Lecture: Sustainability
A foundational topic in the fields of environmental science, engineering, and social sciences, "Sustainability" addresses the principles and practices required to meet the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs. It provides a framework for understanding and addressing complex global challenges such as resource depletion, environmental degradation, and social inequality. The core concepts include:
(Note: Some of the following thematic areas may also be covered within the scope of student presentations.)
1. Core principles & concepts:
* The triple bottom line: Integration of environmental, social, and economic dimensions (people, planet, profit).
* Intergenerational and intragenerational equity.
* Planetary boundaries and ecological limits to growth.
* The precautionary principle.
* Life cycle thinking (cradle to grave vs. cradle to cradle).
2. Environmental dimension:
* Climate change: Mitigation (e.g., renewable energy, energy efficiency) and adaptation strategies.
* Resource management: Sustainable use of water, soil, forests, and minerals.
* Biodiversity conservation: Habitat protection and restoration.
* Pollution prevention: Waste management, circular economy, and reducing emissions.
* Sustainable agriculture and food systems.
3. Social & economic dimension:
* Social equity and justice: Fair distribution of resources and opportunities.
* Corporate social responsibility (CSR) and ethical business practices.
* Sustainable economic models: Green growth, degrowth, and circular economy.
* Sustainable supply chain and ethical sourcing.
* Community resilience and sustainable urban development (e.g., green cities, sustainable transport).
4. Implementation & governance:
* International agreements and frameworks (e.g., UN sustainable development goals (SDGs), Paris agreement).
* Policy instruments: Regulations, economic incentives (e.g., carbon pricing), and subsidies.
* Measurement and reporting: Environmental impact assessment (EIA), carbon footprinting, and sustainability indicators.
* The role of technology and innovation in driving sustainable solutions.
* Individual action and behavioural change.
- Dozent/in: Jürgen Göken
Vorlesung: Mathematik 1 (Lineare Algebra)
Eine grundlegende Vorlesung im Bereich der ingenieurwissenschaftlichen Mathematik behandelt typischerweise die mathematischen Konzepte und Methoden, die für das Verständnis und die Anwendung in technischen Disziplinen unerlässlich sind. Sie vermittelt Studierenden die notwendigen Werkzeuge, um problemorientierte Lösungsansätze zu entwickeln und analytisch zu untermauern. Zu den wichtigsten Themen gehören:
(Hinweis: Einige der folgenden Themenbereiche können auch im Rahmen von studentischen Kurzvorträgen bearbeitet werden.)
1. Mengenlehre und Funktionen:
* Grundbegriffe der Mengenlehre.
* Definition und Eigenschaften von Funktionen.
* Arten von Funktionen (linear, polynomiell, exponentiell, trigonometrisch).
2. Grenzwerte und Stetigkeit:
* Grenzwertbegriff und Grenzwertsätze.
* Stetigkeit von Funktionen und deren Bedeutung.
* Unstetigkeitsstellen und deren Klassifikation.
3. Elementare Funktionen:
* Polynome und rationale Funktionen.
* Exponential- und Logarithmusfunktionen.
* Trigonometrische und hyperbolische Funktionen.
4. Koordinatensysteme:
* Kartesische Koordinaten.
* Polarkoordinaten und Zylinderkoordinaten.
* Kugelkoordinaten und Transformationen.
5. Kegelschnitte:
* Kreis, Ellipse, Parabel und Hyperbel.
* Definitionen und geometrische Eigenschaften.
* Anwendungen in Technik und Physik.
6. Zahlen: Reelle und Komplexe Zahlen:
* Reelle Zahlen und Zahlengerade.
* Einführung komplexer Zahlen und Darstellungsformen.
* Rechnen mit komplexen Zahlen.
7. Matrizenrechnung und lineare Gleichungssysteme:
* Grundlagen der Matrizenrechnung.
* Lösung linearer Gleichungssysteme.
* Determinanten und ihre Anwendungen.
8. Vektoralgebra:
* Vektoren im Raum und Operationen.
* Skalar- und Vektorprodukt.
* Anwendungen in Geometrie und Physik.
- Dozent/in: Jürgen Göken
Vorlesung: Mathematik 2 (Analysis)
Eine grundlegende Vorlesung im Bereich "Mathematik 2 (Analysis)" behandelt die zentralen Konzepte und Methoden der höheren Analysis, die für ingenieurwissenschaftliche und naturwissenschaftliche Anwendungen unverzichtbar sind. Sie vermittelt Studierenden die notwendigen Kenntnisse, um mathematische Probleme der Differential- und Integralrechnung sowie der Differentialgleichungen zu verstehen und zu lösen. Zu den wichtigsten Themen gehören:
(Hinweis: Einige der folgenden Themenbereiche können auch im Rahmen von studentischen Kurzvorträgen bearbeitet werden.)
