Naturwissenschaft und Technik

Im SoSe 2021 angeboten:

  • Amateurtechnik
  • Luftfahrttechnik
  • Quantentechnologie
  • Raumakustik

Im folgenden sind Exzerpte aus dem Modulhandbuch sowie erläuternde Beschreibungen der jeweiligen Kurse zu finden.

Umfang: 2 SWS

Lehrwerk/e: 

  • Amateurfunklehrgang: Betriebstechnik und Vorschriften : Autor: Eckart K. W. Moltrecht, 156 Seiten. Format 16,5 x 23 cm, kartoniert, Verlag: VTH, ISBN: 978-3-88180-803-3 ; Dieses Buch sollte mit dem zugehörigen amtlichen Prüfungsfragenkatalog ergänzt werden.
  • Amateurfunklehrgang: Technik (Einsteigerklasse E): Autor: Eckart K.W. Moltrecht, DJ4UF, 8. überarbeitete Auflage, 240 Seiten, Format 16,5 x 23 cm, 300 Abbildungen, Broschur, kartoniert, Verlag: VTH, ISBN: 978-3-88180-364-9
  • Amateurfunklehrgang: Technik (Klasse A): Autor: Eckart K.W. Moltrecht, DJ4UF, 5. überarbeitete Auflage, 304 Seiten, Format 16,5 x 23 cm, 397 Abbildungen, Broschur, kartoniert, Verlag: VTH, ISBN: 978-3-88180-389-2;
  • Betriebliche Kenntnisse und Kenntnisse der Vorschriften der Kl. A + E: Bundesnetzagentur
  • Prüfungsfragenkatalog für den Erwerb des Amateurfunkzeugnisses der Kl. E: Bundesnetzagentur
  • Prüfungsfragenkatalog für den Erwerb des Amateurfunkzeugnisses der Kl. A: Bundesnetzagentur
  • Jahrbuch für den Funkamateur 2018: Autor: Hans Schwarz, DK5JI,

WebUntis Bezeichnung: AW_NAT_Funk


Inhalte:

Ziel der Lehrveranstaltung ist die Vorbereitung auf die Amateurfunkprüfung bei der Bundesnetzagentur. Folgende Inhalte werden in der Prüfung behandelt, in der Vorlesung werden einige Themen zusammen mit den Teilnehmenden ausgewählt:

  • Technische Grundlagen
  • Mathematische Grundlagen und Einheiten, Spannung, Strom, Wechselspannung
  • Ohmsches Gesetz, Leistung, Arbeit, Widerstand und seine Grundschaltungen
  • Kondensator, Spule, Transformator, Schwingkreis, Filter
  • Elektromagnetisches Feld, Wellenausbreitung
  • Dezibel, Dämpfung, Kabel, Antennentechnik
  • Halbleiter, Diode, Transistor, Verstärker
  • Modulation, Demodulation, Sender- und Empfängertechnik
  • Betriebsarten
  • Messtechnik, EMV und Sicherheit
  • Praktische Übungen
  • Betriebstechnik
  • Internationales Buchstabieralphabet
  • Der Q-Schlüssel, Betriebliche Abkürzungen
  • Rufzeichen und Landeskenner
  • IARU-Bandpläne
  • Betriebsabwicklung auf Kurzwelle, Betriebsabwicklung auf VHF/UHF
  • Digitale Betriebsarten
  • RST-System, Logbuch, QSL-Karte
  • Praktische Übungen
  • Gesetze und Vorschriften
  • Radio Regulations der ITU
  • CEPT Empfehlung T/R 61
  • Das Amateurfunkgesetz
  • Amateurfunkverordnung (AFuV)
  • TKG, FTEG, Sicherheitsvorschriften
  • EMV-Gesetz und EMVU

Lernziele: Fachkompetenz

Nach der erfolgreichen Absolvierung des Teilmoduls sind die Studierenden in der Lage,

  • technisches, betriebstechnisches und rechtliches Wissen, das zur Erlangung des Amateurfunkzeugnisses erforderlich ist, anzuwenden (3)
  • betriebstechnische Erfahrung zur Erleichterung des Einstiegs in die Ausübung des Amateurfunks zu erlangen (2)
  • den völkerverbindenden Geist des Amateurfunks zu verstehen (3)

