Naturwissenschaften

Question 0

1) Was ist das Nernstsche Theorem?

2) Was ist der “Absolute Nullpunkt”?

Answer 0

1) = “Dritter Hauptsatz der Thermodynamik” …
… er sagt aus, dass der absolute Nullpunkt der Temperatur nicht erreicht werden kann.

2) 0 Kelvin = - 273,15 ℃

Question 1

Darwins Werk “Die Entstehung der Arten”:

1) Wann veröffentlicht?
2) Name des Forschungsschiff?

Answer 1

1) 1859 (vor 150 Jahren)

2) “Beagle”

Question 2

Elektromagnetische Strahlung:

Spektrum der elektromagnetischen Strahlung? Von … Bis ?

Answer 2

Harte Gammastrahlung (< 0,005 nm)
Röntgenstrahlung (< 10 nm)
Ultraviolette Strahlung (100 - 380 nm)

Licht (Wellenlänge 380 nm - 780 nm)

Infrarote Strahlung (780 nm - 1 mm)
Mikrowellenstrahlung (1 mm - 10 cm)
Radiowellen (1 m - 1 km)

Alle Strahlungsarten sind das Selbe (elektromagnetische Strahlung) und unterscheiden sich nur in Wellenlänge und Frequenz

Question 3

1) Wer war der Entdecker der elektromagnetischen Wellen?
2) Wann?
3) Erst 27 Jahre später im Experiment nachgewiesen von …?

Answer 3

1) James Clerk Maxwell (schottischer Physiker)
2) 1860 n. Chr. (vor 150 Jahren)
3) Heinrich Hertz

Maxwellsche Gleichungen:
Dynamik von elektrischen und magnetischen Feldern

Question 4

1) Sieben Stufen die Lebewesen einzuordnen

2) Wer hat damit begonnen?

Answer 4

Reich (z.B. Tiere, Pflanzen, Pilze …)
Stamm (z.B. Chordaten = mit Nervenstrang von Kopf - Schwanz)
Klasse (z.B. Säugetiere)
Ordnung (z.B. Primaten = Säugetier mit 5 Finger, Daumen, Nägeln)
Familie (z.B. Hominiden = Primaten d. auf 2 Beinen gehen)
Gattung (z.B. Homo … wie H. erectus)
Art (z.B. H. sapiens = einzige lebende Art der Gattung Homo)

Ein Schwede: Carl von Linne (1740)

Question 5

1) Entdecker des Gravitationsgesetzes?

2) Wann?

Answer 5

1) Isaak Newton

2) 1686 n. Chr. (vor 330 Jahren)

Question 6

Entstehung … (vor wieviel Jahren)

1. der Erde
2. des allerersten Lebens (Bakterien)
3. der ersten Mehrzeller
4. der ersten Schalentiere
5. der ersten Landlebewesen
6. der Dinosaurier
7. des Homo sapiens

Answer 6

Entstehung vor … Jahren

1. vor 4,6 Milliarden
2. vor 4 Milliarden (Bakterienzellen)
3. vor 600 Millionen
4. vor 425 Millionen
5. vor 395 Millionen
6. vor 235 Millionien (lebten für 170 Mio. bis vor 65 Mio.)
7. vor 200 000 (zuvor Homo erectus vor 1,9 Mio)

Question 7

Was ist eine Bogensekunde bzw. Winkelsekunde?

Answer 7

Eine Winkelsekunde (arcsec oder as oder ") ist der 3600. Teil eines Grades.
(1" = 1°/3600)

1 Grad hat 60 Winkelminuten
1 Winkelminute hat 60 Winkelsekunden (arcsec)

60 x 60 = 3600

= Winkel einer 1-Euromünze aus 4800 m Entfernung

Question 8

Million
Milliarde
Billion
Billiarde
Trillion
Trilliarde

Answer 8

Million = 10^6
Milliarde = 10^9 (1000 Mio)
Billion = 10^12 (1000 Mill)
Billiarde = 10^15
Trillion = 10^18
Trilliarde = 10^21

CAVE:
Im engl./US-amerikan. gibt es keine Milliarde!
die deutsche Milliarde = US Billion

Question 9

1) Was ist ein Googol?

