Mathematische Grundlagen: 

• Mengen, Aussagen, vollständige Induktion, Abbildungen, trigonometrische Funktionen

Analysis: Grundzüge der Differential- und Integralrechnung einer Variablen

• natürliche und reelle Zahlen
• Konvergenz von Folgen und Reihen
• Stetigkeit und Differenzierbarkeit
• Mittelwertsätze
• Satz von Taylor
• Kurvendiskussion
• Fehlerrechnung
• Fixpunkt-Iterationen

Lineare Algebra: Grundzüge der Linearen Algebra im Rⁿ

• Vektoren im Anschauungsraum: Rechenregeln, Linearkombinationen, inneres Produkt, Kreuzprodukt, Geraden und Ebenen
• Lineare Gleichungssysteme: Gaußelimination, lineare Abbildungen, Matrizenprodukt, inverse Matrizen, Determinanten
• Orthogonale Projektion im Rⁿ, Gram-Schmidt-Orthonormalisierung

• T. Arens u.a. : Mathematik, Springer Spektrum, Heidelberg 2015
• W. Mackens, H. Voß: Mathematik I für Studierende der Ingenieurwissenschaften, HECO-Verlag, Alsdorf 1994
• W. Mackens, H. Voß: Aufgaben und Lösungen zur Mathematik I für Studierende der Ingenieurwissenschaften, HECO-Verlag, Alsdorf 1994
• G. Strang: Lineare Algebra, Springer-Verlag, 2003
• G. und S. Teschl: Mathematik für Informatiker, Band 1, Springer-Verlag, 2013

• Programmieren 
  • Syntax, Semantik, Compiler, Debugger, Testen, Profiling

• • Elementare Datentypen

  • Programmierkonstrukte: if-else, Schleifen, Iteration

  • Ein-/Ausgabe Terminal und Datei

  • Funktionen, Parameter, Rekursion

  • Speicherverwaltung, Arrays, Zeiger

  • Bibliotheken nutzen

• Digitale Schaltungen, von Neumann-Rechner

  • Maschinencode, Zahlendarstellungen

  • Speicherorganisation

• Endliche Automaten

• Komplexität

• Datenstrukturen

  • Liste als Datenstruktur

  • Implementierung

  • Komplexität von Operationen

• Algorithmen

  • Algorithmus-Begriff

  • Sortieren von Feldern

  • Suche in sortierten Feldern

  • Anwendungsbeispiel aus Ingenieursdisziplin

• Computational Thinking

  • Abstraktion

  • Modularisierung

  • Kapselung

  • Objektorientierte Programmierung

• Testing/Debugging

• Informatik
  
  • Helmut Herold, Bruno Lurz, Jürgen Wohlrab, Matthias Hopf: Grundlagen der Informatik, 3. Auflage, 816 Seiten, Pearson Studium, 2017.
    
• C++
  
  • Bjarne Stroustrup, Einführung in die Programmierung mit C++, 479 Seiten, Pearson Studium, 2010.
    --> in der englischen Version bereits eine neuere Auflage!
    
  • Jürgen Wolf : Grundkurs C++: C++-Programmierung verständlich erklärt, Rheinwerk Computing, 3. Auflage, 2016.

Dieser Kurs setzt sich aus 4 Themenbereichen zusammen, i) Beschreibung von Molekülen entlang der Orbitaltheorie für s-,p-,d-Blockelementen (Oktaedrisches Feld), Beschreibung von Interaktionen in der Gasphase, in Flüssigkeiten und Festkörpern, (Halb)Leitung ii) chemische Reaktionen im Sinne von Massen und Energiebilanzierung, Enthalpie und Entropiekonzepte, Massewirkungsgesetz, Konzept von Aktivierungsbarrieren in Kombination mit Kinetik, iii) Konzept von Säuren und Basen, Beschreibung von Säure-Base-Reaktionen in Wasser, pH-Wertberechnungen, Quantitative Analyse mittels Titration, iv) Redoxprozessen in Wasser, Redoxpotentialen, Beschreibung der Konzentrationsabhängigkeiten entlang dem Gesetz von Nernst von Redoxpotentialen (Batterie, Accu, Brennstoffzellen), Überspannung als Aktivierungsenergie, Korrosion als Lokalelement. 

Chemie für Ingenieure, Guido Kickelbick, ISBN 978-3-8273-7267-3

Chemie, Charles Mortimer (Deutsch und Englisch verfügbar)

http://www.chemgapedia.de

Das Erlernen von Arbeitstechniken und der Umgang mit chemischen Substanzen sind Gegenstand des Laborpraktikums. Die Versuche setzen sich aus 4 Themenbereichen zusammen, i) Atomaufbau durch spektroskopische Methoden, Einblick in Teile der analytischen Chemie ii) Chemische Reaktionen via Nachweisreaktionen, Bindungsarten und Reaktionstypen, beinhaltet die Aufstellung von Reaktionsgleichungen iii) Konzept von Säuren und Basen, Beschreibung von Säure-Base-Reaktionen in Wasser, Pufferlösungen, Quantitative Analyse mittels Titration iv) Redoxprozesse in Wasser, Redoxpotentiale, Beschreibung der Konzentrationsabhängigkeiten entlang dem Gesetz von Nernst von Redoxpotentialen, Funktionsweise von galvanischen Elementen und Elektrolysezellen.

Es wird in kleinen Gruppen (12-15 Studenten) vor jedem Versuch ein Seminar abgehalten, in dem sich die Studenten mündlich beteiligen. Teamarbeit und Kooperation werden gefördert, da die Versuche im Labor sowie das Schreiben der Protokolle in 3er/4er Gruppen durchgeführt werden. Zudem wird wissenschaftliches Arbeiten vermittelt (Dokumentation der Versuchsergebnisse im Laborjournal, Zitieren von Literatur im Protokoll).

Chemie für Ingenieure, Guido Kickelbick, ISBN 978-3-8273-7267-3

Chemie, Charles Mortimer (Deutsch und Englisch verfügbar)

Analytische und anorganische Chemie, Jander/Blasius

Maßanalyse, Jander/Jahr

Dieser Kurs setzt sich aus 4 Themenbereichen zusammen, i) Beschreibung von Molekülen entlang der Orbitaltheorie für s-,p-,d-Blockelementen (Oktaedrisches Feld), Beschreibung von Interaktionen in der Gasphase, in Flüssigkeiten und Festkörpern, (Halb)Leitung ii) chemische Reaktionen im Sinne von Massen und Energiebilanzierung, Enthalpie und Entropiekonzepte, Massewirkungsgesetz, Konzept von Aktivierungsbarrieren in Kombination mit Kinetik, iii) Konzept von Säuren und Basen, Beschreibung von Säure-Base-Reaktionen in Wasser, pH-Wertberechnungen, Quantitative Analyse mittels Titration, iv) Redoxprozessen in Wasser, Redoxpotentialen, Beschreibung der Konzentrationsabhängigkeiten entlang dem Gesetz von Nernst von Redoxpotentialen (Batterie, Accu, Brennstoffzellen), Überspannung als Aktivierungsenergie, Korrosion als Lokalelement. 

Chemie für Ingenieure, Guido Kickelbick, ISBN 978-3-8273-7267-3<br />Chemie, Charles Mortimer (Deutsch und Englisch verfügbar)<br />http://www.chemgapedia.de</p> 

• Aufgaben der Mechanik
  
• Modelbildung und Modelelemente
  
• Kraftwinder, Vektorrechnung
  
• Räumliche Kräftesysteme und Gleichgewicht
• Lagerung von Körpern, Charakterisierung der Lagerung gebundener Systeme
  
• Ebene und räumliche Fachwerke
• Schnittkräfte am Balken und in Rahmentragwerken, Streckenlasten, Klammerfunktion
  
• Gewichtskraft und Schwerpunkt, Volumen-, Flächen- und Linienmittelpunkte
• Mittelpunktsberechnung über Integrale, Zusammengesetzte Körper
• Haft- und Gleitreibung
• Seilreibung
  

In der Mechanik I wird eine e-Learning Plattform mit interaktiven Videos von Experimenten entwickelt. Hierdurch wird eine Verbindung von Theorie und Anwendung erzeugt. Außerdem wurde eine enge Verzahnung mit der Mathematik I vorgenommen und die Inhalte der beiden Lehrveranstaltungen aufeinander abgestimmt.

Innere Kräfte und Momente am Balken

In der Mechanik I wird eine e-Learning Plattform mit interaktiven Videos von Experimenten entwickelt. Hierdurch wird eine Verbindung von Theorie und Anwendung erzeugt. Außerdem wurde eine enge Verzahnung mit der Mathematik I vorgenommen und die Inhalte der beiden Lehrveranstaltungen aufeinander abgestimmt.

Innere Kräfte und Momente am Balken

In der Mechanik I wird eine e-Learning Plattform mit interaktiven Videos von Experimenten entwickelt. Hierdurch wird eine Verbindung von Theorie und Anwendung erzeugt. Außerdem wurde eine enge Verzahnung mit der Mathematik I vorgenommen und die Inhalte der beiden Lehrveranstaltungen aufeinander abgestimmt.

• Vorbesprechung des Seminars
• Interessante Vorträge von Verantwortlichen aus dem Bereich des Klima- und Umweltschutz am Standort Hamburg, Stichwort: Grüne Mobilität Hamburg
  
• Ausgabe von Themen und Aufgabenstellungen aus dem Bereich des Seminarthemas (Grüne Mobilität Hamburg) an einzelne Studierende / Gruppen von Studierenden (je nach Anzahl der teilnehmenden Studierenden)
• Vortrag der Aufgabenstellung / des zu bearbeiteten Themas mit PPT-Präsentation oder Posterpäsentation der Ergebnisse
  
  

Eigenständiges Literaturstudium in der Bibliothek und aus anderen Quellen.

