1 a) Beschreiben Sie den Unterschied zwischen „dynamischen“ und „statischen“ Streuexperimenten.
1 b) Welche Methoden kennen Sie zur Strukturbestimmung von „einkristallinen“ und „polykristallinen“ Materialien.
Beschreiben Sie die verschiedenen Bindung im Festkörper
3 a) Was versteht man unter „Aktivierungsenergie“? Wie kann man bei Kenntnis der Phonenfrequenz, der Aktivierungsenergie sowie der Temperatur die Diffusionsfrequenz berechnen?
3 b) Random Walk
3 c) Was ist ein Diffusionspaar? Geben Sie den Verlauf der Konzentrationen ca, cb über der Zeit an.
4 Grenzflächen
4 a) Welche grundsätzlichen Möglichkeiten gibt es für die Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Festkörper.
4 b) Beschreiben Sie die heterogene Nukleation
4 c) Wie bestimmt man die Bindungsenergie eines Kristalls. Wie heißt das Diagramm, welches die Bindungsenergie im Kristall abhänig von der Orientierun angibt?
5 Bändermodell
Wie sehen Metalle, Halbleiter, Isolatoren im Bändermodell aus. Erklären Sie daraus die elektrische Leitfähigkeit. Was ist ein p-n Übergang? Wie sehen dort die Energieniveaus aus?
Ich hab sogar ein bisschen die Phasendiagramme vermisst … Ich glaub das Eutektikum haben wir in der Vorlesung 5 mal besprochen.
weil’s bei der prüfung zu physik II so gut funktioniert hat, hab ich auch für die materialwissenschaften mit hilfe der fachschaftsfragensammlung eine ähnliche ausarbeitung erstellt. wie befürchtet sind die professoren bei der fragenstellung kreativer als in physik II, ein paar ‚kernfragen‘ gibt’s aber auch bei dieser prüfung.
die fragen sind aus folgenden prüfungen entnommen:
9.1.09, 3.10.08, 20.4.07, 6.10.06, 2.6.06, 3.2.06, 30.1.06, 10.6.05, 2.2.05.
auch diesmal gilt, dass es zu den von mir verwendeten schlagwörtern unterschiedliche unterfragen geben kann. matwis.pdf (25.2 KB)
25.03.09
1)Bragg Bedingung im normalen und reziproken Gitter. Zusammenhang der beiden Formeln.
Diffusionsarten
Diffusion an Grenzflächen (mind. 4 Stk)
Wachstum eines Diffusionspaares mit Gamma-Phase (2 Bereiche beschreiben) + Diagramm
3)Spannungsdehnungsdiagramm der Elastomere, duktilen und spröden (S 193-203)
Materialien, einzeichnen des Proportionalitätsbereiches - wie heißt
der Proportionalitätsfaktor, Beispiele nennen (je 2)
Worin liegt die hohe elastische Dehnbarkeit von Elastomeren begründet?
4)thermische Leitfähigkeit (definition)? Beiträge – Grenzen
(Streuprozesse)?Vergleich mit elektrischer Leitfähigkeit?
Bsp. für Materialien mit hohem und niedrigem Wärmeleitkoeff.? Diagramm der Temperaturabhängigkeit der thermischen Leitfähigkeit?
Wozu benötigt man Materialien mit hoher bzw. niedriger thermischer Leitfähigkeit
Beschreiben Sie die Unterschiede zwischen folgenden magnetischen Materialien:
a) paramagnetisch
b) ferromagnetisch
c) ferrimagnetisch
d) antiferromagnetisch
naja wenn ich mir die beiträge davor so anschau, haben sich die fragen doch zT ziemlich gewandelt…
bakk fragen sind sch***. verdammt wieso hab i des ned scho früher gemacht…
Welche Versetzungen & Stapelfehler gibt es im fcc-Kristall. Burgersvektoren und Gleitebenen im fcc-Kristall.
Was sind die wichtigsten Diffusionsmechanismen im FK + skizzieren. Diffusionsmechanismen an Grenzflächen (mindestens 4 aufzählen).
Wann bilden sich eutektische, intermetallische & peritektische Systeme abhängig von den Wij-Relationen (Wechselwirkung).