2) Was ist ein Googolplex?

Answer 9

10^100 (1 mit 100 Nullen)
Die Anzahl aller Protonen im sichtbaren Universum wird auf 10^80 geschätzt (also weniger als 1 Googol)

10^googol (10^10^100)
Alle Teilchen des Universums würden nicht ausreichen um diese Zahl als Ziffer darzustellen

Question 10

1) Wer war “William Thomson?

2) Was führte er ein bzw. ist bis heute nach ihm benannt?

Answer 10

1) britischer Physiker (um 1850),
Untersuchte v.a. die Thermodynamik zusammen mit “James Joule”

2) absolute “Kelvin-Skala” (Lord Kelvin ist der später angemommene Adelsnahme)

Question 11

1) Wer war “Humphry Davy”?
2) Was entdeckte er?
3) Wer startete als sein Gehilfe?

Answer 11

1) Englischer Chemiker (um 1810)
2) Elektrochemie (entdeckte viel Elektrolyte u.a. Natrium, Kalium, Kalzium, Magnesium, Chlor …)
3) Michael Faraday ( um 1820)

Question 12

1) Wer war “James Clerk Maxwell”?

2) Grösster Verdienst?

Answer 12

1) schottischer Physiker (um 1860)

2) Maxwell-Gleichungen:
beschreiben die Phänomene des Elektromagnetismus, d.h. den Zusammenhang von elektrischen und magnetischen Feldern

Question 13

Helium (He):

1) Ordnungszahl?
2) Atommasse?
3) Wieviel Elektronen?
4) Welches sind die beiden häufigsten Elemente im Universum?
5) Was sind Alphateilchen?

Answer 13

1) Ordnungszahl = 2 (2 Protonen)
2) Atommasse = 4 (2 Protonen + 2 Neutronen)
3) Elektronen = 2
4) Wasserstoff (häufigstes) und Helium
5) He wird in Form von Alphateilchen (Heliumkerne) bei dem Alphazerfall verschiedener radioaktiver Elemente wie zum Beispiel Uran oder Radium gebildet.

Question 14

In welchen drei Formen kommt reiner Kohlenstoff vor?

Answer 14

1) Ruß
2) Graphit
3) Diamant

Question 15

Licht - Was spricht für die Welleneigenschaft?

1) Spaltenexperiment von Thomas Young (Arzt)?
2) Was ist “Interferenz”
3) Zu welchen zwei Phänomenen kann es durch Interferenz kommen?

Answer 15

1) Licht durch zwei Spalten führt zu dunklen und hellen Streifen auf der Hinterwand
2) “Interferenz”kommt bei Überlagerung (“Superposition”) von Wellen zustande (z.B. Wasser oder Licht)
3) “Konstruktive Interferenz” (Verstärkung) - “Destruktive Interferenz” (gegenseitiges Auslöschen)

Question 16

Nanometer:

Answer 16

10^-6 mm
= Millionstel Milimeter
(10^-9 m)

Question 17

Was ist das “Michelson-Morley”-Experiment?

Answer 17

Im Jahr 1887 n. Chr.

Sollte klären, ob sich Lichtwellen in einem Medium ausbreiten, das man als Licht-Äther bezeichnete.

Gilt als eines der bedeutendsten Experimente in der Geschichte der Physik!

Versuch: Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit gegen den Ätherwind

Question 18

Was sind die beiden “Thesen” der “Speziellen Relativitätstheorie”?

Answer 18

1) Die Lichtgeschwindigkeit ist die absolute Höchstgeschwindigkeit im Universum.
2) Die Naturgesetze sind für alle Beobachter gleich, wenn sich diese gleichmäßig bewegen.

