Abstracts - Universität Wien

Dienstag, 19. Oktober 2010
Aerosole – Wolken – Klima
A.o. Univ. Prof. Dr. Regina Hitzenberger
Aerosolphysik und Umweltphysik, Fakultät für Physik der Universität Wien
Aerosolpartikel in der Atmosphäre (in den Medien „Feinstaub“ genannt) stammen
aus einer Vielzahl von Quellen. Sie sind so klein, dass sie mit freiem Auge nicht
sichtbar sind, aber sie streuen und absorbieren Licht und wirken so auf die
Strahlungsbilanz der Erde und in weiterer Folge auf das globale Klima ein. Auch an
sehr sauberen Tagen haben wir immer mindestens ein paar Tausend dieser Partikel
in einem Kubikzentimeter Luft. An Tagen mit hoher Feinstaubbelastung werden
Konzentrationen von 100.000 / cm³ und höher gemessen.
Die für das Klima wichtigsten Teilchen sind zwischen 50 Nanometern und 5
Mikrometern groß. Diese Partikel streuen Licht besonders gut, und sie bilden die
Kondensationskerne für Wolkentröpfchen. Ca. die Hälfte der Aerosolpartikel in
diesem Größenbereich stammt weltweit mittlerweile aus menschlichen Aktivitäten
(vor allem Verbrennungsprozessen in verschiedensten Motoren, Kraftwerken,
Industrieanlagen und Heizungsanlagen). Derzeit wird geschätzt, dass Aerosolpartikel
aus menschlichen Aktivitäten vor allem über ihren Einfluss auf die Wolkenbildung der
globalen Erwärmung durch Treibhausgase leicht entgegen wirken. Ist allerdings viel
Ruß im Aerosol, kann der leicht kühlende Effekt allerdings in einen zusätzlichen
erwärmenden Effekt umschlagen.
Montag, 08. November 2010
Carbonfaserverstärkte Verbundwerkstoffe
A.o. Univ. Prof. Dr. Herwig Peterlik
Dynamik Kondensierter Systeme, Fakultät für Physik der Universität Wien
Kohlenstofffasern oder Carbonfasern sind das höchstgeeignete Verstärkungsmaterial für Verbundwerkstoffe – sie haben die höchste Festigkeit, den höchsten
Elastizitätsmodul und eine sehr geringe Dichte. Alle diese Eigenschaften bleiben bis
zu hohen Temperaturen erhalten – dadurch werden Carbonfasern insbesondere in
Luft- und Raumfahrt eingesetzt.
Die Gründe für diese hervorragenden mechanischen Eigenschaften liegen im Aufbau
der Carbonfasern auf der Nanometerebene. Eine der besten Methoden zur
Untersuchung dieser Strukturebene ist die Verwendung von Röntgenstrahlung.
In diesem Vortrag werden Festigkeit und Elastizitätsmodul erklärt, sowie wie
Röntgenstrahlung entsteht und zur Bestimmung der Struktur, der Strukturänderung
und der Verbesserung von Carbonfasern eingesetzt wird. Die Aufgaben eines
Physikers in diesem Bereich sind vielfältig, sie reichen von der Entwicklung von
Charakterisierungsmethoden bis zur Materialentwicklung.
Mittwoch, 17. November 2010
Nanotechnologie und Hochleistungsmaterialien:
Eine Reise in kleinste Dimensionen bis hin zum Atom
Mag. Dr. Clemens Mangler
Physik Nanostrukturierter Materialien, Fakultät für Physik der Universität Wien
Durch Nanostrukturierung ist es möglich, Materialien mit verblüffenden
Eigenschaften herzustellen. Nach einer Erklärung des Begriffes Nanotechnologie
und deren Anwendungen in den Materialwissenschaften, werden einige dieser
Eigenschaften erörtert. Ebenso wird vorgestellt, mit welchen Methoden sich diese
Eigenschaften messen lassen und wie man den Aufbau von Nanomaterialien bis hin
zu atomaren Dimensionen untersuchen kann. Darüber hinaus wird gezeigt, wie man
das gewonnene Wissen zur Herstellung dieser Materialien und zum gezielten
Einstellen dieser gewünschten Eigenschaften einsetzen kann.
Darüber hinaus wird anhand von kleinen Experimenten gezeigt was
Hochleistungsmaterialien ausmacht und welche Eigenschaften diese haben können.
Ebenso werden zahlreiche Anwendungsbeispiele genannt, wo Nano- und
Hochleistungsmaterialien bereits im Einsatz sind oder bald im Einsatz sein werden.
Donnerstag, 25. November 2010
Computational Physics: Das virtuelle Labor im Supercomputer
Univ. Prof. Dr. Christoph Dellago
Computergestützte Physik, Fakultät für Physik der Universität Wien
Wenn die mathematischen Gleichungen der Physik zu kompliziert sind, um sie exakt
mit Papier und Bleistift zu lösen, greifen wir heutzutage routinemäßig zum Computer.