Isolatoren, Halbleiter, Metalle anhand von Bändermodell skizzieren. Erklären sie damit die Temperaturabhängigkeit des elektr. Widerstands dieser.
freies Elektronengas: Herleitung Fermiradius & Fermienergie anhand von Heisenbergscher Unschärferelation, dN, Zustandsdichte in Abhängigkeit von E aufzeichnen.
peritektisches System zeichnen + Verlauf der Abkühlung bei 3 sehr unterschiedlichen Konzentrationen beschreiben. Was ist die peritektische Reaktion
Mechanische Eigenschaften: duktile, spröde Materialien & Elastomere (je 2 Bsp). Spannungs-Dehnungsdiagramme zeichnen, Proportionalitätsbereich einzeichnen, wie heißt dieser Faktor? Worin liegt große Elastizität von Elastomeren begründet?
Zeitlichen Verlauf der zwischenschichtdicke bei Diffusionspaar mit Gamma-Phase zeichnen. Was ist Reaktionskontrolliertes, was Diffusionsorientiertes Verhalten?
a) Beschreiben Sie die unterschiedlichen Bravais-Gittertypen eines Festkörpers.
b) Erklären Sie den Unterschied zwischen einem reziproken Gitter und einem realen Gitter.
c) Wie lautet die Bedingung (Formel) für die Bragg’sche Beugung am realen Gitter und im reziproken Gitter.
a) Beschreiben Sie die Methoden zur Strukturanalyse mit Hilfe der Röntgenbeugung.
b) Wie entsteht Röntgenstrahlung?
Die Ausbildung einer eutektischen, intermetallischen oder peritektischen Phase hängt von der spezifischen Wechselwirkung zwischen den Komponenten, W_{i,j}, ab.
Geben Sie die entsprechenden Relationen für die oben genannten Phasen an.
Zeichnen Sie ein typisches Phasendiagramm eines peritektischen Systems und diskutieren Sie mindestens 3 wesentlich verschiedene Konzentrationsbereiche dieses Phasendiagramms beim Übergang vom flüssigen zum festen Zustand. Geben Sie die peritektische Phasenreaktion an und erklären sie den Ablauf.
Mechanische Eigenschaften
a) Man skizziere die experimentelle Anordnung des idealen Zugversuches und definiere jene beiden Größen, die sich aus dem Zugversuch bestimmen lassen
b) Welche drei Grundklassen von Materialien können aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften definiert werden? Man skizziere ihre Spannungs-Dehnungsdiagramme und führe mindestens zwei Vertreter jeder Materialklasse an.
c) Nennen sie (abgesehen vom Zugversuch) noch mindestens zwei Methoden zur experimentellen Bestimmung mechanischer Eigenschaften und beschreiben Sie deren prinzipiellen Aufbau.
Modell des freien Elektronengases:
Leiten Sie, ausgehend von der Unschärferelation, das Volumen eines Zustandes im reziproken Raum, den Fermi-Wellenvektor p_{f}, die Fermi Energie E_{f}, sowie die differentielle Zustandsdichte dn ab. Geben Sie graphisch die Energieabhängigkeit der Zustandsdichte an.
Was versteht man unter einem Leiter, Halbleiter und Isolator? (skizzieren Sie die entsprechenden Bandmodelle) und besprechen Sie den jeweils daraus resultierenden temperaturabhängigen elektrischen Widerstand.
diskutieren sie gleitebenen, versetzungen und stapelfehler im
a) fcc-kristall
b) bcc-kristall
magnetische materialien
a) dia-, para-, ferro-, ferri-, antiferromagnetismus
b) unterschied hart- und weichmagnetische materialien. welche materialien kommen zum einsatz?
c) lesekopf einer festplatte
mechanische eigenschaften
a) spannungs- dehnungskurve (spröde, duktile, elastomere)
b) lineare bereiche (e-modul)
c) worin liegt die extreme dehnung von elastomeren begründet?
diffusion
a) diffusionsfrequenz
b) random walk
c) difffusionspaar, konzentrationsprofil in abhängigkeit von t
thermische leitfähigkeit
a) definition und beschreibung
b) beiträge und limitierung der leitfähigkeit (streuprozesse)
c) zusammenhang el. und therm. leitfähigkeit
d) typ. abhängigkeit der therm. leitfähigkeit von der temperatur
e) wozu hohe bzw. niedrige therm. leitfähigkeit
1.)Wodurch entsteht Magnetische moment
Beispiele dia, para, ferro, ferri, antiferri
was ist mikromagnetismus
verschiedene hysterese kurven für legierungen/ hartmagnete
2.) die frage mit intermetallisch, eutektisch, und peritektisch hängen von Wij ab, relationen erklären.
typisches peritektisches diagramm zeichnen.
