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Meilensteine der Naturwissenschaft und Technik Teil II
Katalysator
Katalyse (von altgriechisch κατάλυσις katálysis ‚Auflösung')[1] bezeichnet die Einleitung, Beschleunigung oder Lenkung chemischer Reaktionen durch Beteiligung bestimmter Stoffe, so genannter Katalysatoren, die sich bei diesem Prozess nicht aufbrauchen. In der lebenden Zelle spielen Enzyme, die biochemische Prozesse katalysieren, eine fundamentale Rolle im Stoffwechsel von der Verdauung bis hin zur Reproduktion und Transkription der Erbinformation. Im Umweltbereich spielen sowohl natürlich ablaufende katalytische Prozesse wie die Bildung von Smog eine große Rolle als auch die katalytische Reduzierung von Schadstoffen im Automobil- und Kraftwerksbereich. Neue Systeme zur Energieherstellung und –speicherung wie die Brennstoffzelle basieren auf katalytischen Prozessen. Die Wertschöpfung durch Katalyse in der Chemischen Industrie ist von erheblicher volkswirtschaftlicher Bedeutung, da über 80 % aller Chemieerzeugnisse mit Hilfe katalytischer Prozesse hergestellt werden. Durch deren Optimierung kann der Energie- und Ressourcenaufwand entscheidend verringert werden. Weltweit betrug 2007 der Umsatz für Katalysatoren circa 16 Milliarden US-Dollar, wovon über 90 % mit Katalysatoren für heterogen katalysierte Prozesse erwirtschaftet wurden.
Wilhelm Ostwald (* 21. Augustjul./ 2. September 1853greg. in Riga; † 4. April 1932 in Leipzig) war ein deutsch-baltischer Chemiker, Nobelpreisträger (1909) und Philosoph.
Antibabypille
Als Sexualhormone werden Hormone bezeichnet, die Anteil an der Gonadenentwicklung, Ausprägung der Geschlechtsmerkmale und Steuerung der Sexualfunktionen haben. Sexualhormone werden aufgrund ihrer Wirkungsweise als solche klassifiziert und stellen keine einheitliche Stoffklasse dar; sie umfassen z.B. Steroidhormone als auch bestimmte Proteine. Damit sind im weiteren Sinne auch jene übergeordneten Hormone einbegriffen, die über das Hypothalamus-Hypophysen-System die hormonellen Vorgänge steuern. Auch wenn im Folgenden nach Geschlecht differenziert wird, muss angemerkt werden, dass es keine geschlechtsspezifischen Hormone gibt. Der Unterschied zwischen den Geschlechtern besteht vielmehr darin, dass die Menge an produzierten und freien Sexualhormonen sowie die Reaktivität des Körpers auf die Sexualhormone stark variiert.
Die Antibabypille, umgangssprachlich auch kurz die Pille genannt, ist das von Frauen in den westlichen und östlichen Industrienationen seit 1960 am häufigsten verwendete Mittel zur Verhütung einer Schwangerschaft. Es handelt sich dabei um ein regelmäßig oral einzunehmendes Hormonpräparat, das die weiblichen Hormone Östrogen und Gestagen in unterschiedlicher Zusammensetzung und Dosierung enthält und das bei korrekter Anwendung eines der sichersten Mittel gegen unbeabsichtigte Empfängnis ist. Der Pearl-Index der Methodensicherheit (bei idealer Anwendung) liegt bei 0,3, wonach von 1000 Frauen, die mit der Pille ein Jahr lang verhüten, etwa 3 schwanger werden. Der Pearl-Index der Gebrauchsicherheit (Praxiswert) liegt nach unterschiedlichen Studien zwischen 1 und 8.
Adolf Friedrich Johann Butenandt (* 24. März 1903 in Lehe; † 18. Januar 1995 in München), war ein Universitätsprofessor für Biochemie und erhielt 1939 den Nobelpreis für Chemie in Anerkennung seiner Arbeiten auf dem Gebiet der Steroidhormone.
Planet aus Sternenstaub
Die Frage nach der Entstehung der Erde bzw. der Welt beschäftigt die Menschheit schon seit vorgeschichtlichen Zeiten. Verschiedene Kulturkreise brachten zahlreiche Schöpfungsmythen, wie zum Beispiel die des 1. Buch Mose (Genesis), hervor. Dagegen brachte erst die Neuzeit wissenschaftliche Erkenntnisse darüber, welche astrophysikalischen Prozesse zur Bildung der Erde geführt haben können. In einem größeren Kontext ist die Entstehungsgeschichte der Erde dabei mit der Geschichte des Universums und unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße, im Allgemeinen sowie mit der Geschichte unseres Sonnensystems im Besonderen verknüpft.
Pierre-Simon (Marquis de) Laplace (* 28. März 1749 in Beaumont-en-Auge in der Normandie; † 5. März 1827 in Paris) war ein französischer Mathematiker, Physiker und Astronom. Er beschäftigte sich unter anderem mit der Wahrscheinlichkeitstheorie und Differentialgleichungen.
Corioliskraft
Die Corioliskraft gehört zu den Schein- oder Trägheitskräften. Sie tritt in rotierenden Bezugssystemen zusätzlich zur Zentrifugalkraft auf, wenn eine Masse innerhalb des rotierenden Bezugssystems nicht ruht (also wenn sie nicht einfach nur „mitrotiert„), sondern sich relativ zum Bezugssystem bewegt. Benannt ist sie nach Gaspard Gustave de Coriolis, der sie 1835 erstmals mathematisch herleitete. Die Richtung der Corioliskraft ist senkrecht sowohl zur Bewegungsrichtung des Körpers als auch zur Rotationsachse des Bezugssystems. Ihr Betrag ist proportional zur Masse des bewegten Körpers, zur Winkelgeschwindigkeit und zur Länge der Projektion des Geschwindigkeitsvektors auf eine Ebene senkrecht zur Rotationsachse. Für die Corioliskraft ist also nur derjenige Anteil der Bewegung von Bedeutung, der nicht parallel zur Drehachse des Systems ist. Sind Geschwindigkeitsvektor und Rotationsachse parallel, ist sie deshalb Null. In der Meteorologie und der physikalischen Ozeanographie spielt die Corioliskraft eine wichtige Rolle. Aufgrund der Erdrotation bewegen sich die Luft- und Wassermassen in einem rotierenden Bezugssystem. Dies bewirkt auf der Nordhalbkugel eine Ablenkung nach rechts, was die Drehrichtung von Hoch- und Tiefdruckgebieten bestimmt.
Gaspard Gustave de Coriolis (* 21. Mai 1792 in Paris; † 19. September 1843 ebenda) war ein französischer Mathematiker und Physiker. Coriolis besuchte die École polytechnique. Nach dem Tod seines Vaters 1816 benötigte die Familie Geld und Coriolis nahm eine Stelle als Tutor der Analysis und der Mechanik an der École Polytechnique an. Während dieser Zeit forschte er an verschiedenen Drall-Bewegungen (z. B. Effet von Billardkugeln) und gab die erste exakte Definition für die kinetische Energie und die mechanische Arbeit. Nach umfangreichen Studien der Bewegungen von Körpern auf rotierenden Flächen entdeckte er die nach ihm benannte Corioliskraft, deren Ursache die Trägheit eines bewegten Körpers in einem rotierenden System ist und die von einem Standpunkt innerhalb des Systems aus beobachtet wird. Außerdem veröffentlichte Coriolis verschiedene Arbeiten zur Wirtschaftsmathematik. 1836 wurde Coriolis Mitglied der Académie des sciences.
Plattentektonik
Die Plattentektonik ist die grundlegende Theorie der Geowissenschaften über die großräumigen tektonischen Vorgänge in der Lithosphäre (Erdkruste und oberster Erdmantel) und ist Teil der Theorien über die endogene Dynamik der Erde. Die Plattentektonik kann als der an der Erdoberfläche auftretende Ausdruck der Mantelkonvektion im Erdinneren aufgefasst werden und beschreibt die Bewegungen der Lithosphärenplatten („Kontinentalverschiebung“) und die daraus folgenden geologischen Phänomene. Zu ihnen zählen die Entstehung von Faltengebirgen (Orogenese) und Tiefseerinnen durch den Druck der sich bewegenden Platten. Die großräumigen Deformationen der äußeren Gesteinsmassen führen zu sekundären Phänomenen, wie Vulkanismus oder Erdbeben.
Reliefkarte der Erdoberfläche mit Angabe der Lithosphärenplatten und zur Geodynamik Grundlegend für die Plattentektonik ist die fragmentierte Struktur der Lithosphäre, die in sieben große Platten gegliedert ist, die auch als Kontinentalplatten oder -schollen bezeichnet werden:
-die Pazifische und Antarktische Platte, -die Nord- und Südamerikanische Platte, -die Afrikanische und Eurasische Platte, -sowie die Australische Platte.
Daneben gibt es noch eine Reihe weiterer kleinerer Platten wie z. B. die Karibische Platte, die Cocosplatte, die Nazca-Platte, die Indische Platte, die Scotia-Platte, die Arabische Platte und die Philippinische Platte sowie weitere Mikroplatten, über deren Abgrenzung jedoch teilweise noch wenig bekannt ist. Die Platten sind meist durch mittelozeanische Rücken oder Tiefseerinnen voneinander getrennt. An den Rücken driften die benachbarten Platten auseinander (divergierende Plattengrenze), wodurch basaltisches Magma aus dem Oberen Erdmantel emporsteigt und neue ozeanische Kruste gebildet wird. Dieser Prozess wird auch als Ozeanbodenspreizung oder Seafloor Spreading bezeichnet. In den Tiefseerinnen sinkt die Kruste wieder in den Mantel ab und wird „verschluckt„ (subduziert). Die eigentlichen Kontinentalblöcke aus vorwiegend granitischem Material werden – zusammen mit den umgebenden Ozeanböden – wie auf einem langsamen Fließband von den Spreizungszonen weg beziehungsweise zu den Subduktionszonen hin geschoben. Nur eine Kollision mit einer anderen Lithosphärenplatte kann diese Bewegung aufhalten (konvergierende Plattengrenze). Da die kontinentale Kruste aber spezifisch leichter als die ozeanische Kruste ist, kann sie nicht mit der ozeanischen Platte zusammen in die Subduktionszone abtauchen, und wölbt sich stattdessen darüber zu einem Gebirge auf. Durch Prozesse in der abtauchenden ozeanischen Platte entsteht zumeist auch ein ausgeprägter Vulkanismus. Bei der Kollision zweier kontinentaler Platten kommt es zu komplexen Deformationsvorgängen, die in der Regel mit der Auffaltung hoher Gebirgszüge einhergehen. Eine solche Kontinent-Kontinent-Kollision findet zum Beispiel zwischen der Eurasischen und der Indischen Platte statt und führte zur Bildung des Himalaya. Darüber hinaus können zwei Platten auch einfach horizontal aneinander vorbeigleiten (konservative Plattengrenze). In diesem Fall wird die Plattengrenze als Transform-Störung (-verwerfung) bezeichnet.
