| Voraussetzungen und Begleitbedingungen |
Keine |
| Lehrinhalte |
Diese Lehrveranstaltung behandelt grundlegende Methoden der technischen Mathematik, Thermodynamik und Elektrotechnik, die im weiteren Studium vorausgesetzt werden.
Mathematik:
- Lineare Algebra: Vektorräume, inneres Produkt, lineare Gleichungssysteme, Geometrie, Matrizenrechnung, Regression
- Mehrdimensionale Differentialrechnung: partielle Ableitungen, totales Differential, Gradient
- Mehrdimensionale Integralrechnung: Skalarfelder, Vektorfelder, Arbeitsintegrale
- Gewöhnliche Differentialgleichungen: Typen, lineare 1. und 2. Ordnung
Thermodynamik:
- Zustand, Zustandsgrößen, Zustandsgleichung
- Energiebilanz: 1. Hauptsatz für geschlossene und offene Systeme
- Entropiebilanz: 2. Hauptsatz für geschlossene und offene Systeme
- Zustandsgleichungen: ideales Gas, ideale Flüssigkeit, Medien-Tabellen und -Diagramme, Mischung aus idealem Gas und Wasser
- Kreisprozesse mit einfachen Arbeitsmitteln: Carnot, Dampfprozesse, Gasprozesse, Wärmepumpen, Kältemaschinen
- Kreisprozesse mit feuchter Luft: Trocknung, Befeuchtung
Elektrotechnik:
- Grundbegriffe der Gleichstromtechnik: Ohm’sches Gesetz, Spezifischer Widerstand, Leitfähigkeit, Arbeit, Leistung, Spannungs- und Stromquellen
- Schaltungsanalyse: Reihen- und Parallelschaltungen, Stern-Dreieck Umschaltungen, Netzwerkberechnungen
- Elektrisches Feld: Elektrische Feldgrößen, Kapazität von Kondensatoren, Überlagerungsgesetze
- Magnetisches Feld: Magnetische Feldgrößen, Kräfte im magnetischen Feld, Magnetische Kreise, Induktivität von Spulen
- Wechselstromtechnik: Grundbegriffe, Grundschaltungen, Arbeit und Leistung im Wechselstromkreis (Wirk-, Blind- und Scheinleistung)
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| Lernergebnisse |
Die Lehrveranstaltung Förderung individueller Kompetenzen, hat das Ziel die unterschiedlichen Vorkenntnisse der Studierenden auszugleichen. Der Schwerpunkt liegt auf Mathematik, Thermodynamik und Elektrotechnik.
Die Studierenden verstehen die grundlegenden mathematischen Methoden, die die Lehrveranstaltungen der folgenden Semester anwenden. Die Studierenden haben ein Grundverständnis der klassischen Termodynamik und der Elektrotechnik. Sie können die Methoden auf einfache Beispiele in der Energietechnik und Energiewirtschaft anwenden.
Mathematik: Die Studierenden
- verstehen die grundlegenden Konzepte der linearen Algebra und mehrdimensionalen Analysis.
- kennen typische Ingenieursanwendungen der besprochenen mathematischen Konzepte.
- beherrschen die Rechentechniken der linearen Algebra und mehrdimensionalen Analysis.
- können die grundlegende Lösungsmethoden für angewandte Problemstellungen in der Energietechnik und Energiewirtschaft einsetzen.
- können gewöhnliche Differentialgleichungen für angewandte Problemstellungen aufstellen.
- können die Komplexität und den Abstraktionsgrad technischer und wirtschaftlicher Modellbildungen bewerten.
- sind in der Lage, größere Berechnungen in Teilschritte aufzulösen und haben ein Gespür für erfolgsversprechende Lösungswege entwickelt.
Thermodynamik: Die Studierenden
- verstehen die Grundlagen der Thermodynamik. Sie können die relevanten Zustandsgrößen sowie die Hauptsätze der Thermodynamik erklären.
- können verschiedene ideale und reale Zustandsgleichungen und deren Anwendbarkeit beschreiben.
- sind in der Lage Kreisprozesse mit reinen Stoffen thermodynamisch zu modellieren.
- können diese Kreisprozesse in Zustandsdiagrammen darstellen und anhand von Zustandsgleichungen bzw. Tabellenwerken berechnen.
- können einfache Prozesse mit feuchten Gasen berechnen.
- sind in der Lage, auf Basis thermodynamischer Überlegungen, Vorschläge zur Gestaltung, Auslegung und Optimierung von Prozessen zu machen.