Peritektische reaktion
hab mal ein paar fragen ausgearbeitet sind zwar nicht alle aber immer hin
falls es fehler gibt bitte sagen Fragen zu Materialwissenschaften.doc (761 KB)
Strukturanalyse von
a) Elektronen und
b) Neutronenbeugung und
c) vergleiche Vor- & Nachteile.
Erkläre anhand eines Phasendiagrammes (freie Enthalpie vs. Konzentration)
a) Wann es zur Ausbildung eines eutektischen, peritektischen und intermetallischen Phase kommt. (Es genügt 1 Diagramm)
b) PHasendiagramm (Temperatur vs. Konzentration): eutektisches System mit vollständiger Unlöslichkeit im festen Zustand und beschreibe jeweilige Teil-Phasenräume.
c) Konode + Hebelgesetz erklären
a) Begründe ausgehend von der Lösung der Diffusionsgleichung für punktförmige Quellen und ideal mischbaren Diffusionspaar, das WAchstum der Dicke der Durchmischzone mit der Wurzel aus der Zeit.
b) Welche Zusammensetzung hat das Diffusionspaar bei Konstanter Temperatur nach unendlich langer Zeit, wenn Phasendiagramm des Paares die begrenzende Phasen alpha und beta aufweist.
c) Zu welchen Abweichungen vom parabloschen Wachstumsgesetz kommt es bei Bildung einer intermediären Phase im Diffusionspaar? Erläutere den Zusammenhang von „reaktionskontrolliert“ und „diffusionskontrolliert“.
a) Zeichne Spannungs-Dehnungskurve von spröde, dukive und Elastomere und nenne jeweils 2 Beispiele
b) Einzeichnen der linearen Proportionalität von Spannung und Dehnung. Wie heißt der Proportionalitätsfaktor?
c) Was ist der Grund für extreme reversible Verformbarkeit bei Elastomeren?
a) Diskutieren Sie die unterschiedlichen Kristallsysteme und Bravaisgitter
b) Diskutieren Sie die Kristallstruktur von NaCl und noch 2, die ich vergessen habe
c) Diskutieren Sie die Unterschiede zwischen intrinsische und extrinsische Stapelfehler und Antiphasengrenze
a) Definieren Sie Innere Energie und Enthalpie über 1. Hauptsatz. Warum wird eher Enthalpie zur Beschreibung der Zustände verwendet
b) Entropie über 2. Hauptsatz definieren, Freie Enthalpie und Freie Energie definieren. Wann läuft ein Prozess spontan
c) Freie Enthalpie eines Mischsystems angeben.
Erkläre anhand eines Phasendiagrammes (freie Enthalpie vs. Konzentration)
a) Wann es zur Ausbildung eines eutektischen, peritektischen und intermetallischen Phase kommt. (Es genügt 1 Diagramm)
b) PHasendiagramm (Temperatur vs. Konzentration): peritektisches System und beschreibe jeweilige Teil-Phasenräume.
c) Konode + Hebelgesetz erklären
a) Zeichne Spannungs-Dehnungskurve von spröde, dukive und Elastomere und nenne jeweils 2 Beispiele
b) Einzeichnen der linearen Proportionalität von Spannung und Dehnung. Wie heißt der Proportionalitätsfaktor?
c) 2 weitere Prüfverfahren von mechanischen Eigenschaften.
a) thermische leitfähigkeit
a) definition und beschreibung
b) beiträge und limitierung der leitfähigkeit (streuprozesse)
c) zusammenhang el. und therm. leitfähigkeit
d) typ. abhängigkeit der therm. leitfähigkeit von der temperatur
e) wozu hohe bzw. niedrige therm. leitfähigkeit
Ich hab die von christiank8687 geposteten Prüfungsfragen vom 30.09.2010 um die fett gedruckten Wörter ergänzt
a) Diskutieren Sie die unterschiedlichen Kristallsysteme und Bravaisgitter
b) Diskutieren Sie die Kristallstruktur von NaCl**, CsCl, ZnS**
c) Diskutieren Sie die Unterschiede zwischen intrinsische und extrinsische Stapelfehler und Antiphasengrenze
a) Definieren Sie Innere Energie und Enthalpie über 1. Hauptsatz. Warum wird für Festkörper eher Enthalpie als Energiemaß verwendet?
b) Entropie über 2. Hauptsatz definieren, Freie Enthalpie und Freie Energie definieren. Wann läuft ein Prozess spontan ab? Wann ist Gleichgewichtszustand erreicht?
c) Freie Enthalpie eines Mischsystems angeben.
