sichtbar gemacht, wie aktiv ein Gewebe ist. Mit anderen Worten: Die Stoffwechselaktivität wird gemessen.
• Positronen werden beim PET emittiert
Was versteht man in der Physik unter dem Massendefekt?
• Die Masse des Atomkerns ist kleiner als die Summe der Massen seiner einzelnen Nukleonen
• Die Differenz wird als Massendefekt bezeichnet.
Wie stehen Masse und Energie im Verhältnis zueinander?
• Masse ist eine Form von Energie
• Jeder Körper besitzt durch seine Masse m eine Energie E
• In bestimmten Fällen kann Energie in Masse, oder auch Masse in Energie umgewandelt werden
Was beschreibt die Heisenbergsche Unschärferelation?
• Es ist nicht möglich, Geschwindigkeit und Ort der Elektronen beliebig genau anzugeben
• Es können nur Wahrscheinlichkeiten für den Aufenthalt der Elektronen angeben werden.
MRT Funktionsweise
Was versteht man unter TR und was unter TE?
• Die Repetitionszeit TR gibt die Zeit zwischen zwei Anregungspulsen an • die Echozeit TE ist jene Zeit, nach der das vom Gewebe ausgesendete Signal ausgelesenwird.
Beschreiben Sie kurz den Ablauf eines MRTs.
I)
Zunächst erzeugt der Kernspintomograph ein Magnetfeld, das etwa 10.000 bis 30.000mal stärker ist als das der Erde
Unsere Wasserstoffatomkerne richten sich im Magnetfeld aus
II)
Danach gibt das Gerät ein Radiosignal ab, die Wasserstoffatome geraten in Schwingung
Wird das Signal abgeschaltet, kehren die Atomkerne in ihre Ausgangslage zurück und hinterlassen dabei elektrische Impulse (Kernresonanz)
III)
Antennenähnliche Empfangsspulen messen schließlich die abgegebene Energie
Aus den Impulsen errechnet ein Computer Informationen über die Zusammensetzung des
Gewebes und setzt sie in Schnittbilder um
Was versteht man im Zusammenhang von T1 und T2 unter einer Hysterese?
• Eigenschaften von Fett
• T1 kurz – T2 kürzer als bei Wasser
Welche Einheit hat die Boltzmann – Konstante?
Was berechnet sich ebenfalls aus ihr
1) Energie/Temperatur
2) Die universelle Gaskonstante
Welche Teilchen verlassen einen Wassertropfen zuerst?
Die schnellen Teilchen
Was versteht man unter einer Oberflächenspannung?
Möchte man ein Molekül von der Oberfläche einer Flüssigkeit ,,anheben‘‘ oder herauslösen, so muss Arbeit gegen die Kohäsionskräfte verrichtet werden
Das Verhältnis aus der nötigen Arbeit W und der dadurch resultierende Vergrößerung A der Oberfläche wird spezifische Oberflächenenergie oder kurz Oberflächenspannung genannt
Was sind Weiß – Bezirke und wo kommen Sie vor?
• In ferromagnetischen Stoffen
• Weiss-Bezirke sind kleine Bereiche von ferromagnetischen Stoffen, wo die Elementarmagnete ausgerichtet sind
Was verstehen Sie unter dem Begriff magnetische Influenz?
Ein ferromagnetischer Körper wird selber zum Magneten, wenn er in ein magnetisches Feld gelangt. Ob ein Körper zum Magneten wird hängt von seinem ferromagnetischen Material ab.
Wie lässt ich die Richtung der Lorentz-Kraft bestimmen?
• Mithilfe der UVW-Regel der linken Hand: ➡ Ursache-Vermittlung-Wirkung
- Ursache: Elektronenstromrichtung ( – –> + )
- Vermittlung: Magnetische Feldrichtung ( N –> S )
- Wirkung: Lorentzkraft
Erläutern Sie die Lorentzkraft, z.B. mithilfe der UVW – Regel der linken Hand.
Alle Richtungen stehen 90° zueinander.