Die Energiebilanz der Erde

Energieerhaltung, Strahlung, Treibhauseffekt, Strahlungsbilanz, Strahlungsantrieb

Lokales Klima

Energiebilanz an der Oberfläche, Canopy-Effekte (Vegetation, Stadt, …), Topographieeffekte, Verdunstung, Rolle der Pedosphäre

Der Wasserkreislauf

Reservoire von Wasser, Clausius-Clapeyron, Hydrologische Sensitivität, Extremniederschlag

Die vertikale Struktur der Atmosphäre 

Hydrostatik, Stabilität, Sphären und Pausen, Strahlungs-Konvektionsgleichgewicht

Wolken 

Lebenszyklus einer Wolke, vom Wasserdampf zum Niederschlag

Ein windiger Planet 

Druckgradientenkraft, Corioliskraft, globales Windsystem, Turbulenz und log. Windprofil

Klimasensitivität

Antrieb-Antwort Ansatz, Klimasensitivität, Methoden zur Bestimmung, aktuelles Wissen

Synoptik 

Hoch- und Tiefdruckgebiete, Luftmassen und Fronten, Instabilitäten

Schnelle Rückkopplungen im Klima

Wasserdampf, Temperaturgradient, Eis-Albedo, Wolken

Wetter- und Klimamodellierung

Diskretisierung und num. Lösung, Parametrisierung, Datenassimilation, Randbedingungen, Ensemble-Vorhersagen, Chaos, Parallelrechner

Kohlenstoffkreislauf und Erdgeschichte

Reservoire von Kohlenstoff, Fossile Brennstoffe, Erdzeitalter, Urey Reaktion

Wetterextreme 

Regen, Wind und Hitze - meteorologische Grundlagen, statistische Beschreibung & Klimatrends

Eis und Meeresspiegel

Steigt der Meerespiegel? Rolle von Eis in der Erdgeschichte, Schneebälle und Treibhäuser, Milankovitch Zyklen

Der Blick aus dem All 

Meteorologische Satelliteninstrumente

Die Energiebilanz der Erde

Energieerhaltung, Strahlung, Treibhauseffekt, Strahlungsbilanz, Strahlungsantrieb

Lokales Klima

Energiebilanz an der Oberfläche, Canopy-Effekte (Vegetation, Stadt, …), Topographieeffekte, Verdunstung, Rolle der Pedosphäre

Der Wasserkreislauf

Reservoire von Wasser, Clausius-Clapeyron, Hydrologische Sensitivität, Extremniederschlag

Die vertikale Struktur der Atmosphäre 

Hydrostatik, Stabilität, Sphären und Pausen, Strahlungs-Konvektionsgleichgewicht

Wolken 

Lebenszyklus einer Wolke, vom Wasserdampf zum Niederschlag

Ein windiger Planet 

Druckgradientenkraft, Corioliskraft, globales Windsystem, Turbulenz und log. Windprofil

Klimasensitivität

Antrieb-Antwort Ansatz, Klimasensitivität, Methoden zur Bestimmung, aktuelles Wissen

Synoptik 

Hoch- und Tiefdruckgebiete, Luftmassen und Fronten, Instabilitäten

Schnelle Rückkopplungen im Klima

Wasserdampf, Temperaturgradient, Eis-Albedo, Wolken

Wetter- und Klimamodellierung

Diskretisierung und num. Lösung, Parametrisierung, Datenassimilation, Randbedingungen, Ensemble-Vorhersagen, Chaos, Parallelrechner

Kohlenstoffkreislauf und Erdgeschichte

Reservoire von Kohlenstoff, Fossile Brennstoffe, Erdzeitalter, Urey Reaktion

Wetterextreme 

Regen, Wind und Hitze - meteorologische Grundlagen, statistische Beschreibung & Klimatrends

Eis und Meeresspiegel

Steigt der Meerespiegel? Rolle von Eis in der Erdgeschichte, Schneebälle und Treibhäuser, Milankovitch Zyklen

Der Blick aus dem All 

Meteorologische Satelliteninstrumente

Die Veranstaltung vermittelt die Grundkentnisse der organischen Chemie. Dies umfasst einfache Verbindungen des Kohlenstoffs, Alkane, Alkene, Aromatische Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Phenole, Ether, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren, Ester, Amine, Amide sowie Aminosäuren. Weiterhin werden grundlegende Reaktionsmechanismen der nucleophile Substitution, Eliminierungsreaktionen, Additionsreaktionen und aromatischen Substitution vermittelt. Weitere moderne Reaktionsmechanismen werden ebenso besprochen.

Vor der praktischen Durchführung der Versuche gibt es jeweils ein mündliches Kolloquium in Kleingruppen. Darin werden sicherheitsrelevante Aspekte besprochen, inhaltliche Fragen diskutiert und Lösungswege für vorgegebene Aufgaben diskutiert. In den Vorkollloquia erwerben die Studierenden die Möglichkeit sich wissenschaftlich korrekt mündlich ausdrücken und theoretische Grundlagen zu beschreiben.

Die Studierenden verfassen zu jedem Versuch ein Protokoll. Sie erhalten Feedback zur Wissenschaftlichkeit ihrer Texte sowie wissenschaftlichen Standards (Zitierweise, Bildbeschriftung, etc.), sodass sie ihre Fertigkeiten diesbezüglich über den Verlauf des Praktikums kontinuierlich verbessern können.

1. Einführung
2. Grundbegriffe
3. Thermisches Gleichgewicht und Temperatur
   3.1 Thermische Zustandsgleichung
4. Der erste Hauptsatz
   4.1 Arbeit und Wärme
   4.2 erster Hauptsatz für geschlossene Systeme
   4.3 erster Hauptsatz für offene Systeme
   4.4 Anwendungsbeispiele
5. Zustandsgleichungen & Zustandsänderungen
   5.1 Zustandsänderungen
   5.2 Kreisprozess
6. Der zweite Hauptsatz
   6.1 Verallgemeinerung des Carnotprozesses
   6.2 Entropie
   6.3 Anwendungsbeispiele zum 2. Hauptsatz
   6.4 Entropie- und Energiebilanzen; Exergie
7. Thermodynamische Eigenschaften reiner Fluide
   7.1 Hauptgleichungen der Thermodynamik
   7.2 Thermodynamische Potentiale
   7.3 Kalorische Zustandsgrößen für beliebige Stoffe
   7.4 Zustandsgleichungen (van der Waals u.a.)

In der Vorlesung werden Funk-Abstimmungsgeräte („Clicker“) eingesetzt. Die Studierenden können hierdurch das Verständnis des Vorlesungsstoffes direkt überprüfen und dadurch gezielte Fragen an den Dozenten richten. Außerdem erhält der Dozent ein unmittelbares Feedback zum Kenntnisstand der Studierenden und zu Schwächen der eigenen Darstellung des Vorlesungsstoffes.

• Schmitz, G.: Technische Thermodynamik, TuTech Verlag, Hamburg, 2009

• Baehr, H.D.; Kabelac, S.: Thermodynamik, 15. Auflage, Springer Verlag, Berlin 2012

• Potter, M.; Somerton, C.: Thermodynamics for Engineers, Mc GrawHill, 1993

  
  

  
  

Die Vorlesung Technische Mechanik II führt die Grundkonzepte der Kontinuumsmechanik ein und lehrt, wie diese im Rahmen der sogenannten Elastostatik dazu genutzt werden können, um die elastische Verformung mechanischer Körper unter Belastung zu beschreiben. Schwerpunkte der Vorlesung sind:

• Grundbegriffe der Kontinuumsmechanik: Spannungen, Verzerrungen, Materialgesetze
  
• Dehnstab
• Torsionsstab
• Balken: Biegung, Querschnittskennwerte, Querkraftschub
  
• Energiemethoden: Satz von Betti, Satz von Maxwell, 2. Satz von Castigliano, Satz von Menabrea
  
• Festigkeitsrechnung: Normalspannungshypothese, Schubspannungshypothese, Hypothese der Gestaltänderungsenergie
• Stabilität mechanischer Strukturen: Eulerscher Knickstab
  

• Gross, D., Hauger, W., Schröder, J., Wall, W.A.: Technische Mechanik 1, Springer
• Gross, D., Hauger, W., Schröder, J., Wall, W.A.: Technische Mechanik 2 Elastostatik, Springer

Grundzüge der Differential- und Integralrechnung mehrerer Variablen:

• Differentialrechnung mehrerer Veränderlichen
• Mittelwertsätze und Taylorscher Satz
• Extremwertbestimmung
• Implizit definierte Funktionen
• Extremwertbestimmung bei Gleichungsnebenbedinungen
• Newton-Verfahren für mehrere Variablen
• Fourierreihen
  
• Bereichsintegrale
• Kurven- und Flächenintegrale
• Integralsätze von Gauß und Stokes

• http://www.math.uni-hamburg.de/teaching/export/tuhh/index.html

  
  

Grundzüge der Theorie und Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen

• Einführung und elementare Methoden
• Existenz und Eindeutigkeit bei Anfangswertaufgaben
• Lineare Differentialgleichungen
• Stabilität und qualitatives Lösungsverhalten
• Randwertaufgaben und Grundbegriffe der Variationsrechnung
• Eigenwertaufgaben
• Numerische Verfahren zur Integration von Anfangs- und Randwertaufgaben
• Grundtypen bei partiellen Differentialgleichungen

• http://www.math.uni-hamburg.de/teaching/export/tuhh/index.html

  
  

Wechselstrom: Kenngrößen, Effektivwert, Komplexe Rechnung, Zeigerbilder, Leistung
Drehstrom: Kenngrößen, Stern-Dreieckschaltung, Leistung, Transformator

Elektronik: Wirkungsweise, Betriebsverhalten und Anwendung elektronischer Bauelemente wie Diode, Zener-Diode, Thyristor, Transistor, Operationsverstärker

Bearbeiten von Übungsaufgaben, die die Analyse von Schaltungen und die Berechnung von elektrischen Größen beinhalten zu den Themen:

Netze bei Gleichstrom: Strom, Spannung, Widerstand, Leistung, Kirchhoff ́sche Regeln, Ersatzquellen,
Netzwerkberechnung

Wechselstrom: Kenngrößen, Effektivwert, Komplexe Rechnung, Zeigerbilder, Leistung
Drehstrom: Kenngrößen, Stern-Dreieckschaltung, Leistung, Transformator

Alexander von Weiss, Manfred Krause: "Allgemeine Elektrotechnik"; Viweg-Verlag, Signatur der Bibliothek der TUHH: ETB 309 
Ralf Kories, Heinz Schmitt - Walter: "Taschenbuch der Elektrotechnik"; Verlag Harri Deutsch; Signatur der Bibliothek der TUHH: ETB 122
"Grundlagen der Elektrotechnik" - andere Autoren

8. Kreisprozesse

9. Gas-Dampf-Gemische

10. Stationäre Fließprozesse

11. Verbrennungsprozesse

12. Sondergebiete

In der Vorlesung werden Funk-Abstimmungsgeräte („Clicker“) eingesetzt. Die Studierenden können hierdurch das Verständnis des Vorlesungsstoffes direkt überprüfen und dadurch gezielte Fragen an den Dozenten richten. Außerdem erhält der Dozent ein unmittelbares Feedback zum Kenntnisstand der Studierenden und zu Schwächen der eigenen Darstellung des Vorlesungsstoffes.

• Schmitz, G.: Technische Thermodynamik, TuTech Verlag, Hamburg, 2009

• Baehr, H.D.; Kabelac, S.: Thermodynamik, 15. Auflage, Springer Verlag, Berlin 2012

• Potter, M.; Somerton, C.: Thermodynamics for Engineers, Mc GrawHill, 1993

Im Messtechnikpraktikum findet die Theorie aus den Vorlesungen „Physikalische Grundlagen der Messtechnik“ und „Messtechnik“ praktische Anwendung. In kleinen Gruppen lernen Studierende den Umgang mit verschiedenen Messtechniken aus der Industrie und Forschung kennen. Im Rahmen des Praktikums wird ein breites Spektrum an unterschiedlichen Messmethoden vermittelt, hierzu zählt unter anderem der Einsatz von HLPC-Säulen zur qualitativen Stoffanalyse, die Bestimmung von Stoffübergangskoeffizienten mithilfe von optischen Sauerstoffsensoren oder die Auswertung von Bilddaten zur Gewinnung von Prozessparametern. In dem Praktikum wird ebenfalls erlernt, wie Messdaten statistisch ausgewertet und Versuche korrekt dokumentiert werden. 

Hug, H.: Instrumentelle Analytik. Theorie und Praxis. Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, 2015.

Kamke, W.: Der Umgang mit experimentellen Daten, insbesondere Fehleranalyse, im physikalischen Anfänger-Praktikum. Eine elementare Einführung. W. Kamke, Kirchzarten [Keltenring 197], 2010.