Durch die rasante Entwicklung der Rechenleistung in den vergangenen Jahrzehnten
sind Computer zu einem Forschungsinstrument geworden, das in praktisch allen
Gebieten der Grundlagenforschung eine zentrale Rolle spielt. Besonders in den
Materialwissenschaften haben Computersimulationsmethoden Untersuchungen
ermöglicht, die vor wenigen Jahren noch undenkbar erschienen. Dank der
gewaltigen Rechengeschwindigkeit heutiger Supercomputer, können wir tief in die
atomare Struktur der Materie blicken und den Computer gewissermaßen als
virtuelles Mikroskop verwenden, mit dem wir die Bewegungen einzelner Atome
verfolgen und damit das Verhalten von Materialien auf der atomaren Ebene
verstehen können.
Anhand konkreter und reich illustrierter Beispiele aus meiner eigenen
Forschungsarbeit werde ich erklären, wie solche Computersimulationen funktionieren
und wie man sie anwendet, um damit physikalische Problem zu lösen.
Dienstag, 30. November 2010
Die Macht der Gravitation: Vom Leben und Sterben der Sterne
Doz. Dr. Franz Embacher
Didaktik der Physik und eLearning, Fakultät für Physik der Universität Wien
Die Entwicklung von Sternen ist geprägt von einem dramatischen Tauziehen
zwischen der Gravitation, die Massen in den Kollaps treibt, und Kräften, die ihr eine
Zeitlang widerstehen können - von der Geburt eines Sterns aus einer Gaswolke bis
zu seinem Ende als Weißer Zwerg, Neutronenstern oder Schwarzes Loch.
Montag, 06. Dezember 2010
Diffusion und Ausbreitung von Atomen und von Lebewesen
emer. Univ. Prof. Dr. Gero Vogl
Dynamik Kondensierter Systeme, Fakultät für Physik der Universität Wien
Unter Diffusion versteht man die Ausbreitung unbelebter oder belebter „Agenten“ auf
Wegen des Zufalls. Die Diffusion von Teilchen in Flüssigkeiten wurde vor fast 200
Jahren vom Botaniker Robert Brown entdeckt und vor 100 Jahren von Albert Einstein
erklärt. Heute interessiert den Physiker und die Physikerin die Diffusion einzelner
Atome in fester Materie, denn sie ist Ursache für Vorgänge von größter praktischer
Bedeutung, wie u.a. die Legierungsbildung, die Dotierung von Halbleitern und die
Verrostung. Dazu benötigen die WissenschaftlerInnen Apparaturen, die
Röntgenstrahlung mit extremer „Brillanz“ erzeugen. Dies sind u.a.
Synchrotronbeschleuniger mit Kilometer-Umfang. Ich berichte über neueste
Ergebnisse.
Gesetze des Zufalls beherrschen auch die Ausbreitung von Lebewesen. Hier muss
zusätzlich berücksichtigt werden, dass sich „Agenten“ vermehren. Das Ergebnis sind
überraschende räumliche und zeitliche Verteilungen, mit denen die Ausbreitung von
Menschen und die Invasion neu eingewanderter Lebewesen und Pflanzen in der
Folge des Klimawandels beschrieben werden. Ich erläutere kurz verschiedene
Phänomene, besonders am Beispiel unserer eigenen Untersuchungen zur
Ausbreitung des Allergien auslösenden Ragweeds.
Dienstag, 21. Dezember 2010
Schwerewellen des Wasser: Tanzende Korken, Schiffe, Surfer, Freaks,
Tsunamis
A.o. Univ. Prof. Dr. Wolfgang Püschl
Dynamik Kondensierter Systeme, Fakultät für Physik der Universität Wien
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Wovon wird eine Welle angetrieben?
Es gibt Wellen in elastischen Medien (Schallwellen), elektromagnetische und
eben auch von der Schwerkraft angetriebene Wellen wie die
Oberflächenwellen des Wassers.
Bewegung der Wasserpartikel in einer Welle:
Wie erlebt ein Schwimmer, wie ein Surfer eine Welle?
Wie hängt die Geschwindigkeit von der Wellenlänge ab?
Daraus kann man z.B. abschätzen, wie lange es dauert, bis eine
Tsunamiwelle von Chile bis zu den Hawaii-Inseln kommt.
Seicht- und Tiefwasserwellen:
Was passiert, wenn eine große Welle (Brandung, Tsunami) auf einen Strand
aufläuft. Damit im Zusammenhang: Flutbrandungen (Tidal bores).
Welches Wellensystem erzeugt ein fahrendes Schiff?
(Kelvin'sches System). Wellen laufen mit dem Schiff mit. Wellensystem
bestimmt die maximale Geschwindigkeit, mit der ein Schiff fahren kann.
Ungewöhnliche Wellen - Monsterwellen
Sie sind für Schiffsuntergänge verantwortlich und treten gar nicht so selten
auf.