UVW: Ursache, Vermittlung, Wirkung
Ursache (Daumen): t Bewegung von Ladungsträgern (elektronen/Strom)
Vermittlung (Zeigefinger): Magnetfeldrichtung B
Wirkung (Mittelfinger): Lorentzkraft Fl
Worin unterscheiden sich Ferromagnetismus, Diamagnetismus und Paramagnetismus?
Ferromagnetismus:
starke magnetische Eigenschaften
alle magnetischen Momente sind in eine Richtung ausgerichtet
Material hat ein festes magnetisches Moment
Eisenerz, Nickel, Kobalt sind Beispiele
Diamagnetismus:
schwache magnetische Eigenschaften
Material hat kein festes magnetisches Moment
nicht magnetisch orientiert
Edelmetalle (Gold, Kupfer), Salze (Kupferchlorid) sind Beispiele
Paramagnetismus:
mäßige magnetische Eigenschaften
Material hat ein schwaches magnetisches Moment
orientiert sich leicht nach einem externen Magnetfeld
Aluminium, Platin, Titan sind Beispiele
Zu welcher Seite ist das Gleichgewicht verschoben, wenn
der Druck erhöht wird
die Temperatur erhöht wird und die Reaktion von links nach rechts exotherm ist
H2S zugesetzt wird
CS2 entfernt wird
a: nach rechts b: nach links
nach links
nach rechts
Wer wird oxidiert, wer wird reduziert?
➡C (-IV) = C (+IV) oxidiert
➡H (+I) = H (0) reduziert
Wenden sie das Massenwirkungsgesetz an und erstellen sie die Massenwirkungskonstante K
➡K= CS2+H2^4/H2S^2+CH4
Was versteht man unter einem Reduktionsmittel?
Stoffe, die Elektroden abgeben und dabei oxidiert werden
Was ist der Unterschied zwischen Oxidationsmitteln und Reduktionsmitteln
• Oxidationsmittel
➡Sie nehmen ein Elektron auf, werden dabei reduziert
• Reduktionsmittel
➡Sie geben ein Elektron ab, werden dabei oxidiert
Was ist der Unterschied zwischen Strahlungswärme und Leitungswärme?
Strahlungswärme:
Energietransport durch Strahlung
benötigt kein Medium zur Ausbreitung
Elektromagnetische Wellen
Leitungswärme:
Energietransport in Form von Wärme
Stöße zwischen Teilchen
Was ist der Unterschied zwischen potentieller und kinetischer Energie?
Potentielle Energie
Abstand der TEilchen => Epot
Phasenübergang
Kinetische Energie
Bewegung der Teilchen => Ekin
auch Bewegungsenergie genannt, misst die Bewegung der Teilchen bei Erhöhung der Inneren Energie
Was ist der Unterschied zwischen Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität?
Wärmeleitfähigkeit:
-Bei der Wärmeleitung werden Energieteilchen in Form von Wärme durch einen Körper geführt
-Die Wärmeleitfähigkeit ist Materialabhängig, z.B. ist die Wärmeleitfähigkeit von Metallen besser als z.B. bei Wasser oder Holz
Wärmekapazität:
-Mit dem Wärmestrom lässt sich beschreiben, wie viel Wärme pro Zeit durch den Körper transportiert wird
Was besagt der 2. Hauptsatz der Thermodynamik?
Wärmeenergie fließt immer nur vom warmen Reservoir ins kalte Reservoir aber NIE umgekehrt
Erklären Sie den Treibhauseffekt mittels der folgenden vorgegebenen Begriffe
• Transmission von Licht
• Absorption von Licht
• Emission von Licht
• Reflektion von Licht
➡Die kurzwellige Strahlung der Sonne (bedingt durch deren hohe Oberflächentemperatur) ➡durchdringt die Erdatmosphäre und wird auf der Erdoberfläche absorbiert
➡Die Erde emittiert (wie jeder Körper) Strahlung
Diese ist langwelliger und wird zu einem Teil von Treibhausgasen (z.B. H2O, CO2, CH4) in der Atmosphäre absorbiert
➡Durch Emission von Treibhausgasen durch den Menschen wird der Treibhauseffekt verstärkt
Erklären Sie den Treibhauseffekt an einem PKW in der Sonne stehend.