Alfred Lothar Wegener (* 1. November 1880 in Berlin; † November 1930 in Grönland) war ein deutscher Meteorologe, Polar- und Geowissenschaftler. Als sein wichtigster Beitrag zur Wissenschaft gilt seine erst posthum anerkannte Theorie der Kontinentalverschiebung, die zu einer wesentlichen Grundlage für das heutige Modell der Plattentektonik geworden ist. Zu seinen Lebzeiten war Wegener vor allem für seine Verdienste in der Meteorologie und als Pionier der Polarforschung bekannt.
Atmosphäre
Die Erdatmosphäre (von griechisch ἀτμός atmós ‚Dampf', ‚Dunst', ‚Hauch' und σφαῖρα sphaira ‚Kugel'), die Atmosphäre der Erde, ist die gasförmige Hülle oberhalb der Erdoberfläche. Sie stellt eine der Geosphären dar und ihr Gasgemisch ist durch einen hohen Anteil an Stickstoff und Sauerstoff und somit oxidierende Verhältnisse geprägt. Für optische Erscheinungen in der Erdatmosphäre siehe den Artikel Atmosphärische Optik.
Auguste Piccard (* 28. Januar 1884 in Basel; † 24. März 1962 in Lausanne) war ein Schweizer Wissenschaftler, Physiker und Erfinder. Er ist der Zwillingsbruder des Chemikers Jean-Felix Piccard und Vater von Jacques Piccard. Léon-Philippe Teisserenc de Bort (* 5. November 1855 in Paris; † 2. Januar 1913 in Cannes) war ein französischer Meteorologe und der Entdecker der Stratosphäre. Teisserenc de Bort war einer der Wegbereiter der Erforschung der Atmosphäre mit Hilfe von unbemannten Wetterballonen (Radiosonden). Neben seiner Entdeckung der Stratosphäre identifizierte er in ca. 10 bis 16 km Höhe eine Region in der Erdatmosphäre - heute als Tropopause bekannt - in der die Temperatur nicht mehr kontinuierlich absinkt wie in der Troposphäre, sondern Temperaturkonstanz aufweist. Etwa zur gleichen Zeit machte der deutsche Meteorologe Richard Aßmann dieselbe Entdeckung.
Golfstrom
Der Golfstrom ist eine warme, rasch fließende Meeresströmung im Atlantik. Er ist Teil eines globalen maritimen Strömungssystems, des globalen Förderbands. In Richtung Europa wird der Golfstrom zum Nordatlantikstrom. Er ist Teil der westlichen Randströmung und beeinflusst das Klima in Nordeuropa. Der Golfstrom befördert etwa 30∙106 m³ Wasser pro Sekunde (30 Sv) am Floridastrom, bei einer Geschwindigkeit von 1,8 m/s, und bis zu maximal 1,5 ∙ 108 Kubikmeter Wasser (150 Sv) bei 55° West. Das ist mehr als einhundertmal so viel Wasser, wie über alle Flüsse der Welt zusammen ins Meer fließt. Er transportiert etwa 1,5 Petawatt Leistung. Dies entspricht der Nutzleistung von ungefähr zwei Millionen modernen großen Kernkraftwerken.
Benjamin Franklin, FRSA (* 17. Januar 1706 in Boston, Massachusetts; † 17. April 1790 in Philadelphia, Pennsylvania) war ein nordamerikanischer Drucker, Verleger, Schriftsteller, Naturwissenschaftler, Erfinder und Staatsmann.
Seismograph
Ein Seismograf bzw. -graph (griechisch σεισμος seismós ‚Erschütterung' und γράφω grapho ‚schreiben') oder Seismometer (griech.: μετρέω metréo ‚messen') ist ein Gerät, das Bodenerschütterungen von Erdbeben und anderen seismischen Wellen registrieren, erkennen und lokalisieren kann. Es besteht im Prinzip aus einer an einer Federaufhängung gelagerten Masse. Während sich die Bodenbewegung auf das Gehäuse des Instrumentes überträgt, bleibt die Masse aufgrund ihrer Trägheit in Ruhe. Die Relativbewegung des Bodens kann damit als Längenänderung im Zeitverlauf gemessen werden.
Emil Wiechert (* 26. Dezember 1861 in Tilsit, Ostpreußen; † 19. März 1928 in Göttingen; auch: Johann Emil Wiechert) war ein deutscher Physiker und Seismologe.
Erdmagnetismus
Als Erdmagnetfeld wird das die Erde umgebende und größtenteils von dem sogenannten Geodynamo erzeugte Magnetfeld bezeichnet. Der Hauptanteil des Feldes geht vom Erdkern aus und kann nahe der Erdoberfläche als Feld eines magnetischen Dipols beschrieben werden, welches oberhalb der Erdatmosphäre durch den Sonnenwind verformt wird. Die magnetischen Feldlinien treten im Wesentlichen auf der Südhalbkugel aus der Erde aus und durch die Nordhalbkugel wieder in die Erde ein. Im Erdmantel verändert sich die Form des Magnetfeldes zu einem Quadrupolfeld bzw. Multipolfeld.
Johann Carl Friedrich Gauß (latinisiert Carolus Fridericus Gauss; * 30. April 1777 in Braunschweig; † 23. Februar 1855 in Göttingen) war ein deutscher Mathematiker, Astronom, Geodät und Physiker mit einem breit gefächerten Feld an Interessen. Seine überragenden wissenschaftlichen Leistungen waren schon seinen Zeitgenossen bewusst. Mit 18 Jahren entwickelte er die Grundlagen der modernen Ausgleichsrechnung und der mathematischen Statistik (Methode kleinster Quadrate), mit der er 1800 die Wiederentdeckung des ersten Asteroiden Ceres ermöglichte. Auf Gauß gehen die nicht-euklidische Geometrie, zahlreiche mathematische Funktionen, Integralsätze, die gaußsche Glockenkurve, erste Lösungen für elliptische Integrale und die gaußsche Osterformel zurück. Als 30-jähriger wurde er zum Universitätsprofessor und Sternwartedirektor in Göttingen berufen und bald auch mit der Landesvermessung des Königreichs Hannover betraut. Neben der Zahlen- und der Potentialtheorie erforschte er u.a. das Erdmagnetfeld und führte – 150 Jahre vor ihrer praktischen Verwirklichung – im Harz die erste Geoidstudie durch.
Kölner Dom
Der Kölner Dom (offizieller Name Hohe Domkirche St. Petrus) ist eine römisch-katholische Kirche in Köln unter dem Patrozinium des Apostels Petrus. Die Kathedrale des Erzbistums Köln war bis Ende 2009 auch Pfarrkirche der Domgemeinde; seit 2010 ist sie von der Pfarrseelsorge exemt. Seit 1996 zählt der Kölner Dom zum UNESCO-Weltkulturerbe. Der Kölner Dom ist mit 157,38 Metern Höhe nach dem Ulmer Münster das zweithöchste Kirchengebäude Europas sowie das dritthöchste der Welt. Die Kathedrale steht rund 250 Meter vom Rhein entfernt an der nördlichen ehemaligen römischen Stadtgrenze in direkter Nachbarschaft von Hauptbahnhof, Hohenzollernbrücke, Museum Ludwig und Römisch-Germanischem Museum und ist auf dem Domhügel rund 17 m über dem Fluss von einer modernen Betonkonstruktion, der Domplatte, umgeben. Das Grundstück hat die Adresse Domkloster 4, 50667 Köln. Der Kölner Dom zählt zu den weltweit größten Kathedralen im gotischen Baustil. Viele Kunsthistoriker sehen in ihm eine einmalige Harmonisierung sämtlicher Bauelemente und des Schmuckwerks im Stil der spätmittelalterlich-gotischen Architektur verwirklicht. Wichtig zum Verständnis jedoch ist die Tatsache, dass der Kölner Dom zwar im 13. Jahrhundert zu bauen begonnen (Gotik), jedoch nach jahrhundertelangem Baustopp erst im 19. Jahrhundert vollendet wurde (Neugotik). Die charakteristische Doppelturmfront ist somit weitgehend ein Werk des industrialisierten 19. Jahrhunderts, gleichwohl gestaltet nach den 1814 wieder aufgefundenen Plänen, die ein Abbild der vorgesehenen Westfassade zeigen. Die mittelalterliche Gotik hat nur zwei bedeutende Kirchtürme dieser durchbrochenen Bauart hervorgebracht: Straßburg und Freiburg. Alle anderen ähnlichen Türme wie beispielsweise in Ulm oder Regensburg sind Werke der Neugotik des 19. Jahrhunderts. Die riesige Fläche der Westfassade mitsamt den beiden Türmen von über 7100 m² ist bis heute nirgendwo übertroffen worden. Von 1880 bis 1884 war er das höchste Gebäude der Welt. Er ist zudem die meistbesuchte Sehenswürdigkeit Deutschlands: 2001 wurden fünf Millionen, seit 2004 jährlich sechs Millionen Besucher aus aller Welt gezählt, im Durchschnitt etwa 20.000 pro Tag. Im August 2005 besuchte Papst Benedikt XVI. anlässlich des Weltjugendtages 2005 den Dom. Daran erinnert die vom Kölner Bildhauer Heribert Calleen gestaltete bronzene Gedenktafel im Mittelschiff.
Meister Gerhard (* um 1210/1215 vermutlich in Reil; † 24. oder 25. April um 1271 in Köln[1], Gerhard von Rile, latinisiert als Meister Gerardus) war der erste Dombaumeister des Kölner Doms. Von Gerhard stammt wahrscheinlich der Gesamtplan des Kölner Doms.
Tunnelbau
Der Tunnelbau macht sich vielfach die jahrtausendalten Erkenntnisse des Bergbaus zu Nutze. Dabei wurden Stollen vorgetrieben, die mit Stempeln und Verbau gesichert wurden. Später kamen Techniken aus dem Bau von Tonnengewölben hinzu. Der Tunnelbau wird heutzutage vielfältig für den Bau von Verkehrs- und Versorgungseinrichtungen mit Untertagebauten wie Stollen, Tunnel und Kavernen eingesetzt.
Die London Underground ist das älteste und nach der Metro Shanghai zweitlängste U-Bahn-Netz der Welt. Sie erschließt die britische Hauptstadt London und einige angrenzende Gebiete. Der erste Streckenabschnitt der „Metropolitan Railway“ (die heutige Metropolitan Line) wurde am 10. Januar 1863 als unterirdische, mit Dampflokomotiven befahrene Eisenbahn eröffnet. Obwohl von der „Metropolitan Railway„ die weltweit häufigste Bezeichnung für eine U-Bahn – Metro – abgeleitet wurde, wich dieser Begriff im britischen Englisch bereits Ende des 19. Jahrhunderts der Bezeichnung Underground. In der Umgangssprache der Londoner wird die U-Bahn tube (deutsch: Röhre, Rohr) genannt.
