Über welchen Mechanismus kann Wärmeenergie in Festkörpern (z. B. durch Reibung hervorgerufen) als innere Energie gespeichert werden?
Gitterschwingung
Wie heißen die Quantenteilchen, die hier zum Schwingen angeregt werden?
Phononen
Welcher Mechanismus führt letztendlich zur Erwärmung des Körpers?
Wärmeentstehung in beiden Körpern durch anharmonische Schwingungen und Phononenstreuung
In welche beiden Energieformen kann die Wärmeenergie umgewandelt werden?
Geben Sie die vollständige Energiegleichung an und definieren Sie alle dort enthaltenen Größen.
Welche(r) Befehlssatz / Architektur wird bei ARM-Prozessoren für Smartphones
benutzt?
Was ist der Grund hierfür?
RISC*-Architektur = Reduced Instruction Set Computer
Prozessor mit reduzierten Befehlssätzen.
Befehle lösen nur kleine Aktionen aus.
Weniger Arbeit weniger Akkueinsatz komplexere Apps nötig!
Ab welcher Partikelgröße ist eine direkte Interaktion mit Licht im sichtbaren Bereich
nicht mehr möglich?
Wie wird diese Grenze bezeichnet?
λ/2 = 200nm und Abbe Limit
Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit keine Interaktion stattfindet?
Wenn ein Partikel deutlich kleiner ist als die Wellenlänge des sichtbaren
Lichts (ca. 380 – 790 nm), findet keine Interaktion statt
Wie wird die direkte Interaktion von sichtbarem Licht mit submikroskopischen
Teilchen (wie z. B. Schwebepartikeln in der Luft) genannt, die in der Größenordnung
der Wellenlänge des Lichts liegen? Bitte nennen Sie hierfür ein Beispiel aus dem
Alltag!
Mie Streuung (Tyndall-Effekt): Sichtbarkeit von Auspuffgasen.
Wie wird die indirekte Interaktion von sichtbarem Licht mit molekularen Teilchen (wie z. B. Luftmolekülen) genannt, die deutlich kleiner als die Wellenlänge des Lichts sind?
Bitte nennen Sie hierfür ein Beispiel aus dem Alltag!
Rayleigh-Streuung; Beispiel: Das rote Farbspektrum bei Sonnenuntergang oder -aufgang, da das Licht durch die länger gewordene Atmosphäre gestreut wird und nur die roten Wellenlängen es bis zu uns schaffen.
Bitte nennen Sie jeweils zwei Beispiele für natürliche und technische Objekte aus dem Nanometerbereich!
Virus und DNA
Carbon nano tubes und Transistoren
Wie ändert sich die Anzahl der Oberflächen- und Volumenatome bzw. deren Verhältnis zueinander, wenn die Größe eines Nanopartikels (z. B. Palladium) von 63 nm auf 1,2 nm verringert wird?
Oberflächenenergie steigt im Verhätnis
Bei Nanowerkstoffen ist die Anzahl der Oberflächenatome im Vergleich zu den Volumenatomen sehr groß. Was ist der entscheidende Grund, warum Oberflächenatome sich anders verhalten als Volumenatome?
Höhre potentelle Enerfie durch weniger Partnern
Auch wenn polykristalline Nanowerkstoffe besondere mechanische Eigenschaften aufweisen, verzichtet man bei Anwendungen mit höheren Temperaturen (d. h. > 400°C) auf diese. Im Hochtemperaturbereich werden stattdessen Einkristallwerkstoffe anstelle von Nanowerkstoffen verwendet. Was sind die drei Gründe hierfür?
NW hochreaktiv
Verfeestigung durch Versetzungstau nur 0,4 Tm möglich
Enfestigung bei höhreren Temperaturen durch Korngrenzgleiten
Wie wird ein einkristalliner Werkstoff generell hergestellt?
Langsames kontroliertes Abkühlen
Wodurch ist ein einkristalliner Werkstoff charakterisiert und welche beiden Vorteile ergeben sich dadurch?
Keine Korngrenzen, keine Strukturfehler
Höhere mechanische und thermische Festigkeit
Bitte nennen Sie ein Beispiel, wo einkristalline Werkstoffe eingesetzt werden
Turbinenschaufeln aus einkristalliner NickelbasisSuperlegierung (mehrphasiger Einkristall)
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