Module MV-FDT-B140-M-2
Basics in natural sciences for mechanical engineering (M, 14.0 LP)
Module Identification
| Module Number | Module Name | CP (Effort) |
|---|---|---|
| MV-FDT-B140-M-2 | Basics in natural sciences for mechanical engineering | 14.0 CP (420 h) |
Basedata
| CP, Effort | 14.0 CP = 420 h |
|---|---|
| Position of the semester | 2 Sem. from WiSe |
| Level | [2] Bachelor (Fundamentals) |
| Language | [DE] German |
| Module Manager | |
| Lecturers | |
| Area of study | [MV-FdT] Fachdidaktik in der Technik |
| Reference course of study | [MV-47.108-SG] B.Ed. LaBBS Metals Technology |
| Livecycle-State | [NORM] Active |
Courses
| Type/SWS | Course Number | Title | Choice in Module-Part | Presence-Time / Self-Study | SL | SL is required for exa. | PL | CP | Sem. | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4V | PHY-EXP-018-K-1 | Experimental Physics I (for Engineering Students)
| P | 56 h | 94 h | - | - | PL1 | 5.0 | WiSe |
| 3L | PHY-PRAKT-507-K-1 | Physikalisches Praktikum für Maschinenbau und Verfahrenstechnik
| P | 42 h | 78 h |
LABOR
| - | no | 4.0 | SuSe |
| 4V | CHE-100-040-K-1 | Chemie für Ingenieure und Biologen
| P | 56 h | 94 h |
K-Schein
| - | no | 5.0 | WiSe |
| 2V+2U | MV-VPE-86704-K-4 | Information technology for mechanical engineers
| P | 56 h | 94 h |
K-Schein
| - | no | 5.0 | SuSe |
- About [PHY-EXP-018-K-1]: Title: "Experimental Physics I (for Engineering Students)"; Presence-Time: 56 h; Self-Study: 94 h
- About [PHY-PRAKT-507-K-1]: Title: "Physikalisches Praktikum für Maschinenbau und Verfahrenstechnik"; Presence-Time: 42 h; Self-Study: 78 h
- About [PHY-PRAKT-507-K-1]: The study achievement [LABOR] practical laboratory / experimental work must be obtained.
- About [PHY-PRAKT-507-K-1]:
Voraussetzung für die Teilnahme am Praktikum ist das Bestehen der Klausur Experimentalphysik für Ingenieure/innen
- About [CHE-100-040-K-1]: Title: "Chemie für Ingenieure und Biologen"; Presence-Time: 56 h; Self-Study: 94 h
- About [CHE-100-040-K-1]: The study achievement [K-Schein] proof of successful participation in written examination must be obtained.
- About [MV-VPE-86704-K-4]: Title: "Information technology for mechanical engineers"; Presence-Time: 56 h; Self-Study: 94 h
- About [MV-VPE-86704-K-4]: The study achievement [K-Schein] proof of successful participation in written examination must be obtained.
- About [MV-VPE-86704-K-4]:
Nur bei Zweitfach Biologie anstatt "Chemie für Ingenieure und Biologen" zu belegen!
Examination achievement PL1
- Form of examination: written exam (Klausur) (180 Min.)
- Examination Frequency: each semester
- Examination number: 21018 ("Experimental physics I for Engineers")
Evaluation of grades
The grade of the module examination is also the module grade.
Contents
Experimentalphysik I für Ingenieure:
Grundlagen der Physik; Mechanik; Schwingungen und Wellen; Elektrizität und Magnetismus; (geometrische) Optik; Wärmelehre
Physikalisches Praktikum: Grundversuche aus der Mechanik, Wärmelehre, Elektrizitätzlehre und Optik
Chemie für Ingenieure:
- Atombau: Bohr'sches Atommodell, wellenmechanisches Atommodell, Elektronenkonfiguration und Periodensystem der Elemente, Ionisierungsenergie, Elektronenaffinität, Elektronegativität, Atom- und Ionenradien.
- Chemische Bindung: Kovalente Bindung, Wasserstoffmolekül, σ- und π-Bindung, ionische Bindung, metallische Bindung, Übergangsformen der chemischen Bindung, Dipol-Dipol-Wechselwirkung, Van der Waals-Wechselwirkung, Wasserstoffbrückenbindung.
- Massenverhältnis der Elemente in Verbindungen, stöchiometrische Gesetze, Molekülmasse, Formelmasse, Stoffmenge, Mol, molare Masse. Aggregatzustände, ideale Gase, Gesetz von Gay-Lussac, Gesetz von Avogadro, Gesetz für ideale Gase, Gasverflüssigung, der flüssige Zustand, der feste Zustand, Kristalle, homogene und heterogene Mischungen, Lösungen, Gehalt, Konzentration, Diffusion, Osmose, Enthalpie und Entropie, Phasendiagramm, Gibbs´sche Phasenregel, Kältemaschine, Siedediagramm, Destillationskolonne.