Strohrmann, G.: Messtechnik im Chemiebetrieb. Einführung in das Messen verfahrenstechnischer Größen. Oldenbourg, München, 2004.

Grundlegende Einführung in die Messtechnik für Verfahrensingenieur*innen. Beinhaltet Fehlerrechnung, Masseinheiten, Kalibrierung, Messdatenanlyse, Messtechniken und Sensoren. Speziell liegt der Augenmerk  auf der Messung von Temperatur, Druck, Durchfluss und Füllstand. Die Vorlesung gibt Einblicke in die neuesten Entwicklungen der Sensorik in der Messtechnik und Verfahrenstechnik.

Fraden, Jacob (2016): Handbook of Modern Sensors. Physics, Designs, and Applications. 5th ed. 2016. Cham, New York: Springer. Online verfügbar unter http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&scope=site&db=nlebk&AN=1081958.

Hering, Ekbert; Schönfelder, Gert (2018): Sensoren in Wissenschaft und Technik. Funktionsweise und Einsatzgebiete. 2. Aufl. 2018. Online verfügbar unter http://dx.doi.org/10.1007/978-3-658-12562-2.

Strohrmann, Günther (2004): Messtechnik im Chemiebetrieb. Einführung in das Messen verfahrenstechnischer Größen. 10., durchges. Aufl. München: Oldenbourg.

Tränkler, Hans-Rolf; Reindl, Leonhard M. (2014): Sensortechnik. Handbuch für Praxis und Wissenschaft. 2., völlig neu bearb. Aufl. Berlin: Springer Vieweg (VDI-Buch). Online verfügbar unter http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-29942-1.

Webster, John G.; Eren, Halit B. (2014): Measurement, Instrumentation, and Sensors Handbook, Second Edition. Electromagnetic, Optical, Radiation, Chemical, and Biomedical Measurement. 2nd ed. Hoboken: Taylor and Francis. Online verfügbar unter http://gbv.eblib.com/patron/FullRecord.aspx?p=1407945.

Klassische Mechanik — Kinematik, Dynamik, Energie, Impuls und Erhaltungssätze, Starre Körper, Translation und Rotation, Drehimpuls
Mechanik von Gasen und Flüssigkeiten — Hydrostatik und Hydrodynamik 
Wärmelehre — Temperatur, Wärme, Wärmetransport, Ideales Gas, Zustandsänderungen, Kreisprozesse, Hauptsätze der Thermodynamik
Elektrizitätslehre — Elektrostatik, elektrische Leitung, Magnetismus, Lorentzkraft, Maxwellsche Gleichungen (Integralform)

Das Praktikum Umwelttechnik besteht derzeit aus 5 Versuchen, welche die unterschiedlichen Schwerpunkte der Umwelttechnik in den Bereichen Luft, Wasser, Boden, Energie und Lärm behandeln. Dazu werden die folgenden Versuche durchgeführt:

Biologische Abbaubarkeit von Kunststoffen,

Feinstaubmessung in der Luft,

Wasseranalytik,

Lärmemissionsmessung,

Photovoltaische Stromerzeugung,

Innerhalb des Laborpraktikums diskutieren die Studierenden verschiedene technisch-wissenschaftliche Aufgabenstellungen, sowohl fachspezifisch und fachübergreifend. Sie sprechen verschiedene Lösungsansätze der Aufgabenstellung durch und beraten über die theoretische oder praktische Umsetzung.

Im Rahmen dieser Lehrveranstaltung werden moderne analytische Methoden vorgestellt, die zur Quantifizierung von Schadstoffen in den Umweltkompartimenten Boden, Wasser und Luft angewendet werden. Dabei vertiefen die Studierenden ihre theoretischen Kenntnisse hinsichtlich der Arbeit mit genormten Verfahren und lernen, Aussagen über die Qualität von Untersuchungsbefunden zu treffen.    

1. Einführende Vorlesung in die Umweltwissenschaft:
2. Umwelteffekte und Schadwirkungen
3. Abwassertechnik
4. Luftreinhaltung
5. Lärmschutz
6. Abfallentsorgung/Recycling
7. Grundwasserschutz/Bodenschutz
8. Erneuerbare Energien
9. Ressourcenschonung und Energieeffizienz
   
   

Förster, U.: Umweltschutztechnik; 2012; Springer Berlin (Verlag) 8., Aufl. 2012; 978-3-642-22972-5 (ISBN)

• Stoffgrößen und physikalische Eigenschaften
• Hydrostatik
• Integrale Bilanzen - Stromfadentheorie
• Integrale Bilanzen - Erhaltungssätze
• Differentielle Bilanzen - Navier Stokes Gleichungen
• Wirbelfreie Strömungen - Potenzialströmungen
• Umströmung von Körpern - Ähnlichkeitstheorie
• Turbulente Strömungen
• Kompressible Strömungen
• Rohrhydraulik
• Turbomaschinen

1. Crowe, C. T.: Engineering fluid mechanics. Wiley, New York, 2009.
2. Durst, F.: Strömungsmechanik: Einführung in die Theorie der Strömungen von Fluiden. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2006.
3. Fox, R.W.; et al.: Introduction to Fluid Mechanics. J. Wiley & Sons, 1994
4. Herwig, H.: Strömungsmechanik: Eine Einführung in die Physik und die mathematische Modellierung von Strömungen. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 2006
5. Herwig, H.: Strömungsmechanik: Einführung in die Physik von technischen Strömungen: Vieweg+Teubner Verlag / GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2008
6. Kuhlmann, H.C.:  Strömungsmechanik. München, Pearson Studium, 2007
7. Oertl, H.: Strömungsmechanik: Grundlagen, Grundgleichungen, Lösungsmethoden, Softwarebeispiele. Vieweg+ Teubner Verlag / GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2009
8. Schade, H.; Kunz, E.: Strömungslehre. Verlag de Gruyter, Berlin, New York, 2007
9. Truckenbrodt, E.: Fluidmechanik 1: Grundlagen und elementare Strömungsvorgänge dichtebeständiger Fluide. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2008
10. Schlichting, H. : Grenzschicht-Theorie. Springer-Verlag, Berlin, 2006
11. van Dyke, M.: An Album of Fluid Motion. The Parabolic Press, Stanford California, 1882.
12. White, F.: Fluid Mechanics, Mcgraw-Hill, ISBN-10: 0071311211, ISBN-13: 978-0071311212, 2011

In der Gruppenübung werden die Inhalte der Vorlesung aufgegriffen und anhand von Übungsaufgaben vertieft. Die Übungsaufgaben entsprechen in Qualität und Umfang den Aufgaben der Klausur. Themen: Reynoldssches Transporttheorem, Rohrdurchströmung, Freistrahl, Drehimpuls,
Navier-Stokes-Gleichungen, Potentialtheorie, Probeklausur, Rohrhydraulik, Pumpenauslegung.

Heinz Herwig: Strömungsmechanik, Eine Einführung in die Physik und die mathematische Modellierung von Strömungen, Springer Verlag, Berlin, 978-3-540-32441-6 (ISBN)

Herbert Oertel, Martin Böhle, Thomas Reviol: Strömungsmechanik für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Springer Verlag, Berlin, ISBN: 978-3-658-07786-0

Joseph Spurk, Nuri Aksel: Strömungslehre, Einführung in die Theorie der Strömungen, Springer Verlag, Berlin, ISBN: 978-3-642-13143-1.

In der Hörsaalübung werden die Inhalte der Vorlesung weiter vertieft und in die praktische Anwendung überführt. Dies geschieht anhand von Beispielsaufgaben aus der Praxis, die den Studierenden nach der Vorlesung zum Download bereitgestellt werden. Die Studierenden sollen diese Aufgaben mit Hilfe des Vorlesungsstoffes eigenständig oder in Gruppen lösen. Die Lösung wird dann mit Studierenden unter wissenschaftlicher Anleitung diskutiert, wobei Aufgabenteile an der Tafel präsentiert werden. Am Ende der Hörsaalübung wird die Aufgabe an der Tafel korrekt vorgerechnet. Parallel zur Hörsaalübung finden Tutorien statt, bei denen die Studierenden in Kleingruppen Klausuraufgaben unter Zeitvorgabe rechnen und die Lösung anschließend diskutieren

1. Crowe, C. T.: Engineering fluid mechanics. Wiley, New York, 2009.
2. Durst, F.: Strömungsmechanik: Einführung in die Theorie der Strömungen von Fluiden. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2006.
3. Fox, R.W.; et al.: Introduction to Fluid Mechanics. J. Wiley & Sons, 1994
4. Herwig, H.: Strömungsmechanik: Eine Einführung in die Physik und die mathematische Modellierung von Strömungen. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 2006
5. Herwig, H.: Strömungsmechanik: Einführung in die Physik von technischen Strömungen: Vieweg+Teubner Verlag / GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2008
6. Kuhlmann, H.C.:  Strömungsmechanik. München, Pearson Studium, 2007
7. Oertl, H.: Strömungsmechanik: Grundlagen, Grundgleichungen, Lösungsmethoden, Softwarebeispiele. Vieweg+ Teubner Verlag / GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2009
8. Schade, H.; Kunz, E.: Strömungslehre. Verlag de Gruyter, Berlin, New York, 2007
9. Truckenbrodt, E.: Fluidmechanik 1: Grundlagen und elementare Strömungsvorgänge dichtebeständiger Fluide. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2008
10. Schlichting, H. : Grenzschicht-Theorie. Springer-Verlag, Berlin, 2006
11. van Dyke, M.: An Album of Fluid Motion. The Parabolic Press, Stanford California, 1882.
12. White, F.: Fluid Mechanics, Mcgraw-Hill, ISBN-10: 0071311211, ISBN-13: 978-0071311212, 2011

Die Vorlesung und Übung "Abwasserentsorgung" umfassen Themen der Stadtentwässerung und Abwasserbehandlung.

Stadtentwässerung 

• Auslegung von Entwässerungssystemen im Misch- und Trennsystem 
• Sonderbauwerke 
• Regenwassermanagement

Abwasserbehandlung

• Mechanische Reinigung (Rechen, Sandfang, Vorklärung, Nachklärung, Membranfiltration)
  
• Biologische Abwasserreinigung (aerob, anaeron, anoxisch)
• Sonderverfahren

Die hier aufgeführte Literatur ist in der Bibliothek der TUHH verfügbar.

The literature listed below is available in the library of the TUHH.

• Taschenbuch der Stadtentwässerung : mit 10 Tafeln und 67 Tabellen, Imhoff, K., & . (2009). (31., verbesserte Aufl.). München: Oldenbourg Industrieverl.
• Abwasser : Technik und Kontrolle. Neitzel, Volkmar, and. . Weinheim [u.a.]: Wiley-VCH, 1998.
• Kommunale Kläranlagen : Bemessung, Erweiterung, Optimierung, Betrieb und Kosten, (2009). Günthert, F. Wolfgang: (3., völlig neu bearb. Aufl.). Renningen: expert-Verl.
• Water and wastewater technology Hammer, M. J. 1., & . (2012). (7. ed., internat. ed.). Boston [u.a.]: Pearson Education International.
• Water and wastewater engineering : design principles and practice: Davis, M. L. 1. (2011). . New York, NY: McGraw-Hill.
• Biological wastewater treatment: (2011). C. P. Leslie Grady, Jr.  (3. ed.). London, Boca Raton,  Fla. [u.a.]: IWA Publ. 