1. Differentialrechnung:
* Ableitungsregeln und Anwendungen.
* Differentiation von Funktionen mehrerer Veränderlicher.
* Partielle Ableitungen, Richtungsableitungen, Gradient.
* Totale Differenzierbarkeit.
* Höhere partielle Ableitungen.
2. Integralrechnung:
* Bestimmte und unbestimmte Integrale.
* Integrationstechniken (z.B. Substitution, partielle Integration).
* Mehrfachintegrale (Doppel- und Dreifachintegrale).
* Anwendungen: Flächen-, Volumen- und Schwerpunktberechnung.
* Koordinatentransformation (Polarkoordinaten, Zylinderkoordinaten, Kugelkoordinaten).
3. Differentialgleichungen:
* Einführung: Grundbegriffe und Klassifikation.
* Gewöhnliche Differentialgleichungen 1. Ordnung (trennbare, lineare, exakte DGL).
* Anwendungen in Physik und Technik (Bewegungsgleichungen, Wachstumsmodelle).
- Dozent/in: Jürgen Göken
Vorlesung: Werkstoffkunde
Eine grundlegende Vorlesung in auf dem Gebiet "Werkstoffkunde" behandelt typischerweise die grundlegenden Prinzipien und Konzepte, die zum Verständnis der Eigenschaften, der Struktur, der Verarbeitung und der Anwendungen von Materialien unerlässlich sind. Sie stattet Studierende mit dem notwendigen Wissen aus, um die Eigenschaften verschiedener Materialien für ingenieurtechnische Anwendungen zu verstehen und zu beeinflussen. Zu den wichtigsten Themen gehören:
(Hinweis: Einige der folgenden Themenbereiche können auch im Rahmen von studentischen Kurzvorträgen bearbeitet werden.)
1. Einführung in die Werkstoffkunde:
* Definition und Aufgabenbereich der Werkstoffkunde und Werkstofftechnik.
* Einteilung der Werkstoffe (Metalle, Keramiken, Polymere, Verbundwerkstoffe, Halbleiter, Biomaterialien).
2. Atomstruktur und Bindung:
* Atomaufbau und Elektronenkonfiguration.
* Arten von Atom-Bindungen (ionisch, kovalent, metallisch, van der Waals, Wasserstoffbrückenbindungen).
* Einfluss der Bindung auf die Materialeigenschaften.
3. Kristallographie und Kristallstrukturen:
* Kristallsysteme und Gitterstrukturen.
* Miller-Indizes und kristallographische Ebenen.
* Defekte in Kristallen (Punktdefekte, Versetzungen, Korngrenzen).
4. Mechanische Eigenschaften:
* Konzepte von Spannung und Dehnung.
* Elastische und plastische Verformung.
* Härte, Zähigkeit und Duktilität.
* Bruchmechanik und Ermüdung.
5. Thermische Eigenschaften:
* Wärmeausdehnung.
* Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit.
* Thermische Spannungen und thermischer Schock.
6. Elektrische Eigenschaften:
* Leitfähigkeit, Widerstand und Ohm'sches Gesetz.
* Halbleiter und Bändertheorie.
* Dielektrische Eigenschaften und Piezoelektrizität.
7. Magnetische Eigenschaften:
* Arten des Magnetismus (Diamagnetismus, Paramagnetismus, Ferromagnetismus).
* Magnetische Domänen und Hysterese.
* Anwendungen magnetischer Materialien.
8. Optische Eigenschaften:
* Brechung, Reflexion und Absorption.
* Lumineszenz und Photoleitfähigkeit.
* Anwendungen in der Optoelektronik.
9. Werkstoffverarbeitung:
* Gießen, Umformen und Spanen.
* Wärmebehandlung und Glühen.
* Pulvermetallurgie und Sintern.
10. Phasendiagramme und Phasenumwandlungen:
* Binäre Phasendiagramme.
* Eutektische, eutektoide und peritektische Reaktionen.
* Diffusion und Kinetik von Phasenumwandlungen.
11. Schädigung und Versagen von Materialien:
* Korrosion und Oxidation.
* Verschleiß und Erosion.
* Umgebungsbedingter Abbau.
12. Einführung in moderne Werkstoffe:
* Nanomaterialien und ihre einzigartigen Eigenschaften.
* Intelligente Materialien (Smart Materials) und ihre Anwendungen.
* Biomaterialien und ihre Biokompatibilität.
- Dozent/in: Jürgen Göken