- Chemische Reaktionen, Reaktionsgleichungen, stöchiometrische Berechnungen, Energieumsatz, reversible und irreversible Reaktionen, Reaktionsgeschwindigkeit, Katalysatoren, Reduktion, Oxidation, Oxidationszahlen, Beispielreaktionen, Säuren, Basen, pH-Wert, Salze.
- Chemisches Gleichgewicht, Massenwirkungsgesetz, Prinzip von Le Chatelier, Ionenprodukt des Wassers, elektrolytische Dissoziation, Kohlensäuregleichgewicht, Pufferlösungen, pH-Indikatoren, Säure/Base-Titration, saure und alkalische Reaktion von Salzen, Normallösungen, Redoxtitration, Löslichkeitsprodukt, Wasserhärte und andere Praxisbeispiele, Komplexbildungsgleichgewichte, Gasgleichgewichte, Ammoniaksynthese, Steam-Reforming, Wassergas-Gleichgewicht, Fischer-Tropsch-Synthese, Knallgasflamme, Acetylen/Sauerstoff-Flamme, Bunsenbrennerflamme, Boudouard-Gleichgewicht, Hochofenprozess, Kohlevergasung, Heß´scher Satz, Chemisorption, Physisorption, Gaschromatographie, Flüssigkeitschromatographie.
- Chemische Elemente, Einteilung, Vorkommen, Rohstoffsituation, Elementumwandlungen, Kernreaktionen, 14C, Altersbestimmung, Tritium, Kernspaltung, Kernfusion, Wasserstoff, Halogene, Stickstoff, Sauerstoff, magnetische Eigenschaften, MO-Theorie, Ozon, Edelgase, Schwefel, Phosphor, Diamant, Graphit, Silicium, elektrische Leitfähigkeit, Halbleiter, Wärmeleitfähigkeit der Metalle, Metallglanz, Verformbarkeit, Einteilung der Metalle, Legierungen, Eutektikum, Mischkristalle, intermetallische Verbindungen, Zink, Cadmium, Quecksilber, Kupfer, Silber, Gold, Platinmetalle, Eisen, Cobalt, Nickel, Eisen-Kohlenstoff-Diagramm, Titan, Chrom, Yttriumkünstlich hergestellte radioaktive Elemente, Kernreaktoren.
- Anorganische Verbindungen, Metallhydride, Wasser, Wasserstoffperoxid, Chlorwasserstoff, Ammoniak
- Elektrochemie: Galvanische Elemente, Akkumulatoren, Elektroanalytische Methoden, Korrosion, Korrosionsschutz
Informationstechnologie für den Maschinenbau:
- Mathematische und technische Grundlagen (Zahlendarstellung, Zahlenkodierung, …)
- Grundlagen der Rechnerarchitektur und -hardware
- Grundlagen der Softwareentwicklung
- Objektorientierte Analyse und Objektorientierter Entwurf
- Model-Based Systems Engineering (MBSE) mit SysML und MagicDraw
- Programmiersprachen und -techniken
- Programmierung mit Matlab und Simulink
- Datenstrukturen und Algorithmen
- Rechnernetze
Competencies / intended learning achievements
Angestrebte Lernergebnisse:
Experimentalphysik & physikalisches Praktikum:
Die Studierende erwerben Kenntnisse und Verständnis der grundlegenden Begriffe, Konzepte und Phänomene der klassischen Mechanik und Hydromechanik, von Schwingungen und Wellen in mechanischen Systemen, der Wärmelehre, der Elektrizität, des Magenetismus sowie der geometrischen Optik. Dies beinhaltet auch grundlegende Kenntnisse in der theoretischen Modellierung von Problemen der klassischen Mechanik und Elektrostatik. Sie eignen sich entsprechende mathematische Fertigkeiten an, die die für die weiteren Lehrveranstaltungen notwendigen Mathematikkenntnisse ergänzen. Sie erwerben die Kompetenz zur selbständigen Bearbeitung von Problemstellungen in den genannten Themenbereichen.
Die Studierenden verstehen die wesentlichen physikalischen Grundlagen und deren Anwendung in der Technik, insbesondere in den für berufsbildende Schulen wichtigen Gebieten, und beherrschen die grundlegende Methodik der Physik.
Chemie für Ingenieure:
Die Studierenden
- kennen die wichtigsten Grundlagen und Konzepte der allgemeinen, anorganischen und organischen Chemie
- können Konzepte der allgemeinen und anorganischen Chemie zur Lösung chemischer Aufgaben und zur Erklärung stoffchemischer Eigenschaften anwenden
- kennen das Periodensystem und die periodischen Trends
- kennen Eigenschaften der Elemente und einer Auswahl von anorganischen Verbindungen der Hauptgruppenelemente und der Übergangsmetalle
- verstehen die wesentlichen Grundlagen der Chemie und deren Anwendung in der Technik, insbesondere in den für berufsbildende Schulen wichtigen Gebieten, und beherrschen die grundlegende Methode der Chemie.
