Grundlagen der Kristallographie
Eigenschaften der Metalle
Grundlagen der Legierungen
Zweistoffsysteme mit Eisen-Kohlenstoffdiagramm
Grundlagen der Wärmebehandlung von Stahl
Werkstoffprüfung
Einfluss der Legierungselemente auf die Eigenschaften von Stahl
Bezeichnungssystem der Stähle
Stahlgruppen
Besprechung ausgewählter Stähle nach EN Normen
Ausblick auf Nichteisenmetalle
Ausblick auf Kunststoffe

- Werkstoffkunde, Bargel, Schulze, 2000
- Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung, Weisbach, 2000

Atombau und Periodensystem der Elemente
Chemische Bindung (Ionen-, Metall-, kovalente und koordinative Bindung) Chemische Reaktionen Chemisches Gleichgewicht und Massenwirkungsgesetz
Oxidation und Reduktion
Säuren, Basen, Salze, pH-Werte Elektrochemie
Stoffchemie einiger Hauptgruppenelemente

- Allgemeine und Anorganische Chemie, Riedel, E., de Gruyter, 11. Auflage, 2013

- Allgemeine und Anorganische Chemie, Binnewies, B. et al, Springer Spektrum, 3. Auflage, 2016

- Chemie, C.Mortimer, U. Müller, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 12. Auflage, 2015

Kristallbildung
Umgang mit Volumenmessgeräten
Chemisches Gleichgewicht
Löslichkeitsprodukte
Redoxreaktionen
Reaktionsgeschwindigkeit und homogene Katalyse
Amphoteres Verhalten von Aluminiumionen
Herstellen einer definierten Lösung durch Wiegen und Verdünnen
Komplexbindungen
Flammenfärbung

Wird in der Veranstaltung bekannt gegeben.

Atombau und Periodensystem der Elemente
Chemische Bindung (Ionen-, Metall-, kovalente und koordinative Bindung) Chemische Reaktionen Chemisches Gleichgewicht und Massenwirkungsgesetz
Oxidation und Reduktion
Säuren, Basen, Salze, pH-Werte Elektrochemie
Stoffchemie einiger Hauptgruppenelemente

- Allgemeine und Anorganische Chemie, Riedel, E., de Gruyter, 11. Auflage, 2013

- Allgemeine und Anorganische Chemie, Binnewies, B. et al, Springer Spektrum, 3. Auflage, 2016

- Chemie, C.Mortimer, U. Müller, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 12. Auflage, 2015

1. Einleitung
   1.1 Organische -Anorganische Chemie
   1.2 Stellung des Kohlenstoffs im PSE, sp3,sp2 sp - Hybridisierung
   1.3 Bindungen, Polaritäten, Begriffe elektrophil, nucleophil
   1.4 Bindungsenergien
   1.5 Oxidationszahlen
   1.6 Übersicht: wichtige funktionelle Gruppen
   1.7 Nomenklatur = Benennung organischer Verbindungen
2. Strukturen organischer Moleküle
   2.1 Summenformel
   2.2 Strukturformel
   2.3 Isomerie
3. Stoffgruppen und wichtige Reaktionsmechanismen
   3.1 Kohlenwasserstoffe
   3.2 Alkohole und Phenole
   3.3 Aldehyde und Ketone
   3.4 Carbonsäuren und Derivate
4. Makromoleküle
   4.1 Allgemeines
   4.2 Polymerisation
   4.3 Polykondensation
   4.4 Polyaddition
   4.5 Kunststoffadditive

• Chemie, Mortimer, C., Müller, U., Thieme Verlag, 2007
• Organische Chemie., H. Hart, L. E. Craine, D. J. Hart, Wiley - VCH, Weingarten, 2002
• Struktur und Reaktivität der Biomoleküle, Gossauer, Albert, Wiley-VCH, 2006

Versuch 1: Gravimetrische Bestimmung von Kalium mittels Fällung als Tetraphenylborat
Versuch 2: Ionenchromatographische Trennung von Co2+ und Ni2+
Versuch 3: Herstellung von Kupfer(I)chlorid
Versuch 4: Herstellung von n-Propylacetat
Versuch 5: Bestimmung einer Carbonylverbindung als Semicarbazon
(optional zu Versuch 3)
Bei Bedarf wird das Programm ergänzt durch einen Recyclingversuch

• ELEKTROTECHNISCHE GRUNDBEGRIFFE
  elektrische Ladung, elektrischer Strom, elektrische Spannung, elektrischer Widerstand, elektrische Leistung, elektrische Energie