Erkläre anhand eines Phasendiagrammes (freie Enthalpie vs. Konzentration)
a) Wann es zur Ausbildung eines eutektischen, peritektischen und intermetallischen Phase kommt. (Es genügt 1 Diagramm)
b) PHasendiagramm (Temperatur vs. Konzentration): peritektisches System und beschreibe jeweilige Teil-Phasenräume.
c) Konode + Hebelgesetz erklären
-) idealen Zugversuch beschreiben; welche beiden wichtigen mechanischen Größen können damit bestimmt werden?
a) Zeichne Spannungs-Dehnungskurve von spröde, dukive und Elastomere und nenne jeweils 2 Beispiele
b) Einzeichnen der linearen Proportionalität von Spannung und Dehnung. Wie heißt der Proportionalitätsfaktor?
c) 2 weitere Prüfverfahren von mechanischen Eigenschaften.
a) thermische leitfähigkeit
a) definition und beschreibung
b) beiträge und limitierung der leitfähigkeit (streuprozesse)
c) zusammenhang el. und therm. leitfähigkeit
d) typ. abhängigkeit der therm. leitfähigkeit von der temperatur
e) wozu hohe bzw. niedrige therm. leitfähigkeit
1.a) Aus welchen Teilen setzt sich das magnetische Moment der Atome zusammen
b)Beispiele für Dia, Ferro, Para, Ferri, und Anitferro-mag.?
c) Mikromagnetismus beschreiben
d) Skizziere die Hysteresekurven von hartmagnetischen Stoffen/Legierungen
Röntgen/Neutronenanalyse - Vergleiche
Aktivierungsenergie, Random Walk, Rekations-Diffusionskontrolliertes Wachstum
Therm. Ausdehnung:
x)Wie lautet die Definitionsgleichung der therm. Ausdehnung?
x)Skizzieren sie ein Potential, das Anlass zur therm. Ausdehnung gibt & beschreiben sie daraus die Ursache der therm. Ausdehnung
x) Gesucht: Graph. Zusammenhang zw. Schmelztemp. und Ausdehnung
x) Warum haben einige Materialien keine therm. Ausdehnung? → ein Beispiel aus dieser Gruppe nennen
1
a)Beschreiben Sie die unterschiedlichen Bindungsarten in einem Festkörper.
b) Beschreiben Sie die Elementarzelle (Kristallstrukturen) von NaCl, CsCl, und ZnS
(10 Punkte)
2 Magnetische Materialien:
a) Erklären Sie, aus welchen Beiträgen sich das magnetische Moment von Atomen zusammensetzt.
b) Geben Sie Beispiele (Materialien) für diamagnetische, paramagnetische, ferromagnetische, ferrimagnetische und antiferromagnetische Materialien an.
c) Geben Sie Beispiele (Materialien) für hart- und weichmagnetische Legierungen an. Worin unterscheiden sich Hartmagnete von Weichmagneten.
(10 Punkte)
3 Grenzflächenphysik
a) Welche drei grundlegenden Fälle können für den Kontakt einer Flüssigkeit mit einer Festkörperoberfläche unterschieden werden.
b) Man definiere den Begriff „heterogene Nukleation“ und erläutere die Rolle von Grenzflächen bei diesem Prozeß.
c)Wie lässt sich die Grenzflächenenergie „sigma“ in Abhängigkeit von kristallographischen Orientierung?
(10 Punkte)
4 Mechanische Eigenschaften
a) Man skizziere die Spannungs-Dehnungskurven von spröden Materialien, duktilen Materialien und Elastomeren und nenne je zwei Beispiele für diese Materialklassen
b) Man zeichne in jeder Kurve jenen Bereich ein, in der die Spannung linear proportional zur Dehnung ist. Wie nennt man den Proportionalitätsfaktor.
c) Was ist der Grund für die extreme reversible Verformbarkeit von Elastomeren?
(10 Punkte)
5 Thermische Ausdehnung
i) Geben Sie die Definitionsgleichung der thermischen Ausdehnung an.
ii) Skizzieren Sie ein Potential, das Anlass zur thermischen Ausdehnung gibt und beschreiben Sie - daraus folgernd - die Ursache der thermischen Ausdehnung
iii) Geben Sie (graphisch) den Zusammenhang zwischen Schmelztemperatur und thermischer Ausdehnung an
iv) Geben Sie dir Ursachen an, warum einzelne Materialien KEINE thermische Ausdehnung aufweisen. Benennen Sie zumindest ein Material aus dieser Gruppe
(10 Punkte)