Der Spitzname „tube“ stammt von den röhrenförmigen Tunneln der Kleinprofillinien; hier das Tunnelende der Northern Line nördlich der Station Hendon Central
Großprofilzug des Typs D78 auf der District Line, Station Kensington (Olympia) Zurzeit gibt es 270 Stationen, von denen 260 auch selbst verwaltet werden. Die Länge des Streckennetzes beträgt 402 Kilometer. Außerhalb der Innenstadt verkehren die Linien mehrheitlich an der Oberfläche, tatsächlich sind nur 45 Prozent aller Strecken im Tunnel. Komplett unterirdisch verkehren lediglich die Victoria Line und die Waterloo & City Line. Täglich benutzen durchschnittlich etwa 3,2 Millionen Fahrgäste das Underground-System, an Wochentagen bis zu 3,7 Millionen. Im Geschäftsjahr 2011/2012 wurden insgesamt 1,171 Milliarden Fahrten unternommen, was einen neuen Rekordwert darstellt. Seit 2003 ist London Underground ein Teil von Transport for London (TfL), das auch für die übrigen öffentlichen Verkehrsmittel in Greater London mit Ausnahme der Eisenbahnen verantwortlich ist.
Sir Marc Isambard Brunel (* 25. April 1769 in Hacqueville, Normandie (heute im Département Eure); † 12. Dezember 1849 in London) war ein französisch-britischer Ingenieur, Architekt und Erfinder. Er erbaute den ersten Tunnel unter der Themse und war der Vater des Eisenbahn- und Schiffsingenieurs Isambard Kingdom Brunel.
Empire State Building
Das Empire State Building ist ein Wolkenkratzer im New Yorker Stadtteil Manhattan. Mit einer strukturellen Höhe von 381 Metern – bis zur Antennenspitze rund 443 Meter – war das von 1930 bis 1931 in ungewöhnlich kurzer Bauzeit errichtete Gebäude nicht nur das höchste Gebäude New Yorks, sondern bis 1972 auch höchstes Gebäude der Welt. Seit der Zerstörung des World Trade Center bei den Anschlägen des 11. September 2001 ist es bis zur Fertigstellung des Nachfolgebaus One World Trade Center wieder das höchste Bauwerk der Stadt. Das Empire State Building befindet sich am südlichen Rand des New Yorker Stadtteils Midtown Manhattan an der Fifth Avenue, zwischen der 33. und 34. Straße. Dies ist etwa in der Mitte der Insel Manhattan, die von Hudson River und East River umgeben wird. Seine Adresse lautet 350 Fifth Avenue, New York, NY 10118. Die Räume der 102 Stockwerke des Empire State Buildings werden überwiegend gewerblich genutzt. Auf der Freifläche in der 86. Etage sowie in der 102. Etage befinden sich öffentlich zugängliche Aussichtsplattformen, die zu den meistbesuchten Sehenswürdigkeiten der Stadt gehören. Der Name des Wolkenkratzers ist von The Empire State abgeleitet, einem Spitznamen des US-Bundesstaates New York. Seit dem Jahr 1986 gehört das Empire State Building zu den Nationalen Denkmälern der Vereinigten Staaten. Bis heute gilt das Empire State Building als „Inbegriff des Wolkenkratzers„. Diese Geltung ist vor allem auf seine große Resonanz in den Medien, insbesondere auf seine vielfältige Darstellung in Filmen, zurückzuführen.
Golden Gate Bridge
Die Golden Gate Bridge (engl. Goldenes-Tor-Brücke) ist eine Hängebrücke am Eingang zur Bucht von San Francisco am Golden Gate in Kalifornien. Sie ist das Wahrzeichen der Stadt San Francisco, der gesamten Bay Area und für viele neben der Freiheitsstatue von New York ein Symbol für die Vereinigten Staaten. Das Bauwerk überspannt seit 1937 die Golden-Gate-Straße, den Eingang zur San Francisco Bay, mit einer lichten Durchfahrtshöhe von 67 Metern bei Hochwasser und verbindet mit seinen sechs Fahrspuren San Francisco mit den südlichen Gebieten des Marin County und dem weniger dicht besiedelten Napa- und Sonoma-Valley. Ein optisch als Bogenbrücke ausgelegtes Segment der Zufahrt der Brücke überspannt auf der Stadtseite das Fort Point.
Joseph Baermann Strauss (* 9. Januar 1870 in Cincinnati, Ohio/USA; † 16. Mai 1938 in Los Angeles, Kalifornien/USA ) war ein deutsch-amerikanischer Ingenieur. Strauss wurde in eine Künstlerfamilie geboren. Seine Mutter war Pianistin, sein Vater Schriftsteller und Maler. 1892 schloss er ein Studium an der Universität von Cincinnati ab. Nach seinem Abschluss arbeitete Strauss im Büro von Ralph Modjeski, wo er mit dem Entwickeln von Hebebrücken begann. Strauss war Chefingenieur der Golden Gate Bridge in San Francisco, Kalifornien. Außerdem entwarf er die Skansenbrücke in Norwegen (1918) sowie die Burnside Bridge (1926) und die Lewis and Clark Bridge (1930). Er schrieb ein Gedicht über Sequoias Nordkaliforniens. Strauss starb am 16. Mai 1938 an einem Herzinfarkt.
Stuttgarter Fernsehturm
Der Stuttgarter Fernsehturm ist ein 216,6 Meter hoher Fernseh- und Aussichtsturm in der baden-württembergischen Landeshauptstadt Stuttgart. Der 1956 eröffnete Turm wurde zum Wahrzeichen der Stadt und stellt baulich wie architektonisch den Beginn einer neuen Ära im Turmbau dar, da er als erster seiner Art aus Stahlbeton besteht, einen vom Schaft auskragenden Korb unterhalb der Antenne besitzt und in vertikaler Kragarmbauweise errichtet wurde. Er löste weltweit eine Welle von Turmbauten aus und wurde zum Symbol des Süddeutschen Rundfunks, der damals als Eigentümer dieses Bauwerk in Auftrag gab. Aufgrund seiner herausragenden baulichen Bedeutung erhielt er bereits 1959 einen Architekturpreis und 2009 den von der Bundesingenieurkammer verliehenen Titel Historisches Wahrzeichen der Ingenieurbaukunst in Deutschland. Zudem ist er 1986 in die Liste der Kulturdenkmäler aufgenommen worden.
Fritz Leonhardt (* 11. Juli 1909 in Stuttgart; † 30. Dezember 1999 ebenda) war einer der einflussreichsten deutschen Bauingenieure des 20. Jahrhunderts.
Münchener Olympiadach
Das Olympia ist ein Fußballstadion in der südschwedischen Stadt Helsingborg, gelegen im Stadtteil Olympia. Es wurde 1898 eröffnet und sowohl 1993 als auch 1997 umgebaut. Das Olympia ist das Heimatstadion des größten Helsingborger Fußballvereins, Helsingborgs IF. 1958 wurden im Olympia zwei Fußball-Weltmeisterschaftsspiele ausgetragen. Daneben fanden hier sieben Spiele der Frauenfußball-Weltmeisterschaft 1995 statt. Vor dem Stadion wurde zu Ehren des ehemaligen Torhüters des Helsingborgs IF und der schwedischen Nationalelf Kalle Svensson eine Statue aufgestellt.
Frei Paul Otto (* 31. Mai 1925 in Siegmar, heute Chemnitz) ist ein deutscher Architekt, Architekturtheoretiker und Hochschullehrer. Seine Arbeiten im Leichtbau, mit Seilnetzen, Gitterschalen und anderen zugbeanspruchten Konstruktionen machten ihn zu einem der bedeutendsten Architekten des 20. Jahrhunderts. Er zählt neben Richard Buckminster Fuller und Santiago Calatrava zu den wichtigsten Vertretern einer biomorphen Architektur (Organische Architektur).
Pyramiden der Pharaonen
Die Pyramide (gr. πυραμίς, Akk.sg. πυραμίδα) ist eine Bauform, meist mit quadratischer Grundfläche, die aus unterschiedlichen alten Kulturen bekannt ist, wie Ägypten, Lateinamerika, China und den Kanaren (siehe Pyramiden von Güímar). Pyramiden wurden vorwiegend für Gebäude mit religiösem (Totenkult) und/oder zeremoniellem Charakter verwandt.
Stufenpyramiden oder pyramidenähnliche Bauwerke wurden schon im Altertum zu unterschiedlichen Zeiten auf verschiedenen Kontinenten erbaut. Forscher gehen heute davon aus, dass zwischen den verschiedenen, durch große geographische Distanz getrennten Kulturen keinerlei Verbindungen bestanden, sondern dass weit voneinander entfernt lebende Volksstämme diese Bauwerke völlig selbständig und unabhängig errichtet haben. Es gibt unterschiedliche Theorien über den Ursprung dieser Sitten.
Hooverdamm
Die Hoover-Talsperre (englisch: Hoover Dam, ursprünglich als Boulder Dam bezeichnet) befindet sich auf der Grenze zwischen den US-Bundesstaaten Nevada und Arizona, knapp 50 Kilometer südöstlich der Touristenhochburg Las Vegas im Black Canyon. Ihr Absperrbauwerk staut den Colorado, der hier die Grenze zwischen Arizona und Nevada bildet, zum Lake Mead auf. Der aufgestaute See weist eine Fläche von 63.900 Hektar (andere Angabe: 69.000 Hektar), eine Länge von rund 170 km und eine maximale Tiefe von etwa 180 Metern auf. Mit seinem Speicherinhalt von rund 35 Milliarden Kubikmetern ist er der größte Stausee der USA. Der Hauptzweck der Talsperre ist die kontrollierte Wasserabgabe in Arizona, Nevada und Kalifornien. Vor dem Bau beeinträchtigten regelmäßige Überschwemmungen des Colorado sowie Dürreperioden das Leben der Siedler in den Südweststaaten, insbesondere bei der Landwirtschaft. Ein weiterer Zweck der Talsperre ist die Gewinnung elektrischer Energie. Durch den Verkauf von Strom refinanzierte sich das Projekt und trägt die laufenden Wartungskosten selbst. Der Wasserdurchlauf wird abhängig von der Menge des flussabwärts benötigten Wassers geregelt. Somit hängt auch die Menge des erzeugten Stroms von der Wasserentnahme ab.
Weltbild
Das heliozentrische Weltbild (altgriechisch ἥλιος helios ‚Sonne' und κέντρον kentron ‚Mittelpunkt'), auch kopernikanisches Weltbild genannt, basiert auf der Annahme, dass sich die Planeten um die Sonne bewegen. Es steht im Gegensatz zum älteren geozentrischen (ptolemäischen) Weltbild, in dem die Erde als Zentrum des Universums betrachtet wird. Als das geozentrische und später das heliozentrische Weltbild entwickelt wurden, handelte es sich dabei um Versuche, den Aufbau des damals bekannten Universums zu beschreiben. Heute gilt die Ansicht als Weltbild für veraltet, denn die Erkenntnis, dass das Sonnensystem nur einen winzigen Teil des gesamten Universums darstellt, setzte sich erst ab dem 18. Jahrhundert durch.
Nikolaus Kopernikus beziehungsweise Nicolaus Copernicus (* 19. Februar 1473 in Thorn; † 24. Mai 1543 in Frauenburg) war ein Frauenburger Domherr, Jurist, Administrator und Arzt im Dienste des Fürstbistums Ermland in Preußen, der seine freie Zeit der Mathematik und Astronomie widmete. In seinem Werk De Revolutionibus Orbium Coelestium beschrieb er das heliozentrische Weltbild des Sonnensystems, gemäß dem sich die Erde um die eigene Achse dreht und sich zudem wie die anderen Planeten um die Sonne bewegt.