• DER ELEKTRISCHE GLEICHSTROMKREIS
  Netzwerke aus linearen passiven und aktiven Zweipolen, Kirchhoffsche Gesetze, Stromkreisberechnung (Zweigstromanalyse, Maschenstromanalyse, Überlagerungsmethode, Zweipoltheorie), Leistungsumsatz im Stromkreis, Leistungsanpassung

• DAS ELEKTRISCHE FELD
  Feldbegriff (Quellen- und Wirbelfelder, homogene und inhomogene Felder), elektrisches Feld im Nichtleiter (elektrostatisches Feld und zeitlich veränderliches elektrisches Feld), Verschiebungsfluss und Verschiebungsflussdichte, Verschiebungsstrom, elektrische Influenz, Faradayscher Käfig, Verschiebungs- und Orientierungspolarisation, Kapazität und Kondensatoren, Reihen- und Parallelschaltung von Kondensatoren, Energie und Kraftwirkungen im elektrischen Feld

• DAS MAGNETISCHE FELD
  magnetischer Fluss, magnetische Induktion, magnetische Feldstärke, Materialeinfluss (insbesondere Ferromagnetismus), Durchflutungsgesetz, magnetische Kreise und ihre Berechnung, Analogiebeziehungen zwischen dem elektrischen Strömungsfeld und dem magnetischen Kreis, Analogiebeziehungen zwischen elektrischen und magnetischen Feldern, Ruhe- und Bewegungsinduktion (Lorentzkraft), elektromagnetische Felder, Selbst- und Gegeninduktivität, Induktivität und Spulen, Reihen- und Parallelschaltung von Spulen

• DER WECHSELSTROMKREIS
  Erzeugung von Wechselspannungen, Wechselgrößen und deren Kennwerte, Leistungen im Wechselstromkreis

• AUSGEWÄHLTE ANWENDUNGSBEISPIELE

• Aufgabensammlung zu den Grundlagen der Elektrotechnik, Gert Hagmann (Aula-Verlag Wiesbaden, 2000)
• Grundlagen der Elektrotechnik zum Selbststudium, Dieter Nelles (VDE-Verlag Berlin Offenbach),     Band 1: Gleichstromkreise (2002), Band 2: Elektrische Felder (2003), Band 3: Magnetische Felder (2003), Band 4: Wechselstromkreise (2003)

In der Vorlesung werden die 5 verschiedenen regenerativen Energiearten (Geothermie, Biomasse, Solarenergie, Windenergie, Wasserkraft) vorgestellt sowie die Potentiale und Nutzungsmöglichkeiten in Deutschland aufgezeigt. Anhand von ausgeführten Beispielen wird die Verfahrenstechnik der Energienutzung vertieft.

A) Einführung: Weltenergiebedarf, Energievorräte.
B) Solarenergie
- Strahlungsleistung und Ort - Potential der Sonnenenergie
- thermische Nutzung der Sonnenenergie
- Photovoltaik
C) Biomasse
- Nachwachsende Rohstoffe und Kohlenstoffzyklus
- Biomassepotential
- energetische Umwandlungsverfahren von Biomasse
- Biogas
- Kraftstoffe auf Biomassebasis
D) Geothermie
- Ursprung geothermischer Energie
- tiefe Geothermie
- oberflächennahe Geothermie
- Potential der Geothermie
- direkte Nutzung und Stromerzeugung
E) Windenergie
F) Wasserkraft

- Erneuerbare Energien: Systemtechnik, Wirtschaftlichkeit, Umweltaspekte, Kaltschmitt, Martin, Berlin, Heidelberg: Springer, 2006.

Die Teilnehmenden planen und entwickeln einfache Programme nach dem EVA- Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) und nutzen objektorientierte Strukturen.

Siehe Informatik- Vorlesung M+V278

Die Veranstaltung beinhaltet die Informatik- Grundlagen vom Rechneraufbau über Betriebssysteme bis hin zu Datennetzen und Internet. Darüber hinaus werden die Methoden der objektorientierten Programmierung und der Softwareentwicklung gelehrt.

