Altklausur 15/16

Question 1

Erklären Sie die 8 Gestaltungsmaßnahmen des Eco-Design für energie-verbrauchende Produkte.

Accepted Answer

1. Produktdefinition, Standards und Gesetzgebung ⇓ ⇓ ⇓ 2. Analyse von 3. Verbraucher 4. Technische AnalyseÖkonomie und Analyse und lokale existierenderMarkt Infrastruktur Produkte ⇓ ⇓ ⇓ ⇓ 5. Definition eines Referenz-Produktes ⇐ EuP Ökoreport ⇓ ⇓ ⇑ 7. Überprüfung 6. Technische Analyse (LCA) Beste verfügbare Technologie (BAT) 8. Analyse unterschiedlicher Szenarien

Question 2

Welche Produkte entstehen beim vollständigen Verbrennungsprozess? Welche Auswirkun-gen haben sie?

Accepted Answer

Der VerbrennungsprozessBesondere Form der Oxidation bei der Wärme freigesetzt wird. Zur vollständigen Verbrennung muss genügend Sauerstoff, d.h. Luftüberschuss vorhanden sein. Beispiel: Vollkommene Verbrennung von Methan:CH4 + 2O2 → CO2 + 2 H2O ∧H0= -891 kJ/mol←Therm. Energie H2O enthält auch ‚Energie‘ in Form von latenter Wärme (Dampf) die durch Kondensation frei gesetzt werden kann (=Brennwerttechnik) Folgen sind Treibhauseffekt und Klimawandel Anstieg des Meeresspiegels Verschiebung der Klimazonen Trinkwasserknappheit vermehrt Naturkatastrophen

Question 3

Wie unterscheiden sich fossile und erneuerbare Energien?

Accepted Answer

Fossile Energie Endlichkeit der Ressourcen: Irgend-wann fossile und nukleare Ressourcen erschöpft Unmengen an CO2, Ruß-, Staub- und Schwefelemissionen entstehen → Treibhauseffekt → hohe externe Kosten Abhängigkeit vom Import Regenerative Energien unendlich, aber nicht immer verfügbar→ Sonne Tag / Nacht Ziel: Reduzierung der Umweltauswirkungen der Energienutzung (elektrische & Wärme -energie) deutlich geringere externen Kosten, die im Energiesektor vor allem durch Umwelt-, Gesundheits- und Klimafolgeschäden verursacht werden. Unabhängigkeit von Import mehr inländische Arbeitsplätze

Question 4

Welche Messgrößen zur Abwasserbeurteilung gibt es?

Accepted Answer

AOX - Adsorbierbare Organische Halogenverbindungen BSB - Biologischer Sauerstoffbedarf CSB - Chemischer Sauerstoffbedarf TOC - Total Organic Carbon Fischtest Absetzbare Stoffe Gruppenparameter Einzelsubstanzen

Question 5

5. Beschreiben Sie die Herstellung einer Hartporzellan-Kaffeekanne.

Accepted Answer

50 % Kaolin, 25 % Quarz und 25 % Feldspat Mischung, Masseversatz (fein zermahlene unplastische Rohstoffe und Tone werden in aufgeschlämmter Form (Suspension) gelagert, 1:1 mit Wasser → Masseschlicker)⇓Entwässerung (Filterpresse, Sprüh- oder Zerstäubungstrockner)⇓Formgebung des Filterkuchen durch Drehen (Töpferscheibe), Rollen (Teller, Tassen, Schüsseln), Gießen(Gipsformen) [Bei Kanne!!!]⇓Trocknen (im Trockenofen)⇓Verglühbrand (bei 1000 °C → Festigkeit für weitere Bearbeitung, Porzellan)⇓Glasieren (glasähnlicher Überzug: Pinsel, Tauchen, Begießen, Spritzen)⇓Glattbrand (bei 1400-1500 °C verschmelzen Porzellanteilchen → dicht, durchscheinend, Sinterung, Glasurschmelzen)Unglasierte Stellen (Kannenaufstandsfläche) müssen geschliffen und poliert werden

Question 6

6. Erklären Sie die Reaktionen und die Funktionen einer Hochofenanlage.

Accepted Answer

Schachtofen im Gegenstromprinzip: von oben Erz, Koks und Zuschläge⇒Eisenerz rutscht in Reduktionszone und wird dort reduziertFe2O3 + 3C → 2Fe + 3 CO↑Fe3O4 + 4C → 3 Fe + 4CO↑Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3 CO2↑Fe3O4 + 4CO → 3 Fe + 4CO2↑ von unten eingeblasene Heißluft⇒reagiert mit Kohlenstoff2C+O2 → 2CO↑C + O2 → CO2 ↑CO2 + C → 2 CO↑ oben entweichen Gichtgase, unten wird Eisen erschmolzen nicht brennbare Bestandteile schwimmen als Schlacke auf flüssigem Eisen

Question 7

7. Welche Gefügeformen gibt es für Roheisen?

Accepted Answer

○ Ferrit (alpha-Mischkristall des Eisens)○ Austernit (Gamma-Mischkristall des Eisens)○ Zementit (Eutektisches Kristallgemisch)○ Ledeburit (Eutektisches Kristallgemisch aus Austenit und Zementit)○ Perlit (Gefüge aus Ferrit und Zementit, Zerfalssprodukt des Austenit)

