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Questions and Answers

Welche Einheit wird typischerweise für den E-Modul verwendet?

  • N·m
  • N/mm² (correct)
  • mm/s
  • MPa (correct)

Was ist die wahre Spannung im Zugversuch?

  • Die Spannung, die durch die Zuggeschwindigkeit der Probe verursacht wird.
  • Die Spannung, die bei einer bestimmten Dehnung gemessen wird. (correct)
  • Die Spannung, die von der Probe aufgenommen wird, bevor sie bricht.
  • Die Spannung, die durch das Gewicht der Probe verursacht wird.

Welche Art von Werkstoff zeigt typischerweise einen höheren E-Modul?

  • Gummi
  • Kunststoff
  • Keramik
  • Metall (correct)

Was wird in einem Datenblatt mit Werkstoffkennwerten typischerweise angezeigt?

<p>Alle oben genannten. (B)</p> Signup and view all the answers

Was bedeutet der Hooke'sche Bereich?

<p>Der Bereich, in dem die Spannung proportional zur Dehnung ist (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft des Kunststoffs wird im Praktikum Zugprüfung untersucht?

<p>Alle oben genannten (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist der Sekanten E-Modul?

<p>Der E-Modul, der bei einer bestimmten Dehnung gemessen wird (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Auswirkungen hat die Zuggeschwindigkeit auf die Zugprüfung eines Kunststoffs?

<p>Alle oben genannten (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage zur Dichtebestimmung mittels Auftriebsverfahren ist korrekt?

<p>Die Dichte des Körpers ist proportional zur Differenz des Gewichts des Körpers in Luft und Flüssigkeit. (A)</p> Signup and view all the answers

Was bezeichnet die Variable "A" in der Formel zur Dichtebestimmung?

<p>Gewicht des Körpers in Luft (A)</p> Signup and view all the answers

Welches Prinzip liegt der Dichtebestimmung mittels Auftriebsverfahren zugrunde?

<p>Das Prinzip von Archimedes (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Flüssigkeiten wird üblicherweise zur Dichtebestimmung mittels Auftriebsverfahren verwendet?

<p>Destilliertes Wasser (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussagen zur Dichte von Flüssigkeiten sind richtig?

<p>Die Dichte von Wasser ist bei 4°C am höchsten. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Einheit wird für die Dichte verwendet?

<p>kg/m³ (C)</p> Signup and view all the answers

Welches der folgenden Verfahren ermöglicht es, die Dichte von sowohl Festkörpern als auch Flüssigkeiten zu bestimmen?

<p>Archimedisches Verfahren (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Variable muss zur Berechnung der Dichte eines Körpers mit dem Auftriebsverfahren zusätzlich zur Dichte der Flüssigkeit bestimmt werden?

<p>Das Volumen des Körpers (D)</p> Signup and view all the answers

Welcher Stoff hat die höchste Wärmeleitfähigkeit?

<p>Kupfer (B)</p> Signup and view all the answers

Welcher Stoff ist am besten geeignet für den Griff eines Kochtopfes?

<p>EPS (C)</p> Signup and view all the answers

Welche zwei Stoffe eignen sich gut als Materialien für einen Kochtopf?

<p>Stahl (B), Kupfer (D)</p> Signup and view all the answers

Welcher Stoff hat eine ähnliche Wärmeleitfähigkeit wie Beton?

<p>Glas (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft wird durch den Längenausdehnungskoeffizienten beschrieben?

<p>Die Änderung der Länge eines Materials bei Temperaturänderung. (B)</p> Signup and view all the answers

Welches Metall hat den höchsten Längenausdehnungskoeffizienten?

<p>Aluminium (C)</p> Signup and view all the answers

Was ist ein Bimetall?

<p>Ein Material, das aus zwei verschiedenen Metallen besteht, die fest miteinander verbunden sind. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Anwendung findet ein Bimetall?

<p>Als Temperatursensor in Thermostaten. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Formel beschreibt die spezifische Wärmekapazität c?

<p>$\frac{\Delta Q}{m \cdot \Delta T}$ (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Einheit hat die Wärmeleitfähigkeit λ?

<p>$\frac{W}{m^2 \cdot K}$ (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage über die Wärmeleitung ist korrekt?

<p>Die Wärmeleitung findet sowohl innerhalb eines Körpers mit Temperaturunterschied als auch zwischen zwei Körpern mit unterschiedlichen Temperaturen statt. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen ist falsch?