• Vorlesungsskript
• Moodle- Kursunterlagen
• Kersken (2017) IT- Handbuch für Fachinformatiker: Open Rheinwerk-Verlag, http://openbook.rheinwerk-verlag.de/it_handbuch/

• Wiederholung der Grundlagen
  Zunächst wird das Basiswissen wiederholt (Mengen, Zahlen, Gleichungen und Ungleichungen, Binome, Rechnen mit Brüchen, Potenzen und Logarithmen), Grundlagen der Aussagenlogik
• Vektoralgebra und analytische Geometrie
  Nach Einführung der Grundbegriffe und Grundlagen werden die Anwendungsmöglichkeiten besprochen und die Anwendung im 3-dimensionalen Raum geübt, der Zusammenhang mit linearen Gleichungssystemen wird dargestellt
• Funktionen und Kurven
  Anhand wichtiger Funktionen (ganz- und gebrochenrationale Funktionen, Potenz- und Wurzelfunktionen, trigonometrische Funktionen, Exponential- und Logarithmusfunktion, Hyperbelfunktion) wird der Funktionsbegriff und die Darstellung von Funktionen geübt. Den Abschluss bilden Betrachtungen zur Stetigkeit und zum Grenzwert.
• Differentialrechnung
  Über die Vertiefung des Grenzwertbegriffs wird die Differentialrechnung eingeführt. Die Ableitungsregeln werden an verschiedenen praktischen Beispielen geübt.
• Folgen und Reihen
  Der Begriff der Folge wird eingeführt, es werden unendliche Reihen, Potenzreihen und die Taylorentwicklung besprochen.
• Integralrechnung
  Abschluss bildet die Integralrechnung. Bestimmte und unbestimmte Integrale, Ingerationsregeln und -methoden werden besprochen.

• Papula, L.: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 1, Vieweg, Papula, L. (Vieweg, 2000) 
• Arens et al: Mathematik, (Spektrum Akademischer Verlag, 2011)

• Lineare Algebra
  Nach Einführung von Determinanten und Matrizen wird der Zusammenhang zu linearen Gleichungssystemen hergestellt. Eigenwerte und Eigenvektoren werden besprochen.
• Komplexe Zahl
  Die komplexe Zahl und ihre Darstellungsmöglichkeiten werden diskutiert. Dabei werden die Rechenregeln eingeführt und Möglichkeit der Darstellung der komplexe Funktion einer reellen Veränderlichen als Ortskurve vertieft, ebenso die technischen Anwendungen.
• Gewöhnliche Differentialgleichungen
  Die Bedeutung der Differentialgleichung und der technische Unterschied zwischen Anfangs- und Randwertproblem werden erläutert. Lösungsmethoden für Differentialgleichungen 1. Ordnung und 2. Ordnung mit konstanten Koeffizienten werden hergeleitet. Die Lösung von linearen Differentialgleichungen n-ter Ordnung mit konstanten Koeffizienten wird sowohl mit dem Exponentialansatz als auch über die Laplace-Transformation gezeigt.
• Differential- und Integralrechnung für Funktionen von mehreren Variablen
  Den Abschluss bildet die Betrachtung von Funktionen mit mehreren Variablen sowie die Differentiation und Integration dieser Funktione. Substitutionsregeln für Funktionen mehrerer Variabler werden besprochen und auf Koordinatentransformationen angewendet.

• Papula, L.: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 2, Vieweg, Papula, L. (Vieweg, 2000) 
• Arens et al: Mathematik, (Spektrum Akademischer Verlag, 2011)

• Schwingungen und Wellen
  Mechanische Schwingungen: freie, gedämpfte und erzwungene Schwingungen, Resonanz
  Eigenschaften mechanischer und akustischer Wellen
• Optik
  Geometrische Optik: Reflexion und Brechung, optische Instrumente
  Wellenoptik: Interferenz und Beugung
• Ausgewählte Anwendungsbeispiele

• Physik, D. C. Giancoli (Pearson Education, 2009)
• Physik für Wissenschaftler und Ingenieure, P. A. Tipler (Springer Spektrum Verlag, 2015)
• Physik für Ingenieure, Hering, Martin, Stohrer (Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2012)
• Physik, U. Harten (Springer Vieweg, 2017)
• Taschenbuch der Physik, H. Kuchling (Carl-Hanser-Verlag, 2014)
• Taschenbuch der Physik, Stöcker (Verlag Harri Deutsch, 2014)

• Physikalische Größen und mathematische Grundlagen
  Definitionen und Maßeinheiten; eine Auswahl mathematischer Verfahren in der Physik
• Mechanik
  Kinematik und Dynamik: Grundgesetze der klassischen Mechanik;
  Mechanik des Massenpunktes;
  Arbeit, Energie und Leistung;
  elastischer und inelastischer Stoß;
  Mechanik des starren Körpers, Translation und Rotation;
• Wärme
  spezifische Wärme; Wärmeausdehnung
• Ausgewählte Anwendungsbeispiele

