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Ampere

Ampere

Das Ampere [amp'ε:r] mit Einheitenzeichen A und Formelzeichen I, nach André Marie Ampère benannt, ist die SI-Basiseinheit der elektrischen Stromstärke.

Aktuelle Definition

Seit 1946 wird das Ampere wie folgt definiert: :Ein Ampere ist die Stärke eines zeitlich unveränderlichen elektrischen Stromes, der, durch zwei im Vakuum parallel im Abstand 1 Meter voneinander angeordnete, geradlinige, unendlich lange Leiter von vernachlässigbar kleinem, kreisförmigem Querschnitt fließend, zwischen diesen Leitern pro 1 Meter Leiterlänge die Kraft 2 · 10 −7 Newton hervorgerufen würde. Ein Ampere entspricht einem Fluss von 6,24150948(54) · 1018 Elementarladungen e pro Sekunde durch den Leiterquerschnitt.

Überholte Definition

Im Reichsgesetzblatt von 1898 wurde ein Ampere als die Stärke eines Stromes definiert, der in einer Sekunde mittels Elektrolyse aus einer Silbernitratlösung 1,118 mg Silber abscheidet.

Siehe auch


- Elektrischer Strom
- SI-Einheitensystem Kategorie:Theoretische Elektrotechnik Kategorie:SI-Einheit ja:アンペア ko:암페어

Einheitenzeichen

Das Einheitenzeichen ist als Abkürzung für eine Maßeinheit Teil der Angabe einer physikalischen Größe, zu der noch der Zahlenwert, die so genannte Maßzahl benötigt wird. In einem Einheitensystem ist die Zuordnung von Maßeinheiten zu den physikalischen Phänomenen festgelegt. Im heute in den meisten Staaten anerkannten und offiziellen SI-Einheitensystem sind die Einheitenzeichen definiert. Ein Beispiel für die Verwendung eines Einheitenzeichens für die physikalische Größe Elektrische Spannung: Die Maßeinheit ist das Volt mit dem Einheitenzeichen V: :Spannung U = [U] = 20 V :mit : = 20 (lies: die Maßzahl der Spannung ist 20) :[U] = V (lies: die Maßeinheit der Spannung ist das Volt) Das Einheitenzeichen folgt dem Zahlenwert nach einem Leerzeichen. Eine Ausnahme gilt nur für die Zeichen °, ', " (Winkelmaße und Fuß/Zoll), die dem Zahlenwert unmittelbar folgen. Tipp: Das Setzen des Einheitenzeichens in eckige Klammern, wie sie als Schreibweise in manchen wissenschaftlichen Arbeiten, (z. B. zur Achsenbeschriftung von Diagrammen) zu finden ist, ist falsch, da dieses der Norm (DIN 461, DIN 1313 und ISO 31) zuwider läuft.

Siehe auch

Dimension (Physik) Kategorie:Maßeinheit

Formelzeichen

Ein Formelzeichen ist ein Symbol für den Namen eines Objekts zur Verwendung in Formeln. Prinzipiell kann jedes beliebige Symbol als Formelzeichen verwendet werden. Es wird anstelle des Objektnamens geschrieben und ist mit dessen Bedeutung identisch. Das bedeutet, dass ein Symbol immer durch den ihm zugeordneten Objektnamen ersetzt werden kann und umgekehrt. Formelzeichen werden vor allem in der Mathematik und in den Natur- und Ingenieurwissenschaften angewendet.

Normen

Zahlreiche Formelzeichen sind genormt (z. B. international = für „ist gleich“ oder V für das Volumen). Solche Normungen sind beispielsweise ISO 31 und DIN 1304. Sofern als Formelzeichen Buchstaben verwendet werden, kommen besonders häufig das deutsche (lateinische), griechische, altdeutsche und hebräische Alphabet zum Einsatz. Die meisten Buchstaben-Formelzeichen bestehen aus einem und nur wenige aus mehr als einem Buchstaben. Um den Zeichenvorrat zu erweitern, werden den Buchstaben oft Indizes aus Buchstaben oder Zahlen beigefügt.

Mathematische Formelzeichen

Veränderliche Objekte

In der Mathematik werden in der Regel Buchstaben als Formelzeichen verwendet, wenn es sich um veränderliche Objekte handelt. Für den Textsatz wird meist eine Serifenschrift verwendet. Beispiele zu Regelfällen des verwendeten Alphabets und des Textsatzes:
- Skalare: a=7
- Vektoren: fett oder mit Über-Pfeil. \vec F\equiv\mathbf=m \cdot \mathbf. Früher auch Kleinbuchstaben in Frakturschrift: \mathfrak = \left( 0\ 2\ 1 \right)^T
- Mengen: groß; fett oder mit doppelten senkrechten Linien 3 \in\mathbf\equiv\mathbb
- Matrizen: serifenlos \det (\mathsf)=4. Früher auch: Großbuchstaben in Frakturschrift \mathfrak := \begin 1 & \cdots & 0 \\ \vdots & \ddots & \vdots \\ 0 & \cdots & 1 \end

Übrige Objekte

Andere Objekte, die z.B. Anweisungen enthalten, bekommen spezielle Symbole zugewiesen, die nur zum Teil (ursprünglich) aus Alphabeten stammen. Beispiele:
- := Zuweisungsoperator: a:=3
- < Vergleich „kleiner als“: a<7
- > Vergleich „größer als“: 7>a
- + Additionsoperator: a+4=7
- \sum Summe: a=\sum_^a_
- ( ) Ändern der Auswertungsreihenfolge: 3a+7 \neq 3(a+7)
- Konstanten: \pi\approx 314159

Physikalische Formelzeichen

Die in der Physik verwendeten Formelzeichen bestehen aus einem lateinischen oder griechischen Buchstaben. Ihr Satz erfolgt (nach DIN 1313) kursiv mit Serifen. Anwendungsbeispiele:
- R = \quad bedeutet „Der elektrische Widerstand ist gleich der elektrischen Spannung dividiert durch die elektrische Stromstärke.“
- E=\quad bedeutet „Die Energie ist gleich der Masse mal dem Quadrat der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum.“ Siehe auch:
Liste der physikalischen Formelzeichen

Formelzeichen in Programmiersprachen

Die in Programmiersprachen verwendeten Formelzeichen weichen aus praktischen Gründen meist von denen des Schriftsatzes ab. Sie beschränken sich auf die standardmäßig auf der Tastatur verfügbaren Zeichen, eine Ausnahme bildet APL. Beispiel: Kleiner oder gleich
- Schriftsatz: \leq
- zahlreiche Programmiersprachen: <=
- LaTeX: \leq Kategorie:Physikalische Größe Kategorie:Mathematik Kategorie:Beschreibungssprachen

André Marie Ampère

André-Marie Ampère (
- 22. Januar 1775 in Poleymieux-au-Mont-d'or neben Lyon, Frankreich; † 10. Juni 1836 in Marseille) war ein französischer Physiker und Mathematiker. Ampère fiel schon früh als wissbegieriger Knabe und durch sein gutes Gedächtnis auf. Er wandte sich zunächst der Botanik, der Metaphysik und der Psychologie zu, ehe er Mathematik und Physik studierte. Danach wurde er Professor für Mathematik an der Pariser École Polytechnique und Professor der Physik im Collège de France. Im Jahre 1808 wurde er auch Generalinspektor der Universität und lehrte außerdem Philosophie an der Historisch-Philosophischen Fakultät. Im Frühherbst 1820 wurde Ampère durch Dominique Francois Jean Arago auf die Versuche Hans Christian Ørsteds zur Ablenkung einer Magnetnadel durch den elektrischen Strom aufmerksam. Ampère erkannte, dass die fließende Elektrizität die eigentliche Ursache des Magnetismus ist. Vom 18. September bis zum 2. November 1820 konnte er in aufeinander folgenden Versuchen nachweisen, dass zwei stromdurchflossene Leiter eine Anziehungskraft aufeinander ausüben, wenn in beiden Leitern die Stromrichtung gleich ist, und dass sie eine Abstoßungskraft aufeinander ausüben, wenn die Stromrichtung entgegengesetzt ist. Bei der mathematischen Behandlung dieser Phänomene nahm er sich das Gravitationsgesetz (als Punkt-Kraft-Gesetz) von Isaac Newton zum Vorbild. Da der Strom jedoch als gerichtete Größe behandelt werden muss und die Stromstärke die Zeit als neue Größe enthält, hat das Ampèresche Modell nur eine beschränkte Gültigkeit. Ampère erklärte den Begriff der elektrischen Spannung und des elektrischen Stromes und setzte die Stromrichtung fest. Neben der Begründung der Elektrodynamik erfand Ampère das Prinzip der elektrischen Telegraphie, erstmals angewandt von Carl Friedrich Gauß und Wilhelm Weber in Göttingen. Ampère glaubte, dass das Magnetfeld der Erde durch starke elektrische Ströme ausgelöst wird, die in der Erdrinde von Osten nach Westen fließen. Zu seinen Ehren ist die SI-Einheit des elektrischen Stromes mit "Ampere" (Einheitenzeichen A) benannt worden.

Literatur


- Borec, Tomás: Guten Tag, Herr Ampère, Wissenswertes und Unterhaltsames über berühmte Wissenschaftler und nach ihnen benannte Masseinheiten; Thun, Frankfurt/Main 1983; ISBN 3-87144-372-7
- Schwenk, Ernst: Maßmenschen, von Ampère und Becquerel bis Watt und Weber ; wer den internationalen Maßeinheiten den Namen gab; Oesch, Zürich 2003; ISBN 3-03-502005-1
- Steinle, Friedrich: Explorative Experimente, Ampère, Faraday und die Ursprünge der Elektrodynamik; Steiner, Berlin 2005; ISBN 3-515-08185-2

Weblinks


- Ampere, Andre-Marie Ampere, Andre-Marie Ampere, Andre-Marie Ampere, Andre-Marie Ampere, Andre-Marie Ampere, Andre-Marie ja:アンドレ・マリー・アンペール ko:앙드레 마리 앙페르

Stromstärke

Elektrischer Strom ist in der Elektrotechnik und der Physik die Bezeichnung für eine gerichtete Bewegung von Ladungsträgern, zum Beispiel Elektronen oder Ionen, in einem Stoff oder im Vakuum. Ein Strom stellt sich ein, wenn sich frei bewegliche Ladungsträger in einem elektrischen Feld befinden. Umgangssprachlich wird elektrischer Strom auch kurz „Strom“ genannt, oft ist jedoch damit die Übertragung elektrischer Energie gemeint. Auch wird Stromstärke, also die pro Zeit fließende Ladung, umgangssprachlich als Strom bezeichnet. Das Fließen eines elektrischen Stromes kann man an verschiedenen Wirkungen feststellen. Hauptsächlich sind dies die Wärmewirkung, die magnetische Wirkung und die chemische Wirkung. Die großtechnische Bereitstellung von elektrischer Energie erfolgt im Kraftwerk, seine Verteilung zu den Verbrauchern im Stromnetz. Die ausreichende Versorgung mit elektrischer Energie ist eine Grundvoraussetzung für das erfolgreiche Funktionieren einer Volkswirtschaft.
- Formelzeichen Stromstärke: I - bei zeitabhängiger Stromstärke auch i oder i(t) (Stromstärke zur Zeit t)
- Einheit Stromstärke: Ampere
- Einheitenzeichen: A

Technische Stromarten: Gleichstrom, Wechselstrom und Drehstrom (Unterart des Wechselstrom)

Technische Stromarten:
- Gleichstrom (engl. DC = Direct Current)
- Wechselstrom (engl. AC = Alternating Current)
- Mischstrom / Periodischer Strom.
Ein Mischstrom liegt vor, wenn sich in einem Stromkreis gleichzeitig eine Gleich- und eine Wechselstromquelle auswirken können. Periodische Ströme sind damit eine Überlagerung von Gleich- und Wechselstrom.