Planetenbahnen
Ein Planet (Wanderer, Umherschweifender, Umherziehender; veraltet dagegen: Wandelstern) ist ein Himmelskörper, (a) der sich auf einer Umlaufbahn um die Sonne bewegt, (b) dessen Masse groß genug ist, dass sich das Objekt im hydrostatischen Gleichgewicht befindet – und somit eine näherungsweise kugelähnliche Gestalt besitzt – und © der das dominierende Objekt seiner Umlaufbahn ist, das heißt, diese über die Zeit durch sein Gravitationsfeld von weiteren Objekten „geräumt“ hat. Diese Definition geht auf einen Beschluss der Internationalen Astronomischen Union (IAU) vom August 2006 zurück, welcher unter anderem dazu führte, dass Pluto seinen vormaligen Status als Planet verlor. Obwohl Objekte, die einen anderen Stern als die Sonne umlaufen, strenggenommen nicht unter die obige Definition fallen, werden diese manchmal auch als „Planeten„ bezeichnet. Zur Abgrenzung von den Planeten des Sonnensystems werden diese Körper „extrasolare Planeten“ oder „Exoplaneten„ genannt. Darüber hinaus existieren Objekte planetarer Masse, die nicht an massereichere Körper wie Sterne gebunden sind.
Johannes Kepler (lateinisch Ioannes Keplerus, auch Keppler; * 27. Dezember 1571 in Weil der Stadt; † 15. November 1630 in Regensburg) war ein deutscher Naturphilosoph, Mathematiker, Astronom, Astrologe, Optiker und evangelischer Theologe. Johannes Kepler entdeckte die Gesetze der Planetenbewegung, die nach ihm Keplersche Gesetze genannt werden. In der Mathematik wurde ein numerisches Verfahren zur Berechnung von Integralen nach ihm Keplersche Fassregel benannt. Mit seiner Einführung in das Rechnen mit Logarithmen trug Kepler zur Verbreitung dieser neuen Rechenart in Deutschland bei. Auch machte er die Optik zum Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchung und half, die mit dem Teleskop gemachten Entdeckungen seines Zeitgenossen Galileo Galilei zu beweisen.
Milchstraße
Die Milchstraße im engeren Sinn ist die bandförmige Aufhellung am Nachthimmel, die um einen Großkreis herum als hervortretende Symmetrieebene des Milchstraßensystems die Himmelskugel umspannt. Der Begriff steht im weiteren Sinn beziehungsweise in der Umgangssprache auch als abkürzende Bezeichnung für das gesamte Milchstraßensystem, auch Galaxis genannt. Dieses Sternensystem vom Typ einer Balkenspiralgalaxie ist die Heimat unseres Sonnensystems. Andere extragalaktische Sterneninseln werden Galaxien genannt.
Galileo Galilei (* 15. Februar 1564 in Pisa; † 8. Januar 1642 in Arcetri bei Florenz) war ein italienischer Philosoph, Mathematiker, Physiker und Astronom, der bahnbrechende Entdeckungen auf mehreren Gebieten der Naturwissenschaften machte.
Gravitation
Die Gravitation (von lateinisch gravitas, Schwere) ist eine der vier Grundkräfte der Physik. Sie bewirkt die gegenseitige Anziehung von Massen. Die Gravitation besitzt unbegrenzte Reichweite. Sie lässt sich nicht abschirmen. Auf der Erde bewirkt die Gravitation, dass alle Körper nach unten fallen, sofern sie nicht durch andere Kräfte daran gehindert werden. Im Sonnensystem bestimmt sie die Bahnen der Planeten, Monde und Asteroiden. Aus ihrer Wirkung ergibt sich die Form von Galaxien. In der Kosmologie bestimmt sie die Entwicklung des Universums. In der klassischen Physik wird die Gravitation durch eine Kraft beschrieben, die zwischen Massepunkten wirkt. Ihr Betrag und ihre Richtung lassen sich mit Hilfe von Newtons Gravitationsgesetz berechnen. Aus der Überlagerung der Gravitationskraft aller Massepunkte auf einen Probekörper ergibt sich die Gravitationsbeschleunigung (auch Gravitationsfeldstärke genannt)[1][2][3]am Ort des Probekörpers. In der allgemeinen Relativitätstheorie wird die Gravitation als eine Krümmung der Raumzeit gedeutet, in der sich Körper kräftefrei, lokal auf geraden Bahnen und unbeschleunigt bewegen. Neuere Gravitationstheorien sind unter den Bezeichnungen Quantengravitation, Quantenfeldtheorie, Stringtheorie und Loop-Quantengravitation bekannt geworden.
Sir Isaac Newton [ˌaɪzək ˈnjuːtən] (* 25. Dezember 1642jul./ 4. Januar 1643greg. in Woolsthorpe-by-Colsterworth in Lincolnshire; † 20. März 1726jul./ 31. März 1727greg. in Kensington)[1] war ein englischer Naturforscher und Verwaltungsbeamter. In der Sprache seiner Zeit, die zwischen natürlicher Theologie, Naturwissenschaften und Philosophie noch nicht scharf trennte, wurde Newton als Philosoph bezeichnet.
Spektrallinien
Als Spektrallinien bezeichnet man voneinander scharf getrennte Linien eines Spektrums emittierter (Emissionslinien) oder absorbierter (Absorptionslinien) elektromagnetischer Wellen, im engeren Sinne innerhalb des Wellenlängenbereichs des sichtbaren Lichts (Lichtspektrum). Spektrallinien werden durch Wellenlänge, Linienintensität und Linienbreite charakterisiert. Obere Aufnahme mit einem 256-Pixel-Zeilensensor. Untere Aufnahme mit einer Kamera Angewandt wird dies bei der instrumentellen Atomspektroskopie oder der Flammenfärbung.
Joseph Fraunhofer, seit 1824 Ritter von Fraunhofer (* 6. März 1787 in Straubing; † 7. Juni 1826 in München) war ein deutscher Optiker und Physiker. Er begründete am Anfang des 19. Jahrhunderts den wissenschaftlichen Fernrohrbau. Ein Objektivtyp, das Fraunhofer-Objektiv, wurde nach ihm benannt. Seine hervorragendste Leistung besteht in der Verbindung von exakter wissenschaftlicher Arbeit und deren praktischer Anwendung für neue innovative Produkte. Mit dieser Denkweise wurde Joseph von Fraunhofer zum Vorbild und Namensgeber der heutigen Fraunhofer-Gesellschaft.
Faucoult'sches Pendel
Ein foucaultsches (auch: Foucault'sches) Pendel ist ein langes Fadenpendel mit einer großen Pendelmasse, mit dessen Hilfe die Erdrotation anschaulich nachgewiesen werden kann.
Am 3. Januar 1851 führte der französische Physiker Jean Bernard Léon Foucault im Keller seines Hauses einen Versuch durch, bei dem er ein zwei Meter langes Pendel in Bewegung setzte. Es pendelte dicht über dem Boden und schien dabei im Verlauf der Zeit seine Richtung zu ändern. Da eine äußere auf das Pendel einwirkende Kraft auszuschließen war, war es nicht das Pendel, sondern der Boden (also die Erde), der seine Richtung änderte, d. h. die durch die Erdrotation auftretenden Scheinkräfte der Corioliskraft. Am 3. Februar 1851 führte Foucault den Versuch in der Pariser Sternwarte mit einem 12 Meter langen Pendel und am 26. März 1851 im Panthéon mit einem 67 Meter langen Pendel mit einem 28 Kilogramm schweren und 60 Zentimeter Durchmesser umfassenden Pendelkörper der Öffentlichkeit vor. Am unteren Ende des Pendelkörpers befand sich eine Spitze, die mit jeder Schwingung eine Spur in einem Sandbett am Kirchenboden markierte. Hiermit wurde ein laientauglicher Nachweis der Erdrotation vorgelegt. Seit diesem Zeitpunkt wird dieser Versuch foucaultscher Pendelversuch genannt, obwohl vergleichbare Versuche bereits 1661 vom italienischen Physiker Vincenzo Viviani durchgeführt worden waren. Die aufsehenerregenden Experimente wurden später von Garthe im Kölner Dom und von Schwerd im Dom zu Speyer wiederholt. Die Ergebnisse waren qualitativ nicht zufriedenstellend. Heike Kamerlingh Onnes wies in seiner Dissertation von 1877 auf alle Fehlerquellen hin, die bei diesen Versuchsanordnungen aufgetreten waren. Foucaultsche Pendel hängen noch heute in verschiedenen naturwissenschaftlichen Museen, unter anderem im großen Hauptturm des Deutschen Museums in München, in der Eingangshalle des Odysseums in Köln und im Museo de las Ciencias Príncipe Felipe – Teil der Ciudad de las Artes y de las Ciencias in Valencia. Am Äquator dreht sich die Schwingungsebene des Pendels überhaupt nicht. Je weiter man sich vom Äquator entfernt, desto stärker ist die Drehung, an den geographischen Polen beträgt sie genau 360 Grad pro Sterntag (23 Stunden, 56 Minuten, 4,091 Sekunden). Dieser Wert erklärt sich daraus, dass sich am geographischen Pol (Austrittspunkt der Rotationsachse) die Erde einfach unter dem Pendel wegdreht, ohne dass das Pendel seine Position verändert (außer durch den Umlauf um die Sonne). Eine andere Interpretation ist, dass mit Bezug auf ein erdfestes Koordinatensystem – d. h. vom natürlichen Standort des Menschen aus betrachtet – auf das schwingende Pendel mit Ausnahme am Äquator quer zur Schwingungsrichtung eine Corioliskraft einwirkt, die auf der nördlichen Halbkugel eine Abweichung nach rechts, auf der südlichen Halbkugel eine Abweichung nach links bewirkt. Die Schwingungsebene dreht sich infolgedessen um die Senkrechte durch den Aufhängepunkt mit der Winkelgeschwindigkeit ωv = ωE sin φ, wobei ωE die Winkelgeschwindigkeit der Erde und φ die geographische Breite des Aufhängepunktes ist. Entsprechend dauert eine volle Umdrehung an den Polen einen Sterntag, in München (φ etwa 48°) etwa 32,2 Stunden. Der Weg, den der Pendelkörper beschreibt, ist eine so genannte Rosettenbahn. Die Aufhängung des Pendels kann sowohl elastisch (Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg), kardanisch (Humboldt-Universität zu Berlin) oder steif (Dom zu Magdeburg) erfolgen, weil das Pendel so oder so die Schwingungsebene im dreidimensionalen Raum beibehält, auch wenn die Aufhängung (mit der Erde zwangsläufig) rotiert.