Question 8

8. Nennen Sie Verwendungsmöglichkeiten für Aluminium im Baugewerbe.

Accepted Answer

○ Fassadenverkleidung ○ Geländer○ Fensterrahmen ○ Beschläge○ Türen ○ Folien für Dämmstoffe○ Sonneschutz (Jalousien) ○ Wärmetauscher○ Solarkollektoren ○ Windenergieanlagen

Question 9

9. Wie wird eine Vliesjacke hergestellt?

Accepted Answer

Plastikflaschen schreddern sortieren, entfärben (Natronlauge), reinigen Trocknen Extruder ⇒ erhitzen auf 270°C ⇒ dünne Endlosfaser Verbinden der Einzelfasern & anschließendes Zerreißen ⇒ flauschige Faserstücke (Aussehen wie Baumwolle) Kardieren & Spinnen zu Polyesterfäden Weben eines Stoffes (Maschenware) Maschine macht kleine Schlaufen auf der Oberfläche des Stoffes ⇒ aufgeschnitten/ aufgeraut für Flauschgefühl. Die Einzelteile werden zugeschnitten und zusammengenäht ⇒ Jacke

Question 10

10. Erklären Sie die Reaktionen zur Kunststoffherstellung.

Accepted Answer

Polykondensation stufenweiser Aufbau von Polymeren unter Abspaltung niedermolekularer Reaktionsprodukte (Wasser, Ammoniak, Alkohol, Chlorwasserstoff)⇒Monomere mit bifunktionellen Gruppen: Thermoplaste (fadenförmig) -z.B. Polyamide, Polycarbonate (Macrolon), ⇒Monomere mit oligofunktionellen Gruppen: Duroplaste (vernetzt) -z.B. Melaminharze (Resopal), ungesättigte Polyester, Silikone Stufenreaktion bietet sich an, um Vorprodukte zu haben, die sich warmformen oder durch Zusatzstoffe verbessern lassen Polyaddition Stufenreaktion der bi- oder oligofunktionellen Gruppen von Monomeren ohne Abspaltung von niedermolekularen Stoffen. Umlagerung von Atomen von funktioneller Gruppe des einen Monomers zu der des anderen Monomers je nach Vernetzung: Thermoplast (z.B. chlorierte Polyäther) oder Duroplaste (z.B. Epoxidharze, Polyurethane [je nach Einstellung auch gummielastisch, Schaum hart, weich]) Polymerisation chemische Verknüpfung ungesättigter Monomere durch Aufspaltung von Mehrfachbindungen oder ringförmigen Verbindungen zu Polymerisaten. stets Thermoplaste, keine Beiprodukte oder Reststoffe z.B. PE, PP, PVC Abwandlungen der Homopolymerisation (gleiche Monomere): -Copolymerisation (Monomerengemisch) -stereospezifische Polymerisation (räumliche Anordnung der Seitenketten) -Pfropfpolymerisation (Hauptkette eines Polymers mit Seitenketten eines anderen Polymers)

Question 11

11. Welche Methode wird zur Recycling von Tetra Paks angewandt?

Accepted Answer

Verpackungen werden zerkleinert. Schnipsel werden in Wasser in Trommelpulper gebadet. Durch Wasser saugen sich Zellstofffasern voll, quellen auf, lösen sich von Polyethylen und Aluminiumfolie ab. Papierfasern werden durch Löcher in Trommelwand nach außen gespült. verbleibende Aluminium- und Polyethylenreste werden nach zwei verschiedenen Verfahren weiterverarbeitet: Mit Hilfe der Pyrolyse werden die Polyethylen- und Aluminiumreste unter Sauerstoffabschluss erhitzt. ⇒Polyethylen wird in Energie umgewandelt, die im Produktionsprozess genutzt wird. Das Aluminium wird in hoher Qualität zurückgewonnen und der Aluminiumindustrie zur Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt. Die Aufarbeitung des Verbundwerkstoffes dient vor allem der Rückgewinnung von Zellulose.

Question 12

12. Aus welchen Schichten besteht eine H-Milch Verpackung und welche Funktionen besitzen diese?

Accepted Answer

Polyethylen – Aluminium – Zellstoff – Polyethylen Polyethylen: Schutz (Dichtigkeit) von innen und außen Aluminium: Barrierewirkung gegenüber Feuchtigkeit, Luft und Bakterien, Aromaschutz und Stabilität Zellstoff: Stabilität

Question 13

13. Welche Vor- und Nachteile bieten Glas und Kunststoff als Getränkeverpackung?

Accepted Answer

GlasVorteile: undurchlässig für alle Stoffe Wechselwirkungen mit LM und Füll-gütern praktischvernachlässigbar Lichtschutz durch Braunfärbung mög-lich Mehrweg bis zu 50 Umläufen Nachteile: Zerbrechlichkeit Sprödigkeit hohes EIgengewicht Kunststoff Vorteile: Lichtschutz beim Tetrapak mit PE-Beschichtung möglich hohe mechanische Festigkeit Transparenz Wärmeformbeständigkeit (dadurch sterilisierbar) sehr geringe Durchlässigkeit für Gase und Aromastoffe Mehrweg mit 25 bis 30 Umläufen Nachteile: meistens Einweg lange Wege → Recycling in Asien Migration möglich

Werkstoffe und Kreisläufe (Fach) / Altklausur 15/16 (Lektion)