Gleichstrom

Im einfachsten Fall fließt ein zeitlich konstanter Strom. Einen solchen Strom nennt man Gleichstrom (engl. direct current). Zu beachten ist die Technische Stromrichtung: Vereinbarungsgemäß wird eine Stromrichtung von Plus nach Minus angenommen. Diese Stromrichtung geht auch in alle physikalischen Gleichungen ein, die den Strom als solchen betreffen. Eine elektrische Spannungsdifferenz ist jedoch immer von Plus nach Minus positiv. Daher ist die technische Stromrichtung sinnvoll und wird üblicherweise verwendet, damit die Richtung von Strom und Spannung identisch ist. Die technische Stromrichtung ist nich zu verwechseln mit der Flussrichtung der Elektronen (negative Ladungträber), die entgegen der technischen Stromrichtung fließen. Physikalische Stromrichtung: Um den Mechanismus des Stromflusses zu verstehen und bestimmte elektrische Eigenschaften von Materialien herzuleiten, betrachtet man die wirkliche Bewegung der Ladungsträger. In Metallen bewegen sich in der Regel Elektronen, also negative Ladungsträger, die vom Minus-Pol zum Plus-Pol fließen, denn am Minus-Pol herrscht ein Überschuss an Elektronen, und/oder am Plus-Pol ein Mangel, der durch den elektrischen Strom ausgeglichen wird sobald der Stromkreis geschlossen wird. In elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten sind gegebenenfalls positive und negative Ladungsträger oder reduzierbare und oxidierbare Stoffe vorhanden, die sich zu den jeweiligen Polen hinbewegen. An den Polen werden sie reduziert bzw. oxidiert, nehmen also an einem Pol Elektronen auf und geben Elektronen an dem anderen Pol ab und überbrücken dadurch die Übertragung von Elektronen im Stromkreis. In einem Experiment mit einer wäßrigen Lösung zur Feststellung der Stromrichtung wurde die physikalisch falsche, technische Stromrichtung ermittelt, da nur die positiven Ladungsträger sichtbar waren, die sich allerdings auf den Minus-Pol zubewegen. Ein anderer Fall tritt bei p-dotierten Halbleitern auf: Hier verhalten sich fehlende Elektronen (so genannte Löcher oder Defektelektronen) wie positive Ladungsträger mit Masse. Als Gleichspannungsquelle kommen galvanische Zellen (Batterien), entsprechende Dynamos (zum Teil mit nachgeschalteter Gleichrichtung), Photovoltaische Zellen (Solaranlagen) oder Schaltnetzteile in Frage. In der Technik häufig anzutreffen ist auch eine Kombination von Transformator und Gleichrichter. Fällt bei gleichbleibender Stromrichtung die Spannung (und damit, sofern ein Verbraucher angeschlossen ist, die Stromstärke) periodisch stark ab, so spricht man von einer pulsierenden Gleichspannung. Gleichrichter liefern beim Umwandeln von Wechselspannung in Gleichspannung meist pulsierende Gleichspannung, sofern die Spannung nicht durch Kondensatoren oder andere Maßnahmen geglättet wird.

Wechselstrom

Neben dem Gleichstrom gibt es auch noch den Wechselstrom (engl. alternating current). Wechselstrom zeichnet sich dadurch aus, dass die Stromrichtung periodisch wechselt (beim Haushaltsstrom in Europa beispielsweise 100 mal pro Sekunde). Die Frequenz (oft auch als Netzfrequenz bezeichnet) des Stromes gibt an, wie oft pro Sekunde der Strom in dieselbe Richtung fließt, dementsprechend hat der europäische Haushaltsstrom bei 230 Volt Nennspannung (eine Phase gegen Nullleiter, eine Phase gegen eine andere Phase 400V) eine Frequenz von 50 Hz. In den USA sind das bei 117 Volt Nennspannung dagegen 60 Hz. Ein Wechselstrom wechselt seine Richtung in jeder Periode zweimal. In Summe über eine Periode gleicht sich der Wechselstrom üblicherweise aus. Um trotzdem Aussagen über die Stromstärke treffen zu können, wird eine effektive Stromstärke für Wechselströme definiert; diese Größe gibt einen Gleichstrom an, mit dem ein dem Betrag nach gleich großer Ladungstransport wie mit dem Wechselstrom erfolgen würde. Für einen sinusförmigen Wechselstrom ergibt sich die effektive Stromstärke als Wurzel des mittleren Quadrates der Stromamplitude. I=\frac Ist ein Gleichstrom einem Wechselstrom überlagert, so spricht man auch von Mischstrom.

Drehstrom bzw. Dreiphasenwechselstrom

Zur Energieübertragung wird heutzutage meistens Drehstrom bzw. Dreiphasenwechselstrom verwendet. Beim Drehstrom fließt der Strom in drei Leitern, die Ströme sind jeweils zueinander um eine drittel Periode phasenverschoben, so dass die Summe aller drei Ströme zu jedem beliebigen Zeitpunkt bei gleicher Last auf jeder Phase sich auf Null ausgleicht. Zusätzlich ist, je nach Schaltung, noch ein Neutralleiter vorhanden (Sternschaltung), der Restströme aufnimmt, die durch unterschiedliche Lasten der Ströme in den drei Phasen entstehen. In einem Hauhalt wird üblicherweise (Ausnahme Drehstromsteckdosen) nur eine Phase und der Nulleiter (Neutralleiter) verwendet. Daher gleichen sich die Ströme auf den 3 Phasen üblicherweise nicht aus. Ein Drehstromnetz ist eine elegante Möglichkeit der Wechselspannungsübertragung: Im in Deutschland üblichen 400-V-Drehstromnetz mit jeweils 400 V Wechselspannung zwischen den drei sogenannten Außenleitern herrscht zwischen jedem der Außenleiter und dem Neutralleiter eine Wechselspannung von 230 V. Während man für die Übertragung von drei unabhängigen Wechselspannungen insgesamt sechs Leiter („Drähte“) bräuchte, kommt man in einem Drehstromnetz mit nur vier Leitern aus, wobei der vierte Neutralleiter noch dünner ausgeführt werden kann, da sich bei der angestrebten gleichen, „symmetrischen“ Belastung in den 3 Wechselstromkreisen die Ströme im Neutralleiter sogar völlig aufheben – Einzelheiten siehe Dreiphasenwechselstrom. Aufgrund der unterschiedlichen Last in einem Haushalt sind die Phasen und die Nullleiter mit identischer Stärke versehen. Eine andere Möglichkeit ist das Anschließen eines 400-V-Wechselstrom-Verbrauchers an zwei Außenleitern, denn die Differenz zweier (phasenverschobener) sinusförmiger Spannungen ist wieder eine sinusförmige Spannung (400V). Gleichstrom und Wechselstrom dürfen nicht mit Gleichspannung bzw. Wechselspannung verwechselt werden. Allerdings führt im geschlossenen linearen Stromkreis eine Gleichspannung zu Gleichstrom und eine Wechselspannung zu Wechselstrom.

Physikalischer Mechanismus: Entstehung des Stromflusses

Am Beispiel einer elektrischen Batterie lässt sich das Prinzip des Stromflusses veranschaulichen. Elektrochemische Prozesse in der Batterie bewirken eine Ladungstrennung; die Elektronen werden auf einer Seite gesammelt (Minuspol), auf der anderen Seite herrscht Elektronenarmut (Pluspol). Hierdurch entsteht eine Potentialdifferenz, eine elektrische Spannung. Ladungsträger, die einer Spannungsdifferenz ausgesetzt sind, erfahren durch selbige eine Beschleunigung. Wenn man die beiden Pole der Batterie durch einen elektrischen Leiter mit einem gegebenen elektrischen Widerstand verbindet, bewegen sich die Elektronen vom Minuspol zum Pluspol: Ein elektrischer Strom fließt (technisch von Plus nach Minus). Die Trennung der Ladungen erforderte (chemische) Energie, die wieder frei wird, wenn der Strom fließt. In einem solchen Stromkreis bestimmen die aufgebaute Spannung, abgekürzt U, und die Größe des elektrischen Widerstandes, R, die Stromstärke I. Der Zusammenhang zwischen Strom, Spannung und Widerstand kann durch das Ohmsche Gesetz ausgedrückt werden: :I=\frac \qquad [I]=\frac=A

Technische Nutzung des elektrischen Stroms

Elektrischer Strom ist heute eine der meist verwendeten Möglichkeiten des Energietransports. So wird heute die gesamte Beleuchtung, die meisten Haushaltsgeräte und die gesamte Elektronik und Rechnertechnik mit elektrischer Energie betrieben. Autos mit elektrischem Antrieb werden als umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen benzinbetriebenen Gefährten propagiert. Auch medizinische Geräte vom Röntgenapparat über den Kernspintomographen bis hin zum Zahnarztbohrer werden mit elektrischer Energie betrieben. Elektrische Energie wird zumeist zentral in Elektrizitätswerken erzeugt und über das Stromnetz an die Haushalte verteilt. Aus ökologischen Gründen wird aber auch zunehmend dezentrale elektrische Energiewandlung, z. B. mittels Photovoltaikanlagen auf privaten Dächern, gefördert. Wichtige Einrichtungen (z. B. Krankenhäuser) sind mit Notstromaggregaten ausgestattet, damit auch bei einem Stromausfall elektrische Energie zur Verfügung steht. Ist eine permanente Verbindung mit dem Stromnetz nicht möglich, z.B. bei Autos oder mobilen Geräten, so muss die elektrische Energie entweder zwischengespeichert oder direkt im Gerät erzeugt werden (z. B. mittels kleiner Solarzellen für Taschenrechner, oder mittels Brennstoffzellen). Eine direkte Speicherung der elektrischen Energie ist nur durch Wandlung in eine andere Energieform möglich, z. B. mittels Batterien oder Akkumulatoren, in einer anderen Größenordnung z. B. bei Pumpspeicherkraftwerken. Ausnahme bilden die Kondensatoren, die aber nur relativ kleine Energiemengen aufnehmen können. Der umgangssprachliche Ausdruck "Strom verbrauchen" ist technisch gesehen nicht richtig, da der Strom, der in ein Gerät hineinfließt, auch wieder hinausfließt. In der Tat ist es beim üblichen Haushaltsstrom sogar so, dass die Elektronen nur im Leiter ein kleines Stück hin- und her "wackeln", ohne dass tatsächlich eine nennenswerte Anzahl von Elektronen aus der Leitung ins Gerät fließt. Was tatsächlich "fließt", ist elektrische Energie. Diese wird ebenfalls nicht verbraucht, wie sich das umgangssprachlich eingebürgert hat, sondern wird umgewandelt, z.B. in mechanische Energie (Motor), Wärmeenergie (Haartrockner) und chemische Energie (z.B. beim Aufladen von Handy-Akkus). Die dabei verrichtete Arbeit (das Produkt aus Spannung, Stromstärke und Zeit) wird durch einen sog. Stromzähler ermittelt. Deswegen wird der "Stromverbrauch" auch in der Energieeinheit Kilowattstunde, und nicht in der Stromeinheit Ampere gezählt. Neben der Energieversorgung spielt der elektrische Strom auch für die technische Kommunikation eine wesentliche Rolle. So basiert das Telefonnetz zumindest am Teilnehmeranschluss bis heute auf elektrischer Signalübertragung. Dies gilt auch für moderne Datenübertragungstechniken wie DSL. Allerdings wird das eigentliche Telefonnetz heutzutage immer mehr auf Glasfaser umgestellt. Ebenfalls auf elektrischen Signalen basiert das Kabelfernsehen. Die Kommunikation mittels elektromagnetischer Wellen basiert zwar nicht direkt auf elektrischem Strom, aber das Aussenden und Empfangen der Wellen ist prinzipiell nur über elektrische Anlagen möglich.