<p>Die Wärmemenge ist proportional zur Zeit. (C)</p> Signup and view all the answers

Welcher Werkstoff besitzt die höchste spezifische Wärmekapazität?

<p>Wasser (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage über die Wärmeleitfähigkeit λ ist korrekt?

<p>λ ist unabhängig vom Material. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Formel beschreibt den Wärmestrom $\dot{Q}$?

<p>$\dot{Q}=\frac{\lambda \cdot A \cdot \Delta T}{d}$ (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Einheit hat die Wärmemenge $\Delta Q$?

<p>Joule (J) (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Formel wird verwendet, um die Dichte eines Körpers zu berechnen?

<p>ρK = ρFl ∙ (A - B) (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Flüssigkeiten werden üblicherweise für Dichtemessungen verwendet?

<p>Wasser und Ethanol (B)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Wärmekapazität eines Stoffes?

<p>Die Energie, die benötigt wird, um die Temperatur eines Stoffes um 1 Kelvin zu erhöhen. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Einheit hat die Wärmemenge?

<p>Joule (J) (B)</p> Signup and view all the answers

Was bewirkt eine Temperaturerhöhung in einem Körper hinsichtlich der atomaren Geschwindigkeiten?

<p>Erhöhung der atomaren Geschwindigkeiten (C)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt der Längenwärmeausdehnungskoeffizient α?

<p>Die stoffspezifische Größe der Längenänderung bei Temperaturänderung (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist eine wichtige Eigenschaft des Längenwärmeausdehnungskoeffizienten α unter Phasenübergängen?

<p>Er ist nicht gültig (B)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Materialien hat den höchsten Längenwärmeausdehnungskoeffizienten bei 20°C?

<p>HD-PE (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Formel zur Berechnung der relativen Längenänderung?

<p>α * ∆T (C)</p> Signup and view all the answers

Wie verändert sich der Längenwärmeausdehnungskoeffizient α mit steigender Temperatur?

<p>Er ist temperaturabhängig und variiert mit dem Material (D)</p> Signup and view all the answers

Welches Beispiel stellt einen Sonderfall in Bezug auf den Längenwärmeausdehnungskoeffizienten dar?

<p>Wasser unter 4°C (D)</p> Signup and view all the answers

Für welchen Werkstoff ist die Längenänderung bei Temperaturänderung bei 20°C am geringsten?

<p>Quarzglas (C)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

E-Modul

Verhältnis von Spannung zu Dehnung im elastischen Bereich eines Materials.

Spannung σ

Kraft pro Flächeneinheit, gemessen in N/mm².

Dehnung ε

Verhältnis der Längenänderung zur ursprünglichen Länge, angegeben in %.

Zugprüfung

Experiment zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften eines Materials unter Zugbeanspruchung.

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Wahre Spannung

Die Spannung, die tatsächlich auf ein Material während des Zugversuchs wirkt.

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Werkstoffkennwerte

Physikalische und technische Eigenschaften eines Materials, wie Dichte und Wärmeleitfähigkeit.

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Dichte

Masse pro Volumeneinheit eines Materials, wichtig für die Stoffauswahl.

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Sektions-E-Modul

Ein E-Modul, der unter bestimmten Bedingungen wie Geschwindigkeit ermittelt wird.

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Dichtemessung

Die Bestimmung der Dichte eines Körpers durch Gewichtsmessungen in Luft und Flüssigkeit.

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Wärme Q

Eine Energieform, die die innere Energie eines Körpers beschreibt und seine Temperatur beeinflusst.

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Temperaturänderung ΔT

Der Unterschied in der Temperatur, der durch Zuführung oder Abfuhr von Wärme entsteht.

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Dichtebestimmung

Bestimmung der Dichte von Festkörpern und Flüssigkeiten durch Auftrieb.

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Wärmekapazität

Die Energie, die erforderlich ist, um 1 kg eines Stoffes um 1 K zu erwärmen.

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Auftriebsmethode

Methode zur Dichtemessung, die das Archimedische Prinzip nutzt.

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Temperaturformeln

Formeln zur Umrechnung zwischen Celsius, Kelvin und Fahrenheit.

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Archimedisches Prinzip

Ein Körper in Flüssigkeit verliert Gewicht entsprechend der verdrängten Flüssigkeit.