Quantenphysik
Die Quantenphysik ist ein Teilgebiet der Physik, das sich mit dem Verhalten und der Wechselwirkung sehr kleiner Systeme befasst. Messungen an Molekülen und noch kleineren Systemen liefern Ergebnisse, die der klassischen Physik widersprechen. Insbesondere sind bestimmte Größen quantisiert, d. h., sie können nicht beliebige, sondern nur bestimmte diskrete Werte annehmen, die sich um sogenannte „Quanten“ unterscheiden. Außerdem ist keine sinnvolle Unterscheidung zwischen Teilchen und Wellen möglich, da das gleiche Objekt sich je nach Art der Untersuchung entweder als Welle oder als Teilchen verhält. Dies wird als Welle-Teilchen-Dualismus bezeichnet. Die Quantenphysik sucht Erklärungen für diese Phänomene, um unter anderem die Berechnung der physikalischen Eigenschaften im Bereich sehr kleiner Längen- und Massenskalen zu ermöglichen. Der Begriff „Quantenphysik„ wird nicht als eindeutig definierte Bezeichnung einer bestimmten physikalischen Theorie verwendet, sondern als Sammelbegriff für verschiedene Quantentheorien, wie beispielsweise die Quantenmechanik oder die Quantenelektrodynamik. Auch die frühen Quantentheorien, wie z. B. das Bohrsche Atommodell, werden der Quantenphysik zugeordnet.
Max Karl Ernst Ludwig Planck (* 23. April 1858 in Kiel; † 4. Oktober 1947 in Göttingen) war ein bedeutender deutscher Physiker auf dem Gebiet der Theoretischen Physik. Er gilt als Begründer der Quantenphysik. Für die Entdeckung des planckschen Wirkungsquantums erhielt er 1919 den Nobelpreis für Physik des Jahres 1918.[1] Nach dem Studium in München und Berlin folgte Planck 1885 zunächst einem Ruf nach Kiel, 1889 wechselte er nach Berlin. Dort beschäftigte sich Planck mit der Strahlung Schwarzer Körper und konnte 1900 die plancksche Strahlungsformel präsentieren, die diese erstmals korrekt beschrieb. Damit legte er den Grundstein für die moderne Quantenphysik.
E = mc²
Die Relativitätstheorie befasst sich mit der Struktur von Raum und Zeit sowie mit dem Wesen der Gravitation. Sie besteht aus zwei maßgeblich von Albert Einstein geschaffenen physikalischen Theorien, der 1905 veröffentlichten speziellen Relativitätstheorie und der 1916 abgeschlossenen allgemeinen Relativitätstheorie. Die spezielle Relativitätstheorie beschreibt das Verhalten von Raum und Zeit aus der Sicht von Beobachtern, die sich relativ zueinander bewegen, und die damit verbundenen Phänomene. Darauf aufbauend führt die allgemeine Relativitätstheorie die Gravitation auf eine Krümmung von Raum und Zeit zurück, die unter anderem durch die beteiligten Massen verursacht wird. In diesem Artikel werden die grundlegenden Strukturen und Phänomene lediglich zusammenfassend aufgeführt. Für Erläuterungen und Details siehe die Artikel spezielle Relativitätstheorie und allgemeine Relativitätstheorie sowie die Verweise im Text. Zum Begriff der Relativität als solchem siehe Relativität.
Albert Einstein (* 14. März 1879 in Ulm; † 18. April 1955 in Princeton, New Jersey) war ein theoretischer Physiker. Seine Forschungen zur Struktur von Raum und Zeit sowie dem Wesen der Gravitation veränderten maßgeblich das physikalische Weltbild; 100 führende Physiker wählten ihn deshalb 1999 zum größten Physiker aller Zeiten.[1] Einstein war im Laufe seines Lebens Staatsbürger mehrerer Länder: Geboren im Königreich Württemberg (und damit im Verband des Deutschen Reichs württembergischer Staatsbürger 1879–1896) war er von 1896 bis 1901 staatenlos, danach Staatsbürger der Schweiz; für kurze Zeit (1911–1912) war er auch Bürger der Habsburger Monarchie Österreich-Ungarn und des Königreichs Preußen (1914–1918) bzw. nach dem Untergang der Monarchien Bürger des Freistaates Preußen (1918–1933; somit 1914 bis 1933 wieder im Deutschen Reich). Mit der Machtergreifung Hitlers legte er seine Reichsbürgerschaft ab und hielt zusätzlich zum Schweizer Bürgerrecht seit 1940 noch die US-Staatsbürgerschaft.
expandierendes Universum
Die Expansion des Universums beschreibt eine zeitliche Veränderung, nämlich eine Ausdehnung bzw. Vergrößerung, des Universums.
Edwin Powell Hubble (* 20. November 1889 in Marshfield, Missouri; † 28. September 1953 in San Marino, Kalifornien) war ein US-amerikanischer Astronom. Er entdeckte die Natur der Spiralnebel und die Hubble-Konstante der galaktischen Kosmologie und ist Namensgeber des Hubble-Weltraumteleskops.
Entdeckung der Energie
Die Energie (von griech. εν en „innen“ und ἔργον ergon „Wirken„) ist eine fundamentale physikalische Größe, die in allen Teilgebieten der Physik sowie in der Technik, der Chemie, der Biologie und der Wirtschaft eine zentrale Rolle spielt. Ihre SI-Einheit ist das Joule. Energie ist diejenige Größe, die aufgrund der Zeitinvarianz der Naturgesetze erhalten bleibt, das heißt, die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems kann weder vermehrt noch vermindert werden (Energieerhaltungssatz). Viele einführende Texte definieren Energie in anschaulicher, allerdings nicht allgemeingültiger Form als Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Energie ist nötig, um einen Körper zu beschleunigen oder um ihn entgegen einer Kraft zu bewegen, um eine Substanz zu erwärmen, um ein Gas zusammenzudrücken, um elektrischen Strom fließen zu lassen oder um elektromagnetische Wellen abzustrahlen. Pflanzen, Tiere und Menschen benötigen Energie, um leben zu können. Energie benötigt man auch für den Betrieb von Computersystemen, für Telekommunikation und für jegliche wirtschaftliche Produktion. Energie kann in verschiedenen Energieformen vorkommen. Hierzu gehören beispielsweise potentielle Energie, kinetische Energie, chemische Energie oder thermische Energie. Energie lässt sich von einer in die andere Form umwandeln, jedoch setzt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik dafür prinzipielle Grenzen: thermische Energie ist nur eingeschränkt in andere Energieformen umwandelbar und zwischen Systemen übertragbar. Durch die hamiltonschen Bewegungsgleichungen und die Schrödingergleichung bestimmt Energie die zeitliche Entwicklung physikalischer Systeme. Gemäß der Relativitätstheorie – und der praktischen Erfahrung mit z. B. kernphysikalischen Vorgängen – sind Energie und Masse durch die Formel E=mc² verknüpft.
William Thomson, 1. Baron Kelvin, meist als Lord Kelvin auch Kelvin of Largs bezeichnet, OM, GCVO, PC, FRS, FRSE, (* 26. Juni 1824 in Belfast, Nordirland; † 17. Dezember 1907 in Netherhall bei Largs, Schottland) war ein in Irland geborener britischer Physiker. James Prescott Joule (* 24. Dezember 1818 in Salford bei Manchester; † 11. Oktober 1889 in Sale (Greater Manchester), Aussprache: dʒuːl) war ein britischer Physiker.
Strom aus Magneten
Ein Magnet (Plural Magnete oder Magneten; vergleiche altgriechisch λίθος μάγνης líthos magnes ‚Stein aus Magnesia', vgl. das Mineral Magnetit) ist ein Körper, der bestimmte andere Körper magnetisch anzieht oder abstößt. Magnetische Anziehung oder Abstoßung ist ein grundlegendes Naturphänomen – siehe dazu den Artikel Magnetismus.
Elektrischer Strom ist häufig die Bezeichnung für die Bewegung von Ladungsträgern, zum Beispiel Elektronen oder Ionen, durch eine ausgewählte Fläche, z.B. einen Drahtquerschnitt. Meistens wird in Schaltplänen von elektrischen Schaltungen der Strom idealisiert in unendlich dünnen Leitungen dargestellt. Mittels des Verschiebungsstroms kann der elektrische Strombegriff verallgemeinert werden: Der elektrische Strom ist die Gesamtheit der elektrischen Erscheinungen, die Ursache eines Magnetfeldes sind. Ströme können in Festkörpern, Flüssigkeiten, Gasen oder im Vakuum vorkommen. Elektrischer Strom kann unterschiedliche Ursachen haben:
-Redoxreaktionen in Batterien, -Coulombkräfte in elektrischen Feldern, z. B. in Kondensatoren, -Lorentzkräfte in magnetischen Feldern, z. B. in Generatoren, oder das Mitführen von Ladungsträgern, z. B. bei Influenzmaschinen, für solche Vorgänge wird auch der Begriff Konvektionsstrom verwendet, -Unterschiede in der Konzentration von Ladungsträgern, z. B. an Grenzschichten von -Halbleitern, bewirken auch ohne das Vorhandensein von Feldern den sogenannten Diffusionsstrom. -Änderung des Verschiebungsflusses (siehe Verschiebungsstrom)
Zu den bedeutendsten Wirkungen des Stromes zählen das den Strom umgebende Magnetfeld, die Erwärmung mäßig guter Stromleiter und Leuchterscheinungen in Gasen. In der Fachsprache wird mit „Strom“ oft dessen Stärke bezeichnet, also die physikalische Größe Stromstärke mit dem Formelzeichen I und der Einheit Ampere, in der Umgangssprache wird meist die Übertragung von elektrischer Energie oder auch bloß die Möglichkeit dazu in Form einer unter Spannung stehenden Installation gemeint.
Michael Faraday (* 22. September 1791 in Newington, Surrey; † 25. August 1867 in Hampton Court Green, Middlesex) war ein englischer Naturforscher, der als einer der bedeutendsten Experimentalphysiker gilt. Faradays Entdeckungen der „elektromagnetischen Rotation„ und der elektromagnetischen Induktion legten den Grundstein zur Herausbildung der Elektroindustrie. Seine anschaulichen Deutungen des magnetooptischen Effekts und des Diamagnetismus mittels Kraftlinien und Feldern führten zur Entwicklung der Theorie des Elektromagnetismus. Bereits um 1820 galt Faraday als führender chemischer Analytiker Großbritanniens. Er entdeckte eine Reihe von neuen Kohlenwasserstoffen, darunter Benzol und Buten, und formulierte die Grundgesetze der Elektrolyse. Aufgewachsen in einfachen Verhältnissen und ausgebildet als Buchbinder, fand der von der Naturforschung begeisterte Faraday eine Anstellung als Laborgehilfe von Humphry Davy an der Royal Institution, die zu seiner wichtigsten Wirkungsstätte wurde. Im Labor der Royal Institution führte er seine wegbereitenden elektromagnetischen Experimente durch, in ihrem Hörsaal trug er mit seinen Weihnachtsvorlesungen dazu bei, neue wissenschaftliche Erkenntnisse zu verbreiten. 1833 wurde Faraday zum ersten Fuller-Professor für Chemie ernannt. Faraday führte etwa 30.000 Experimente durch und veröffentlichte 450 wissenschaftliche Artikel. Die wichtigsten seiner Publikationen zum Elektromagnetismus fasste er in seinen Experimental Researches in Electricity (Experimentaluntersuchungen über Elektrizität) zusammen. Sein populärstes Werk Chemical History of a Candle (Naturgeschichte einer Kerze) war die Mitschrift einer seiner Weihnachtsvorlesungen. Im Auftrag des britischen Staates bildete Faraday mehr als zwanzig Jahre lang die Kadetten der Royal Military Academy in Woolwich in Chemie aus. Er arbeitete für eine Vielzahl von Behörden und öffentlichen Einrichtungen, beispielsweise für die Schifffahrtsbehörde Trinity House, das British Museum, das Home Office und das Board of Trade. Faraday gehörte zu den Anhängern einer kleinen christlichen Minderheit, den Sandemanianern, an deren religiösem Leben er aktiv teilnahm.