Die Vorlesung Trinkwasserversorgung vermittelt den Studierenden grundlegende Kenntnisse zum gesamten Wasserversorgungssystem bestehend aus Gewinnungsanlagen, Aufbereitung, inklusive Pumpentechnik, Rohrleitungen, Speicheinrichtungen und dem Verteilungssystem bis hin zum Verbraucher. .

Zunächst werden in der der Vorlesung die Grundlagen zur Bemessung von Rohrleitungen und zur Hydraulik von Rohrleitungssystemen bestehend aus Anlagen/Rohrleitungen (Anlagenkennlinie) und Pumpen (Pumpenkennlinie) vermittelt. An Hand von Beispielen lernen die Studierenden, wie daraus der Anlagenbetriebspunkt ermittelt wird. Weiterhin werden Wasservorkommen und deren Erschließung vorgestellt und die Studierenden in die Lage versetzt, einfache Bemessungen von Grundwasserbrunnen durchzuführen. Für den Bereich der Wasserverteilung wird gelehrt, wie Wasserbedarfszahlen ermittelt werden und daraus Planungswerte zur Dimensionierung der unterschiedlichen Elemente und Aufgaben einer Wasserversorgung (z. B. Feuerlöschbedarf) abgeleitet werden. Die Aufgaben von Speichern und deren Bemessung werden erklärt, so dass die unterschiedlichen Möglichkeiten der Speicheranordnung im System begründet werden können. Die Studierenden können schließlich die Bemessung eines einfachen Verteilungssystems eigenständig durchzuführen.

In einem weiteren Teil der Vorlesung werden die Prozesse der Trinkwasseraufbereitung behandelt. Diese umfassen, die zentralen Mechanismen und Auslegungsparameter der Sedimentation, der Filtration, der Flockung, der Membranverfahren, der Adsorption, der Enthärtung, des Gasaustausch, des Ionenaustauschs und der Desinfektion. Die Grundlagen zur Technik der Prozessaufbereitung werden vertieft durch parallele Analyse der Auswirkungen des jeweiligen Prozesses auf die chemisch - physikalischen Parameter der Wasserqualität.

Gujer, Willi (2007): Siedlungswasserwirtschaft. 3., bearb. Aufl., Springer-Verlag.

Karger, R., Cord-Landwehr, K., Hoffmann, F. (2005): Wasserversorgung. 12., vollst. überarb. Aufl., Teubner Verlag

Rautenberg, J. et al. (2014): Mutschmann/Stimmelmayr Taschenbuch der Wasserversorgung. 16. Aufl., Springer-Vieweg Verlag.

DVGW Lehr- und Handbuch Wasserversorgung: Wasseraufbereitung - Grundlagen und Verfahren, m. CD-ROM: Band 6 (2003).

• Elektrische Energie im Energiesystem
• Nachfrage und Nutzung elektrischer Energie (Haushalte, Industrie, "neue" Nachfrager (u.a. e-Mobilität))
• Stromerzeugung
  • Stromerzeugungstechniken aus fossilen Energieträgern und ihre Erzeugungscharakteristik
  • KWK-Technologien und ihre Erzeugungscharakteristik
  • Stromerzeugungstechniken aus erneuerbarer Energien und ihre   Erzeugungscharakteristik 
• Stromverteilung
  • "Klassische" Verteilung elektrischer Energie
  • Herausforderungen fluktuierender dezentraler Stromerzeugung 
• Stromhandel (Strommarkt, Strombörse, Emissionshandel)
• Fernwärmewirtschaft 
• Rechtliche und administrative Aspekte
  • Energiewirtschaftsgesetz
  • Förderinstrumente für erneuerbare Energien 
  • KWK-Gesetz
• Kosten- und Wirtschaftlichkeitsrechnung

Folien der Vorlesung

Diese Vorlesung adressiert die Mechanismen, nach denen die Preisbildung auf den globalen und nationalen Energiemärkten funktioniert. Dazu wird der globale Preisbildungsmechanismus für Rohöl und für Erdgas sowie Kohle erläutert. Auch wird auf die nationalen Energiemärkte (u. a. Strombörse, Gasmärkte) eingegangen. Dabei wird immer auch die legale Rahmensetzung adressiert, die letztlich für die Marktpreisbildung mitentscheidend ist. In diesem Zusammenhang werden auch die verschiedenen Instrumente diskutiert, mit denen die Energiemärkte so beeinflusst werden sollen, dass Klimaschutz bereits mit marktbasierten Maßnahmen zum Tragen kommt. Auch wird auf die zu erwartende zukünftige Entwicklung / Veränderung der Energiemärkte vor dem Hintergrund der zunehmenden Nutzung erneuerbarer Energien eingegangen.

Ziel dieser Vorlesung ist es, die verschiedenen fossilen Energiesysteme in Gänze darzustellen und zu diskutieren. Dies inkludiert das Erdöl-, das Erdgas-, das Stein- und Braunkohle- und das Kernenergiesystem. Dabei werden jeweils die Entstehungsprozesse, die Aufsuchungstechnologien, die Aufschlussverfahren, die Gewinnungstechniken, die Weiterverarbeitungsverfahren und die entsprechende Nutzung dargestellt. Außerdem wird auf die jeweiligen Märkte und deren Entwicklung, die vorhandenen Reserven und Ressourcen und auf die mit der Gewinnung und Nutzung vorhandenen Umwelteffekte eingegangen. Dabei wird ein Gesamtsystemansatz verfolgt, der eine Darstellung des gesamten Energiesystems einschließlich der jeweils gegebenen Interdependenzen und (geo-)politischen Abhängigkeiten verfolgt. Auch wird auf die laufenden und die sich für die kommenden Jahre abzeichnenden Veränderungen in diesen Energiesystemen für Deutschland und international eingegangen. Außerdem wird die jeweilige Reserven- und Ressourcenverfügbarkeit beleuchtet. 

• Regulatorische Vorgaben (u. a. Entschwefelung)
• Überblick heutige fossile Kraftstoffe
  • Benzin,
  • Diesel,
  • Erdgas (GtL, CNG, LNG),
  • Kerosin,
  • Schiffskraftstoffe
  • Weitere Kraftstoffe
• Märkte und Marktentwicklungen
• CO₂-Analysen der verschiedenen Optionen je Einsatzbereich
• Globale Megatrends und zukünftige Herausforderungen
• Entwicklungen bei Fahrzeug- und Antriebstechnologien
• Energieszenarien bis 2050 und Bedeutung für den Mobilitätssektor

Eigene Unterlagen, Veröffentlichungen, Fachliteratur

Own documents, publications, technical literature

• Regulatorische Vorgaben der „alternativen“ Kraftstoffe (u. a. RED)
• Überblick über heutige alternative Kraftstoffe
  • Biodiesel / HEFA
  • Bioethanol
  • Biomethan
  • Weitere Kraftstoffe
• Überblick über zukünftige alternative Kraftstoffe
  • Biokraftstoffe der 2. Generation
  • Wasserstoff und Wasserstoffderivate
  • Strom-basierte Kraftstoffe
  • Weitere Kraftstoffe
• Elektromobilität
  • mit Batterie
  • mit Wasserstoff-Brennstoffzelle
• Märkte und Marktentwicklungen
• CO₂-Analysen der verschiedenen Optionen je Einsatzbereich
• Globale Megatrends und zukünftige Herausforderungen
• Entwicklungen bei Fahrzeug- und Antriebstechnologien
• Energieszenarien bis 2050 und Bedeutung für den Mobilitätssektor

Eigene Unterlagen, Veröffentlichungen, Fachliteratur

Literature: Own documents, publications, technical literature

Dieses Modul beinhaltet die Darstellung des erneuerbaren Energieangebots sowie eine Diskussion der jeweiligen Techniken zur Bereitstellung der gewünschten End- bzw. Nutzenergie. Konkret inkludiert dies die Möglichkeiten zur Sonnenenergienutzung zur Wärme- und Stromerzeugung (d. h. passive Sonnenenergienutzung, Solarkollektoren zur Niedertemperaturwärmebereitstellung, solarthermische Stromerzeugung, photovoltaische Stromerzeugung), die Nutzung Windenergie zur Stromerzeugung (d. h. Onshore- und Offshore-Windkraftnutzung), die Wasserkraftnutzung zur Stromerzeugung (d. h. Lauf- und Speicherwasserkraft), die Nutzung der Meeresenergie zur Stromerzeugung (u. a. Gezeitenkraftwerke) und die Nutzung der Geothermie zur Wärme- und Stromerzeugung (d. h. Nutzung der oberflächennahen Nutzung mittels Wärmepumpen, Nutzung der tiefen Geothermie zur Wärme- und/oder Stromerzeugung).

Kaltschmitt, M.; Streicher, W.; Wiese, A. (Hrsg.): Erneuerbare Energien - System­technik, Wirtschaft­lichkeit, Umweltaspekte; Springer, Berlin, Heidelberg, 2020, 6. Auflage

Die Studierenden bearbeiten Aufgaben im Bereich der erneuerbaren Energien. Ihre Lösungsansätze präsentieren sie in der Übungsgruppe und diskutieren mit den Mitstudierenden und dem Lehrpersonal im Anschluss darüber.

Mögliche Themen der Aufgaben sind:

• Solarthermische Wärmeerzeugung
• Konzentration Solarthermie
• Photovoltaik 
• Windenergie
• Wasserkraft
• Wärmepumpe

Tiefe Geothermie

Kaltschmitt, M.; Streicher, W.; Wiese, A. (Hrsg.): Erneuerbare Energien - System­technik, Wirtschaft­lichkeit, Umweltaspekte; Springer, Berlin, Heidelberg, 2020, 6. Auflage

Diese Vorlesung beinhaltet alle Optionen zur Energiebereitstellung aus Biomasse; dies inkludiert eine Bereitstellung von Wärme, Strom und Kraftstoffen. Dazu wird zuerst auf die jeweilige Biomasseressource und dessen Entstehung eingegangen. Anschließend wird die Biomassebereitstellung adressiert, mit der die Brücke zwischen den Biomasseanfall und der Nutzung geschlagen wird. Anschließend wird auf die unterschiedlichen Konversionsoptionen eingegangen. Dabei werden nur die Optionen vertieft dargestellt, die am Markt in Deutschland und Europa eine entsprechende Bedeutung haben. Dies beinhaltet

(a) eine Wärmeerzeugung aus biogenen Festbrennstoffen in Klein- und Großanlagen

(b) eine Stromerzeugung aus fester Biomasse über die Verbrennung

(c) eine Biogaserzeugung aus Rückständen, Nebenprodukten und Abfällen,

(d) eine Alkoholerzeugung aus Zucker und Stärke

(e) eine Biodieselerzeugung aus pflanzlichen Ölen.

Besonders eingegangen wird auch auf die entsprechenden Umweltaspekte. Auch erfolgt eine ökonomische Einordnung der verschiedenen Optionen.