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Dichteformel

ρK = ρFl ∙ (A - B) zur Berechnung der Dichte.

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Waagschalenwaage

Gerät zum Wiegen eines Körpers in Luft und Flüssigkeit.

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Temperaturabhängigkeit der Dichte

Die Dichte von Flüssigkeiten ändert sich mit der Temperatur.

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Verdrängte Flüssigkeitsmenge

Das Gewicht der Flüssigkeit, die vom Körper verdrängt wird.

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Wiegen in Luft und Flüssigkeit

Zwei Wiegungen zur Dichtebestimmung: einmal in Luft (A), einmal in Flüssigkeit (B).

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Wärmemenge ∆Q

Die Wärmemenge, ausgedrückt in Joule, die durch Wärmeübertragung übertragen wird.

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spezifische Wärmekapazität c

Die Wärme, die benötigt wird, um die Temperatur von 1 kg eines Stoffes um 1 K zu erhöhen.

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Masse m

Die Menge eines Stoffes, gemessen in Kilogramm (kg).

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Temperaturdifferenz ∆T

Die Veränderung der Temperatur, gemessen in Kelvin (K).

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Wärmeleitung

Der Prozess, bei dem Wärme aufgrund eines Temperaturunterschieds zwischen Körpern übertragen wird.

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Wärmestrom Q̇

Die Wärmemenge pro Zeit, gemessen in Watt (W).

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Wärmeleitfähigkeit λ

Ein Maß dafür, wie gut ein Material Wärme leitet, angegeben in W/(m·K).

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Fläche A in der Wärmeleitung

Die Fläche, durch die Wärme zwischen zwei Körpern fließt, gemessen in m².

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Wärmeleitfähigkeit von Kupfer

Kupfer hat eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit von 400 W/(m*K).

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Wärmeleitfähigkeit von Holz

Holz hat eine niedrige Wärmeleitfähigkeit von 0,20 W/(m*K).

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Längenänderung bei Erwärmung

Veränderung der Länge eines Materials, wenn es erhitzt wird.

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Bimetall

Zwei verschiedene Metallstreifen, die fest verbunden sind, ändern bei Erwärmung ihre Form.

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Längenausdehnungskoeffizient

Maß für die Änderung der Länge eines Materials pro Temperaturänderung.

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Wärmeleitfähigkeit von Luft

Luft hat eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit von 0,025 W/(m*K).

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Legierung aus Eisen und Nickel

Eine Legierung, die zu 2/3 aus Eisen und 1/3 aus Nickel besteht, hat spezifische Eigenschaften.

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Wärmeausdehnung

Änderung der Länge oder des Volumens eines Körpers durch Temperaturerhöhung.

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Längenwärmeausdehnungskoeffizient α

Stoffspezifische Größe, die die relative Längenänderung pro Temperaturänderung beschreibt.

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Absolute Längenänderung ∆l

Die konkrete Änderung der Länge eines Körpers bei Temperaturveränderung.

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Relative Längenänderung

Verhältnis der Längenänderung zur ursprünglichen Länge, beeinflusst durch α und ∆T.

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Temperaturabhängigkeit von α

Der Längenwärmeausdehnungskoeffizient α variiert mit der Temperatur.

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Sonderfall Wasser

Wasser hat unter 4°C eine abweichende Wärmeausdehnungscharakteristik.

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Längenänderungsformel

Die Formel zur Berechnung der Längenänderung: ∆l = l ∗ ∆T ∗ α.

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Materialbeispiele für α

Unterschiedliche Materialien haben typische Werte für α, z.B. HD-PE 150-200.

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Study Notes

Vorlesung Werkstofftechnik 1

  • Die Vorlesung wurde von Dr.-Ing. Lutwin Spix gehalten.
  • Die Folien dienen als Zusammenfassung und ersetzen keine Vorlesung/Übungen.
  • Die Vorlesungsstruktur und der Inhalt wurden von Herrn Prof. Dr. Barth entwickelt.
  • Die Folien dürfen nur zu Lehrzwecken an der TH-OWL verwendet werden.
  • Die Folien wurden mit Unterstützung von Herrn Jens Mannel erstellt.