Hubschrauber
Ein Hubschrauber ist ein senkrecht startendes und landendes Luftfahrzeug, das Motorkraft auf einen oder mehrere Rotoren für Auftrieb und Vortrieb überträgt. Diese arbeiten als sich drehende Tragflächen oder Flügel, weshalb Hubschrauber zu den Drehflüglern zählen. Nicht zu den Hubschraubern gezählt werden dagegen Mischformen aus Flugzeug und Drehflügler, beispielsweise Hybride aus Dreh- und Starrflüglern oder nicht senkrecht startende Luftfahrzeuge wie Tragschrauber oder Kipprotorflugzeuge. Das vor allem in der Schweiz übliche Synonym Helikopter, kurz auch Heli, setzt sich zusammen aus altgr. hélix ‚Windung, Spirale' und pterón ‚Flügel' (Drehflügler).
Igor Iwanowitsch Sikorski (auch Sikorsky, russisch Игорь Иванович Сикорский, wiss. Transliteration Igor' Ivanovič Sikorskij; * 25. Mai 1889 in Kiew; † 26. Oktober 1972 in Easton, Connecticut) war ein russischer und US-amerikanischer Luftfahrtpionier. Er schuf die ersten viermotorigen Flugzeuge und mit ihnen Grundlagen für die moderne Passagierluftfahrt. Sehr viel bekannter sind jedoch seine Arbeiten als Konstrukteur und Erbauer von Hubschraubern, nicht zuletzt durch den noch heute unter seinem Namen existierenden Hubschrauberproduzenten.
Heißluftballon
Der Heißluftballon ist ein Luftfahrzeug nach dem archimedischen Prinzip „leichter als Luft“. Im Gegensatz zum Gasballon wird die Verringerung des Gewichts dadurch erreicht, dass ein großes Luftvolumen erwärmt wird. Dadurch reduziert sich dessen spezifisches Gewicht. Der Gewichtsverlust des erwärmten Luftvolumens entspricht dem Gewicht des Ballons (Gesamtgewicht aus Hülle, Korb und Nutzlast).
Die Brüder Joseph Michel Montgolfier (* 26. August 1740 in Annonay bei Lyon, † 26. Juni 1810 in Balaruc-les-Bains) und Jacques Étienne Montgolfier (* 6. Januar 1745 in Annonay, † 2. August 1799) waren die Erfinder des Heißluftballons, der Montgolfière.
Rechnen
Das allgemein akzeptierte Regelwerk für das Rechnen mit Zahlen wird in der Mathematik als Arithmetik bezeichnet. Im üblichen Sprachgebrauch versteht man unter Rechnen nur das einfachste Teilgebiet davon beziehungsweise die Fähigkeit zum Umgang mit den vier Grundrechenarten einschließlich der Bruchrechnung, Prozentrechnung und Schlussrechnung. Diese elementaren Rechenoperationen sicher zu beherrschen, gehört neben dem Lesen und Schreiben zu den grundlegenden Kompetenzen, die Jugendliche während ihrer Grundschulzeit erwerben sollten. Rechnen ist sowohl rein gedanklich möglich, was Kopfrechnen genannt wird, als auch mit unterschiedlichen Rechenhilfsmitteln. Ein erfolgreiches Rechenbuch schrieb 1518 Adam Ries. Im deutschen Sprachgebrauch hat sich dadurch als Bestätigung der Rechenweise der Ausdruck nach Adam Riese eingebürgert.
Adam Ries (auch Adam Ris, Adam Rise, Adam Ryse, Adam Reyeß, oft fälschlicherweise Adam Riese; * 1492 oder 1493 in Staffelstein, Oberfranken; † 30. März oder 2. April 1559 vermutlich in Annaberg oder Wiesa) war ein deutscher Rechenmeister. Bekannt wurde er durch sein Lehrbuch Rechenung auff der linihen und federn…, das bis ins 17. Jahrhundert mindestens 120-mal aufgelegt wurde.[1] Bemerkenswert ist, dass Adam Ries seine Werke nicht – wie damals üblich – in lateinischer, sondern in deutscher Sprache schrieb. Dadurch erreichte er einen großen Leserkreis und konnte darüber hinaus auch zur Vereinheitlichung der deutschen Sprache beitragen. Adam Ries gilt allgemein als der „Vater des modernen Rechnens„. Er hat mit seinen Werken entscheidend dazu beigetragen, dass die römischen Zahlendarstellung als in der Praxis unhandlich erkannt und weitgehend durch die nach dem Stellenwertsystem strukturierten indisch-arabischen Zahlzeichen ersetzt wurde. Der Ausspruch „das macht nach Adam Ries(e)“ wird heute noch gern gebraucht, um die Richtigkeit eines Rechenergebnisses zu unterstreichen.
World Wide Web
Das World Wide Web [ˌwɜːldˌwaɪdˈwɛb] (kurz Web oder WWW aus dem Englischen für: „Weltweites Netz„) ist ein über das Internet abrufbares System von elektronischen Hypertext-Dokumenten, die durch Hyperlinks miteinander verknüpft sind und über die Protokolle HTTP bzw. HTTPS übertragen werden. Zur Nutzung des World Wide Web wird ein Webbrowser benötigt, welcher die Daten vom Webserver holt und zum Beispiel auf dem Bildschirm anzeigt. Der Benutzer kann den Hyperlinks im Dokument folgen, die auf andere Dokumente verweisen, gleichgültig ob sie auf demselben Webserver oder einem anderen gespeichert sind. Dadurch ergibt sich ein weltweites Netz aus Webseiten. Das Verfolgen der Hyperlinks wird oft als Internetsurfen bezeichnet. Das WWW wird im allgemeinen Sprachgebrauch oft mit dem Internet gleichgesetzt, obwohl es jünger ist und nur eine von mehreren möglichen Nutzungen des Internets darstellt. Andere Internet-Dienste wie E-Mail, IRC und Telnet sind nicht in das WWW integriert.
Sir Timothy John Berners-Lee, OM, KBE, FRS, FRSA (* 8. Juni 1955 in London) ist ein britischer Physiker und Informatiker. Er ist der Erfinder der HTML (Hypertext Markup Language) und der Begründer des World Wide Web. Heute steht er dem World Wide Web Consortium (W3C) vor, ist Professor am Massachusetts Institute of Technology (MIT) und hat seit 2004 einen Lehrstuhl an der Universität Southampton inne.
Anatomie
Die Anatomie (aus altgriechisch ἀνά aná „auf“ und τομή tomé „Schnitt„) ist ein Teilgebiet der Morphologie. Sie ist in der Medizin bzw. Humanbiologie (Anthropotomie), Zoologie (Zootomie) und Botanik (Phytotomie) die Lehre vom Aufbau der Organismen. Es werden Gestalt, Lage und Struktur von Körperteilen, Organen, Gewebe oder Zellen betrachtet. Die pathologische Anatomie befasst sich mit krankhaft veränderten Körperteilen. Die mikroskopische Anatomie befasst sich mit den feineren biologischen Strukturen bis zur molekularen Ebene und knüpft an die Molekularbiologie an. Die klassische Anatomie verwendet eine standardisierte Nomenklatur, die auf der Lateinischen und der Griechischen Sprache basiert.
Leonardo da Vinci [ˌleoˈnardo da ˈvintʃi] (* 15. April 1452 in Anchiano bei Vinci; † 2. Mai 1519 auf Schloss Clos Lucé, Amboise, eigentlich Leonardo di ser Piero, toskanisch auch Lionardo) war ein italienischer Maler, Bildhauer, Architekt, Anatom, Mechaniker, Ingenieur und Naturphilosoph. Er gilt daher auch als einer der bedeutendsten Universalgelehrten aller Zeit. Sein Namenszusatz „da Vinci“ ist kein Familienname, sondern bedeutet aus Vinci. Der Geburtsort Vinci ist ein Kastell bzw. befestigtes Hügeldorf und liegt im Florentiner Territorium (ca. 30 km westlich von Florenz) nahe Empoli.
Blindenschrift
Als Blindenschrift bezeichnet man eine Schrift, die von Blinden gelesen werden kann. Das Lesen erfolgt dabei mit dem Tastsinn der Finger. Es existieren verschiedene Schriftsysteme, z. B. das Moonalphabet. Die heute am weitesten verbreitete Blindenschrift ist die Brailleschrift, die im Jahr 1825 von Louis Braille entwickelt wurde. Viele Schriftsysteme für Blinde waren gut durchdacht, hatten aber den entscheidenden Nachteil, dass sie von Sehenden ohne Rücksicht auf die Blinden entwickelt wurden. Nicht so bei der Brailleschrift. Louis Braille selbst war blind und konnte so eine für blinde Menschen praktikable Schrift ermitteln. Zur Abgrenzung von Blindenschriften verwendet man häufig für die Schrift der Sehenden den Begriff Schwarzschrift. Die Postverwaltungen befördern Blindensendungen zu einer ermäßigten Gebühr oder gebührenfrei.
Louis Braille [bʁaj] (* 4. Januar 1809 in Coupvray bei Paris; † 6. Januar 1852 in Paris) ist der Erfinder des nach ihm benannten Punktschriftsystems für Blinde, der Brailleschrift oder kurz das Braille.
Buchdruck
Buchdruck ist ein mechanischer Prozess, bei dem Schriften und Bilder in großer Anzahl auf ebene Flächen, meist aus Papier, reproduziert werden. Die dadurch erstellten Werke können in großer Anzahl verbreitet werden.
Johannes Gensfleisch, genannt Gutenberg (* um 1400 in Mainz; † 3. Februar 1468 ebenda), gilt als Erfinder des Buchdrucks mit beweglichen Metalllettern (Mobilletterndruck) in Europa (in Korea war dieser bereits lange vorher erfunden worden[1]) und der Druckerpresse. Die Verwendung von beweglichen Lettern revolutionierte die herkömmlichen Methoden der Buchproduktion und löste in Europa eine Medienrevolution aus. Gutenbergs Buchdruck breitete sich schnell in Europa und später in der ganzen Welt aus (siehe Ausbreitung des Buchdrucks) und wird als ein Schlüsselelement der Renaissance betrachtet. Insbesondere sein Hauptwerk, die Gutenberg-Bibel, wird allgemein für ihre hohe ästhetische und technische Qualität gerühmt.
Dynamit
Dynamit (gr. δύναμις, dýnamis, „Kraft„) ist ein von dem schwedischen Chemiker Alfred Nobel erfundener Sprengstoff. Dynamit besteht aus 75 % Glyceroltrinitrat (volkstümlich „Nitroglycerin“ genannt) als explosive Komponente, 24,5 % Kieselgur als Trägermaterial und 0,5 % Natriumcarbonat (Soda) als chemischen Stabilisator. Nachdem Dynamit in großen Mengen verfügbar wurde, ereigneten sich erneut schwere Unfälle, die auf unsachgemäße Behandlung des Sprengstoffs zurückzuführen waren. Ein großes Problem stellte die Unbeständigkeit in feuchten Umgebungen dar. Aus feuchtem oder gar in Wasser getauchtem Dynamit trat langsam das Nitroglyzerin aus und konnte sich dann aufgrund seiner Dichte unbemerkt in Senken, Pfützen, Fässern etc. in erheblicher Menge sammeln und unvorhergesehen explodieren.