1. Wärmeübertragung
   1. Einführung, Eindimensionale Wärmeleitung
   2. Konvektiver Wärmeübergang, Wärmedurchgang
   3. Wärmeübertrager
   4. Mehrdimensionale Wärmeleitung
   5. Instationäre Wärmeleitung
   6. Wärmestrahlung
2. Stoffübertragung
   1. Einseitige Diffusion, Äquimolare Gegenstromdiffusion
   2. Grenzschichttheorie, Instationäre Stoffübertragung
   3. Wärme- und Stoffübertragung Einzelpartikel/Festbett
   4. Kopplung Stoffübertragung mit chemischen Reaktionen

Für die Verbesserung der Anschaulichkeit in der Vorlesung wurden für die Studierenden Videos ausgesucht, die in die Vorlesungen eingebunden waren. Zur Gestaltung der Selbstlernzeit wurden semesterbegleitenden Aufgaben entwickelt, mit denen die Studierenden sich während des Semesters vertieft auf den Lehrinhalt vorbereiten.

1. H.D. Baehr und K. Stephan: Wärme- und Stoffübertragung, Springer
2. VDI-Wärmeatlas

Signale und Systeme

• Lineare Systeme, Differentialgleichungen und Übertragungsfunktionen
• Systeme 1. und 2. Ordnung, Pole und Nullstellen, Impulsantwort und Sprungantwort
• Stabilität

Regelkreise

• Prinzip der Rückkopplung: Steuerung oder Regelung
• Folgeregelung und Störunterdrückung
• Arten der Rückführung, PID-Regelung
• System-Typ und bleibende Regelabweichung
• Inneres-Modell-Prinzip

Wurzelortskurven

• Konstruktion und Interpretation von Wurzelortskurven
• Wurzelortskurven von PID-Regelkreisen

Frequenzgang-Verfahren

• Frequenzgang, Bode-Diagramm
• Minimalphasige und nichtminimalphasige Systeme
• Nyquist-Diagramm, Nyquist-Stabilitätskriterium, Phasenreserve und Amplitudenreserve
• Loop shaping, Lead-Lag-Kompensatoren
• Frequenzgang von PID-Regelkreisen

Totzeitsysteme

• Wurzelortskurve und Frequenzgang von Totzeitsystemen
• Smith-Prädiktor

Digitale Regelung

• Abtastsysteme, Differenzengleichungen
• Tustin-Approximation, digitale PID-Regler

Software-Werkzeuge

• Einführung in Matlab, Simulink, Control Toolbox
• Rechnergestützte Aufgaben zu allen Themen der Vorlesung

• Werner, H., Lecture Notes „Introduction to Control Systems“
• G.F. Franklin, J.D. Powell and A. Emami-Naeini "Feedback Control of Dynamic Systems", Addison Wesley, Reading, MA, 2009
• K. Ogata "Modern Control Engineering", Fourth Edition, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 2010
• R.C. Dorf and R.H. Bishop, "Modern Control Systems", Addison Wesley, Reading, MA 2010

Ökonomische und ökologische Bewertung von Fallstudien einschließlich der Erstellung von den entsprechenden Bilanzgrenzen für die unterschiedlichen Fälle. Für die einzelnen Fälle gelten die folgenden Aspekte.

1. Berechnung der spezifischen Kosten mithilfe statischer und dynamischer Verfahren; dies inkludiert eine Abschätzung der zugrunde zu legenden Kostenbasis und entsprechende Sensitivitätsanalysen.

2. Erstellen einer Ökobilanz inklusive Zieldefinition, Sachbilanz, Wirkungsabschätzung und Auswertung / Interpretation.

3. Für die unterschiedlichen Fälle / Veränderungen Ermittlung des Einfluss auf die ökonomische und ökologische Prozessbewertung; dies gilt u. a. für

- Allokation/Koppel- bzw. Nebenpunkte

- Lernkurven- und andere Ansätze für zukünftige Zeitpunkte

- Setzung des administrativen Rahmens / der politischen Zielvorgaben

- Analyse der Unsicherheit von Daten und Annahmen

Innerhalb des Seminars werden die verschiedenen Aufgabenstellungen aktiv diskutiert und auf verschiedene Anwendungsfälle angewandt. Die Bearbeitung erfolgt sowohl einzeln als auch in kleineren Gruppen.

Skripte der Vorlesungen

• Einführung: Notwendigkeit einer Umweltbewertung unter Berücksichtigung der vor- und nachgelagerten Prozesse
• Anthropogene Umweltwirkungen
• Übersicht Umweltbewertungsmethoden und -verfahren
• Elemente von Umweltbewertungsmethoden und -verfahren
• Ziel-, Objekt- und Rahmendefinition
• Analyse und Bewertung
• Mess- und Analyseverfahren
• Geoinformationssysteme für raumbezogene Umweltanalysen
• Systeme und Modelle
• Ökologische Bewertungsansätze
• Ökonomische und soziale Bewertungsansätze
• Grundsätze von Umweltpolitik und Umweltrecht
• Lebenszyklusanalysen
• „Klassische“ Ökobilanzen (Zieldefinition, Sachbilanz, Wirkungsabschätzung, Auswertung / Interpretation)
• Spezialformen (Carbon Footprint, Water Footprint, KEA)
• Social LCA
• Weitergehende Ansätze
• Weitere Umweltbewertungsinstrumente
• Globale Aspekte der Umweltbewertung

Skript der Vorlesung

• Einführung; Definitionen; Bedeutung der Kosten- und Wirtschaftlichkeitsrechnung für Projekte; Preise und Kosten; Kosten von Produktionssystemen versus Kosten von einzelnen Projekten
• Kostenschätzungen und Kostenberechnungen; Definitionen; Kostenberechnung; Kostenschätzung; Berechnung von Kosten für Bereitstellung von Arbeit und Leistung
• Wirtschaftlichkeitsrechnung; Definitionen; Methoden: statische Verfahren, dynamische Verfahren; betriebswirtschaftliche versus volkwirtschaftliche Betrachtung; Leistung und Arbeit bei der Wirtschaftlichkeitsrechnung
• Berücksichtigung von Unsicherheiten bei Projekten; Definitionen; technische Unsicherheiten; Kostenunsicherheiten; sonstige Unsicherheiten
• Kostenprojektionen; Ansätze und Methoden; Bewertung von Unsicherheiten
• Projektfinanzierung; Definitionen; Projekt- versus Unternehmensfinanzierung; Finanzierungsmodelle; Eigenkapitalquote, DSCR; Behandlung von Risiken in der Projektfinanzierung

Skript der Vorlesung

1. Die molekulare Logik des Lebens,

2. Biomoleküle: Aminosäuren, Peptide, Proteine; Kohlenhydrate; Fette

3. Protein Funktionen, Enzyme: Michaelis-Menten Kinetik; Enzymregulation; Enzym Nomenklatur
4. Cofaktoren, Cosubstrate, Vitamine
5. Stoffwechsel: Grundprinzipien; Photosynthese; Glykolyse; Zitratzyklus; Atmung; Gärungen;  Fettstoffwechsel; Aminosäurestoffwechsel

Biochemie, H. Robert Horton, Laurence A. Moran, K. Gray Scrimeour, Marc D. Perry, J. David Rawn, Pearson Studium, München

Prinzipien der Biochemie, A. L. Lehninger, de Gruyter Verlag Berlin

1. Die prokaroytische Zelle

• Evolution
• Taxonomie und besondere Merkmale von Archaea, Bacteria und Viren
  
• Struktur und Merkmale der Zelle
• Wachstum
  

2. Stoffwechsel

• Gärungen und anaerobe Atmung
  
• Methanogenese und die anaerobe Atmungskette
• Polymerabbau
  
• Chemolithotrophie

3. Mikroorganismen und ihre Umwelt

• Chemotaxis und Beweglichkeit
• Kreislauf von Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel
  
• Biofilme
  
• Symbiontische Beziehungen
• Extremophile
• Biotechnologie
  

• Allgemeine Mikrobiologie, 8. Aufl., 2007,  Fuchs, G. (Hrsg.), Thieme Verlag (54,95 €)

• Mikrobiologie, 13 Aufl., 2013, Madigan, M., Martinko, J. M., Stahl, D. A., Clark, D. P. (Hrsg.), ehemals „Brock“, Pearson Verlag (89,95 €)

• Taschenlehrbuch Biologie Mikrobiologie, 2008, Munk, K. (Hrsg.), Thieme Verlag

• Grundlagen der Mikrobiologie, 4. Aufl., 2010, Cypionka, H., Springer Verlag (29,95 €), http://www.grundlagen-der-mikrobiologie.icbm.de/

1. Die prokaroytische Zelle

• Evolution
• Taxonomie und besondere Merkmale von Archaea, Bacteria und Viren
  
• Struktur und Merkmale der Zelle
• Wachstum
  

2. Stoffwechsel

• Gärungen und anaerobe Atmung
  
• Methanogenese und die anaerobe Atmungskette
• Polymerabbau
  
• Chemolithotrophie

3. Mikroorganismen und ihre Umwelt

• Chemotaxis und Beweglichkeit
• Kreislauf von Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel
  
• Biofilme
  
• Symbiontische Beziehungen
• Extremophile
• Biotechnologie
  

Die Studierenden erarbeiten sich in Kleingruppen im Laufe des Semesters Problemaufgaben zum Grundlagenwissen der Mikrobiologie/Biochemie oder wenden das Grundlagenwissen auf ein aktuelles Problem an. Dazu erstellen die Gruppen Protokolle nach wissenschaftlichen Standards. Begleitet werden sie dabei durch ein veranstaltungsspezifisches Arbeitsbuch, in dem sich sowohl theoretische Hintergründe als auch Übungsaufgaben zu den verschiedenen Bereichen für das Selbststudium finden.

• Allgemeine Mikrobiologie, 8. Aufl., 2007,  Fuchs, G. (Hrsg.), Thieme Verlag (54,95 €)

• Mikrobiologie, 13 Aufl., 2013, Madigan, M., Martinko, J. M., Stahl, D. A., Clark, D. P. (Hrsg.), ehemals „Brock“, Pearson Verlag (89,95 €)

• Taschenlehrbuch Biologie Mikrobiologie, 2008, Munk, K. (Hrsg.), Thieme Verlag

• Grundlagen der Mikrobiologie, 4. Aufl., 2010, Cypionka, H., Springer Verlag (29,95 €), http://www.grundlagen-der-mikrobiologie.icbm.de/

• Einführung in die thermische Verfahrenstechnik und Grundzüge von Trennprozessen
• Einfache Gleichgewichtsprozesse, Vielstufenprozesse
• Rektifikation binärer Gemische, Enthalpie-Konzentrations-Diagramm
• Extraktive und Azeotrope Destillation, Wasserdampfdestillation, Absatzweise Rektifikation
• Extraktion: Trennungen ternärer Systeme, Dreiecksdiagramm
• Mehrkomponententrennungen einschließlich komplexer Gemische
• Auslegung von Trennapparaten ohne diskrete Stufen
• Trocknung
• Chromatographische Trennverfahren
• Membrantrennverfahren
• Energiebedarf von Trennprozessen
• Erweiterte Übersicht zu Trennprozessen
• Auswahl von Trennprozessen

• G. Brunner: Skriptum Thermische Verfahrenstechnik
• J. King: Separation Processes, McGraw-Hill, 2. Aufl. 1980
• Sattler: Thermische Trennverfahren, VCH, Weinheim 1995
• J.D. Seader, E.J. Henley: Separation Process Principles, Wiley, New York, 1998.
• Mersmann: Thermische Verfahrenstechnik, Springer, 1980
• Grassmann, Widmer, Sinn: Einführung in die Thermische Verfahrenstechnik, 3. Aufl., Walter de Gruyter, Berlin 1997
• Brunner, G.: Gas extraction. An introduction to fundamentals of supercritical fluids and the application to separation processes. Steinkopff, Darmstadt; Springer, New York; 1994. ISBN 3-7985-0944-1 ; ISBN 0-387-91477-3 .
• R. Goedecke (Hrsg.): Fluid-Verfahrenstechnik, Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2006.
  • Perry"s Chemical Engineers" Handbook, R.H. Perry, D.W. Green, J.O. Maloney (Hrsg.), 6th ed., McGraw-Hill, New York 1984 Ullmann"s Enzyklopädie der Technischen Chemie

• Einführung in die thermische Verfahrenstechnik und Grundzüge von Trennprozessen
• Einfache Gleichgewichtsprozesse, Vielstufenprozesse
• Rektifikation binärer Gemische, Enthalpie-Konzentrations-Diagramm
• Extraktive und Azeotrope Destillation, Wasserdampfdestillation, Absatzweise Rektifikation
• Extraktion: Trennungen ternärer Systeme, Dreiecksdiagramm
• Mehrkomponententrennungen einschließlich komplexer Gemische
• Auslegung von Trennapparaten ohne diskrete Stufen
• Trocknung
• Chromatographische Trennverfahren
• Membrantrennverfahren
• Energiebedarf von Trennprozessen
• Erweiterte Übersicht zu Trennprozessen
• Auswahl von Trennprozessen

Die Studierenden bearbeiten Aufgaben in Kleingruppen und stellen die Ergebnisse in der Übungsgruppe vor

• G. Brunner: Skriptum Thermische Verfahrenstechnik
• J. King: Separation Processes, McGraw-Hill, 2. Aufl. 1980
• Sattler: Thermische Trennverfahren, VCH, Weinheim 1995
• J.D. Seader, E.J. Henley: Separation Process Principles, Wiley, New York, 1998.
• Mersmann: Thermische Verfahrenstechnik, Springer, 1980
• Grassmann, Widmer, Sinn: Einführung in die Thermische Verfahrenstechnik, 3. Aufl., Walter de Gruyter, Berlin 1997
• Brunner, G.: Gas extraction. An introduction to fundamentals of supercritical fluids and the application to separation processes. Steinkopff, Darmstadt; Springer, New York; 1994. ISBN 3-7985-0944-1 ; ISBN 0-387-91477-3 .
• R. Goedecke (Hrsg.): Fluid-Verfahrenstechnik, Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2006.
• Perry"s Chemical Engineers" Handbook, R.H. Perry, D.W. Green, J.O. Maloney (Hrsg.), 6th ed., McGraw-Hill, New York 1984 Ullmann"s Enzyklopädie der Technischen Chemie

• Einführung in die thermische Verfahrenstechnik und Grundzüge von Trennprozessen
• Einfache Gleichgewichtsprozesse, Vielstufenprozesse
• Rektifikation binärer Gemische, Enthalpie-Konzentrations-Diagramm
• Extraktive und Azeotrope Destillation, Wasserdampfdestillation, Absatzweise Rektifikation
• Extraktion: Trennungen ternärer Systeme, Dreiecksdiagramm
• Mehrkomponententrennungen einschließlich komplexer Gemische
• Auslegung von Trennapparaten ohne diskrete Stufen
• Trocknung
• Chromatographische Trennverfahren
• Membrantrennverfahren
• Energiebedarf von Trennprozessen
• Erweiterte Übersicht zu Trennprozessen
• Auswahl von Trennprozessen

• G. Brunner: Skriptum Thermische Verfahrenstechnik
• J. King: Separation Processes, McGraw-Hill, 2. Aufl. 1980
• Sattler: Thermische Trennverfahren, VCH, Weinheim 1995
• J.D. Seader, E.J. Henley: Separation Process Principles, Wiley, New York, 1998.
• Mersmann: Thermische Verfahrenstechnik, Springer, 1980
• Grassmann, Widmer, Sinn: Einführung in die Thermische Verfahrenstechnik, 3. Aufl., Walter de Gruyter, Berlin 1997
• Brunner, G.: Gas extraction. An introduction to fundamentals of supercritical fluids and the application to separation processes. Steinkopff, Darmstadt; Springer, New York; 1994. ISBN 3-7985-0944-1 ; ISBN 0-387-91477-3 .
• R. Goedecke (Hrsg.): Fluid-Verfahrenstechnik, Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2006.
• Perry"s Chemical Engineers" Handbook, R.H. Perry, D.W. Green, J.O. Maloney (Hrsg.), 6th ed., McGraw-Hill, New York 1984 Ullmann"s Enzyklopädie der Technischen Chemie

Die Studierenden absolvieren in diesem Praktikum acht Versuche. Zu jedem der acht Versuche gibt es ein Kolloquium. In diesem reflektieren die Studierenden ihr Wissen und diskutieren es anschließend auf Fachebene mit dem Lehrpersonal und den Mitstudierenden.

Die Studierenden arbeiten stark arbeitsteilig in kleinen Gruppen. Über alle Versuche wird ein Abschlussprotokoll verfasst. Die Studierenden erhalten eine Rückmeldung zu den Standards des wissenschaftlichen Schreibens, sodass sie über die Dauer des Praktikums ihre Kompetenzen in diesem Bereich ausbauen können.

Themen des Praktikums:

• Einführung in die thermische Verfahrenstechnik und Grundzüge von Trennprozessen
• Einfache Gleichgewichtsprozesse, Vielstufenprozesse
• Rektifikation binärer Gemische, Enthalpie-Konzentrations-Diagramm
• Extraktive und Azeotrope Destillation, Wasserdampfdestillation, Absatzweise Rektifikation
• Extraktion: Trennungen ternärer Systeme, Dreiecksdiagramm
• Mehrkomponententrennungen einschließlich komplexer Gemische
• Auslegung von Trennapparaten ohne diskrete Stufen
• Trocknung
• Chromatographische Trennverfahren
• Membrantrennverfahren
• Energiebedarf von Trennprozessen
• Erweiterte Übersicht zu Trennprozessen
• Auswahl von Trennprozessen

• G. Brunner: Skriptum Thermische Verfahrenstechnik
• J. King: Separation Processes, McGraw-Hill, 2. Aufl. 1980
• Sattler: Thermische Trennverfahren, VCH, Weinheim 1995
• J.D. Seader, E.J. Henley: Separation Process Principles, Wiley, New York, 1998.
• Mersmann: Thermische Verfahrenstechnik, Springer, 1980
• Grassmann, Widmer, Sinn: Einführung in die Thermische Verfahrenstechnik, 3. Aufl., Walter de Gruyter, Berlin 1997
• Brunner, G.: Gas extraction. An introduction to fundamentals of supercritical fluids and the application to separation processes. Steinkopff, Darmstadt; Springer, New York; 1994. ISBN 3-7985-0944-1 ; ISBN 0-387-91477-3 .
• R. Goedecke (Hrsg.): Fluid-Verfahrenstechnik, Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2006.
• Perry"s Chemical Engineers" Handbook, R.H. Perry, D.W. Green, J.O. Maloney (Hrsg.), 6th ed., McGraw-Hill, New York 1984 Ullmann"s Enzyklopädie der Technischen Chemie

Grundbegriffe der Reaktionstechnik, Definitionen, Konzentrationsberechnungen (Reaktor, Reaktionsgemisch, Reaktanten, Produkte, Begleitstoffe, Reaktionsvolumen, Reaktorvolumen, Chemische Reaktion, Masse, Stoffmenge, Molenbruch, Volumen, Dichte, molare Konzentration, Massen-Konzentration, Molalität, Partialdruck, Hydrodynamische Verweilzeit, Raumzeit, Reaktionslaufzahl, Durchsatz eines Reaktors, Belastung eines Reaktors, Umsatz, Selektivität, Ausbeute, Konzentrationsberechnungen in ruhenden und strömenden Multikomponenten-Mischungen)

Stöchiometrie und stöchiometrische Berechnungen (Einfache Reaktionen, Komplexe Reaktionen, Schlüsselreaktionen, Schlüsselspezies, Matrix der stöchiometrischen Koeffizienten, linear abhängige und unabhängige Reaktionen, Element-Spezies-Matrix, reduzierte Stufenform einer Matrix, Rang einer Matrix, Gauss Jordan Eliminierung, Zusammenhang Stöchiometrie und Kinetik, Berechnung der Reaktionslaufzahlen bei multiplen Reaktionen aus Stoffmengenänderungen)

Thermodynamik (Was ist Thermodynamik?, Bedeutung der Thermodynamik in der Reaktionstechnik, Nulltet Hauptsatz, Temperaturskalen, Temperaturmessung in der Praxis, 1. Hauptsatz, Innere Energie, Enthalpie, Kalorimeter, Reaktionsenthalpie, Standardbildungsenthalpie, Satz von Hess, Wärmekapazität, Kirchhoff'scher Satz, Standardreaktionsenthalpie, Druckabhängigkeit der Reaktionsenthalpie, 2. Hauptsatz, Reversible und Irreversible Zustandsänderungen, Entropie, Clausius'sche Ungleichung, Freie Energie, Freie Enthalpie, Chemisches Potential, Chemisches Gleichgewicht, Aktivität, Van't Hoff'sche Reaktionsisobare, Gleichgewichtsberechnungen an ausgewählten Beispielen, Prinzip von Le Chatelier und Braun, Gleichgewichtsberechnung bei multiplen Reaktionen, Lagrange'sche Multiplikatoren)

Chemische Kinetik (Reversible und Irreversible Reaktionen, Homogene und Heterogene Reaktionen, Elementarschritt, Reaktionsmechanismus, Mikrokinetik, Makrokinetik, Formalkinetik, Reaktionsgeschwindigkeit, Stoffmengenänderungsgeschwindigkeit, Arrhenius-Gleichung, Aktivierungsenergie und Vorfaktor bei komplexen Reaktionen, Reaktion 0., 1., 2. Ordnung, Integration der Geschwindigkeitsgesetze, Damköhler-Zahl, Differentielle und Integrale Methode der Kinetischen Analyse, Grundtypen von Laborreaktoren zum Messen von Kinetiken, Halbwertszeiten, Kinetik komplexer Reaktionen, Parallelreaktionen, Reversible Reaktionen, Folgereaktionen, Reaktion mit vorgelagertem Gleichgewicht, Reduktion von Reaktionsmechanismen, Quasistationarität nach Bodenstein, Geschwindigkeitsbestimmender Schritt, Michaelis-Menten Kinetik, Analytische Integration von Differentialgleichungen 1. Ordnung - integrierender Faktor, Numerische Integration Komplexer Kinetiken)

Typen Chemischer Reaktionsapparate (Chemische Reaktoren in Industrie und Labor, Ideale vs. Reale Reaktoren, Diskontinuierliche-, Halbkontinuierliche-, Kontinuierliche Reaktoren, Einphasig- Zweiphasig- Mehrphasige Reaktoren, Batch-Reaktor, Semi-Batch Reaktor, CSTR, Plug Flow Reaktor, Festbettreaktoren, Hordenreaktor, Drehrohröfen, Wirbelschichten, Gas-Flüssig-Reaktoren, Dreiphasen-Reaktoren)