Kommentar:

Zusätzlich werden die Einrichtungen des Labors Datenkommunikation für praktische Übungen und Veranschaulichungen genutzt 

Umfang: 2 SWS

Lehrwerk/e: 

  • Georg Schwedt,  Chemie im Alltag für Dummies, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA; Auflage: 1. Auflage (20. Januar 2010)
  • Günter Wagner, Waschmittel: Chemie, Umwelt, Nachhaltigkeit, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA; Auflage: 5 (5. April 2017)
  • Claude Krier (Herausgeber), M. P. Tombs (Autor), Biotechnologie in der Lebensmittelindustrie, Springer (4. Oktober 1993)

WebUntis Bezeichnung: AW_NAT_Chemie


Inhalte:

  • Alkohol: Bier-, Wein- und Sektherstellung, Alkohol-Stoffwechsel, Alkohol-Wirkung: Nutzen und Schaden.
  • Tee und Kaffee: Herstellung, Aroma, Farbe, Coffein mit seinen Wirkungen.
  • Tabak, Rauchen, Rauschmittel: Entwicklung und Wirkungsweisen.
  • Alles Süße: Zucker, Honig, Zuckeraustauschstoffe.
  • Kopfschmerzmittel: Arten und Wirkungsweisen, Toxizität.
  • Milch und Käse: Inhaltsstoffe, Homogenisierung, Haltbarkeit, Käseherstellung.
  • Gifte: Von Giftgas bis zum Schwermetall. Vorkommen und Wirkungsweisen.
  • Waschmittel: Inhaltsstoffe, Wirkungsweisen, Umweltverträglichkeit.

Lernziele: Fachkompetenz

Nach der erfolgreichen Absolvierung des Teilmoduls sind die Studierenden in der Lage,

  • die Wirkungsweisen der vielfältigsten „Alltagschemikalien“, von Suchtgiften bis zu Waschmitteln und die Gründe für die Verwendung dieser Substanzen zu benennen (1) und zu erklären (2)
  • wissenschaftliche Ressourcen und Techniken einsetzen, um ihren Studienerfolg zu unterstützen (3)
  • biochemischer Wirkungsweisen und Gesundheitseinflüsse beim Gebrauch von Alltagschemikalien zu verstehen (3)
  • Vergiftungspotentiale von Alltagschemikalien zu verstehen (3)

Umfang: 2 SWS

Lehrwerk/e: -

WebUntis Bezeichnung: AW_NAT_Luftfahrt


Inhalte:

Folgende Kapitel werden behandelt:

Luftraum, Flugtriebwerke, Aerodynamik, Flugmechanik, Flugführung, Flugzeugentwurfstechnik, Historisches.

Im Vergleich zu Raumfahrttechnik relativ wenig Formeln, mehr allgemeine Technik, auch für Nichttechniker*innen geeignet.

Lernziele: Fachkompetenz

Nach der erfolgreichen Absolvierung des Teilmoduls sind die Studierenden in der Lage,

  • Wissen zu Luftraum, Flugtriebwerke, Aerodynamik, Flugmechanik, Flugführung, Flugzeugentwurfstechnik und Historisches anzuwenden (2)

Umfang: 2 SWS

Lehrwerk/e: -

WebUntis Bezeichnung: AW_NAT_Astro


Inhalte:

  • Beobachtungsgeräte: Fernrohre, Okulare, spezielle Aufbauten
  • Astronomische Messmethoden
  • Neue Erkenntnisse über Planeten: Mars, Jupiter, Saturn
  • Kometensonden und ihre Ergebnisse; Meteore
  • Sonne, Sonnenteleskope, Venustransit
  • Beobachtungstechniken und Fotografie von Sternhaufen, Nebeln und Galaxien und neue Erkenntnisse über den daraus resultierenden Aufbau des Universums

Lernziele: Fachkompetenz

Nach der erfolgreichen Absolvierung des Teilmoduls sind die Studierenden in der Lage,

  • Beobachtungsgeräte zu benennen (1)
  • Astronomische Messmethoden anzuwenden (2)
  • neue Erkenntnisse über Planeten anzuwenden (2)
  • Kometensonden und ihre Ergebnisse zu benennen (1)
  • Beobachtungstechniken und Fotografie von Sternhaufen anzuwenden (2)