Question 19

Spezielle Relativitätstheorie

Zwei Tatsachen:

1) Bewegung der Erde/Himmelskörper?
2) Geschwindigkeit des Lichts?

Answer 19

1) Es ist unmöglich, die Bewegung der Erde relativ zu einem “Äther” festzustellen, von dem man annimmt, daß er im Universum absolut stillsteht. Infolgedessen ist es auch unmöglich zu wissen, ob ein Himmelskörper stillsteht oder sich im Universum bewegt.
2) Die Geschwindigkeit des Lichts bleibt gleich, unabhängig davon, ob die Lichtquelle sich bewegt oder nicht oder ob der Beobachter sich bewegt oder nicht.

Question 20

Wie schnell ist der Schall in der Luft?

Answer 20

1200 km/h

(1 h = 3600 sek)

=> 330 m/sek

Question 21

“Entdecker” der …

1) Quantenmechanik
2) Relativitätstheorie

Answer 21

1) Max Planck

2) Albert Einstein

Question 22

Wodurch wird die “spezielle Relativitätstheorie” zur “allgemeinen Relativitätstheorie” erweitert?

Answer 22

Durch die “Gravitation”

Question 23

Wie entsteht die Gravitation?

Answer 23

Durch die Anwesenheit von Massen und Energien kommt es zu einer Krümmung der Raumzeit.

Die Gravitation ist demnach keine Eigenschaft, die unmittelbar von Massen ausgeht, sondern auf eine Krümmung der Raumzeit zurückzuführen, die durch die Anwesenheit von Massen hervorgerufen wird

Question 24

Schall:

1) Schallgeschwindigkeit - wie lautet die Formel?
2) Welche Frequenz hat ein Klavier (ca.)?
3) Welchen Frequenzbereich kann ein menschliches Ohr hören?
4) Schallgeschwindigkeit in Luft?

Answer 24

1) Schallgeschwindigkeit = Frequenz (Hz) x Wellenlänge
2) 33 Hz (tiefes C) - 4186 Hz (hohes C)
3) 16 Hz - 20.000 Hz

4) 330 m/s
(bei einer Wellenlänge von 3 m ist die Frequenz folglich 110 Hz)

Question 25

1) Spezielle Relativitätstheorie

Wer?
Wann?

2) Allgemeine Relativitätstheorie

Wann?

Answer 25

1) SRT:
Albert Einstein
1905 ( “Zur Elektrodynamik bewegter Körper” )

2) ART:
1916

Question 26

Wieviel Sterne im (astronomisch) sichtbaren Universum?

Answer 26

Mindestens: 10 Trilliarden

100 Milliarden Galaxien mit je 100 Milliarden Sternen = 10 Trilliarden
Trilliarde = 10^21 -> 10 Trilliarden =10^22

Question 27

1) Wieviel Sandkörner entlang der Weltmeere?

2) Wieviel Sandkörner in der Sahara?

Answer 27

1) 7,5 Trillionen

2) Ganz Deutschland mit 1m mit feinem Sand bedeckt sind ca. 35 Trilliarden 35x10^21 und die Sahara ist 26x so groß wie Deutschland
(910x10^21 = ca. 10^24 = Quadrillion)

[*Sterne sichtbares Universum = 10 Trilliarden]
[**Nervenzellen im Gehirn = 100 Trilliarden]

Question 28

1) Wieviel Nervenzellen im Gehirn?

2) Wie lange sind alle Nervenbahnen im Gehirn zusammen?

Answer 28

1) 100 Milliarden Neuronen;
insgesamt 1,1 Trillionen Zellen

2) 5,8 Millionen km = 145 Erdumrundungen

[jedes Neuron mit 5000 Verbindungen = Synapsen]

Question 29

Wieviel Atome im Universum?

Answer 29

10^84 - 10^89

[Speicherkapazität des menschlichen Gehirns = 10^150]

Question 30

1) Weltbevölkerung 2020?

2) Weltbevölkerung seit Anfang an?

Answer 30

1) 7,8 Milliarden

2) 110 Milliarden