Alfred Bernhard Nobel [ˌalːfred nɔˈbɛlː] Aussprache?/i (* 21. Oktober 1833 in Stockholm; † 10. Dezember 1896 in Sanremo) war ein schwedischer Chemiker und Erfinder. Es wurden ihm insgesamt 355 Patente zugesprochen. Nobel ist der Erfinder des Dynamits sowie Stifter und Namensgeber des Nobelpreises.
Dampfmaschine
Eine Dampfmaschine im engeren Sinne ist eine Kolben-Wärmekraftmaschine, das heißt eine Maschine, die die in Dampf enthaltene Wärmeenergie (auch Druckenergie) mittels eines Kolbens teilweise in mechanische Arbeit umwandelt.[1] Als Dampfmaschine im weiteren Sinne kann umgangssprachlich auch jede andere Maschine verstanden werden, die durch Dampf direkt oder indirekt angetrieben wird. Dies sind sowohl Kraftmaschinen wie die Dampfturbine, als auch dampfgetriebene Arbeitsmaschinen. Manchmal werden auch dampfgetriebene Transport- und Verkehrsmittel, Landmaschinen und sogar einige Apparate als Dampfmaschine bezeichnet.
James Watt (* 19. Januarjul./ 30. Januar 1736greg. in Greenock; † 25. August 1819[1] in seinem Haus in Heathfield, Staffordshire) war ein schottischer Erfinder. Seine einflussreichste Erfindung war die Verbesserung des Wirkungsgrades von Dampfmaschinen durch Verlagerung des Kondensationsprozesses aus dem Zylinder in einen separaten Kondensator. Watt selbst hielt das von ihm entworfene Gestänge, das Wattsche Parallelogramm, für seine größte Erfindung.
Luftdruck
Der Luftdruck an einem beliebigen Ort der Erdatmosphäre ist der hydrostatische Druck der Luft, der an diesem Ort herrscht. Dieser Druck entsteht durch die Gewichtskraft der Luftsäule, die auf der Erdoberfläche oder einem auf ihr befindlichen Körper steht. Der mittlere Luftdruck der Atmosphäre auf Meereshöhe beträgt normgemäß 101.325 Pa = 1.013,25 hPa = 101,325 kPa (Hektopascal = Millibar). Eine andere Verwendung hat das Wort Luftdruck im Zusammenhang mit Reifen, wo es für den Reifenfülldruck, also die Differenz von Reifen-Innendruck und Außendruck der Atmosphäre, steht. Der Schalldruck, den wir hören, ist nicht der Luftdruck, ebenso ist der Winddruck davon zu unterscheiden. Für den Atmosphärendruck anderer Himmelskörper siehe den Artikel Atmosphäre.
Otto von Guericke (Aussprache: Gericke [ˈgeːʁɪkə]) (* 20. Novemberjul./ 30. November 1602greg. in Magdeburg; † 11. Maijul./ 21. Mai 1686greg. in Hamburg) war ein deutscher Politiker, Jurist, Naturwissenschaftler, Physiker, Erfinder und auch Bürgermeister.
EKG
Das Elektrokardiogramm (EKG) (zu altgr. καρδία kardía ‚Herz' bzw. ‚Mageneingang' und γράμμα grámma ‚Geschriebenes') ist die Aufzeichnung der Summe der elektrischen Aktivitäten aller Herzmuskelfasern. Elektrokardiogramm heißt auf Deutsch Herzspannungskurve, gelegentlich wird es auch Herzschrift genannt. Jeder Kontraktion des Herzmuskels geht eine elektrische Erregung voraus, die im Normalfall vom Sinusknoten ausgeht. Über das herzeigene elektrische Leitungssystem aus spezialisierten Herzmuskelzellen läuft sie zu den übrigen Herzmuskelzellen. Diese elektrischen Spannungsänderungen am Herzen kann man an der Körperoberfläche messen und im Zeitverlauf aufzeichnen. Es ergibt sich ein immer wiederkehrendes Bild der elektrischen Herzaktion. Mit dem EKG lassen sich vielfältige Aussagen zu Eigenschaften und Erkrankungen des Herzens treffen. Zu beachten ist, dass das Oberflächen-EKG nur die elektrische Aktivität des Herzmuskels anzeigt, nicht jedoch die tatsächliche Auswurfleistung widerspiegelt. Meist wird das EKG von zunehmend verlässlicheren Computerprogrammen ausgewertet, was jedoch die Beurteilung der Aufzeichnung auf Papier oder dem Bildschirm durch den Arzt - noch - nicht entbehrlich macht.
Batterie
Mit dem Begriff der elektrischen Batterie wird eine Zusammenschaltung mehrerer gleichartiger galvanischer Zellen bzw. Elemente[1] bezeichnet, als welche zunächst, z. B. in der voltaschen Säule oder Zambonisäule, nur nicht wiederaufladbare (sogenannte „Primärzellen„ bzw. „Primärelemente“) zur Verfügung standen. Mit der Entwicklung wirtschaftlich einsetzbarer wiederaufladbarer „Sekundärzellen„, „Sekundärelemente“ bzw. „Akkumulatoren„, z. B. des Bleiakkus um 1850 bis 1886, wurde die Benutzung des Begriffs „Batterie“ auch auf die Zusammenschaltung mehrerer solcher Zellen erweitert, z. B. in den späteren Starterbatterien von Kraftfahrzeugen oder Traktionsbatterien von U-Booten usw. In letzter Zeit schließlich hat sich die Verwendung des Begriffs „Batterie„ fälschlicherweise auch auf einzelne Primär- oder Sekundärzellen ausgedehnt, wobei für letztere der Eindeutigkeit wegen stets besser die Bezeichnung „Akkuzelle“ oder einfach nur „Akku„ verwendet werden sollte. Der geschilderte Wandel des Sprachgebrauchs wurde in der DIN-Norm 40729 Akkumulatoren; Galvanische Sekundärelemente; Grundbegriffe angesprochen, welche unter Batterie „immer mehrere verbundene Zellen“ verstanden hat, diese Begrifflichkeit sich aber fälschlicherweise bei der alltäglichen „Unterscheidung jedoch verwischt“ hat[2]. Unter Hinweis auf diese Begriffshistorie wird hier ausschließlich die Vielfalt „elektrischer Zellen“ beschrieben, die umgangssprachlich als „Batterien„ bezeichnet werden, wobei die Besprechung von „Primärzellen“ im Vordergrund steht – für eine nähere Besprechung von „Sekundärzellen„ siehe Hauptartikel Akkumulator.
Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Graf von Volta (* 18. Februar 1745 in Como, Italien; † 5. März 1827 in Camnago bei Como) war ein italienischer Physiker. Er erfand die Batterie und gilt als einer der Begründer der Elektrizitätslehre.
elektrische Widerstand
Der elektrische Widerstand ist in der Elektrotechnik ein Maß dafür, welche elektrische Spannung erforderlich ist, um einen bestimmten elektrischen Strom durch einen elektrischen Leiter (Widerstand) fließen zu lassen. Als Formelzeichen für den elektrischen Widerstand wird in der Regel R – abgeleitet vom Lateinischen resistere für „widerstehen“ – verwendet. Der Widerstand hat die SI-Einheit Ohm, ihr Einheitenzeichen ist das große Omega (Ω). Verwandt mit dem Widerstand ist der spezifische elektrische Widerstand (Formelzeichen ρ). Bei dieser Größe handelt es sich um eine von der Spannung unabhängige Materialkonstante (zu anderen Einflussgrößen siehe unten). Sie ermöglicht eine von der geometrischen Form des ausgeführten Leiters unabhängige Beschreibung der Widerstandseigenschaft. Auf historische Zusammenhänge wird im Artikel „Ohmsches Gesetz„ eingegangen.
Georg Simon Ohm (* 16. März 1789 in Erlangen; † 6. Juli 1854 in München) war ein deutscher Physiker.
Elektromagnetismus
Die Elektrodynamik ist das Teilgebiet der Physik, das sich mit bewegten elektrischen Ladungen und mit zeitlich veränderlichen elektrischen und magnetischen Feldern beschäftigt. Die Elektrostatik als Spezialfall der Elektrodynamik beschäftigt sich mit ruhenden elektrischen Ladungen und ihren Feldern. Die Theorie der klassischen Elektrodynamik wurde von Maxwell Mitte des 19. Jahrhunderts mithilfe der nach ihm benannten Maxwell-Gleichungen formuliert. Die Untersuchung der Maxwellgleichungen für bewegte Bezugssysteme führte Albert Einstein 1905 zur Formulierung der Speziellen Relativitätstheorie. Im Laufe der 1940er Jahre gelang es, die Quantenmechanik und Elektrodynamik in der Quantenelektrodynamik zu kombinieren, deren Vorhersagen sehr genau mit Messergebnissen übereinstimmen. Eine wichtige Form von elektromagnetischen Feldern sind die elektromagnetischen Wellen, zu denen als bekanntester Vertreter das sichtbare Licht zählt. Obwohl die physikalischen Grundlagen zur Beschreibung elektromagnetischer Wellen durch die Elektrodynamik gegeben sind, stellt ihre Erforschung ein eigenes Gebiet der Physik dar, die Optik.
André-Marie Ampère (* 20. Januar 1775 in Lyon, Frankreich; † 10. Juni 1836 in Marseille) war ein französischer Physiker und Mathematiker. Nach ihm ist die internationale Einheit der Stromstärke Ampere benannt.
Druck
Der Druck ist eine intensive skalare physikalische Größe und ein Spezialfall der mechanischen Spannung. Sie gibt die Kraft an, die pro Flächeneinheit senkrecht auf eine Bezugsfläche wirkt. Die SI-Einheit des Drucks ist das Pascal. Als Formelzeichen ist p üblich, angelehnt an das englische Wort für Druck (engl. pressure). Allgemein gilt, dass der Druck p den Betrag einer auf eine Fläche A (engl. area) normal stehenden Kraft F (engl. force) je Flächeninhalt von A darstellt.
Blaise Pascal (* 19. Juni 1623 in Clermont-Ferrand; † 19. August 1662 in Paris) war ein französischer Mathematiker, Physiker, Literat und christlicher Philosoph.