Vorwort

  • Die Folien geben eine kurze Zusammenfassung der behandelten Themen.
  • Es wird empfohlen, an den entsprechenden Vorlesungen/Übungen teilzunehmen, um das Wissen zu vertiefen.
  • Die Vorlesung wurde im September 2024 gehalten.
  • Die Struktur und der Inhalt der Vorlesung wurden von Herrn Prof. Dr. Barth erarbeitet.
  • Die Vorlesung wurde im Rahmen der TH-OWL gehalten.

Die wichtigsten Werkstoffeigenschaften

  • Spannungs-Dehnungs-Diagramm: Ein Diagramm, das die Spannung eines Werkstoffs gegen die Dehnung darstellt.
  • Rp 0,2: Dehngrenze oder Ersatzstreckgrenze (frz.: résistance proportionnelle), definiert durch die Spannung, wenn 0,2 % Dehnung erreicht ist.
  • Rm: Zugfestigkeit (Reißgrenze) des Werkstoffs.
  • Hookesches Gesetz: Der Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung in einem Werkstoff im elastischen Bereich.

E-Modul

  • Der E-Modul gibt das Verhältnis von Spannung zu Dehnung im Hooke'schen Bereich an.
  • Theoretische Spannung bei 100%-iger Dehnung.
  • Die Einheit entspricht N/mm² oder MPa.

Zugprüfung Kunststoffprobe

  • Die Zugprüfung beschreibt das Verfahren zur Bestimmung der Festigkeitseigenschaften von Kunststoffen.
  • Messinstrumente und Verfahren werden dargestellt.

Wahre Spannung beim Zugversuch

  • Die wahren Spannung wird anhand der Formel F/A bestimmt.
  • Die scheinbare Spannung ist F/A₀.
  • Die wahren Spannung wird graphisch dargestellt.

Praktikum Zugprüfung, alle Werkstoffe

  • Zugversuchsergebnisse und Messwerte verschiedener Materialien werden gezeigt.

Praktikum Zugprüfung, PE unterschiedliche Zuggeschwindigkeit

  • Die Zugspannung von Polyethylen bei unterschiedlichen Zuggeschwindigkeiten wird dargestellt.

Praktikum Zugprüfung, Sekanten E-Modul

  • Die Zugspannung von Polyethylen bei unterschiedlichen Zuggeschwindigkeiten wird dargestellt und der Sekanten E-Modul berechnet.

Beispiel eines Datenblatts mit Werkstoffkennwerten POM

  • Dieses Datenblatt beschreibt die Eigenschaften des Materials POM.
  • Einschließlich verschiedener physikalischer und mechanischer Eigenschaften.
  • Messwerte und Normen werden als Tabelle dargestellt.

Die wichtigsten Werkstoffeigenschaften- Bimetall

  • Ein Bimetall besteht aus zwei verschiedenen Metallstreifen, die fest miteinander verbunden sind.
  • Es reagiert auf Temperaturänderungen.

Bild Rasterelektronenmikroskop

  • Es zeigt die innere Struktur verschiedener Materialien (Eisen, Nickel, etc.) im mikroskopischen Maßstab.

Wärmeausdehnung

  • Die Ausdehnung eines Materials durch Wärme wird besprochen.
  • Absolute und relative Längenänderung.

Wärmeleitung

  • Wärmeleitfähigkeit verschiedener Materialien wird beschrieben.
  • Werte verschiedener Stoffe bzw. Materialien werden in einer Tabelle abgebildet.

Einleitung der Dichte und Auftriebsverfahren

  • Erklärung und Bedeutung der Formel und Verfahren zur Ermittlung von Dichte und Auftriebsstärke.

Temperaturabhängigkeit der Dichte verschiedener Flüssigkeiten

  • Die Dichte verschiedener Flüssigkeiten (Wasser und Ethanol) ist temperaturabhängig und wird graphisch dargestellt.

Durchführung der Dichtemessung

  • Detaillierte Schritte zur Durchführung eines Dichtemessverfahrens, inkl. Formeln.

Wärme

  • Experiment zum Nachweis von Wärme als Energieform.
  • Wärmemengen und Arten der Wärmeübertragung in einem physikalischen Kontext.
  • Zusammenhang zwischen verschiedenen Temperaturskalen (Celsius, Kelvin, Fahrenheit) wird behandelt.

Wärmekapazität

  • Zusammenhang zwischen Wärmemenge und Temperaturänderung.

Wärmeleitung

  • Woran sich die Wärmeübertragung erkennt, Bedeutung und Funktion der Wärmeleitfähigkeit.

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