I) Die kurzwellige Sonnenstrahlung geht durch die Scheiben des PKW und wird absorbiert.
II) Emittierte langwellige Wärmestrahlung aus dem Innenraum, kann schwer durch die Scheiben entkommen
III) Die Scheiben des Autos reflektieren die Strahlung
IV) Das Auto erwärmt sich
Was versteht man unter einem metastabilen Zustand? Nennen Sie ein Beispiel aus der Vorlesung.
Metastabiler Zustand eines Stoffes
- benötigt nur einen kleinen Anstoß, um sofort in einen stabilen Zustand überzugehen.
- Der Zustand kann durch Katalysatoren beschleunigt werden
- Beispiel: ➡ Ammoniaksynthese
Was versteht man unter dem Ionenprodukt des Wassers und welchen Wert/Einheit hat es?
• Man nennt es auch Autoprotolyse des Wassers
• Wasser kann sich selbst Dissoziieren
• bei H2O + H2O wird ein H Atom von einem zum anderen H2O abgegeben werden
• Dadurch entstehen H+ und OH- Ionen
• Es hat die Einheit mol/l
Was transportieren die Co-Enzyme NAD+ und NADP+ , was das FAD? bzw. Was nehmen NAD+, NADP+ und FAD auf?
2 H+ und 2 Elektronen
Was ist das Endprodukt der Glycolyse?
Pyruvat
Wo wird beim Abbau von Glucose die meiste Energie gewonnen?
• Glycolyse
Wo wird die meiste Energie in Form von ATP erzeugt?
in der Atmungskette
Wo steckt in der Zelle die ATP-Synthase? Was treibt das Enzym an?
• In der Membranzelle der Mitochondrie
• Protonengradienten von außerhalb
Wie wird durch die Oxidation von Kohlenstoff Energie gewonnen? bzw. Was versteht man unter der Oxidation von Kohlenstoff und warum kann daraus Energie gewonnen werden?
• Verringerung der Elektronen
• Weil H+ in die Atmungskette abgegeben werden
Was versteht man unter einer gesättigten und unter einer ungesättigten Fettsäure? Zu welcher Gruppe gehören die Omega-3-Fettsäuren?
Bzw. Was ist der Unterschied zwischen ungesättigten Fettsäuren und gesättigten Fettsäuren?
• Gesättigte Fettsäure ➡ Einfachbindung
• Ungesättigte Fettsäure ➡ Mehrfachbindung
• Omega 3 Fettsäure ➡Ungesättigte Fettsäure
Wo wird im menschlichen Körper das Fett gespalten? bzw. Wo spalten wir das Fett im Körper?
in unseren Zellen
Beschreiben Sie kurz den beta-Oxidationszyklus der Fettsäuren. Bzw. Erläutern Sie den beta-Oxidationszyklus der Fettsäuren.
• Co-Enzym A
• Aceryl Coage wird gespalten
Was ist der Unterschied zwischen Exo- und Endopeptidasen?
Exo ➡von außen
Endo ➡von innen
Besteht Polyurethan aus einheitlichen Monomeren? bzw. Besteht Polyurethan aus identischen Monomeren ?
Nein
Nennen Sie drei typische Architekturen der Polymere. bzw. Nennen Sie die drei Architekturen der Polymere und deren Unterschiede.
I) Elastomere => lassen sich verformen, nicht lös- und schmelzbar, quellbar
II) Duromere=> sehr hart, halten stand unter starkem Druck, wärmebeständig, nicht löslich, nicht schmelzbar
III) Plastomere=> bei Wärme weich (verformung), nach Abkühlung fest, quellen in Lösungsmitteln
Was ist der wichtigste Unterschied zwischen Plastomeren und Duromeren?
• Plastomeren beginnen sich beim Erhitzen zu verformen, während Duromeren ihre Form behalten.
Aus welche Monomeren besteht Teflon (Poly-tetrafluoro-ethylen)?
Tetraflourethen
Warum sollte man nicht mit den Fingern an stromführende Leiter des Haushaltsstroms fassen? Was bedeutet in diesem Zusammenhang „Strom folgt Spannung“?