Strahltriebwerk
Ein Strahltriebwerk ist in der heutigen Form fast immer ein Turbinen-Luftstrahltriebwerk. Nachfolgender Artikel beschreibt dieses - andere Triebwerksarten siehe Luftfahrtantrieb. Ein Strahltriebwerk (auch Düsentriebwerk oder Strahlturbine) ist eine Gasturbine, die vor allem als Triebwerk verwendet wird und nach dem Prinzip des Rückstoßantriebes arbeitet. Strahltriebwerke saugen die Umgebungsluft an und stoßen die Verbrennungsprodukte und meist noch zusätzliche Luft als heißen Antriebsstrahl wieder aus, wobei durch den Rückstoß eine Schubkraft erzeugt wird. Weil im Unterschied zum Raketentriebwerk der für die Verbrennung notwendige Sauerstoff der angesaugten Luft entnommen wird, spricht man auch von luftatmenden Triebwerken. Das Strahltriebwerk ist von herausragender Bedeutung für den kommerziellen Luftverkehr. Der mit Abstand größte Teil der Transportleistung von Flugzeugen wird mit Strahltriebwerken erbracht: in (militärischen) Überschallflugzeugen kommen Turbojets oder Turbofans zum Einsatz, im kommerziellen Luftverkehr dominieren die Mantelstromtriebwerke (Zweistromtriebwerk, Turbofan) oder Turboprop-Maschinen. Außerhalb der Luftfahrt kommen Strahltriebwerke nur in sehr geringem Maße zum Einsatz.
Hans Joachim Pabst von Ohain (* 14. Dezember 1911 in Dessau; † 13. März 1998 in Melbourne, Florida) war ein deutsch-amerikanischer Physiker und Erfinder. Er ist neben Frank Whittle der Vater des Strahltriebwerks, umgangssprachlich auch Düsentriebwerk genannt. Sir Frank Whittle KBE, FRSA (* 1. Juni 1907 in Coventry; † 9. August 1996 in Columbia, Maryland) war ein englischer Pilot, Erfinder und Geschäftsmann. Seine größte Leistung war die Erfindung des Strahltriebwerks, das er unabhängig und zeitgleich zu Hans von Ohain entwickelte.
Dieselmotor
Ein Dieselmotor ist ein Verbrennungsmotor, der nach dem 1892 von Rudolf Diesel erfundenen Verfahren arbeitet. Das charakteristische Merkmal ist die Selbstzündung des eingespritzten Kraftstoffes in der heißen, komprimierten Verbrennungsluft. Das Verfahren wurde bei der Maschinenfabrik Augsburg, einem der Gründungsunternehmen der späteren MAN, von Rudolf Diesel entwickelt. Ein Dieselmotor wird überwiegend als Hubkolbenmotor, selten als Drehkolbenmotor, ausgeführt.
Rudolf Christian Karl Diesel (* 18. März 1858 in Paris; † am 29. September 1913, zuletzt lebend an Bord des Fährschiffs Dresden auf dem Ärmelkanal bei einer Überfahrt nach England gesehen) war ein deutscher Ingenieur und der Erfinder des Dieselmotors.
Kühltechnik
Eine Kältemaschine ist ein Gerät, das der Kälteerzeugung dient. An jeder Kältemaschine ist deswegen immer eine Stelle zu finden, die kälter als die Umgebungstemperatur ist (z. B. Verdampfer bei Kompressionskältemaschinen oder Kaltfinger bei Gaskältemaschinen). Wird ein zu kühlendes Objekt mit dieser kalten Stelle in Kontakt gebracht, wird dieses Objekt gekühlt
Carl Paul Gottfried Linde, seit 1897 Ritter von Linde (* 11. Juni 1842 in Berndorf; † 16. November 1934 in München) war ein deutscher Ingenieur, Erfinder und Gründer eines heute internationalen Konzerns, der Linde AG.
Bakelit
Bakelit ist ein duroplastischer Kunststoff auf der Basis von Phenolharz, der 1905 von dem belgischen Chemiker Leo Hendrik Baekeland entwickelt und nach ihm benannt wurde. Der hitzestabile Phenoplast-Werkstoff Bakelit war der erste industriell produzierte Kunststoff. Bakelit-Formteile werden durch Formpressen und Aushärten eines Phenolharz-Füllstoff-Gemisches in einer beheizten Form hergestellt. Bakelite und Bakelit sind eingetragene Marken der Momentive Specialty Chemicals GmbH (früher Hexion Specialty Chemicals).
Leo Hendrik Baekeland (* 14. November 1863 in Gent; † 23. Februar 1944 in Beacon, New York) war ein belgisch-amerikanischer Chemiker und Erfinder. Baekeland entwickelte in den Jahren 1905 bis 1907 den ersten Massenkunststoff Bakelit.
PVC
Polyvinylchlorid ist ein amorpher thermoplastischer Kunststoff. PVC (Kurzzeichen) ist hart und spröde und wird erst durch Zugabe von Weichmachern und Stabilisatoren weich, formbar und für technische Anwendungen geeignet. Bekannt ist PVC durch seine Verwendung in Fußbodenbelägen, zu Fensterprofilen, Rohren, für Kabelisolierungen und -ummantelungen und für Schallplatten, die in der englischen Sprache „Vinyls“ genannt werden.
Hermann Staudinger (* 23. März 1881 in Worms; † 8. September 1965 in Freiburg im Breisgau) war ein deutscher Chemiker und Nobelpreisträger. Staudinger war organischer Chemiker und hat die makromolekulare Chemie (Polymerchemie, (Chemie der Makromoleküle) begründet. Er hat wichtige Beiträge zur Strukturaufklärung der Makromoleküle Cellulose, Stärke, Kautschuk, Polystyrol geleistet. Er entdeckte die Stoffgruppe der Ketene und fand ein Verfahren zur Darstellung von Diazomethan, eine Reduktionsmethode von Carbonylgruppen zu Methylengruppen.
Fritz Klatte (* 28. März 1880 in Diepholz, Deutschland; † 11. Februar 1934 in Klagenfurt, Österreich) war ein deutscher Chemiker und Entdecker (gemeinsam mit den Chemikern Emil Zacharias und Adolf Rollett) des Polyvinylchlorid (PVC), auf das er ein deutsches Patent (GP 281687 1912) zur Aufbereitung aus Ethin hatte.
Stirling Motor
Der Stirlingmotor, auch Heißgasmotor genannt, ist eine Wärmekraftmaschine, in der ein abgeschlossenes Arbeitsgas wie Luft, Helium oder Wasserstoff (Wasserstoff hat die höchste spezifische Gaskonstante, die größte Wärmeleitfähigkeit, die größte Wärmekapazität und die niedrigste Viskosität aller denkbaren Arbeitsgase) von außen an zwei verschiedenen Bereichen erhitzt und gekühlt wird, um mechanische Arbeit zu leisten. Der schottische Geistliche und Konstrukteur Robert Stirling (1790–1878) stellte 1815 erstmals den Entwurf eines solchen Motors vor. Der Stirlingmotor arbeitet nach dem Prinzip eines geschlossenen Kreisprozesses und ist ein Beispiel für die Energieumwandlung von einer schlecht nutzbaren Energieform (thermische Energie) in die besser einsetzbare Energieform mechanischer Energie. Der Stirlingmotor kann mit einer beliebigen äußeren Wärmequelle betrieben werden. Es gibt Modelle, die bereits bei Anfassen durch die Wärme der menschlichen Hand in Gang kommen.
Stirling besuchte zwischen 1805 und 1808 die Universität in Edinburgh. Während dieser Zeit legte die Universität keine Aufzeichnungen über ihre Studenten und deren Eltern an. Er studierte Latein, Griechisch, Logik und Mathematik. Im November 1809 beschloss Robert Stirling, Priester zu werden, und begann ein Studium der Theologie und Rechtswissenschaften an der Universität Glasgow. Am 4. Juli 1815 examierte er und wurde im folgenden Jahr von der Schottischen Kirche geweiht. Am 27. September 1816 meldete er in Schottland ein Patent einer Heißluftmaschine an, die später als Stirlingmotor bekannt wurde. Er verwirklichte sie 1818 in mehreren Stufen. Diese Maschine wurde als Wasserpumpe im Bergbau in Ayrshire, Schottland eingesetzt, wo sie zwei Jahre lang lief, bis der heiße Teil des Motors am Zylinder durchbrannte.
Brennstoffzelle
Eine Brennstoffzelle ist eine galvanische Zelle, die die chemische Reaktionsenergie eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie wandelt. Im Sprachgebrauch steht Brennstoffzelle meist für die Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle. Eine Brennstoffzelle ist kein Energiespeicher, sondern ein Wandler. Die Energie zur Stromproduktion wird in chemisch gebundener Form mit den Brennstoffen zugeführt.
Sir William Robert Grove (* 11. Juli 1811 in Swansea, Wales; † 1. August 1896 in London) war ein britischer Jurist und Naturwissenschaftler. Grove gilt neben Christian Friedrich Schönbein als Vater der Brennstoffzelle.
Supraleiter
Supraleiter sind Materialien, deren elektrischer Widerstand beim Unterschreiten einer Sprungtemperatur auf null abfällt. Die Supraleitung wurde 1911 von Heike Kamerlingh Onnes entdeckt. In diesem Zustand werden Magnetfelder verdrängt, das heißt, das Innere des Materials bleibt bzw. wird feldfrei. Dieser nur quantenmechanisch erklärbare Meißner-Ochsenfeld-Effekt lässt eine supraleitende Probe schweben. Die Sprungtemperatur Tc ist für die meisten Materialien sehr niedrig und sinkt in einem externen Magnetfeld oder bei einem Stromfluss durch den Supraleiter weiter ab, auf 0 K bei der „kritischen Feldstärke„ Hc. Bei H kleiner Hc dringt das Feld nur etwa 100 nm weit in das Material ein. Diese dünne Schicht trägt die Abschirm- und Leitungsströme. Tiefere Schichten sind feld- und stromfrei.
Supraleiter 2. Art haben zwei kritische Feldstärken, eine höhere für beginnendes Eindringen des Feldes, eine tiefere für das Zusammenbrechen der Supraleitung. Der magnetische Fluss durch das Material konzentriert sich auf sogenannte Flussschläuche mit jeweils einem Flussquant. Er erlaubt eine höhere Stromtragfähigkeit. Technische Anwendungen dieser metallischen Supraleiter sowie sogenannter Hochtemperatursupraleiter aus keramischem Material sind die Erzeugung starker Magnetfelder – für Beschleuniger, Medizintechnik, Levitation – sowie Mess- und Energietechnik.
Heike Kamerlingh Onnes (* 21. September 1853 in Groningen; † 21. Februar 1926 in Leiden) war ein niederländischer Physiker und Nobelpreisträger für Physik.
Walther Meißner (auch: Fritz Walther Meißner; * 16. Dezember 1882 in Berlin; † 15. November 1974 in München) war ein deutscher Physiker.
Hydrodynamik
Die Fluiddynamik ist ein Teilgebiet der Strömungslehre und beschäftigt sich mit bewegten Flüssigkeiten und Gasen. Untersucht werden z. B. laminare und turbulente Strömungen in offenen und geschlossenen Gerinnen sowie Bewegungen und Kraftverhältnisse in Druckleitungen. Die grundlegende Gleichung der Hydrodynamik ist die Kontinuitätsgleichung
Daniel Bernoulli (* 29. Januarjul./ 8. Februar 1700greg. in Groningen; † 17. März 1782 in Basel) war ein Schweizer Mathematiker und Physiker aus der Gelehrtenfamilie Bernoulli. Er arbeitete mit Leonhard Euler an den Gleichungen, die ihre Namen tragen. Der Bernoulli-Effekt ist von überragender Bedeutung in der Aerodynamik.