Umfang: 2 SWS

Lehrwerk/e: -

WebUntis Bezeichnung: AW_NAT_Universum


Inhalte:

In dieser Vorlesung soll die Struktur und die dem Universum zugrunde liegenden Prinzipien und Gesetze besprochen werden. Dies beginnt mit historischen Vorstellungen, stellt die Frage nach dem Wesen des Lichts, spricht die spezielle und allgemeine Relativitätstheorie an und versucht die Prinzipien der Quantenmechanik darzustellen. Weitere Schlagworte sind Schwarze Löcher, Inflation des Universums, Elementarteilchen bis hin zu Strings. Dies alles wird ohne Rechnungen möglichst anschaulich erfolgen, so dass sich die Vorlesung an alle interessierten Studierenden richtet.

Lernziele: Fachkompetenz

Nach der erfolgreichen Absolvierung des Teilmoduls sind die Studierenden in der Lage,

  • Wissen zu dem Universum zugrunde liegenden Prinzipien und Gesetzen und historischen Vorstellungen, dem Wesen des Lichts und der allgemeinen und speziellen Quantenmechanik anzuwenden (3)
  • Schwarze Löcher, die Inflation des Universums, Elementarteilchen bis hin zu Strings zu begreifen (3)
  • Grundlagen zur Natur des Universums zu erklären (3)
  • kritisch mit dem Wissen und den Erklärungsmodellen umzugehen (3), Bekanntes zu hinterfragen (2) und sinnvoll einzuordnen (3)

Kommentar:

Vorkenntnisse sind nicht notwendig.

Umfang: 2 SWS

Lehrwerk/e: 

Skript: Die Folien der Vorlesung werden über GRIPS verfügbar sein

Literatur: 

  • Jaeger, L. (2018). Die zweite Quantenrevolution: Vom Spuk im Mikrokosmos zu neuen Supertechnologien. Springer-Verlag.
  • Homeister, M. (2018). Quantum Computing verstehen: Grundlagen - Anwendungen - Perspektiven. Springer-Verlag.

Bei vertieftem Interesse an der Quantenmechanik:

  • Susskind, L. & Friedman, A. (2015). Quantum Mechanics: The Theoretical Minimum, Penguin-Verlag.

WebUntis Bezeichnung: AW_NAT_QT


Inhalte:

Grundlagen der Quantenphysik:

  • Die Geschichte der Quantenmechanik
  • Die Kopenhagener Deutung
  • Fundamentale Experimente der Quantenphysik
  • (Photoeffekt, Doppelspalt & Welle-Teilchen-Dualismus, Tunneleffekt)
  • Schrödingers Katze - Die Superposition sich ausschließender Zustände
  • Einsteins "spukhaften Fernwirkung" - Das 1x1 der Quantenverschränkung

Moderne Anwendungen der Quantenphysik:

  • Laser, Elektronenmikroskop, Rastertunnelmikroskop
  • Quantenteleportation
  • Quantenkryptographie
  • Funktionsweisen universeller und adiabatischer Quantencomputer

In dem zweitägigen Workshop am Ende des Kurses wird die Funktionsweise eines Quantencomputers der Firma D-Wave näher betrachtet. Die Studierenden werden hierbei ein klassisches Optimierungsproblem mathematisch so umformulieren, dass es auf einem Quantencomputer gelöst werden kann.

Lernziele: Fachkompetenz

Nach der erfolgreichen Absolvierung des Teilmoduls sind die Studierenden in der Lage,

  • in der Quantenwelt vorherrschende physikalische Prinzipien (Superposition, Verschränkung, Unschärferelation) nachzuvollziehen. (2)
  • Anwendungsgebiete von Quantentechnologien der zweiten Generation zu benennen (1) und einzuordnen. (2)
  • Optimierungsprobleme mathematisch so aufzubereiten, dass sie auf einem (adiabatischen) Quantencomputer gelöst werden können. (3)
  • Perspektiven und Grenzen von heute bereits eingesetzten Quantentechnologien einzuschätzen. (3)
  • Funktionsweisen adiabatischer und universeller Quantencomputer zu überblicken und damit die aktuelle Entwicklung auf diesem Gebiet nachzuvollziehen. (3)

Kommentar:

Alle erforderlichen mathematischen Grundlagen (Lineare Algebra, komplexe Zahlen, Rechnen mit Matrizen) werden dort wo benötigt im Kurs wiederholt.