Isotherme Idealreaktoren (Molbilanz eines chemische Reaktors, Molbilanz des Batch-Reaktors, Integration der Molbilanz des Batch-Reaktors für verschiedene Kinetiken, Partialbruchzerlegung, Molbilanz des Semibatch-Reaktors, Molbilanz des Plug Flow Reaktors, Analogie Batch Reaktor - PFR, Auslegung von PFR's bei Reaktionen mit Volumenänderung, komplexen Reaktionen, Molbilanz eines katalytischen Festbett-Reaktors, Auslegung eines Membranreaktors, Molbilanz des CSTR, Vergleich von CSTR und PFR hinsichtlich Umsatz und Selektivität, Molbilanz der Rührkesselkaskade, Numerisch-Iterative Berechnung von Rührkesselkaskaden, Newton-Raphson Verfahren, Graphische Auslegung von Rührkesselkaskaden)

Nichtisotherme Idealreaktoren (Energiebilanz chemischer Reaktoren, adiabate Reaktoren, adiabatische Temperaturerhöhung, Hordenreaktor für adiabate exotherme Gleichgewichtsreaktionen, Auslegung eines adiabaten Strömungsrohres, Levenspiel-Plots, Wärmedurchgang durch eine Reaktorwand, Wärmeübergang, Wärmeleitung, Wärmedurchgang durch eine gekrümmte Wand, Auslegung eines PFR im Gleichstrom und Gegenstrom, Wärmebilanz des Kühlmediums, CSTR mit Wärmeaustausch, Multiple Stationäre Zustände, Zünd-Lösch Verhalten, Stabilität eines CSTR, Komplexe Reaktionen in nicht-isothermen Reaktoren, optimales Temperaturprofil eines Reaktors)

lecture notes Raimund Horn

skript Frerich Keil

Books:

M. Baerns, A. Behr, A. Brehm, J. Gmehling, H. Hofmann, U. Onken, A. Renken, Technische Chemie, Wiley-VCH

G. Emig, E. Klemm, Technische Chemie, Springer

A. Behr, D. W. Agar, J. Jörissen, Einführung in die Technische Chemie 

E. Müller-Erlwein, Chemische Reaktionstechnik 2012, 2. Auflage, Teubner Verlag

J. Hagen, Chemiereaktoren: Auslegung und Simulation, 2004, Wiley-VCH

H. S. Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall B

H. S. Fogler, Essentials of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall

O. Levenspiel, Chemical Reaction Engineering, John Wiley & Sons, 1998 

L. D. Schmidt, The Engineering of Chemical Reactions, Oxford Univ. Press, 2009

J. B. Butt, Reaction Kinetics and Reactor Design, 2000, Marcel Dekker

R. Aris, Elementary Chemical Reactor Analysis, Dover Pubn. Inc., 2000

M. E. Davis, R. J. Davis, Fundamentals of Chemical Reaction Engineering, McGraw Hill

G. F. Froment, K. B. Bischoff, J. De Wilde, Chemical Reactor Analysis and Design, John Wiley & Sons, 2010

A. Jess, P. Wasserscheid, Chemical Technology  An Integrated Textbook, WILEY-VCH 

Grundbegriffe der Reaktionstechnik, Definitionen, Konzentrationsberechnungen (Reaktor, Reaktionsgemisch, Reaktanten, Produkte, Begleitstoffe, Reaktionsvolumen, Reaktorvolumen, Chemische Reaktion, Masse, Stoffmenge, Molenbruch, Volumen, Dichte, molare Konzentration, Massen-Konzentration, Molalität, Partialdruck, Hydrodynamische Verweilzeit, Raumzeit, Reaktionslaufzahl, Durchsatz eines Reaktors, Belastung eines Reaktors, Umsatz, Selektivität, Ausbeute, Konzentrationsberechnungen in ruhenden und strömenden Multikomponenten-Mischungen)

Stöchiometrie und stöchiometrische Berechnungen (Einfache Reaktionen, Komplexe Reaktionen, Schlüsselreaktionen, Schlüsselspezies, Matrix der stöchiometrischen Koeffizienten, linear abhängige und unabhängige Reaktionen, Element-Spezies-Matrix, reduzierte Stufenform einer Matrix, Rang einer Matrix, Gauss Jordan Eliminierung, Zusammenhang Stöchiometrie und Kinetik, Berechnung der Reaktionslaufzahlen bei multiplen Reaktionen aus Stoffmengenänderungen)

Thermodynamik (Was ist Thermodynamik?, Bedeutung der Thermodynamik in der Reaktionstechnik, Nulltet Hauptsatz, Temperaturskalen, Temperaturmessung in der Praxis, 1. Hauptsatz, Innere Energie, Enthalpie, Kalorimeter, Reaktionsenthalpie, Standardbildungsenthalpie, Satz von Hess, Wärmekapazität, Kirchhoff'scher Satz, Standardreaktionsenthalpie, Druckabhängigkeit der Reaktionsenthalpie, 2. Hauptsatz, Reversible und Irreversible Zustandsänderungen, Entropie, Clausius'sche Ungleichung, Freie Energie, Freie Enthalpie, Chemisches Potential, Chemisches Gleichgewicht, Aktivität, Van't Hoff'sche Reaktionsisobare, Gleichgewichtsberechnungen an ausgewählten Beispielen, Prinzip von Le Chatelier und Braun, Gleichgewichtsberechnung bei multiplen Reaktionen, Lagrange'sche Multiplikatoren)

Chemische Kinetik (Reversible und Irreversible Reaktionen, Homogene und Heterogene Reaktionen, Elementarschritt, Reaktionsmechanismus, Mikrokinetik, Makrokinetik, Formalkinetik, Reaktionsgeschwindigkeit, Stoffmengenänderungsgeschwindigkeit, Arrhenius-Gleichung, Aktivierungsenergie und Vorfaktor bei komplexen Reaktionen, Reaktion 0., 1., 2. Ordnung, Integration der Geschwindigkeitsgesetze, Damköhler-Zahl, Differentielle und Integrale Methode der Kinetischen Analyse, Grundtypen von Laborreaktoren zum Messen von Kinetiken, Halbwertszeiten, Kinetik komplexer Reaktionen, Parallelreaktionen, Reversible Reaktionen, Folgereaktionen, Reaktion mit vorgelagertem Gleichgewicht, Reduktion von Reaktionsmechanismen, Quasistationarität nach Bodenstein, Geschwindigkeitsbestimmender Schritt, Michaelis-Menten Kinetik, Analytische Integration von Differentialgleichungen 1. Ordnung - integrierender Faktor, Numerische Integration Komplexer Kinetiken)

Typen Chemischer Reaktionsapparate (Chemische Reaktoren in Industrie und Labor, Ideale vs. Reale Reaktoren, Diskontinuierliche-, Halbkontinuierliche-, Kontinuierliche Reaktoren, Einphasig- Zweiphasig- Mehrphasige Reaktoren, Batch-Reaktor, Semi-Batch Reaktor, CSTR, Plug Flow Reaktor, Festbettreaktoren, Hordenreaktor, Drehrohröfen, Wirbelschichten, Gas-Flüssig-Reaktoren, Dreiphasen-Reaktoren)

Isotherme Idealreaktoren (Molbilanz eines chemische Reaktors, Molbilanz des Batch-Reaktors, Integration der Molbilanz des Batch-Reaktors für verschiedene Kinetiken, Partialbruchzerlegung, Molbilanz des Semibatch-Reaktors, Molbilanz des Plug Flow Reaktors, Analogie Batch Reaktor - PFR, Auslegung von PFR's bei Reaktionen mit Volumenänderung, komplexen Reaktionen, Molbilanz eines katalytischen Festbett-Reaktors, Auslegung eines Membranreaktors, Molbilanz des CSTR, Vergleich von CSTR und PFR hinsichtlich Umsatz und Selektivität, Molbilanz der Rührkesselkaskade, Numerisch-Iterative Berechnung von Rührkesselkaskaden, Newton-Raphson Verfahren, Graphische Auslegung von Rührkesselkaskaden)

Nichtisotherme Idealreaktoren (Energiebilanz chemischer Reaktoren, adiabate Reaktoren, adiabatische Temperaturerhöhung, Hordenreaktor für adiabate exotherme Gleichgewichtsreaktionen, Auslegung eines adiabaten Strömungsrohres, Levenspiel-Plots, Wärmedurchgang durch eine Reaktorwand, Wärmeübergang, Wärmeleitung, Wärmedurchgang durch eine gekrümmte Wand, Auslegung eines PFR im Gleichstrom und Gegenstrom, Wärmebilanz des Kühlmediums, CSTR mit Wärmeaustausch, Multiple Stationäre Zustände, Zünd-Lösch Verhalten, Stabilität eines CSTR, Komplexe Reaktionen in nicht-isothermen Reaktoren, optimales Temperaturprofil eines Reaktors)

lecture notes Raimund Horn

skript Frerich Keil

Books:

M. Baerns, A. Behr, A. Brehm, J. Gmehling, H. Hofmann, U. Onken, A. Renken, Technische Chemie, Wiley-VCH

G. Emig, E. Klemm, Technische Chemie, Springer

A. Behr, D. W. Agar, J. Jörissen, Einführung in die Technische Chemie 

E. Müller-Erlwein, Chemische Reaktionstechnik 2012, 2. Auflage, Teubner Verlag

J. Hagen, Chemiereaktoren: Auslegung und Simulation, 2004, Wiley-VCH

H. S. Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall B

H. S. Fogler, Essentials of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall

O. Levenspiel, Chemical Reaction Engineering, John Wiley & Sons, 1998 

L. D. Schmidt, The Engineering of Chemical Reactions, Oxford Univ. Press, 2009

J. B. Butt, Reaction Kinetics and Reactor Design, 2000, Marcel Dekker

R. Aris, Elementary Chemical Reactor Analysis, Dover Pubn. Inc., 2000

M. E. Davis, R. J. Davis, Fundamentals of Chemical Reaction Engineering, McGraw Hill

G. F. Froment, K. B. Bischoff, J. De Wilde, Chemical Reactor Analysis and Design, John Wiley & Sons, 2010

A. Jess, P. Wasserscheid, Chemical Technology  An Integrated Textbook, WILEY-VCH 

Durchführung und Auswertung mehrerer Versuche aus dem Gebiet der Chemischen  Reaktionstechnik. Schwerpunkt: Idealreaktoren
* Satzreaktoren-Schätzung kinetischer Parameter für die Verseifung von Ethylacetat
* Kontinuierlicher Rührkessel, Verweilzeitverteilung, Reaktion
* Rührkesselkaskade, Verweilzeitspektrum
* Rohrreaktor, Verweilzeitspekrum, Reaktion

Vor der praktischen Durchführung der Versuche findet ein Kolloquium statt, in dem die Studierenden die theoretischen Grundlagen der Versuche sowie deren Umsetzung in die Praxis erläutern, reflektieren und diskutieren.