Elektrotechnik: Die Studierenden
- verstehen die Grundlagen der Gleichstrom- und Wechselstromtechnik und können die relevanten Kenngrößen und Bauelemente erklären.
- sind in der Lage Stromkreise mit Gleich-, und Wechselstromtechnik zu berechnen und in Zeigerdiagrammen darzustellen.
- verstehen die Grundlagen des elektrischen und magnetischen Feldes und können die wichtigsten Zusammenhänge erläutern.
- sind in der Lage Grundschaltungen (Reihen- u. Parallelschaltung mit ohmschen Widerstand, Spule, und Kondensator) zu berechnen.
- Wirk-, Blind- und Scheinleistung im Wechselstromkreis berechnen und beschreiben.
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| Geplante Lernaktivitäten und Lehrmethoden |
Je nach Bedarf eine Mischung aus:
- Selbstlern-Übungen
- Team-Coaching
- Diskussion
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| Prüfungsmethode und Beurteilungskriterien |
Die Prüfung erfolgt in einem der drei Themengebiete (Mathematik, Thermodynamik, Elektrotechnik). Die Festlegung, welcher der drei Bereiche geprüft wird, erfolgt individuell für jede Studierende bzw. jeden Studierenden im Rahmen des Aufnahmeverfahrens.
Die Prüfung erfolgt als schriftliche oder mündliche Klausur in Mathematik, Thermodynamik oder Elektrotechnik. |
| Kommentar |
Die in dieser Lehrveranstaltung aufgezählten Themen in Mathematik, Thermodynamik und Elektrotechnik werden in allen anderen Lehrveranstaltungen des Studiums vorausgesetzt. |
| Empfohlene Fachliteratur und andere Lernressourcen |
Zu Beginn der Lehrveranstaltung wird auf verschiedene Möglichkeiten der Wissensaneigung hingewiesen. Je nach Fach stehen Videoaufzeichnungen, der Besuch einer Lehrveranstaltung in einem anderen Studiengang, Fachbücher und andere Unterlagen zur Verfügung. Empfohlene Fachliteratur
Mathematik:
- Papula, Lothar (2018): Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 1. Wiesbaden: Springer Fachmedien Wiesbaden. Online im Internet: DOI: 10.1007/978-3-658-21746-4 (Zugriff am: 23.09.2019).
- Papula, Lothar (2015): Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 2. Wiesbaden: Springer Fachmedien Wiesbaden. Online im Internet: DOI: 10.1007/978-3-658-07790-7 (Zugriff am: 23.09.2019).
- Papula, Lothar (2016): Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 3. Wiesbaden: Springer Fachmedien Wiesbaden. Online im Internet: DOI: 10.1007/978-3-658-11924-9 (Zugriff am: 23.09.2019).
- Papula, Lothar (2019): Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler - Anwendungsbeispiele: 222 Aufgabenstellungen mit ausführlichen Lösungen. 8., überarb. Auflage 2019. Wiesbaden: Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH.
- Arens, Tilo u.a. (Hrsg.) (2013): Mathematik. 2. Aufl., 1. korrigierter Nachdr. Heidelberg: Spektrum, Akad. Verl.
Thermodynamik:
- Baehr, Hans Dieter; Kabelac, Stephan (2016): Thermodynamik: Grundlagen und technische Anwendungen. 16., aktualisierte Auflage. Berlin: Springer Vieweg (= Lehrbuch).
- Weigand, Bernhard; Köhler, Jürgen; Wolfersdorf, Jens von (2016a): Thermodynamik kompakt. 4., aktualisierte Auflage. Berlin Heidelberg: Springer Vieweg (= Springer-Lehrbuch).
- Weigand, Bernhard; Köhler, Jürgen; Wolfersdorf, Jens von (2016b): Thermodynamik kompakt - Formeln und Aufgaben. 2. Auflage. Berlin Heidelberg: Springer Vieweg (= Lehrbuch).
Elektrotechnik:
- Busch, Rudolf (2015): Elektrotechnik und Elektronik für Maschinenbauer und Verfahrenstechniker. Wiesbaden: Springer Vieweg.
- Meister, Heinz (2007): Elektrotechnische Grundlagen: mit Versuchsanleitungen, Rechenbeispielen und Lernziel-Tests. 14. Aufl. Würzburg: Vogel-Buchverl (= Elektronik).
- Schwab, Adolf J. (2017): Elektroenergiesysteme: Erzeugung, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie. 5. Auflage. Berlin: Springer Berlin.
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| Art der Vermittlung |
Selbststudium |