Dennoch empfiehlt es sich, diesen Kurs erst in einem höheren Semester zu belegen mit einer entsprechenden Vorbildung und Freude an der Beschäftigung mit mathematischen Themen.

Umfang: 2 SWS

Lehrwerk/e: 

  • Schneider Bautabellen
  • andere Literatur nach Bedarf in der Vorlesung

WebUntis Bezeichnung: AW_NAT_Raumak


Inhalte:

Der Kurs beschreibt die Gestaltung von Raumakustik anhand der in folgenden Kapiteln :

  • Grundprinzip raumakustischer Gestaltung
  • Einsatz von Reflektoren
  • Notwendigkeit und Berechnung von Absorbern
  • Einsatz von Lautsprechern

Um dies in der Praxis händeln zu können werden die " Zehn Regeln der Raunakustik" hergeleitet und strukturiert dargelegt.

Lernziele: Fachkompetenz

Nach der erfolgreichen Absolvierung des Teilmoduls sind die Studierenden in der Lage,

  • das Grundprinzip raumakustischer Gestaltung erklären zu können (2-3)
  • die 10 Regeln der Raumakustik zu kennen und anzuwenden (2-3)
  • zu wissen, wo Reflektoren angebracht werden müssen (2)
  • Absorber zu berechnen und anordnen zu können (1-2)
  • zu Wissen, wann eine Messung vorgenommen werden muss (2)
  • die Ergebnisse einer Messung beurteilen zu können (1-2)

Lernziele: Persönliche Kompetenz

Nach der erfolgreichen Absolvierung des Teilmoduls sind die Studierenden in der Lage,

  • die Akustik eines Raumes beurteilen zu können (2-3)
  • zu wissen, wann eine detaillierte Messung vorzunehmen ist (2)
  • einfache Räume akustisch planen zu können (1-2)
  • die Schneider Bautabellen bei der Planung nutzen zu können (2)
  • zu beurteilen, wann ein*e Gutachter*in herangezogen werden muss (2)

Kommentar:

Empfohlene Vorkenntnisse: Abitur

Umfang: 2 SWS

Lehrwerk/e: 

  • Schrammel, S.: Verfahrenstechnik Brauprozess; Regensburg; aktuelles Skript.
  • Pfaffenstein, D.: Planung, Aufbau und Inbetriebnahme einer Brauereianlage; Regensburg 2003; Diplomarbeit.
  • Krause, U.: Bierbrauen; Südwest Verlag 1995.
  • Kunze; W.: Technologie Brauer und Mälzer, 2007.
  • Lohberg, R.: Das große Lexikon vom Bier; VMA Verlag Wiesbaden.
  • Wiesinger, M.: Die Chemie des Bierbrauens; Straubing 2010; Facharbeit.

WebUntis Bezeichnung: AW_NAT_Brau


Inhalte:

  • Arbeitssicherheit und Biostoffverordnung
  • Geschichte der Bierherstellung
  • Wirtschaftliche Bedeutung des Bieres
  • Roh- und Ausgangsstoffe des Bieres
  • Beschreibung der Anlagentechnik
  • Beschreibung und Durchführung der verfahrenstechnischen Prozesse
    • Verfahren zur Reinigung der Anlage
    • Schroten des Malzes
    • Maischeprozess
    • Abläutern
    • Kochprozess und Hopfenzugabe
    • Gärprozess und Reifung
  • Qualitätskontrollen der einzelnen Teilprodukte
  • Beurteilungsmerkmale des Endprodukte

Lernziele: Fachkompetenz

Nach der erfolgreichen Absolvierung des Teilmoduls sind die Studierenden in der Lage,

  • Grundkenntnisse im Bereich Arbeitssicherheit und Biostoffverordnung anzuwenden (3)
  • Kenntnisse; welche Rohstoffe und Prozesse bei der Bierherstellung benötigt werden, anzuwenden (3)
  • Qualitätskontrolle durchzuführen (3)
  • Methoden der thermischen und mechanischen Verfahrenstechnik anzuwenden (3)
  • Bier mit einfachen Mitteln herzustellen (3)