• Physik, D. C. Giancoli (Pearson Education, 2019)
• Physik für Wissenschaftler und Ingenieure, P. A. Tipler (Springer Spektrum Verlag, 2019)
• Physik für Ingenieure, Hering, Martin, Stohrer (Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2012)
• Physik, U. Harten (Springer Vieweg, 2017)
• Taschenbuch der Physik, H. Kuchling (Carl-Hanser-Verlag, 2014)
• Taschenbuch der Physik, Stöcker (Verlag Harri Deutsch, 2018)

Im Praktikum wird in einfachen Versuchen die Kunst des Messens und Beobachtens, die Gewinnung quantitativer Zusammenhänge, die Erarbeitung physikalischer Sachverhalte und besonders die kritische Wertung der gewonnenen Ergebnisse geübt und sich mit den benutzten Apparaten und ihrer Funktion vertraut gemacht.
Die Experimente werden in kleinen betreuten Gruppen bearbeitet. Am Ende eines jeden Versuchs steht die Anfertigung eines Laborberichts. Dieser beinhaltet neben den theoretischen Grundlagen des Versuchs eine geeignete Darstellung der wichtigsten Ergebnisse inklusive einer Abschätzung der Fehler im Rahmen einer Fehlerrechnung.
Für jeden Versuch ist ein Laborbericht zu erstellen.

• Physikalisches Praktikum, D. Geschke (Teubner, 2001)
• Praktikum der Physik, W. Walcher (Teubner, 2000)
• Physik, D. C. Giancoli (Pearson Education, 2009)
• Physik für Wissenschaftler und Ingenieure, P. A. Tipler (Springer Spektrum Verlag, 2015)
• Taschenbuch der Physik, H. Kuchling (Carl-Hanser-Verlag, 2014)

• Einführung, Lehrsätze der Statik
• Kraftvektoren, Vektorrechnung
• Gleichgewicht am Punkt
• Resultierende von Kräftesystemen
• Gleichgewicht eines starren Körper
• Fachwerke und Systeme starrer Körper
• Schnittgrößen
• Reibung
• Schwerpunkte

• Hibbeler R. Technische Mechanik 1: Statik. München: Pearson Education. 2006
• Gross D, Hauger W, Schnell W, et al. Technische Mechanik: Band 1: Statik. Berlin: Springer. 2004
• Romberg O, Hinrichs N. Keine Panik vor Mechanik!. Wiesbaden: Vieweg. 2006

• Lineare Elastizitätstheorie (mit Wärmedehnung)

• Hookesches Gesetz für Normal- und Schubspannungsbeanspruchung

• Zug und Druck

• Torsion (rotationssymmetrische Vollquerschnitte, geschlossene dünnwandige Hohlquerschnitte)

• Biegung

• Querkraftschub

• Spannungstransformation, Mohrscher Spannungskreis, (Spannungshypothesen)

• Knicken

• Wöchentliche Übungen

• Technische Mechanik 2, Festigkeitslehre, Russell C. Hibbeler (Pearson, 2006)

• Keine Panik vor Mechanik, Romberg, Oliver. Hinrichs, Nikolaus, Wiesbaden, 2008

• Technische Mechanik 2: Elastostatik, Gross D, Hauger W, Schnell W (Springer, 2000)

• Technische Mechanik Band 2: Festigkeitslehre, B. Assmann (Oldenbourg, 2003)

• Technische Mechanik, Band 3: Festigkeitslehre, Holzmann G, Meyer H, Schumpich G (Teubner, 2000)

Die Verfahrenstechnik wird exemplarisch anhand des Kaffeekochens in einzelne Unit-Operations bzw. Prozesse aufgeteilt und daran theoretisch und praktisch mittels Toolboxes erläutert. Die einzelnen Gruppen erarbeiten sich theoretische und praktische Kenntnisse in den Prozessen mahlen, wärmeübertragen, filtrieren, extrahieren, fördern sowie der Querschnittsdisziplin messen (Toolbox 1 bis 6).

• K. Schwister, V. Leven: Verfahrenstechnik für Ingenieure: Lehr- und Übungsbuch, Hanser Fachbuchverlag, 2. aktualisierte Auflage, 2014
• H. G. Hirschberg: Handbuch Verfahrenstechnik und Anlagenbau, Chemie, Technik, Wirtschaftlichkeit, Volume 1, Springer Verlag, 2014
• Unterlagen und Übungen im moodle-Kurs