Stromverbrauch Privathaushalte

Deutschland 2002 : 135,7 Terawattstunden Der Stromverbrauch aus den Netzen der allgemeinen Versorgung blieb im ersten Quartal 2004 mit 130 Milliarden Kilowattstunden konstant. Somit nutzt die Wirtschaft ca. 3/4 des erzeugten Stroms und die privaten Haushalte 1/4.

Stromverbrauch nach Haushaltsgeräten in %


- Haushaltsgeräte Kühlen 30 %
- Haushaltsgeräte Kochen, Bügeln, Wäschetrocknen 18 %
- Heizung 17 %
- Klimaanlagen 17 %
- PC, TV, Audio, Telefon 10 %
- Licht 8 %

Stromverbrauch pro Nutzungseinheit


- Wäschetrockner ca. 2 kWh pro Trocknung
- Geschirrspülmaschine ca. 1 kWh pro Füllung
- Kühlschrank alt: 65 Watt = 1,56 kWh pro Tag; 569,4 kWh pro Jahr
- Kühlschrank neu: 20 Watt = 0,48 kWh pro Tag; 175,2 kWh pro Jahr
- Geräte im "Stand by" alt: 10 Watt = 0,24 kWh pro Tag; 87,6 kWh pro Jahr
- Geräte im "Stand by" modern: 2 Watt = 0,048 kWh pro Tag; 17,52 kWh pro Jahr; (Anm.: Ungefährangaben, und sollten noch präzisiert werden) Manche örtlichen Stromversorgungsunternehmen verleihen Energieverbrauchsmessgeräte, mit denen jedes Haushaltsgerät einzeln gemessen werden kann (Momentane Leistung in Watt und Energieverbrauch in kWh in einem Zeitintervall) .

Stromstärketabelle


- Stromstärke I beim Zusammenziehen von Muskeln: 0,015 A = 15 mA
- Loslassgrenze (ab dieser Stromstärke ist der Mensch nicht mehr in der Lage, den Leiter loszulassen, da die Muskeln verkrampfen und nicht mehr von Willen gesteuert werden können): ca. 0,01 A = 10 mA
- Schmerzen und Verkrampfen der Atmung: ca. 0,02 A = 20 mA
- Tödlicher Stromstoß für Menschen: ca. 0,5 A = 500 mA (Diese Stromstärke wird aufgrund des Innenwiderstandes des menschlichen Körpers (ca. 1000 Ohm) erst ab bestimmten Spannungen erreicht, so dass gewöhnliche Batterien sowie elektrische Spannungen bis etwa 12 V in der Regel harmlos sind.) Die Einwirkungsdauer des Stromflusses ist entscheidend für die physiologischen Auswirkungen.
- Strom bei einer Taschenlampe: ca. 0,2 A = 200 mA
- Strom bei einem Ventilator: ca. 0,12 A = 120 mA
- Strom einer Zimmerbeleuchtung: ca. 0,2 A bis 1 A (200 mA bis 1000 mA)
- Strom zum Betrieb einer Elektrolokomotive: über 300 A
- Strom in einem Blitz: ca. 100.000 A Ein Fehlerstrom von ca. 300 mA (z.B. durch Isolationsfehler) kann bei Netzspannung von 230 V bereits als Zündquelle für leicht entzündliche Stoffe wirken.

Physikalische Zusammenhänge


- Die Stromstärke I (in Ampere) ist: : I = \frac Ladung Q (in Coulomb)
Zeit t (in Sekunden)
:I = \frac = \frac = \sqrt Spannung U (in Volt)
Widerstand R (in Ohm)
Elektrische Leistung P (in Watt)

Siehe auch


- Elektrizität
- Elektrostatik
- Elektrodynamik
- Stromerzeugung
- Ableitstrom
- Strom-Spannungs-Kennlinie
- Liste der größten Stromproduzenten

Weblinks


- [http://www.technikbase.de/index.php?&id=1_20_1_9&popup=uri POPUP-MiniTool für Strom Spannung Widerstand]
- [http://www.sengpielaudio.com/Rechner-ohm.htm Berechnung: Elektrischer Strom]
- [http://www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph10/materialseiten/m02_stromstaerke.htm Versuche und Aufgaben zur Stromstärke]
- [http://www.sengpielaudio.com/Rechner-ohmschesgesetz.htm Das ohmsche Gesetz]
- [http://www.elektronikinfo.de/strom/strom.htm Elektrischer Strom - CC-Info] Kategorie:Theoretische Elektrotechnik ja:電流 ko:전류

Vakuum

Das Wort Vakuum (von lat. vacuus (leer, frei)) wird in verschiedenen Bedeutungen gebraucht:
- Umgangssprachlich : Vakuum ist ein materiefreier Raum.
- Technik und Klassische Physik : Vakuum bezeichnet den Zustand eines Fluids in einem Volumen bei einem Druck, der geringer ist als der Atmosphärendruck bei Normalbedingungen.
- Quantenphysik : In der Quantenfeldtheorie wird der Zustand niedrigster Energie mit Vakuumzustand bezeichnet.

Vakuumtechnik

Auf der Erde kann man ein Vakuum herstellen, indem man einen abgeschlossene Hohlraum, den Rezipienten, vom darin enthaltenem Gas mittels geeigneter Vakuumpumpen befreit. Das einfachste Gerät zum Herstellen eines (minderwertigen) Grobvakuums ist die Wasserstrahlpumpe. Spezialpumpen oder Kühlfallen reduzieren die Gasmenge weiter. Während ein vollständig materiefreier Raum nicht herstellbar ist, können technische Vakua in verschiedenen Qualitäten hergestellt werden. Man unterscheidet in der Technik unterschiedliche Qualitäten der erzielten Vakua nach der Menge der verbleibenden Materie (gemessen durch den Druck in Pa = Pascal oder mbar = Millibar): Messgeräte zur Bestimmung des Gasdrucks in einem Vakuum nennt man Vakuummeter. Technische Vakua finden Anwendung in der Forschung, in der Elektronenmikroskopie, bei der Erschmelzung von metallischen Werkstoffen und in der Fertigung von Mikroelektronik. Auch im Innenraum von Bildröhren von Fernsehern oder Monitoren herrscht Hochvakuum vor, um die Streuung der Elektronenstrahlen gering zu halten. Ein weiterer Anwendungsbereich ist die Verpackung von Lebensmitteln mittels Vakuum. Diese werden dann von gasdichten Kunststoffhüllen umschlossen und sind durch die Abwesenheit des Alterungs- und Verwesungsprozesse unterstützenden Luftsauerstoffs länger haltbar. Neben Erdnüssen werden auch Fleisch und Kaffee sowie Käse 'vakuumiert'.

Vakuum im Weltraum

Das im Weltraum im interstellaren Raum oder im intergalaktischen Raum auftretende Vakuum ist im Allgemeinen dünner als jedes auf der Erde herstellbare Vakuum. Allerdings ist auch der Weltraum nicht völlig leer, sondern enthält durchschnittlich ein Teilchen pro cm³ und ist "Träger" von statischen elektromagnetischen und gravitativen Feldern sowie von Photonen.

Geschichte des Vakuums

Die Idee des Vakuums stammt wahrscheinlich von Leukipp oder seinem Schüler Demokrit und war eine tragende Säule des Weltbildes der epikureischen Philosophie. Diese nahmen an, dass die Materie aus unteilbaren kleinsten Teilchen (atomoi) aufgebaut ist, die sich im leeren Raum, also im Vakuum, bewegen und nur infolge der Leere des Raumes die Möglichkeit zur Bewegung und Interaktion haben. Diese Annahme wurde aber vor allem von Aristoteles und seiner Akademie abgelehnt, da sich Aristoteles eine Bewegung ohne treibendes Medium nicht denken konnte; man dachte sich den Raum zwischen den Gestirnen daher von 'Äther' erfüllt. Auch die Platonische Schule lehnte es ab, an das nicht-Seiende zu glauben. Im Mittelalter galt Aristoteles als Autorität. Obwohl bereits wieder von Giordano Bruno aufgegriffen und verteidigt, konnte sich die Idee vom Vakuum erst mit den ersten Demonstrationen durchsetzen. Das erste Vakuum wurde von Evangelista Torricelli mit der Hilfe einer Quecksilbersäule in einem gebogenen Glasrohr hergestellt. Populär wurde das Vakuum durch Otto von Guericke. Er spannte Pferde an zwei Metallhalbkugeln, aus denen er vorher die Luft herausgesaugt hatte. Der beobachtete Effekt ist allerdings weniger eine Eigenschaft des Vakuums als vielmehr des Drucks der umgebenden Luft (siehe Magdeburger Halbkugeln). Die Streuversuche von Ernest Rutherford (1911) zeigten, dass Alpha-Teilchen eine Goldfolie ohne Widerstand durchqueren können. Dies zeigte, dass die Masse von Atomen im Kern zentriert ist. Darauf aufbauend entwarf Niels Bohr ein Modell, nach dem die Elektronen den Atomkern umkreisen, wie die Planeten die Sonne. Im Inneren der Atome schien also ein Vakuum zu herrschen. Obwohl man diese Sichtweise noch gelegentlich in der Literatur antrifft, gilt das Innere der Atome heute als von den Aufenthaltsbereichen der Elektronen (Orbitale) ausgefüllt.

Das Vakuum in der modernen Physik

In der Quantenfeldtheorie erscheint das Vakuum als ein dynamisches Medium mit vielfältigen Eigenschaften (siehe Vakuumfluktuationen). Auch die in der heutigen Kosmologie wieder notwendige kosmologische Konstante soll ihren Ursprung in den Vakuumfluktuationen haben.

Eigenschaften und Anwendungen des Vakuums

Licht, Teilchen, Festkörper, elektrische, magnetische und Gravitationsfelder breiten sich im Vakuum aus; dagegen benötigen Schallwellen ein materielles Medium und können sich daher im Vakuum nicht ausbreiten. Wärmestrahlung kann sich als elektromagnetische Welle auch im Vakuum fortpflanzen. Dagegen führt die Absenkung des Drucks zur Verminderung der materiegebundenen Wärmeübertragungsprozesse. Die Verringerung von Wärmeströmung (Konvektion) und Wärmeleitung (Phononenschwingungen) findet Anwendung in der Thermoskanne (Dewar-Gefäß). Die hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit im Hochvakuum wird in Vakuumkondensatoren der Hochleistungselektronik und dem Hochspannungsteil von evakuierten Röntgenröhren genutzt. Allerdings sinkt zunächst bei Absenkung des Drucks ausgehend vom Normalluftdruck die Durchschlagsfestigkeit. Das Minimum der Durchschlagsfestigkeit in Luft wird bei einem Druck von 1 mbar erreicht, wo sie nur noch ca. 0,3 kVcm-1 beträgt. Wird der Druck weiter in Richtung Hochvakuum abgesenkt, vergrößert sich die Durchschlagsfestigkeit wieder exponentiell. Das Vakuum ist kein Lebensraum, da Lebewesen auf Materie zu ihrem Stoffwechsel angewiesen sind. Allerdings können viele Lebewesen (Bakterien, Pflanzen) einen gewissen Zeitraum im Vakuum überleben. Auch Tiere explodieren oder verkochen nicht, wenn sie dem Vakuum kurzzeitig ausgesetzt sind. Allerdings tritt in kurzer Zeit der Tod durch Ersticken ein. Das Gefriertrocknen etwa von Kaffee, Tee, Gemüse oder Blut ist kein Effekt des Vakuums, sondern durch die Siedepunktverminderung von Wasser bei tiefem Druck bedingt. Viele Stofftrennverfahren in der Chemie basieren ebenfalls auf der Vakuumtechnik.

Literatur


- Max Wutz, Hermann Adam, Wilhelm Walcher, Karl Jousten: Handbuch Vakuumtechnik. Theorie und Praxis. Vieweg, ISBN 3-528-54884-3
- Wolfgang Pupp, Heinz K. Hartmann: Vakuumtechnik. Fachbuchverlag Leipzig, ISBN 3-446-15859-6
- Karin Wey, Ralph Jürgen Peters: Geschichte der Vakuumtechnik. In: Vakuum in Forschung und Praxis. 14(3), S. 180 - 183 (2002),
- Heinz-Dieter Bürger: Die Geschichte der Vakuumkühlung. In: Vakuum in Forschung und Praxis. 16(2), S. 67 - 70 (2004),
- Henning Genz: Nichts als das Nichts. Die Physik des Vakuums. WILEY-VCH Verlag, Weinheim 2004, ISBN 3-527-40319-1

Weblinks


- [http://www.deutsches-museum-bonn.de/ausstellungen/meisterwerke/halbkugeln/default.html Deutsches Museum Bonn] - Abbildung der Halbkugeln von Guericke
- [http://www.bine.info/templ_meta.php/publikationen/projektinfo/348/link=clicked&search_year=2004/ Projektinformation: Vakuum-Isolation in Fassadenelementen]
- [http://www.fh-frankfurt.de/wwwfb2/Vakuumschule/schuleallgemein.htm Vakuumschule der FH-Frankfurt] - Schule für Vakuumtechnik (FH Frankfurt am Main / FH Gießen-Friedberg in Zusammenarbeit mit der DVG). Kategorie:Physik ja:真空

Parallel

Parallelität (v. griech.: pará = entlang, neben + allélon = einander) bedeutet, dass etwas räumlich oder zeitlich neben etwas anderem verläuft, insbesondere:
- in der Geometrie die Eigenschaft zweier Geraden, sich nicht zu schneiden: siehe Parallel (Geometrie).
- in der Technik auch die Gleichzeitigkeit, siehe z.B. Parallele Datenübertragung, Parallele Schnittstelle
- speziell in der Informatik den Umstand, dass mehrere Vorgänge unabhängig voneinander stattfinden, siehe Nebenläufigkeit und Parallelisierung.
- in der Elektrotechnik und Elektronik der Umstand, dass an allen Bauelementen die gleiche Spannung anliegt: siehe Parallelschaltung.
- allgemein die Unabhängigkeit von Abläufen, siehe z.B. Paralleluniversum, Parallelgesellschaft Siehe auch: Parallele, Parallelismus, Antiparallel ja:平行

Meter

Das Meter (v. griech.: μέτρον/métron = Maß, -messer) – auch der Meter, in der Schweiz und Österreich immer der Meter – ist die SI-Basiseinheit der Länge. Das Einheitenzeichen des Meters lautet m und das Formelzeichen der Länge l.

Aktuelle Definition

Das Meter ist definiert als die Strecke, die das Licht im Vakuum in einer Zeit von 1/299.792.458 Sekunde zurücklegt. Zur Umstellung von der Länge eines standardisierten Messstabes auf die zeitbasierte kam es, weil die Messung von Zeiten zwischenzeitlich wesentlich genauer erfolgt, als die Messung von Längen.

Alte Definitionen

Der Definition des Meters gingen einige Vorschläge voraus, eine universelle Längeneinheit zu definieren, die nicht – wie damals üblich – von den Abmessungen der Gliedmaßen des jeweiligen Herrschers abgeleitet war. So schlug der Abt Jean Picard zum Beispiel 1668 vor, als Längeneinheit die Länge eines Pendels zu verwenden, das eine halbe Periodendauer von einer Sekunde hatte (Sekundenpendel). Ein solches Pendel hat die Länge von 0,994 m und käme damit der heutigen Definition eines Meters ziemlich nahe. Der Begriff Meter für diese Längeneinheit wurde allerdings zum ersten Mal von Tito Livio Burattini im Jahr 1675 verwendet. Er bezeichnete die Länge des Sekundenpendels als Metro Cattolico (katholischer Meter). 1675 Im Jahr 1793 wurde der Meter dann als der 40-millionste Teil der Länge des Erdmeridians, auf dem Paris liegt, also auf den zehnmillionsten Teil der Entfernung vom Pol zum Äquator, festgelegt. Im Jahr 1795 wurde ein Prototyp dieses Meters in Messing, im Jahr 1799 schließlich als Urmeter in Platin gegossen. Zur Bestimmung der Länge des Urmeters dienten die Ergebnisse der von Jean-Baptiste Joseph Delambre und Pierre Méchain zwischen 1792 und 1799 vorgenommenen Vermessung des Meridianbogens zwischen Dünkirchen und Barcelona. Genauere Vermessungen der Erde kamen später allerdings zu dem Ergebnis, dass das Urmeter ein wenig zu kurz geraten war. 1889 wurde vom zwischenzeitlich gegründeten BIPM ein neuer Standard eingeführt. Dazu wurde der internationale Meterprototyp angefertigt, ein Stab mit kreuzförmigem Querschnitt aus einer Platin-Iridium-Legierung im Verhältnis 90:10 und ein Meter wurde festgelegt als der Abstand der Mittelstriche zweier Strichgruppen bei einer Temperatur von 0 °C. Damit richtete sich das Meter nicht mehr nach der Vermessung der Erde. Kopien dieses Meterprototyps wurden an die Eichinstitute in vielen Ländern vergeben. Von 1960 bis 1983 war das Meter das 1.650.763,73-fache der Wellenlänge der sich im Vakuum ausbreitenden Strahlung, die von Atomen des Nuklids Krypton-86 beim Übergang vom Zustand 5d5 zum Zustand 2p10 ausgesandt wird. Seit 1983 wird das Meter als die Strecke definiert, die das Licht im Vakuum in einer Zeit von 1/299.792.458 Sekunde zurücklegt. Der Grund für diese Neudefinition ist, dass mittlerweile die Zeit (mit Atomuhren) viel genauer messbar ist als Strecken. Dies hat auch zur Folge, dass die Lichtgeschwindigkeit nun nicht mehr gemessen werden kann, sondern als Konstante festgelegt ist mit 299.792.458 m/s.

Abgeleitete Maßeinheiten

Im folgenden werden einige Beispiele für verschiedene Längen beschrieben. Zu den Vorsilben siehe auch die Liste der Vorsilben für Maßeinheiten.

Bekannte

Kilometer

Ein Kilometer, abgekürzt km, entspricht 1.000 Metern: 1 km = 103 m.

Zentimeter

Ein Zentimeter (veraltet auch Centimeter), abgekürzt cm, entspricht dem Hundertstel eines Meters: 1 cm = 10-2 m oder 0,01 m. Der Zentimeter ist die cgs-Einheit der Länge. Siehe auch: inch

Millimeter

Ein Millimeter, abgekürzt mm, entspricht dem Tausendstel eines Meters: 1 mm = 10-3 m oder 0,001 m.

Mikrometer

Ein Mikrometer (veraltet auch Mikron nach seiner alten Bezeichnung, oder My nach dem griechischen Buchstaben µ), abgekürzt µm, entspricht dem Millionstel eines Meters: 1 µm = 10-6 m = 0,000 001 m. Oder 1 µm = 10-3 mm, also ein eintausendstel Millimeter. My bezeichnet darüber hinaus im umgangssprachlichen Gebrauch oft kleinste Längen, die gerade noch erkennbar sind, obwohl ein Mikrometer eigentlich nicht mit freiem Auge wahrgenommen werden kann. Die Messschraube, ein Längenmessgerät, wird wegen ihrer Genauigkeit oft Mikrometerschraube oder kurz Mikrometer genannt.

Nanometer

Ein Nanometer, abgekürzt nm, entspricht dem Milliardstel eines Meters: 1 nm = 10-9 m. Oder 1 nm = 10-6 mm, also ein millionstel Millimeter. Ein Nanometer entspricht in einen Stück Metall ungefähr einer Strecke von vier benachbarten Atomen. Die kleinsten mit einem Lichtmikroskop erkennbaren Strukturen sind etwa 500 nm groß. Zur Untersuchung von Strukturen unterhalb von 500 nm verwendet man Rasterelektronenmikroskope, Rastertunnelmikroskope oder Rasterkraftmikroskope. siehe auch: Nanotechnologie

Pikometer

Ein Pikometer (veraltet auch Picometer), abgekürzt pm, entspricht dem Billionstel eines Meters: 1  pm = 10-12 m. Der Pikometer ist geeignet für Messungen innerhalb der Atomhüllen. Ein Atom hat einen Durchmesser zwischen 50 und 600 pm. Der Durchmesser eines Atomkerns liegt um 0,01 pm. 100 pm = 1 Ångström.

Femtometer

Ångström Ein Femtometer (Einheitenzeichen: fm), ist das Billiardstel eines Meter:und ein Billionstel von einen Millimeter 1 fm = 10-15 m. Der Femtometer wurde früher in der Atom- und Kernphysik auch als Fermi bezeichnet; seine Verwendung führt zu übersichtlichen Zahlenwerten bei der Angabe von Atomkern-Durchmessern. Denn der Durchmesser eines Atomkerns beträgt etwa 10 fm. Protonen und Neutronen haben einen Durchmesser von etwa 1,6 fm . Die kleinsten Atomradien messen 51000 fm = 51 pm.

Weniger bekannte


- Ein Megameter, abgekürzt Mm, entspricht 1.000 Kilometern = 106 m.
- Ein Myriameter entspricht 10.000 m = 10 km = 104 m. Der Gebrauch der Vorsilbe myria ist jedoch seit 1960 nicht mehr zulässig.
- Ein Hektometer abgekürzt hm, entspricht 100 m = 102 m.
- Ein Dekameter abgekürzt dam, entspricht 10 m = 101 m.
- Ein Dezimeter, abgekürzt dm, entspricht dem Zehntel eines Meters: 1 dm = 10-1 m.
- Ein Attometer, abgekürzt am, entspricht dem Trillionstel eines Meters: 1 am = 10-18 m.
- Ein Zeptometer, abgekürzt zm, entspricht dem Trilliardstel eines Meters: 1 zm = 10-21 m.
- Ein Yoktometer, abgekürzt ym, entspricht dem Quadrillionstel eines Meters: 1 ym = 10-24 m.

Siehe auch


- SI-Einheiten
- -metrie
- -meter
- Metrik
- Meterstab
- Maßeinheiten
- Längenmaß

Weblinks


- [http://www.ptb.de/de/wegweiser/einheiten/_index.html Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt PTB als "Hüterin der Einheiten"] Kategorie:SI-Einheit ja:メートル ko:미터 ms:Meter simple:Metre th:เมตร

Newton

Der Begriff Newton bezeichnet
- die Einheit der Kraft, siehe Newton (Einheit)
- als Kurzbezeichnung das Newton-Teleskop
- eine Interferenzerscheinung, die Newtonringe
- eine Oberflächenstruktur, Anti-Newton
- einen Handcomputer (Personal Digital Assistant, kurz: PDA) der Firma Apple Computer, siehe Newton (PDA)

Personen namens Newton


- Sir Isaac Newton, britischer Philosoph, Mathematiker und Mediziner
- Helmut Newton, Fotograf
- John Newton, britischer Seemann und Sklavenhändler, später Prediger und Kämpfer gegen die Sklaverei, Dichter von »Amazing Grace«

Orte namens Newton

In den USA


- Newton (Alabama)
- Newton (Georgia)
- Newton (Illinois)
- Newton (Iowa)
- Newton (Kansas)
- Newton (Massachusetts)
- Newton (Mississippi)
- Newton (New Hampshire)
- Newton (New Jersey)
- Newton (North Carolina)
- Newton (Pennsylvania)
- Newton (Texas)
- Newton (Wisconsin)
- Newton Township (Michigan) ja:ニュートン (曖昧さ回避) ko:뉴턴 (동음이의)

Elementarladung

Die Elementarladung ist die kleinste nachgewiesene elektrische Ladung. Der Wert dieser physikalischen Naturkonstanten beträgt e = 1,602 176462 · 10-19 Coulomb. Die Größe der Elementarladung wurde zuerst von dem Physiker und Nobelpreisträger Robert Andrews Millikan im Millikan-Versuch bestimmt. Positive wie negative Ladungen treten stets als ganzzahlige Vielfache der Elementarladung auf. Ein Elektron hat die Ladung -e. Ein Proton hat die Ladung +e. Die Quantenchromodynamik bedingt, dass die in ihr vorkommenden Quarks Ladungen von e/3 oder 2e/3 besitzen. Diese gedrittelten Elementarladungen wurden durch Streuversuche an Protonen und Neutronen, die aus Quarks aufgebaut sind, bestätigt. Da Quarks nur in bestimmten Zweier- oder Dreierkombinationen auftreten, ist unter normalen Bedingungen nach außen immer nur eine ganzzahlige Elementarladung sichtbar. In der Superstringtheorie treten weitere Unterteilungen der Elementarladung auf. Kategorie:Teilchenphysik Kategorie:Theoretische Elektrotechnik Kategorie:Elektrostatik ja:電気素量

Reichsgesetzblatt

Das Reichsgesetzblatt (RGBl.) war das amtliche Verkündungsblatt des Deutschen Reiches von 1871 bis 1945. Herausgabeort war Berlin. Bereits vorher bestand ein Reichsgesetzblatt für die Frankfurter Nationalversammlung (1848/49). Es wurde vom Reichsministerium der Justiz herausgegeben. Vorläufer des Reichsgesetzblattes war das Bundesgesetzblatt des Norddeutschen Bundes (Erste Ausgabe ausgegeben am 2. August 1867, letzte Ausgabe ausgegeben am 20. Januar 1871). Ab 1. April 1922 erschien das Reichsgesetzblatt in zwei gesonderten Teilen: Teil I und Teil II. Im Teil II wurden Internationale Übereinkommen, Reichshaushaltsgesetze und Gesetze, Verordnungen etc. die u.a. den Eisenbahnverkehr, den Schiffahrtverkehr, innere Angelegenheiten des Reichstags, sowie Angelegenheiten der Reichsbank betrafen, veröffentlicht. Alle übrigen Gesetze, Verordnungen etc. erschienen im Teil I. Ab 1922 wurde das Reichsgesetzblatt durch das Reichsministerium des Innern herausgegeben. Die letzte Ausgabe des Reichsgesetzblattes erschien am 11. April 1945 (Teil I) bzw. am 5. April 1945 (Teil II). Während der Zeit zwischen 1945 und 1949 wurden die Kontrollratsdokumente durch das Amtsblatt der Kontrollkommission veröffentlicht. Ab 1949 erschien in der Nachfolge mit Inkrafttreten des Grundgesetzes das Bundesgesetzblatt der Bundesrepublik Deutschland.
Kategorie:Rechtsgeschichte

Sekunde

Die Sekunde (verkürzt von lat. pars minuta secunda „dem veminderten Part (nochmals) vermindert folgend“ = sequi) ist die SI-Basiseinheit der Zeit. Im SI-Einheitensystem ist die Sekunde durch ein atomares Zeitnormal definiert, da dies eine erheblich größere Genauigkeit und langfristige Konstanz gewährleistet als astronomische Zeitnormale wie Sonnensekunde oder Ephemeridensekunde.

Aktuelle Definition

Eine Sekunde ist definitionsgemäß das 9.192.631.770-fache der Periode einer Mikrowelle, die mit einem ausgewählten Niveauübergang im Cäsiumatom in Resonanz ist. Anders gesagt: das 9.192.631.770-fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes von Atomen des Nuklids 133Cs entsprechenden Strahlung.

Alte Definitionen

Diese Festlegung wurde eingeführt, damit ein durchschnittlicher Sonnentag, der einer Drehung der Erde um ihre Achse, so dass die Sonne wieder an der gleichen Stelle zu sehen ist (das war die historische Definition der Sekunde), entspricht, 24 · 60 · 60 Sekunden gleich ist. Da dies wegen der Verlangsamung der Erdrotation (Gezeiten-Reibung) und einiger unregelmäßigen Änderungen durch Magmaströme zwischen Erdmantel und Erdkern nicht mehr ganz stimmt, wurden Schaltsekunden eingeführt.

Größenbeispiele

Millisekunde

Eine Millisekunde beschreibt den tausendsten Teil einer Sekunde. Abgekürzt wird die Millisekunde mit ms. 1 ms = 1/1.000 s = 1 · 10–3 s In 1 ms legt das Licht eine Strecke von 299,792 km zurück. Schwingungen mit 1 ms Periodendauer haben eine Frequenz von 1 kHz.

Mikrosekunde

Eine Mikrosekunde beschreibt den millionsten Teil einer Sekunde. Abgekürzt wird die Mikrosekunde mit µs. 1 µs = 1/1.000.000 s = 1 · 10–6 s In 1 µs legt das Licht eine Strecke von 299,79 m zurück. Schwingungen mit 1 µs Periodendauer haben eine Frequenz von 1 MHz.

Nanosekunde

Eine Nanosekunde beschreibt den milliardsten Teil einer Sekunde. Abgekürzt wird die nanosekunde mit ns. 1 ns = 1/1.000.000.000 s = 1 · 10–9 s In 1 ns legt das Licht eine Strecke von 0,3 m zurück. Schwingungen mit 1 ns Periodendauer haben eine Frequenz von 1 GHz.

Picosekunde

Eine Picosekunde (auch Pikosekunde) beschreibt den billionsten Teil einer Sekunde. Abgekürzt wird die Picosekunde mit ps. 1 ps = 1/1.000.000.000.000 s = 1 · 10–12 s In 1 ps legt das Licht eine Strecke von 0,3 mm zurück. Schwingungen mit 1 ps Periodendauer haben eine Frequenz von 1 THz.

Femtosekunde

Eine Femtosekunde beschreibt den billiardstel Teil einer Sekunde. Abgekürzt wird die Femtosekunde mit fs. 1 fs = 1/1.000.000.000.000.000 s = 1 · 10–15 s In 1 fs legt das Licht eine Strecke von 0,3 μm zurück. Schwingungen mit 1 fs Periodendauer haben eine Frequenz von 1 PHz (Petahertz). Die Periodendauer von sichtbarem Licht beträgt etwa 1,30 bis 2,57 fs.

Siehe auch:


- Internationales Einheitensystem (SI)
- Liste der Vorsilben für Maßeinheiten
- Atomuhr
- Jiffy

Wikipedia-Links zum Themenkomplex Kalender und Zeit

Weblinks


- [http://www.ptb.de/de/org/4/44/441/info1.htm#Sekunde Die Sekundendefinition von 1967 bei der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt]
- [http://www.ptb.de/de/wegweiser/infoszurzeit/_index.html Zeit - Physikalisch-Technische Bundesanstalt]
- [http://archiv.christoph-hoffmann.de/ESS/Semi/DieZeit.pdf Die Zeit - eine Seminararbeit] Kategorie:SI-Einheit Kategorie:Zeitbegriff ja:秒 simple:Second

Silbernitrat

Silbernitrat (englisch: silver nitrate, Trivialname: Höllenstein) ist eine kristalline Verbindung die beim Auflösen von Silber in Salpetersäure entsteht.

Eigenschaften

Silbernitrat, AgNO3, bildet farblose, tafelförmige Kristalle, kommt aber auch als weißes, kristallines Pulver in den Handel. Silbernitrat ist sehr leicht in Wasser und Ethanol löslich. Silbernitrat hat einen Schmelzpunkt von 209 °C, bei Erhitzen auf etwa 440 °C erfolgt Zersetzung unter Abscheidung von metallischem Silber und Abgabe nitroser Gase. Es muss gut verschlossen und vor Licht geschützt in braunen Glasflaschen gelagert werden, da bereits geringe Staubmengen ausreichen, um Silbernitrat unter Lichteinwirkung zu feinverteiltem Silber zu reduzieren. Sehr reines Silbernitrat ist dagegen nicht lichtempfindlich. Silbernitrat bildet mit Chlorid-, Bromid-, Iodid- und Sulfidionen schwerlösliche Niederschläge. Silbernitrat flockt Eiweiß unter Bildung von Silberalbuminat aus. Bei Hautkontakt bilden sich daher rasch schwarze Flecken.

Verwendung

Silbernitrat-Lösung ist ein Nachweisreagenz für Chlorid-, Bromid- und Iodid-Ionen sowie für Aldehydgruppen. Es wird außerdem in der Potentiometrie verwendet, um Chlorid, Bromid und Iodid quantitativ zu bestimmen. In der fotografischen Technik ist es Ausgangsstoff zur Herstellung der Silberhalogenide, es wird auch zur galvanischen Versilberung und als Haarfärbemittel verwendet. In der Medizin kommt Silbernitrat als Antiseptikum und Adstringens (als 0,5%ige Lösungen zur lokalen Behandlung) und als Ätzmittel ("Höllenstein-Ätzstift") gegen Hautwucherungen, Geschwüre und Warzen zur Anwendung. Crede-Prophylaxe: Vor einigen Jahren noch wurde Neugeborenen eine verdünnte Silbernitratlösung in die Augen getropft um Augeninfektionen zu verhindern. In der Proteinbiochemie wird Silbernitrat zum Anfärben von Proteinen verwendet, die in einem Polyacrylamid-Gel aufgetrennt wurden. Auch Gewebeschnitte können damit angefärbt werden.

Weblinks


- http://www.seilnacht.com/Chemie/ch_agno3.htm Kategorie: Nitrat ja:硝酸銀 nb:Sølvnitrat

Lösung (Chemie)

Eine Lösung ist in der Chemie ein homogenes Gemisch, das aus einem oder mehreren gelösten Stoffen und einem Lösungsmittel (das selbst eine Lösung sein kann) besteht. Lösungen sind rein äußerlich nicht als solche erkennbar, da sie per Definition nur eine Phase besitzen und die gelösten Stoffe daher gleichmäßig im Lösungsmittel verteilt sind.

Komponenten von Lösungen

Die Lösungsmittel sind üblicherweise Flüssigkeiten. Die gelösten Stoffe können sein:
- gasförmig (z.B. Luftgase wie Sauerstoff und Stickstoff in Wasser, Chlorwasserstoff oder Ammoniak in Wasser, Kohlenstoffdioxid in Sekt oder Mineralwasser),
- flüssig (z.B. Alkohol in Wasser)
- fest (z.B. Kochsalz oder Calciumcarbonat in Wasser)

Löslichkeit

Ob und in welchem Ausmaß ein Stoff in einem bestimmten Lösungsmittel löslich ist, hängt von seiner Löslichkeit ab. Ist in einer Lösung so viel wie möglich des Stoffes gelöst, nennt man diese Lösung gesättigt. Ist zu viel eines Stoffes enthalten, so bildet sich ein Bodensatz oder der Überschuss bleibt als Übersättigung erhalten. Nicht alle Lösungen haben eine Grenze der Löslichkeit (Näheres siehe dort) Bei Lösungen von Gasen in Flüssigkeiten gilt eine Lösung als gesättigt, wenn ein Diffusionsgleichgewicht zwischen in Lösung gehenden und die Lösung verlassenden Gasmolekülen herrscht. Aus übersättigten Gaslösungen treten aber nur dann Gasblasen aus (wie in Mineralwasser oder Sekt), wenn die Summe der Lösungspartialdrucke aller gelösten Gase größer ist als der mechanische Druck am Ort der Blasenbildung. Eine definitive Grenze des Aufnahmevermögens einer Flüssigkeit für ein Gas gibt es nicht. Die "Löslichkeit" ist hier vielmehr der Koeffizient, der die gelöste Menge mit dem aufgewendeten Gasdruck in Relation setzt.

Trennen von Lösungen

Beim Lösen von Stoffen ist der gelöste Stoff meist wieder leicht extrahierbar, da bei einer Lösung vordergründig keine chemische Reaktion statt zu finden scheint. Tatsächlich wird beim Lösen von Salzen sehr wohl die Ionenbindungen des Kristalls gelöst als auch Hydrathüllen von Wassermolekülen um die Ionen gebildet (Hydratation). Viele Metallionen bilden mit dem Wasser sogar regelrechte Komplexverbindungen (z.B. Hexaquo-EisenIII). Die genannten Bindungen müssen vollkommen reversibel sein, wenn ein Substanzgemisch als Lösung gelten soll. Auch beim Lösen von gasförmigen Säure- oder Baseanhydriden kommt es zu einer Reaktion. Chlorwasserstoff löst sich und dissoziert sofort fast vollständig in Chloridionen und Waserstoffionen, die sich ihrerseits sofort mit Wasser zu Hydronium verbinden. Kohlenstoffdioxid bleibt dagegen zum überwiegenden Teil als Gas gelöst. Ein geringer Teil bildet aber mit dem Wasser Kohlensäure, die ihrerseits zu Hydrogencarbonat, Carbonat und Hydronium dissoziiert. Auch diese Reaktionen sind vollkommen reversibel, d.h. die Lösungen sind ohne zusätzliche Reagenzien wieder trennbar.

Trennen von festen Stoffen in Flüssigkeiten

Verdampfen des flüssigen Reinstoffes bewirkt, dass die Lösung nach und nach übersättigt wird und der Feststoff auskristallisiert, soweit es sich um die Lösung eines begrenzt löslichen Stoffes handelt. Bei vollständigem Verdampfen bleibt der Feststoff am Ende als Bodensatz erhalten. Es gibt Lösungen von "Feststoffen" wie z.B. Calciumhydrogencarbonat, die beim Eindicken der Lösung zerfallen und deshalb als Trockensubstanz gar nicht existieren. In diesen Beispiel entsteht ein Rückstand aus Calciumcarbonat, während Kohlenstoffdioxid zusammen mit dem Wasser verdunstet. Eine technisch zunehmend genutzte Möglichkeit ist die Umkehrosmose. Hierbei wird die Lösung durch eine semipermeable Membran gepresst, die Ionen und größere Moleküle nicht passieren lässt. Diese Technik wir vor allem zur Wasseraufbereitung und insbesondere zur Meerwasserentsalzung verwendet.

Trennen von Flüssigkeitsgemischen

Flüssigkeiten lassen sich (nie vollständig) durch fraktionierte Destillation trennen. Man nutzt dabei die unterschiedlichen Siedepunkte der beteiligten Substanzen. Da aber ein geringerer Dampfdruck der höher siedenden Flüssigkeit auch schon beim Sieden der flüchtigeren Substanz herrscht, geht immer ein geringer Anteil von ihr mit über. So lässt sich durch Destillation Alkohol nur bis ca. 96% Reinheit gewinnen.

Trennen von Gas und Flüssigkeiten

Erhitzen der Lösung führt zum Entweichen des Gases, da seine Löslichkeit mit steigender Temperatur abnimmt. Vollständig aus der Lösung vertreiben lässt sich ein gelöstes Gas aber nur durch das Sieden der Flüssigkeit, weil dann der Dampfdruck dem Mechanischen Druck übersteigt und Blasen bildet, mit denen das Gas ausgetrieben wird. Gase können einander auch aus der Lösung verdrängen. Dazu muss man die Lösung des Gases A in intensiven Kontakt mit Gas B bringen, z.B. durch sprudeln.

Legierungen

Auch Metallschmelzen stellen meistens Lösungen dar und werden als Legierungen bezeichnet. Dabei sind mehrere Metalle oder Nichtmetalle in einer Hauptkomponente gelöst; beispielsweise bestehen manche Stahlschmelzen aus einer Lösung von Chrom, Vanadium, Kohlenstoff in Eisen.

Glas

Gläser können, da es sich bei ihnen um unterkühlte Flüssigkeits-Gemische handelt, auch als Lösungen aufgefasst werden.

Grenzfälle

Die Auflösung eines Metalls in einer Säure ist kein Lösungsvorgang im eigentlichen Sinne, da hierbei eine chemische Reaktion auftritt. Es gibt aber auch Grenzfälle, in denen eine reversible chemische Reaktion und gleichzeitig ein Lösungsvorgang stattfindet. Beispiele sind
- die Auflösung von Natrium in flüssigem Ammoniak.
- die Lösung von Kohlenstoffdioxid in Wasser, wobei sich ein Gleichgewicht mit der Bildung von Kohlensäure und deren Dissoziation ausbildet, das wieder verschwindet, wenn das Kohlenstoffdioxid die Lösung verlässt (z.B. durch Ausblasen mit einem anderen Gas).

Chemische Lösung in der Geologie

In der Geologie unterscheidet man zudem die Verwitterungsprozesse der kongruenten und inkongruenten Lösung. Von einer kongruenten Lösung spricht man bei einer gleichmäßigen und damit vollständigen Lösung des Gesteins, beispielsweise bei der Lösungsverwitterung von Halit oder Kalkstein, wobei letztere mit der Einstellung eines reversiblen Dissoziationssystems der Kohlensäure einher geht (siehe oben). Von einer inkongruenten Lösung spricht man hingegen bei einer selektiven Lösung einzelner Minerale oder Ionen aus dem Gesteinsverband, beispielsweise im Zuge der Silikatverwitterung.

Siehe auch:


- Löslichkeit
- Lösungsenthalpie
- Legierung
- Stahl Kategorie:Chemie ja:溶液

Gramm

Ein Gramm ist eine SI-Einheit für die Masse. Der Name stammt vom griech.-lat. grámma - Geschriebenes, Schrift, 1/24 Unze. 10-12Mt = 10-9kt = 10-6t = 10-3kg = 1 g = 103mg = 106µg = 109ng = 1012pg 1 pound = 16 ounce = 453,59238 g Das Gramm ist nach dem SI-Einheitensystem definiert als 1/1000 des Kilogramms (kg). Es ist zu beachten, dass einzig das Kilogramm eine Basisgröße des SI ist. Um in wissenschaftlichen Berechnungen Kompatibilität zu den anderen SI-Einheiten zu gewährleisten, ist es daher notwendig, alle Gewichtsangaben in kg umzurechnen. 1 Gramm Wasser nimmt bei einer Temperatur von 3,98 °C und einem Luftdruck von 101,325 kPa das Volumen von einem Kubikzentimeter bzw. von einem Milliliter ein. Seit 1889 ist der tausendste Teil des Urkilogramms, welches in Paris aufbewahrt wird, als ein Gramm festgelegt. In Österreich (und auch den anderen Nachfolgestaaten Österreich-Ungarns) wird im Alltag üblicherweise die Maßeinheit Dekagramm (= 10 Gramm) mit der Abkürzung dag (früher dkg) verwendet. Siehe auch: Größenordnung (Masse) Kategorie:SI-Einheit ja:グラム ko:그램

Silber

Silber ist ein chemisches Element. Es gehört zu den Münzmetallen. Silber ist ein Edelmetall und chemisches Element aus der ersten Nebengruppe (Kupfergruppe) des Periodensystems. Das Elementsymbol Ag leitet sich von dem lateinischen Wort Argentum = Silber ab. Es ist neben Kupfer eines von nur zwei Elementen , welche Namensgeber für ein Land sind (Silber für Argentinien und Kupfer für Zypern), während der umgekehrte Fall häufiger vorkommt. Es ist ein sehr weiches und gut verformbares Schwermetall und besitzt die größte elektrische Leitfähigkeit aller Elemente.

Silber als Mineral

Zypern Silber wird gediegen in der Natur gefunden. Das strahlendweiße Metall kristallisiert im kubischen Kristallsystem und hat einen metallischen Glanz. Frisch abgeschiedenes Silber reflektiert weit über 99,5 % des sichtbaren Lichtes und stellt somit das "weißeste" aller Gebrauchsmetalle dar. Die Oberfläche des Silbers ist meist durch Oxide und Sulfide braun bis violettschwarz gefärbt, Strichfarbe ist ein gräuliches Weiß. Mit abnehmender Korngröße wird die Farbe immer dunkler und ist bei photographisch fein verteilten Silberkristallen schwarz. Das Feinmetall ist ein hervorragender Leiter für Elektrizität und Wärme. Mit einer Härte von 2,5 bis 3 ist Silber zudem ein sehr weiches Metall, nur wenig härter als Feingold und etwas weicher als Kupfer: Ein Gramm lässt sich zu einem zwei Kilometer langen Faden ziehen. Poliertes Silber zeigt die höchsten Licht - Reflexionseigenschaften aller Metalle und wird daher auch zur Herstellung von Spiegeln benutzt.

Vorkommen

Die größten Silberproduzenten sind (Stand 2004) Mexiko, Peru, Australien und China. Die Geschichte der bolivianischen Stadt Potosi ist ganz besonders durch den Silberabbau und die Folgen für die dortigen Minenarbeiter geprägt. Etwa 6500 Kinder und Jugendliche arbeiten dort auch heute noch im Silberbergbau. Gediegenes Silber tritt meist in Form von Körnern oder als drahtig verästeltes Geflecht in Hydrothermaladern auf. Das meiste Silber wird aber aus Silbererzen, die oft zusammen mit Blei-, Kupfer- und Zinkerzen als Sulfide oder Oxide vorkommen, gewonnen. Silbererze:
- Silberglanz (Silber-Schwefel)
- Silberhornerz (Silber-Chlor)
- Silberantimonglanz (Silber-Antimon) Bei der Gewinnung von Silber wird Natriumcyanid eingesetzt, das zur Bildung von silberhaltigen Komplexen führt, die in einer nachfolgenden Elektrolyse (Möbiusverfahren) zum reinen Silber führen. Beträchtliche Silbermengen fallen auch bei der Raffination der Massenmetalle Kupfer, Blei und Zink an, deren Gewinnung so auch Einfluss auf das Silberangebot der Weltmärkte hat. Silber fällt auch als Beimetall bei der Edelmetallgewinnung an. Wie bei den anderen Edelmetallen spielt die Wiederaufarbeitung silberhaltiger Materialien im Rahmen des Recyclings von beispielsweise Fotopapieren, Röntgenfilmen, Entwickler- und Fixierbädern, Elektronikmaterialien und Batterien eine wichtige Rolle.

Verwendung

Silber wird seit Jahrhunderten für erlesenes und wertbeständiges Essbesteck, Tafelsilber und Kirchengerät verwendet. Vor der Erfindung des Porzellans war es geschätzter als das Zinn- und Holzgeschirr der einfachen Leute. Silber eignet sich besonders für Schmuck, wurde aber auch in Form von Silbermünzen immer schon als Zahlungsmittel eingesetzt. In Form von Silberbarren ergänzt es als Hortmetall Gold und Platin. Bei Schmuck und Barren kann der Silbergehalt an der Repunze abgelesen werden. Silber besitzt eine hohe elektrische Leitfähigkeit, eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine ausgeprägte optische Reflexionsfähigkeit. Dadurch ist es für Anwendungen in Elektrik, Elektronik und Optik prädestiniert. Die Reflexionsfähigkeit von Glasspiegeln beruht auf der chemischen Versilberung von Glasscheiben, und dieses Prinzip wird etwa auch bei Christbaumschmuck, Optiken und Licht- bzw. Wärmereflektoren verwendet. Die Schwärzung der Silbersalze durch Licht wird beim Fotopapier genutzt und bildet seit etwa 1850 die Grundlage der klassischen Fotografie. Silberlegierungen (mit Kupfer, Zink, Zinn, Nickel, Indium, etc.) werden in der Technik als Lotlegierungen (sogenanntes Hartlöten, siehe Lot (Metall)), Kontaktmaterialien, Leitmaterial verwendet (siehe Elektrotechnik und Wärmetechnik). Silberlegierungen werden aber auch in der Dentaltechnik und im dekorativen Bereich verwendet. Silber wird als Lebensmittelfarbstoff E 174 auch im Speisenbereich verwendet, zum Beispiel für Überzüge von Süßwaren oder zur Verzierung von Pralinen und bei Getränken wie etwa Likören. Gold wird ebenfalls als Lebensmittelfarbstoff E 175 verwendet. Silbersalze färben Glas und Emaille gelb.

Silberlegierung

Die heute gebräuchlichsten Silberlegierungen haben einen Feingehalt von 800/1000, 835/1000 und 925/1000 Teilen Silber, legiert mit einem anderen Metall, meist Kupfer zur Festigkeitssteigerung. In Hinblick auf den Export werden heute Korpuswaren vorwiegend aus einer Silberlegierung mit einem Feingehalt von 935/1000 hergestellt, da die Waren mit Silberloten gelötet werden, deren Feingehalt niedriger ist, um letztendlich dem gesetzlich geforderten Gesamtfeingehalt von beispielsweise 925/1000 zu genügen. Auch bei stark beanspruchten Bestecken geht seit Jahren der Trend zum Sterlingsilber. Neusilber ist dagegen kein Silber, sondern eine silberähnliche, weiße Unedelmetalllegierung aus Kupfer-Nickel-Zink. Silberwaren werden in der Regel abschließend feinversilbert, Bestecke und Verschleißartikel hartversilbert. Durch die sehr reine Silberbeschichtung wird die verkaufsfördernde strahlendweiße Silberfarbe und ein stark vermindertes Anlaufen der Waren erreicht. Silber wird häufig auch vergoldet, man nennt es mit einem aus dem Französischen beziehungsweise Lateinischen stammenden Wort dann Vermeil.

Chemische Eigenschaften

Silber ist als Edelmetall relativ reaktionsträge. An normaler Luft läuft seine Oberfläche allerdings mit der Zeit schwarz an, insbesondere durch Reaktion mit Schwefelwasserstoff H2S, der das elementare Silber zu Silbersulfid (Ag2S) oxidiert: :4 Ag + 2 H2S + O2 → 2 Ag2S + 2 H2O Licht, höhere Temperaturen, Feuchtigkeit, Schwefelspuren und Sauerstoff beschleunigen diesen Prozess. Silber ist mit den meisten Metallen legierbar. Gut legieren lässt es sich mit Gold oder Palladium (ein Palladiumgehalt von 20 bis 30 Prozent macht das Silber anlaufbeständig). In begrenztem Umfang lässt sich das Silber mit Chrom, Mangan oder Nickel legieren. Es lässt sich gar nicht legieren mit Kobalt oder Eisen. Silber ist in feinstverteilter Form bakterizid, also schwach toxisch, was aufgrund der großen reaktiven Oberfläche auf die hinreichende Entstehung von löslichen Silberionen zurückzuführen ist. Im lebenden Organismus werden Silberionen jedoch in der Regel schnell an Schwefel gebunden und scheiden aus dem Stoffkreislauf als dunkles, sehr schwerlösliches Silbersulfid aus. Silbergeschirr und Gerät geben beim Gebrauch immer etwas Silber mit an die Speisen und Getränke ab, was sich in dem unangenehmen Metallgeschmack bemerkbar macht. Um dies zu unterbinden und wohl auch deren Reinigung zu vereinfachen, werden silberne Trinkgefäße schon von alters her innen vergoldet. In den meisten Verbindungen liegt Silber in der Oxidationsstufe +1 vor, es gibt aber auch die Oxidationsstufen +2, wie beispielsweise im Tetrapyridinosilber(II)-persulfat - [Ag(C5H5N)4]S2O8 - oder im Silber(II)-fluorid, und +3, wie im Kaliumtetrafluoroargentat(III) - K[AgF4]. Silbersalze sind in der Regel farblos. Typische Verbindungen sind die Salze Silberchlorid (AgCl), Silberbromid (AgBr) und Silbernitrat (AgNO3). Von den Salzen des Silber(I) sind die Halogenide, mit Ausnahme des Silberfluorids (AgF), und das Sulfid (Ag2S) in Wasser und Säuren schwer bis unlöslich. Gut löslich hingegen sind Nitrat (AgNO3), Chlorat (AgClO3), Perchlorat (AgClO4) und Fluorid (AgF); mäßig löslich sind Sulfat (Ag2SO4), Acetat (CH3COOAg) und Nitrit (AgNO2). Als Edelmetall löst sich Silber nur in oxidierenden Säuren, wie beispielsweise konzentrierter Salpetersäure (HNO3) oder heißer konzentrierter Schwefelsäure (H2SO4): : \mathsf : \mathsf Die sehr giftigen Silbercyanide werden u. a. in galvanischen Bädern zur Versilberung und Farbvergoldung (hellgelb-grünlichgelb) eingesetzt. Sehr ausgeprägt bei Silber(I) ist die Neigung zur Bildung von Komplexionen, meist mit der Koordinationszahl 2. Diese Komplexionen sind mit Ausnahme des erst in starker salzsaurer Lösung entstehenden [AgCl2]- nur in alkalischer (basischer) oder neutraler Lösung beständig.

Physikalische Eigenschaften

Silber ist ein weiß glänzendes Edelmetall. Die Schmelztemperatur unter Normaldruck beträgt 961°C und die Siedetemperatur 2212 °C. Silber hat aber bereits oberhalb von 700°C, also noch im festen Zustand, einen beobachtbaren Dampfdruck. Es siedet unter Bildung von einatomigem, blauem Dampf. Das Edelmetall besitzt eine Dichte von 10,49 g/cm³ (bei 20 °C) und eine Härte nach Mohs von 2,5. Es leitet die Wärme und Elektrizität am besten von allen Metallen und lässt sich wegen seiner Dehnbarkeit und Weichheit zu feinsten, blaugrün durchschimmernden Folien von einer Dicke von nur 0,002 bis 0,003 Millimeter aushämmern oder zu sehr dünnen, bei 2 Kilometer Länge nur 0,1 bis 1 Gramm wiegenden Drähten (Filigrandraht) ausziehen.

Silber in der Medizin

Silberverbindungen finden als Desinfektionsmittel und als Therapeutikum in der Wundtherapie Verwendung. Silberionen können silberempfindliche Erreger nach relativ langer Einwirkzeit reversibel inhibieren, können darüberhinaus bakteriostatisch oder sogar bakterizid (also abtötend) wirken. Man spricht hier vom oligodynamischen Effekt (Oligodynamie). In manchen Fällen werden Chlorverbindungen zugesetzt um die zu geringe Wirksamkeit des Silbers alleine zu erhöhen. Dabei kommen verschiedene Wirkmechanismen zum Einsatz:
- Blockierung von Enzymen und Unterbindung deren lebensnotwendiger Transportfunktionen in der Zelle
- Beeinträchtigung der Zellstrukturfestigkeit
- Schädigung der Membranstruktur und Änderung des osmotischen Gleichgewichts in der Zelle durch Freisetzung von essentiellen Ionen wie Natrium und Kalium Die beschriebenen Effekte können zum Zelltod führen. Neben der Argyrie, einer irreversiblen schiefergrauen Verfärbung von Haut und Schleimhäuten, kann es bei erhöhter Silberakkumulation im Körper außerdem zu Geschmacksstörungen, Geruchsempflichkeit sowie zerebralen Krampfanfällen kommen. Stark umstritten ist die therapeutische Einnahme von kolloidalem Silber, das seit einigen Jahren wieder verstärkt ins Blickfeld der Öffentlichkeit rückt und im Internet von nicht seriösen Anbietern zum Teil hoch gelobt und als Allheilmittel und Universalantibiotikum bezeichnet wird. Leider sind neutrale und gesicherte Aussagen über eine Anwendung von kolloidalem Silber beim Menschen nicht vorhanden. Eine Indikation gibt es daher nicht.

Silber in antibakteriellen Anwendungen

In neuerer Zeit wurden Werkstoffe oder Beschichtungsverfahren entwickelt, die sich die antibakterielle Wirkung von Silber zunutze machen. Mit bestimmten Verfahren wird in der Regel nanoskaliges Silber in Werkstoffe eingebettet. Das eingebettete Silber gibt kontinuierlich Silberionen ab und wirkt dadurch Antibakteriell. Beispiele für solche Anwendungen sind:
- Silberfäden oder Silberionen hemmen in der antimikrobiellen Ausrüstung von Textilien das Wachstum von Bakterien auf der Haut und verhindern damit unangenehme Gerüche.
- zur Erzielung dermatologischer Effekte, z.B bei Neurodermitis
- Beschichtung von Oberflächen, z.B. in Kühlschränken, auf Küchenmöbeln und anderen Gegenständen
- Kunststoffe zur Anwendung in der Medizintechnik
- Antibakterielle Emaillierungen
- Antibakterielle Keramiken

Wirtschaft

Da nach 1870 vorwiegend Gold als Währungsmetall verwendet wurde, verlor das Silber seine wirtschaftliche Bedeutung immer mehr. Das Wertverhältnis sank von 1:14 einige Zeit lang auf 1:100, später stieg es wieder etwas an. Heute liegt es auf ungefähr 1:80 oder etwas mehr. Das Angebot an Silber ist sehr von der Verbrauchs- und Produktionsentwicklung anderer Metalle abhängig. Mitte des 19. Jahrhunderts hatte man endlich rostfreien Stahl entwickelt, der dann aufgrund seiner Gebrauchsfreundlichkeit und attraktiven Preises auch in Verband mit dem Wertewandel nach dem Ersten Weltkrieg die Einsatzbereiche des klassischen Silbers vordrang, man denke nur an Servierplatten, Bestecke, Leuchter, und Küchengerät. Gegenläufig dazu hat sich der Bereich Fotografie und Fotochemie unter Verwendung der Silbersalze während des ganzen 20. Jahrhunderts breit entwickelt und wird nun im Zuge der Umstellung auf die digitale Abbildungstechnik wieder an Bedeutung verlieren. Trotz dieser Entwicklung ist die weltweite Silbernachfrage steigend und wird aktuell noch dadurch gedeckt, dass Staaten wie die Volksrepublik China zurzeit ihre Silberreserven veräußern. Da der Bestand drastisch zur Neige geht, wird Silber zurzeit allgemein als stark unterbewertet angesehen, was Anleger wie Bill Gates und Warren Buffett bereits dazu bewegt hat, hohe Summen in Silber zu investieren.

Geschichte

Silber wird von Menschen etwa seit dem 5. Jahrtausend v. Chr. verarbeitet. Es wurde zum Beispiel von den Assyrern, den Goten, den Griechen, den Römern, den Ägyptern und den Germanen benutzt. Damals galt es als wertvoller als Gold. Das Silber stammte meistens aus den Minen in Lavrion, die etwa 50 Kilometer südlich von Athen lagen. Bei den alten Ägyptern war Silber als das Mondmetall bekannt. Im Mittelalter wurden Silbererzvorkommen im Harz (Goslar), in Sachsen (Freiberg und übriges Erzgebirge), Südschwarzwald (Schauinsland, Belchen, Feldberg), Böhmen (Kutna Hora) und der Slowakei entdeckt. Später brachten die Spanier große Mengen von Silber aus Amerika, unter anderem aus der sagenumwobenen Mine von Potosi, nach Europa. Durch diesen Import sank der Silberwert in der alten Welt. Der deutsche Name Silber stammt vom althochdeutschen Wort Silabar, das möglicherweise auf Homers Sagenland Salybe zurückgeht.

Weblinks


- [http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Silber Mineralienatlas - Silber]
- [http://www.fraunhofer.de/fhg/archiv/presseinfos/pflege.zv.fhg.de/german/press/pi/pi2002/03/pi13_ifam.html Anwendung in der Medizintechnik]
- [http://www.silverinstitute.org/ Silver Institute - Verband von Silbeproduzenten]
- [http://www.taprofessional.de/charts/Silber-Unze-Line-Chart.htm Charts: Kurs-Entwicklung einer Unze Silber in Dollar] Kategorie:Chemisches Element Kategorie:Gruppe-11-Element Kategorie:Periode-5-Element Kategorie:Übergangsmetall Kategorie:Mineral Kategorie:Schwermetall ja:銀 simple:Silver th:เงิน

SI-Einheitensystem

Das Internationale Einheitensystem, auch einfach SI (Abk. für frz.: Le Système international d'unités) genannt, verkörpert das moderne metrische System und ist das am weitesten verbreitete Einheitensystem für physikalische Einheiten. Es entstammt ursprünglich den Bedürfnissen der Wissenschaft und Forschung, ist aber mittlerweile auch das vorherrschende Einheitensystem für Wirtschaft und Handel. In der Europäischen Union und den meisten anderen Staaten ist die Benutzung des SI im amtlichen oder geschäftlichen Schriftverkehr gesetzlich vorgeschrieben. Durch das SI werden physikalische Einheiten zu ausgewählten Größen festgelegt. Die Auswahl erfolgt – unter Berücksichtigung der geltenden wissenschaftlichen Theorien – nach praktischen Gesichtspunkten. Nicht-physikalische Größen, zum Beispiel wirtschaftliche oder sozialwissenschaftliche Größen, werden im SI nicht definiert. Das SI wurde 1954 beschlossen und beruht heute auf sieben per Konvention festgelegten Basiseinheiten zu sieben entsprechenden Basisgrößen. Für die Überwachung der Konsistenz und Eindeutigkeit des SI ist das BIPM zuständig. National sind die metrologischen Staatsinstitute zuständig, für sie hat sich vor kurzem die Abkürzung NMI (= national metrological institute) eingebürgert. NMI sind in Deutschland die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), in der Schweiz das Bundesamt für Metrologie und Akkreditierung (METAS), in Österreich das Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen (BEV), in Großbritannien das National Physical Laboratory (NPL) und in den USA das National Institute of Standards and Technology (NIST). In der DDR war die zuständige Behörde das Amt für Standardisierung, Messwesen und Warenprüfung (ASMW). Grundsätzlich können physikalische Größen auch in anderen als SI-Einheiten angegeben werden. In Teilgebieten von Forschung und Wirtschaft sind diese heute weiterhin gebräuchlich und je nach Gesetzeslage teilweise zulässig. Einheiten aus unterschiedlichen Einheitensystemen sollten jedoch nach Möglichkeit nicht gemischt verwendet werden.

Geschichte

Am Ende des zweiten Weltkrieges existierten nach wie vor eine Reihe verschiedener Einheitensysteme und auch systemlose Einheiten in der Welt. Manche davon waren Variationen des metrischen Systems (MKS-System), andere basierten auf dem Angloamerikanischen Maßsystem. Man erkannte, dass weitere Schritte nötig wären, um die Einrichtung eines weltweiten Maßsystems zu fördern. Daher wurde 1948 eine internationale Studie in Auftrag gegeben, um herauszufinden, welche Bedürfnisse bezüglich Maßeinheiten in den Bereichen Wissenschaft, Technik und Bildung vorhanden waren. Aufgrund der Ergebnisse wurde 1954 entschieden, dass ein internationales System auf sechs Basiseinheiten aufbauen sollte. Die sechs empfohlenen Basiseinheiten waren Meter, Kilogramm, Sekunde, Ampere, Kelvin und Candela. 1960 wurden die Einheiten dieses Systems nach der französischen Bezeichnung Système International d'Unités SI-Einheiten genannt. 1971 kam als siebte Basiseinheit das Mol hinzu und wurde an die 6. Stelle zwischen Kelvin und Candela eingeordnet. Das SI ist heute in der ganzen Welt verbreitet. In vielen Ländern ist sein Gebrauch für bestimmte Anwendungsgebiete, namentlich das Eichwesen oder ganz allgemein den amtlichen und geschäftlichen Verkehr gesetzlich vorgeschrieben. In einigen Ländern werden daneben weiterhin traditionelle Maßsysteme verwendet. In den USA haben sich SI-Einheiten nur in wissenschaftlichem und technischem Kontext durchgesetzt. In Großbritannien sind die traditionellen Einheiten aus vielen Bereichen zurückgedrängt worden, halten sich aber zum Beispiel für Entfernungs- und Temperaturangaben. Viele Physiker haben lange Zeit an dem CGS-Einheitensystem festgehalten, das namentlich im Bereich der Festkörperphysik und der physikalischen Chemie handhabbarere Größenordnungen liefert (z. B. Dichten von 1 g/cm³ statt 1000 kg/m³) und in der Elektrodynamik (Gaußsches Einheitensystem) ohne die Basiseinheit Ampere und damit ohne die Pseudo-Naturkonstante ε0 auskommt. Die Kapazität eines Kondensators wird dann in Zentimeter angegeben, wobei ein Zentimeter ungefähr einem Picofarad entspricht. Spätestens in den 1990er Jahren sind die meisten Hochschul-Lehrbücher jedoch auf SI-Einheiten umgestellt worden. Siehe auch: Geschichte von Maßen und Gewichten, Alte Maße und Gewichte

Anwendung und gesetzliche Grundlagen

Internationale Normen, wie die ISO 1000 oder entsprechende EWG-Richtlinien, haben das SI übernommen. In Deutschland wurden die darin festgelegten Einheiten mit dem Gesetz über Einheiten im Messwesen (Einheitengesetz, 1969) als gesetzliche Einheiten für den amtlichen und geschäftlichen Verkehr eingeführt. Die Ausführungsverordnung zu diesem Gesetz (1970) verweist in seiner aktuellen Ausgabe auf die Norm DIN 1301. Seit 1978 ist die Verwendung von alten Einheiten im amtlichen oder geschäftlichen Schriftverkehr in Deutschland verboten; zu den wichtigsten Ausnahmen hiervon zählt die Millimeter Quecksilbersäule für die Angabe von Drücken in Körperflüssigkeiten (z. B. Blutdruck). In Luft- und Seefahrt werden auch jedoch weiterhin Einheiten aus dem angloamerikanischen Maßsystem angewendet.

Systematik

Eine Einheit hat meist einen (ausgeschriebenen) Einheitennamen und ein Einheitenzeichen. Die Namen sind je nach Sprache mit unterschiedlichen Schreibweisen vorgesehen (z. B. dt. Sekunde, engl. second, frz. seconde). Die Einheitenzeichen sind international einheitlich (z. B. s).- Ausnahmen: Das Liter hat zwei Einheitenzeichen, der Vollwinkel gar keins. Für manche Einheiten (z. B. Karat) sind zwar Einheitenzeichen üblich, oder national festgelegt, aber nicht international vereinbart. Diese Beispiele für Ausnahmen bewegen sich allerdings außerhalb des eigentlichen SI im Bereich der gesetzlichen Einheiten im Messwesen; das Liter wird jedoch zusammen mit dem SI akzeptiert.

Schreibweisen

Einheitenzeichen werden in aufrechter Schrift gesetzt und folgen mit kleinem Zwischenraum dem Zahlenwert, auch bei Prozent und Temperaturangaben in Grad Celsius; vor den Einheitenzeichen der Winkeleinheiten Grad, Minute und Sekunde wird jedoch kein Zwischenraum gesetzt. Die Schreibweisen sind in DIN 1301 geregelt. Bei der Schreibweise von Einheitenzeichen ist die Groß-/Klein-Schre