• Strom folgt der Spannung um 90°, bedeutet man könnte einen Stromschlag bekommen
Was tötet Sie? Der Strom oder die Spannung?
Spannung
Der Quotient U/I kann als Maß für...beenden Sie den Satz.
kann als Maß für den elektrischen Widerstand gelten.
Erklären Sie den elektrischen Widerstand für einen metallischen Leiter anhand des Teilchenmodells. Ebenso für einen Halbleiter.
Metallischen Leiter:
bei höhrer Temperatur schiwngen die Atomrümpfe heftiger
dadurch werden Elektronen zum positiven Dipol, stärker behindert
Widerstand wird größer
Halbleiter:
bei höhrer Temperatur schiwngen die Atomrümpfe heftiger=> Elektronen entweichen und tragen zur Leitfähigkeit bei
Widerstand wird kleiner
Wie verändert sich der elektrische Widerstand mit der Temperatur (a) für einen Leiter und (b) für einen Halbleiter.
a) Der Wiederstand wird größer
b) Der Wiederstand wird kleiner
Was versteht man unter Supraleitung?
Die Supraleitung ist ein Material, dessen elektrischer Wiederstand vollkommen verschwindet, wenn eine bestimmte Temperatur unterschritten wird
Welchen Einfluss hat (a) die Länge und (b) der Querschnitt eines Leiters auf den elektrischen Wiederstand?
a) Der Widerstand eines Drahtes nimmt mit seiner Länge zu, da die Elektronen auf ihrem längeren Weg gegen mehr Atomrümpfe prallen
b) Bei einer größeren Querschnittsfläche liegen mehr freie Elektronen vor, die bewegt werden können. Die Stromstärke ist größer und somit der Wiederstand kleiner
Welche beiden Energietypen wirken bei der Beschreibung der „inneren Energie“?
U= Ekin+Epot
Was versteht man unter Induktion? Wenden Sie die Linke-Hand-Regel an.
Entstehen eines elektrischen Feldes bei einer Änderung des magnetischen Flusses
Wann tritt eine Induktionsspannung auf, wann ein Induktionsstrom?
In einer Spule wird eine Spannung induziert, wenn sich das von ihr umfasste Magnetfeld ändert. Die Induktionsspannung hängt von der Schnelligkeit und Stärke dieser Änderung und vom Bau der Spule ab.
Spule wird zur Elektrizitätsquelle
Stomkreis geschlossen = Induktionsstrom
Wie kommt die Farbe eines Regenbogens zu Stande?
• Weißes Licht ist aus verschiedenen Farben zusammengesetzt
• Trifft ein Sonnenstrahl einen Regentropfen, wird das weiße Licht in seine verschiedenen
Farben gebrochen und ein Regenbogen entsteht
Was ist der Unterschied zwischen dem Brennpunkt und der Brennweite?
Brennpunkt F:
parallele Strahlen eines Lichtstrahles werden von Linse zu einem Brennpunkt gebündelt.
Brennweite f:
Abstand zwischen Mitellpunkt der Linse und Brennpunkt F
Was beschreibt die Akkommodation des Auges?
• Durch die Akkommodation ist das Auge fähig ferne oder nahe Dinge scharf zu sehen/ stellen
• Durch den Ringmuskel wird die Linsenwölbung geändert
Beschreiben Sie die beiden Arten der Reflexion, warum ist auf dem Meer die Sonne nicht einfach gespiegelt?
Spiegelung bei glatter Oberfläche
Streuung bei rauer Oberfläche
=> Meer ist keine glatte Oberfläche
Was beschreibt der Brechungswinkel? Wo tritt Brechung auf?
• Der Brechungswinkel beschreibt den Winkel zwischen dem Einfallslot und dem gebrochenem Lichtstrahl
• Die Brechung tritt in Medium 2 auf
Was versteht man unter dem Venturi – Effekt, speziell für den Blutkreislauf?
Venturi-Effekt:
Druck nimmt ab und Geschwindigkeit nimmt zu, wenn Querschnitt sich verkleinert
Bsp.: Arterien in Kapilaren
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