- sind sensibilisiert für Umweltprobleme, die durch Einsatz von Chemikalien hervorgerufen werden können und kennen grundlegende Konzepte des Umweltschutzes
Die Studierenden verstehen die wesentlichen Grundlagen der Chemie und deren Anwendung in der Technik, insbesondere in den für berufsbildende Schulen wichtigen Gebieten, und beherrschen die grundlegende Methodik der Chemie.
Informationstechnologie für den Maschinenbau:
Vorlesung:
Die Studierenden sind in der Lage, …
- … die Grundlagen der elektronischen Datenverarbeitung (EDV) zu beschreiben
- … die grundlegenden Elemente von Rechnerarchitekturen aufzuzählen
- … die mathematische und technische Funktionsweise von Rechnern zu erklären
- … allgemeine Grundlagen zu Programmiersprachen und -techniken zu nennen
- … Prinzipien und Methoden der Softwareentwicklung zu erklären
- … einfache Algorithmen gegenüberzustellen und Zusammenhänge zu den entsprechenden Datenstrukturen aufzuzeigen
- … die vorgestellten Architekturen von Rechnernetzen zu beschreiben
- … die Methoden und Phasen des Model-Based Systems Engineering zu erklären
Übung:
Die Studierenden sind in der Lage, …
- … mathematische Verfahren aus den Grundlagen der EDV anzuwenden
- … die Methoden des Model-Based Systems Engineering an einem einfachen Beispiel umzusetzen und die entsprechenden Modelle mit Hilfe von SysML und MagicDraw zu entwickeln
- … die entwickelten Modelle unter Anwendung der Methoden der Software-Entwicklung in Matlab und Simulink zu implementieren
- … mit Hilfe des in der Vorlesung erworbenen Wissens über Programmiertechniken, Algorithmen und Datenstrukturen einfache Algorithmen zu entwickeln und zu implementieren
- … sich in einer Gruppe zu koordinieren und gemeinsam Aufgaben zu lösen
Die Studierenden verstehen die wesentlichen Grundlagen der Informationstechnologie für den Maschinenbau und deren Anwendung in der Technik, insbesondere in den für berufsbildende Schulen wichtigen Gebieten, und beherrschen die grundlegende Methodik der Informationstechnologie für den Maschinenbau.
Literature
Chemie für Ingenieure:
- Riedel, Anorganische Chemie, de Gruyter
- Binnewies, Jäckel, Willner, Allgemeine und Anorganische Chemie, Spektrum Akademischer Verlag
- Housecroft, Sharpe, Anorganische Chemie, Pearson
- Mingos, Essential Trends in Inorganic Chemistry
- Hoinkis, Lindner, Chemie für Ingenieure, Wiley-VCH
- Steudel: Chemie der Nichtmetalle, 3. Auflage, deGruyter, 2008
- T. Klapötke, I. Tornieporth-Oetting, Nichtmetallchemie, Wiley-VCH
- Beyer, Walter, Lehrbuch der Organischen Chemie, Hirzel Verlag
- Atkins, Physikalische Chemie, Wiley-VCH
- Kirchner, Mühlhäußer, Basics Biochemie, Elsevier
Experimentalphysik I:
Wird in der Vorlesung genannt.
Informationstechnologie für den Maschinenbau:
- D.A. Patterson, J.L. Hennessy: Rechnerorganisation und –Entwurf – Die Hardware / Software-Schnittstelle, Spektrum Akademischer Verlag, 3. Auf., 2005
- Bernd Oestereich: Objektorientierte Softwareentwicklung: Analyse und Design mit der Unified Modeling Language,R. Oldenbourg Verlag, 4. aktual. Aufl., 1998
- W. Zuser, T. Grechenig, M. Köhle: Software Engineering - mit UML und dem Unified Process
- Bernd Oestereich: Objektorientierte Softwareentwicklung – Analyse und Design mit der Unified Modeling Language), 4. akt. Auflage, Oldenbourg Verlag München– 1998
- S. O. Krumke, H. Noltemeier;Graphentheoretische Konzepte und Algorithmen, Teubner Verlag – 2005
- S. Tanenbaum: Computer-Netzwerke,Wolfram‘s Verlag – 1992
- E. Proebster: Rechnernetze - Technik, Protokolle, Systeme, Anwendungen, 2. Auflage, Oldenbourg Verlag München - 2002
Requirements for attendance (informal)
None
Requirements for attendance (formal)
None
Notes on the module handbook of the department Mechanical and Process Engineering
Ausnahmen: