Fokkos Technikblog

Wie funktioniert das eigentlich? Und wieso?

Wasserstoff aus Methan

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Haben ein paar junge Ingenieure das energietechnische Ei des Kolumbus gefunden?

Wasserstoff aus Methan herzustellen, eine geniale Idee: Wäre es ein paar Tage früher in der Frankfurter Rundschau gestanden, hätten Leute mit einem naturwissenschaftlich-technischen Hintergrund es für einen Aprilscherz halten können. Es wäre allerdings ein typischer Insiderwitz gewesen. Die meisten Menschen nämlich besitzen annähernd so wenig Ahnung von Physik und Chemie wie die Politiker, welche die viel gepriesene Energiewende mithilfe von „Grünem Wasserstoff“ herbeischwurbeln und herbeiträumen zu können meinen.

Wasserstoff statt Erdgas?

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Ein Schritt zurück in die Zeiten des Stadtgases

Nach dem nun infolge des Krieges in der Ukraine Erdgas zwar nicht knapp, aber schweineteuer geworden ist, brennt unserer Regierung gewaltig der Kittel. Nicht nur, dass unsere Industrie damit beginnt, abzuwandern. Auch der Bürger beginnt zu murren und gar mancher könnte Umfragen zufolge sein Wahlverhalten in eine Richtung ändern, die man lieber nicht haben möchte. Strom kommt ja, wenn schon mal nicht aus Wind- und Sonnenkraftwerken, so doch gewissermaßen aus der Steckdose: Man kann ihn ja durchaus auch aus Nachbarländern importieren, die ihre Atom-und Kohlekraftwerke nicht abgeschaltet haben bzw. abschalten wollen. Aber wo kriegen wir das Gas her, das ja schließlich auch ein wichtiger Bestandteil unserer Energieversorgung ist? Ist Wasserstoff statt Erdgas die Lösung?

Elektrische Einheiten und das Ohmsche Gesetz I

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Georg Simon Ohm spielte gerne mit Strom…

Die Elektrizität spielt eine gewaltige Rolle in unserem Leben. Ohne sie wäre unsere komfortable Welt genauso wenig möglich wie ohne Stahl. Ein grundlegendes Verständnis für Elektrizitätslehre und elektrische Einheiten ist notwendig, um moderne Technik zu verstehen.

Sommerzeit – Energietechnischer Schuss in den Ofen

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Jedes Jahr die gleichen Probleme

Dieses Wochenende ist es wieder soweit. In der Nacht von Samstag auf Sonntag werden Uhren um 2:00 Uhr um 1 Stunde auf 3:00 Uhr vorgestellt. Auch nach über 40 Jahren gibt es noch Leute, die ihre Probleme damit haben, ob sie ihre Zwiebeln für die Sommerzeit nun eine Stunde vor- oder eine Stunde zurück stellen sollen. Aber wenn man den Hintergrund kennt und ein wenig logisch denken kann, sollte da nichts mehr schief gehen.

Strom aus Sonnenwärme: eFuels und mehr

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Alternative zur Fotovoltaik

Außer durch Windkraft wird bei uns Strom aus erneuerbaren Energiequellen in bedeutendem Umfang durch Fotovoltaik erzeugt. Eine Alternative hierzu bietet der Weg über die Solarthermie: Strom aus Sonnenwärme. Das bietet gewisse Vorteile, vor allem, wenn Sonneneinstrahlung im Überfluss vorhanden ist. Und wenn Strom im Überfluss erzeugt werden kann, wird auch P2L – eFuels die Herstellung von synthetischen Kraftstoffen mit elektrischen Strom- interessant.

Fotografieren – digital oder konventionell?

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Was geht mit der Kamera?

Fotografieren ist schon seit vielen, vielen Jahren mehr oder weniger Volkssport. Gingen bei der konventionellen Fotografie, also mit Film und Entwicklung, zuletzt noch die Kosten für letzteres ein wenig ins Geld, lässt sich der Preis einer Digitalaufnahme fast schon nicht mehr berechnen. Da die eingebaute Kamera heute Standard beim Smartphone ist, wird man schier gar nicht mehr beziffern können, wie viele Knipsies jeden Tag auf diesem Planeten gemacht werden. Doch auch die altbackene Variante, die konventionelle Kamera, hat noch nicht gänzlich ausgedient.

Unser Freund, der Kohlenstoff

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Ein sehr vielseitiges Element

Was die komplette Erdkugel angeht, ist der Kohlenstoff keines der häufigen Elemente. Dafür kommt er im belebten Teil der Erde in umso größerer Menge vor. Kein Lebewesen kommt ohne Kohlenstoff aus. Und auch in unserem technischen Lebensumfeld ist er öfter zu finden, als wohl so mancher denkt.

Harmonielehre mit dem Computer – MuseScore I

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Ein kostenloses Notensatzprogramm macht Musiktheorie leicht

In der Schule hat sich wohl so mancher herum gequält, wenn in der Musikstunde Musiktheorie, also Harmonielehre dran war. Jedenfalls ging es mir so. Und als ich Gitarre spielen lernte, erklärte mir niemand, warum man einen ausgerechnet diesen Akkord an einer bestimmten Stelle spielt. O. k., ich will nun weder meinen Musiklehrer aus dem Gymmie schlecht machen, noch meinen Gitarrenlehrer. Vor gut einem halben Jahrhundert gab es ja noch keine Notensatzprogramme wie man sie heute hat. Mit denen kann man nämlich Noten nicht nur wunderschön schreiben, sondern auch erklingen lassen. Und sich daher sehr leicht Zusammenhänge in der Harmonielehre klarmachen.

Android Handy-Apps

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Schlaue Helferlein für Schlaue Telefone – Eine kleine, willkürliche Auswahl

Bei Leuten, die andere Menschen führen müssen, wird das Handy in der Hand gelegentlich zum roten Tuch. Tatsächlich aber eignen sich Smartphones zu weit mehr als so manche vielleicht wissen. Man hat nämlich mit seinem schlauen Telefon einen vollwertigen Computer in der Hosentasche. Mit den richtigen Android Handy-Apps kann man so allerhand im Beruf und beim Hobby bewerkstelligen.

Die Tonleiter: Frequenzen und Harmonie II

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Wie eine Tonleiter entsteht

Musik beruht – zumindest zu einem großen Teil – letztendlich auf Physik. Welche Töne zusammen gut klingen und welche grün, kann man physikalisch herleiten. Im ersten Teil dieses Blogartikels war von Schwingungen, Frequenzen, Grund- und Obertönen die Rede. Pythagoras war nach unserem Wissen der erste, der sich mit den Längenverhältnissen von schwingenden Saiten befasste. Also mit Frequenzverhältnissen. Damit begründete er die Musiktheorie, die Harmonielehre. Dabei fand er, das zwei Töne umso besser zusammenklingen, je einfacher das Verhältnis ihrer Frequenzen zueinander ist. Und außerdem erfand er eine Methode, um eine Tonleiter zu bauen.

Dies ist der zweite Teil eines zweiteiligen Artikel. Zum ersten Teil geht es hier.

Frequenzen und Harmonie I

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Wie Musik funktioniert – Die Töne

Ob Töne von einem archaischen Saiteninstrument erzeugt werden oder von einem digitalen Synthesizer, spielt keine Rolle: Ob die Musike gut klingt oder grün, beruht auf genau den gleichen Gesetzmäßigkeiten von Frequenzen und Harmonie. Sie beruhen zu einem gewissen Teil auf individuellem Empfinden und Hörgewohnheiten, zu einem großen Teil aber auch auf blanker Physik. Und diese Physik hinter der Musik ist nun noch nicht einmal besonders schwer zu verstehen.

Normzahlen und Renard-Serien – Was bitte ist denn das?

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Fesselballons, arithmetische und geometrische Reihen

In der Technik muss man öfter einmal Dinge vergrößern oder verkleinern. Der Fachausdruck dafür nennt sich Skalieren. Auf diese Weise kann man auch einen im Prinzip gleichen Gegenstand, wie etwa eine Schraube, in verschiedenen Größen herstellen. Um in so einem Fall eine vernünftige Abstufung der Größen zu erreichen, kann man Normzahlen verwenden. Die Reihen der Normzahlen nennt man auch Renard-Serien.

Lambdawert und Lambdasonde

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Oder: Warum säuft mein Auto, wenn es ein Loch im Auspuff hat?

Vor -zig Jahren, als Katalysatoren bei Autos anfingen zum Standard zu werden, hörte man die Begriffe geregelter Kat und ungeregelter Kat. Heute sind diese beiden Begriffe fast in Vergessenheit geraten. Mittlerweile ist es selbstverständlich geworden, dass ein Kat geregelt wird, sieht man einmal von kleinen Motorradmotoren ab. Auch vom Lambdawert und der Lambdasonde hört man nicht mehr so viel. Höchstens noch, dass mit der Lambdasonde offenbar etwas nicht in Ordnung sei, wenn die Abgaswerte eines Motors nicht stimmen. Was hat es aber mit diesem Lambdawert und der zugehörigen Sonde auf sich?

Die elektromagnetische Induktion

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Stromschlag und Zündfunken

Die elektromagnetische Induktion ist eine physikalische Erscheinung, die in der Elektrotechnik eine wichtige Rolle spielt. Nicht nur die Zündanlagen von Autos und Motorrädern beruhen auf ihr: Mit der Ausnahme der Fotovoltaik funktioniert praktisch unsere ganze Stromerzeugung mit elektromagnetischer Induktion.

Physikalische Einheiten und wie sie zusammenhängen IV

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Jetzt wird’s spannend: Druck und Zug

Eine wichtige Rolle in der Technik spielen mechanische Spannungen. Sie können als Druck- und Zugspannungen auftreten. Beide Male geht es jedoch um Kraft, die auf die Fläche bezogen wird. Und natürlich gibt es physikalische Einheiten für die mechanische Spannung, damit man mit ihr auch rechnen kann.

Physikalische Einheiten und wie sie zusammenhängen III

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Jetzt wird gearbeitet und geleistet!

Physikalische Einheiten der Arbeit/Energie und Leistung: Kraft ist Masse mal Beschleunigung. Arbeit ist Kraft mal Weg. Und wie sieht es mit der (mechanischen) Leistung aus? Hier kommt nun wieder einmal die Zeit ins Spiel und wird sogar zur dritten Potenz erhoben. Klingt komisch – ist aber so. Und warum es so ist, wird wiedereinmal klar, wenn man sich überlegt, was die einzelnen Größen in der Geschichte – und damit in der Formel – bewirken.

Frohe Weihnachten!

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Ein frohes und besinnliches Weihnachtsfest wünsche ich allen.

Euer Fokko

Die Pferdestärke – Die (un)bekannte Einheit

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Was leistet ein Pferd?

Eigentlich ist es keine gesetzliche Einheit mehr, das PS. Irgendwie aber doch geduldet, denn man darf mechanische Leistung zusätzlich zu der Angabe Kilowatt in PS vermerken. Das wird vor allem bei Autos und Motorrädern auch grundsätzlich gemacht. Eine Pferdestärke ist weniger als ein Kilowatt, daher ist bei gleicher Leistung die Zahl größer, wenn man sie in PS angibt. Aber wo kommt diese Einheit eigentlich her? Und wie ist sie definiert?

Die Belichtung – Wichtig auch in der digitalen Fotografie

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Licht in die dunkle Kammer bringen

Auch bei der digitalen Fotografie dreht es sich wie bei der konventionellen um einige wichtige optische Größen, die über die Belichtung entscheiden: Brennweite, Blende und Belichtungszeit. Die Filmempfindlichkeit ist hier zwar nicht mehr wirklich vorhanden, wird aber simuliert. Wer sich von der konventionellen Fotografie her damit auskennt, kann sein Wissen weiterverwenden. Und wer gleich mit einer Digitalen einsteigt, dem hilft es ebenfalls, wenn er über diese Dinge Bescheid weiß.

Physikalische Einheiten und wie sie zusammenhängen II

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Physikalische Einheiten und der Formelkram

Grundlegende physikalische Einheiten sind für sich selbst definiert. Sie reichen aber lange nicht aus, um alle Größen anzugeben, die in der Physik vorkommen. Die vielen Einheiten, die man braucht, um physikalische Vorgänge zahlenmäßig zu beschreiben, werden jedoch allesamt aus den Grundeinheiten zusammengebaut.

Physikalische Einheiten und wie sie zusammenhängen I

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Länge, Masse, Zeit und Co.

Eine ganz wichtige Sache in der Physik sind die Einheiten, in denen physikalische Größen angegeben werden. Dabei gibt es Grundeinheiten, die man ursprünglich mal an natürlichen Größen wie dem Umfang der Erde oder der Dauer eines Sonnentages festgemacht hat. Davon leitet sich dann eine Unzahl von zusammengesetzten Einheiten ab, die oft auch eigene Namen haben. Dabei gibt es ein kleines Geheimnis: Wer die Einheit einer physikalischen Größe kennt und versteht, braucht sich die Formel nicht mehr zu merken, mit der sie berechnet wird.

Eisenwerkstoffe

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Das Eisen und sein Kumpel, der Kohlenstoff

Die Eisenwerkstoffe, vor allem der Stahl, sind die wichtigsten Metalle in unserer modernen Welt. Ohne sie wäre unsere Technik vermutlich nie entstanden. Und wenn man genauer hinsieht, ist es eine kleine Besonderheit in der Chemie, ohne die unsere technischen Errungenschaften nicht möglich gewesen wären: das Zusammenwirken von Eisen und Kohlenstoff im Stahl.

Metall – Was ist denn das eigentlich?

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Geheimnisvolle Alltagsmaterialien

Metalle sind alltäglich. Sie begegnen uns überall. Wir glauben Sie zu kennen, wissen aber eigentlich nichts über sie. Ohne Metalle gäbe es unsere heutige Welt nicht. Sie sind ein unverzichtbarer Bestandteil unserer Technik, haben gemeinsame aber auch unterschiedliche Eigenschaften. Wir glauben, ein Metall zu erkennen, wenn wir es sehen. Wir können aber nicht sagen, was es eigentlich ausmacht, dass ein Stoff ein Metall ist. Zeit, das Geheimnis der Metalle zu lüften!

Fotografieren mit dem Handy

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Oder: Warum man auf Selfies immer so doof aussieht

Fotografieren mit dem Handy ist watscheneinfach. Auch Leute, die vom Fotografieren keine Ahnung haben, bekommen mit dem Smartphone sehr ordentliche Bilder hin. Allerdings hat die Handykamera ihre Tücken, die man kennen sollte. Das gleiche gilt für kompakte Digitalkameras.

Digitale Bilder für Computer, Handy und Co.

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Pixelgrafik und Vektorgrafik – Wo ist der Unterschied?

Schon recht früh in der Entwicklung des Computers begann man auch digitale Bilder zu verwenden. Je leistungsfähiger die Rechner wurden, umso bessere Qualität wurde auch bei der Verarbeitung und Darstellung von Bildern möglich. Digitale Bilder spielen sowohl in der Kunst als auch in der Technik eine große Rolle. Sie verdrängen „echte“ Zeichnungen und Fotografien mehr und mehr. Ob es nun technische Zeichnungen sind oder Fotos – die Digitaltechnik macht bildliche Darstellungen wesentlich billiger. Außerdem kann man digitale Bilder praktisch beliebig oft vervielfältigen, ohne dass sie an Qualität verlieren.

Differenzialgetriebe – Wie funktioniert das?

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Dein Differenzial, das unbekannte Getriebe im Allrader und im herkömmlichen Auto

Praktisch kein Auto kommt ohne aus: Das Differenzialgetriebe ist unerlässlich, wenn man mit einem Auto schneller als im Schritttempo Kurven fahren will. In Kurven müssen sich nämlich die zwei Räder, die auf einer Achse sitzen unterschiedlich schnell drehen. Das ist kein Problem bei Rädern, die nicht angetrieben werden. Bei angetriebenen Achsen aber muss ein Mechanismus her, der es ermöglicht, beide Räder mit unterschiedlichen Drehzahlen anzutreiben. Und das leistet das Differenzialgetriebe, das von den meisten Leuten nur kurz als Differenzial bezeichnet wird und bei mir kurz „Diffi“ heißt.

Kühlschrank und Wärmepumpe

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Oder: Wir überlisten den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik

Früher war der Mensch froh, wenn er es sich wärmer machen konnte, als es draußen war. Seit der Entdeckung des Feuers war das warme Heim nur noch eine Frage des Fleißes beim Brennholz machen. Irgendwann aber wurde er unverschämt und wollte nicht nur außer Wärme auch Bewegung erzeugen können, sondern auch Kälte: Eine Weile nach der Dampfmaschine wurde die Kältemaschine erfunden – und heute heizen wir mit letzterer auch noch die Bude. Kühlschrank und Wärmepumpe: ein Prinzip – zwei gegensätzliche Anwendungen.

Masse und Gewicht – Was ist was?

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Begriffsverwirrung ein für alle Mal beseitigt

Zwei grundlegende Dinge in der Physik sind Masse und Gewicht. Wenn man sie nicht sauber trennt, wird es schwer, den Rest der Physik zu kapieren. Beide sind nicht dasselbe, auch wenn es ohne Masse kein Gewicht gibt. Wo aber liegt der Unterschied? Wie hängen Masse und Gewicht zusammen? Und welche Rolle spielen Weg und Zeit dabei? Im Grunde ist das alles aber gar nicht so furchtbar kompliziert…

Wärmekraftmaschinen

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Vom Feuer zur Bewegung

Wärmekraftmaschinen sind schon seit langem ein essenzieller Bestandteil unserer Technik. Wo Bewegung entsteht, steckt letztendlich in den meisten Fällen eine Wärmekraftmaschine dahinter. Das war schon zu Anfang der Industrialisierung so, als eine Dampfmaschine über Transmissionen die urtümlichen Drehbänke und Fräsmaschinen einer Fabrik antrieb. Und auch heute bezieht die modernste CNC- Werkzeugmaschine ihren Strom oft noch aus Kohle- oder Atomkraftwerken, bei denen Wärme mithilfe von Dampfturbinen in Bewegung umgewandelt wird.

Der Erste und der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik

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„There is no such thing as a free lunch.“

Grundlegend für die Physik wie wir sie kennen sind der erste, aber auch der zweite Hauptsatz der Thermodynamik. Der erste ist auch unter dem Namen „Energieerhaltungssatz“ oder „Satz von der Erhaltung der Energie“ bekannt. Beide Sätze sollte man kennen, wenn man sich für Energietechnik oder auch für Physik ganz allgemein interessiert.

Technik-Wissen für alle

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Durchblick bei Technik-Themen

Fokkos Technikblog ist nun neben Fokkos Bikeblog und Fokkos Männerblog mein drittes Blog. Hier ist der Platz für Technik-Themen, die einerseits keine Motorradtechnik sind aber andererseits mein Männerblog zu techniklastig machen würden. Außerdem ist Technik-Wissen ja auch nicht nur Männersache – aber genau der Eindruck würde entstehen, wenn mein Männerblog mit Technik-Themen voll gepackt wäre.

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