Die Studierenden verfassen zu jedem Versuch ein Protokoll. Sie erhalten Feedback zur Wissenschaftlichkeit ihrer Texte sowie wissenschaftlichen Standards (Zitierweise, Bildbeschriftung, etc.), sodass sie ihre Fertigkeiten diesbezüglich über den Verlauf des Praktikums kontinuierlich verbessern können

Levenspiel, O.: Chemical reaction engineering; John Wiley & Sons, New York, 3. Ed., 1999 VTM 309(LB)

Praktikumsskript

Skript Chemische Verfahrenstechnik 1 (F.Keil)

Studierende führen nach Anleitung durch einen wissenschaftlichen Mitarbeiter:in eine Forschungsarbeit in der Vertiefung auf einem wissenschaftlichen Gebiet durch. Dazu kann der Studierende selbst auf die Mitarbeiter:innen der jeweiligen Institut vorgehen und ein Thema besprechen Das Thema wird dann innerhalb von 4 Wochen bearbeitet und regelmäßig Rücksprache mit dem/ der Betreuer:in gehalten. Die Studienarbeit soll den Umfang eines wissenschaftlichen Artikels haben und muss nach Abschluss im Rahmen einer Präsentation (ca. 15 Minuten) dem Dozenten/Dozentin vorgestellt werden.

Die Lehrveranstaltung bietet eine Hinführung zu den vielfältigen Aspekten wissenschaftlichen Arbeitens: Themenfindung, Fachinformation, Wissensorganisation, Schreiben, Präsentieren, Publizieren. Anregungen zum Nachdenken über eigene Lern-, Informations- und Schreibprozesse - ergänzt durch praktische Empfehlungen und Tipps - erleichtern den Einstieg in die Erstellung von Bachelor- und Masterarbeiten, Arbeiten, die durchaus auch Erfüllung bringen und Spaß machen können.

Themen des Seminars sind insbesondere

• Wissenschaft, Lernen und Arbeiten: Einführung, Organisatorisches, Kennzeichen von Wissenschaft:
  Wie entsteht wissenschaftliches Wissen?
  Arbeitsplanung, Themenfindung, Zeitmanagement, Besonderheiten wissenschaftlichen Arbeitens von Ingenieuren
• Fachinformation finden: Volltexte und Bibliotheks-Ressourcen, Fach-Datenbanken
  http://www.tub.tuhh.de/fachinformation/informieren-tipps-zum-ueberleben/
• Fachliteratur verwalten: http://www.tub.tuhh.de/publizieren/literaturverwaltung/
  Wissensorganisation und Erstellung von Publikationen mit Citavi
• Richtig zitieren und Plagiate vermeiden
• Präsentationen vorbereiten und durchführen
• Wissenschaftliches Schreiben: Formale und praktische Anforderungen an wissenschaftliche Schreibprozesse im Ingenieurbereich, Warum schreiben? Kriterien für gutes wissenschaftliches Schreiben, Themen finden, Material sammeln, Strukturierungsmethoden, inhaltliche Planung, Lesen
  und Exzerpieren, Textüberarbeitung

1. Semesterapparat "Wissenschaftliches Arbeiten" in der TU-Bibliothek: http://tinyurl.com/Semesterapparat-Wiss-Arbeiten
2. Weblog Wissenschaftliches Arbeiten der TU-Bibliothek: https://www.tub.tuhh.de/wissenschaftliches-arbeiten/
3. Online-Tutorial VISION der TU-Bibliothek zum wissenschaftlichen Arbeiten: https://www.vision.tuhh.de (funktioniert nur mit installiertem Flash)
4. Andreas Hirsch-Weber, Stefan Scherer: Wissenschaftliches Arbeiten und Abschlussarbeit in Natur- und Ingenieurwissenschaften : Grundlagen, Praxisbeispiele, Übungen. Stuttgart: Ulmer, 2016.
5. Werner Sesink: Einführung in das wissenschaftliche Arbeiten : inklusive E-Learning, Web-Recherche, digitale Präsentation u.a. 9., aktualisierte Aufl. München : Oldenbourg, 2012.
6. Judith Theuerkauf: Schreiben im Ingenieurstudium : effektiv und effizient zur Bachelor-, Master- und Doktorarbeit. Paderborn : Schöningh, 2012.
7. Wolfsberger, Judith: Frei geschrieben : Mut, Freiheit & Strategie für wissenschaftliche Abschlussarbeiten. Wien: Böhlau, 2010
8. Biedermann, Wieland u.a.: Forschungsmethodik in den Ingenieurwissenschaften : Skript vom Lehrstuhl für Produktentwicklung, Prof. Dr.-Ing. Udo Lindemann, Technische Universität München (TUM), 2012. https://www.mw.tum.de/fileadmin/w00btx/lpl/Documents/Forschungsmethodik_Skript.pdf
9. Wissenschaftliches Arbeiten - HOOU Angebot der HCU Hamburg: https://blogs.hoou.de/wissarbeiten/

1. Course Reserves Collection "Scholarly Research Methods" in the TUHH library: http://tinyurl.com/Semesterapparat-Wiss-Arbeiten
2. Scholarly research methods via TUHH library Website: https://www.tub.tuhh.de/en/scholarly-research-methods/
3. VISION - Online-Tutorial on research methods by the TUHH library: http://www.vision.tuhh.de (Flash has to be installed)
4. Scientific papers and presentations / Martha Davis. 3. ed. Amsterdam: Elsevier / Academic Press, 2013. http://www.sciencedirect.com/science/book/9780123847270 
5. Writing for science and engineering : papers, presentations and reports / Heather Silyn-Roberts. 2nd ed. Amsterdam : Elsevier, 2013. http://www.sciencedirect.com/science/book/9780080982854
6. How to research / Loraine Blaxter, Christina Hughes and Malcolm Tight. Maidenhead : Open Univ. Press, 2010.
7. Managing information for research : practical help in researching, writing and designing dissertations / Elizabeth Orna and Graham Stevens. Maidenhead : Open University Press McGraw-Hill, 2009.
8. Writing scientific research articles : strategy and steps / Margaret Cargill and Patrick O’Connor. Chichester : Wiley-Blackwell, 2009.

In der Vorlesung lernen wir die Grundmerkmale von Organismen aller Reiche des Lebens kennen. Dazu gehört die Zellbiologie wie auch die Zellphysiologie. Wir verstehen die energetischen Grundlagen lebender Systeme und die Vielfalt an möglichen metabolischen Lebenskonzepten. Aus diesen Grundgesetzmäßigkeiten heraus soll verständlich werden, wie und welchem Umfang eine Anwendung und genetische Umprogrammierung von Organismen für die Anwendung erfolgen kann.

Fuchs: Allgemeine Mikrobiologie, 11. vollständig überarbeitete Auflage 2022; ISBN: 9783132434776

Brock: Biology of Microorganisms, ISBN-13:  9780134626109

Ziel des Praktikums ist die Vermittlung von grundlegenden mikrobiologischen und molekularbiologischen Techniken anhand von individuellen Forschungsaufträgen sowie Kontrollexperimenten. Dabei sollen in diesem Praktikum Organismen isoliert werden, die von Studierenden des 4. und 6. Semesters in zwei unabhängigen Modulen weiterbearbeitet werden. 

Steinbüchel: Mikrobiologisches Praktikum, ISBN:  978-3-662-63234-5

Das Ziel der einführenden Vorlesung ist es, unterschiedliche benutzte Methoden zu erläutern und deren Anwendungsspektrum zu verdeutlichen. Darüber hinaus werden wir in der Vorlesung spez. physiologische Merkmale der zu isolierenden Mikroorganismen verdeutlichen. 

Steinbüchel: Mikrobiologisches Praktikum, ISBN:  978-3-662-63234-5

• Einführung in die Enzymkinetik
• Immobilisierung von Enzymen und ganzen Zellen
• Stoichiometrie des Zellwachstums und der Produktbildung
• Mikrobielle Wachstumskinetik und Wachstumsmodelle
• Erhaltungsstoffwechsel
• Grundlegende Reaktortypen der Bioverfahrenstechnik
• Fermentation in Batch, Fed-Batch, Chemostat und Turbidostat
• Berechnung von Hauptparametern fermentativer Prozesse
• Rheologie und mechanischer Energieeintrag
• Begasung von Bioprozessen (aerobe und mikroaerobe)
• Diskussion mit Bioverfahrenstechnikern großer und kleiner Unternehmen, anteilig Alumni der TUHH
• Repetitorium

A. Liese, K. Seelbach, C. Wandrey: Industrial Biotransformations, Wiley-VCH,2nd ed. 2006

H.W. Blanch, D. Clark: Biochemical Engineering, Taylor & Francis, 1997 

P. M. Doran: Bioprocess Engineering Principles, 2nd. edition, Academic Press, 2013

H. Chmiel, R. Takors, D. Weuster-Botz (Herausgeber): Bioprozeßtechnik, Springer Spektrum, 2018

K.-E. Jaeger, A. Liese, C. Syldatk: Einführung in die Enzymtechnologie, Springer, 2018

In diesem Praktikum werden die Kultivierungs- und Aufarbeitungstechniken am Beispiel der Produktion eines Enzyms mit einem rekombinanten Mikroorganismus aufgezeigt. Darüber hinaus werden die Charakterisierung und Simulation der Enzymkinetik sowie die Anwendung des Enzyms in einem Enzymreaktor durchgeführt.

· Praktikumsskript bereitgestellt über StudIP

· Bioprozesstechnik-Vorlesung & -Vorlesungsskript

· Jaeger, K.-E., Liese, A., Syldatk, C. (2018). Einführung in die Enzymtechnologie. Springer Spektrum.

· Hilterhaus, L., Liese, A., Kettling, U., Antranikian, G. (2016). Applied Biocatalysis. Wiley-VCH.

· Hass, V. C., Pörtner, R. (2011). Praxis der Bioprozesstechnik mit virtuellem Praktikum. Spektrum Akademischer Verlag.

· Chmiel, H. (2018). Bioprozesstechnik. Springer Spektrum.

· Liese, A., Seelbach, K., Wandrey, C. (2006). Industrial Biotransformations. Wiley-VCH.

· Bommarius, S., Riebel, B. (2004). Biocatalysis: Fundamentals and Applications. Wiley-Blackwell.

· Schmid, R. D. (2003). Pocket Guide to Biotechnology and Genetic Engineering. Wiley-Blackwell.

In der betriebswirtschaftlichen Horsaalübung werden die Inhalte der Vorlesung durch praktische Beispiele und die Anwendung der diskutierten Werkzeuge vertieft.

Bei angemessener Nachfrage wird parallel auch eine Problemorientierte Lehrveranstaltung angeboten, die Studierende alternativ wählen können. Hier bearbeiten die Studierenden in Gruppen ein selbstgewähltes Projekt, das sich thematisch mit der Ausarbeitung einer innovativen Geschäftsidee aus Sicht eines etablierten Unternehmens oder Startups befasst. Auch hier sollen die betriebswirtschaftlichen Grundkenntnisse aus der Vorlesung zum praktischen Einsatz kommen. Die Gruppenarbeit erfolgt unter Anleitung eines Mentors.

• Die Abgrenzung der BWL von der VWL und die Gliederungsmöglichkeiten der BWL
• Wichtige Definitionen aus dem Bereich Management und Wirtschaft
• Die wichtigsten Unternehmensziele und ihre Einordnung sowie (Kern-) Funktionen der Unternehmung
• Die Bereiche Produktion und Beschaffungsmanagement, der Begriff des Supply Chain Management und die Bestandteile einer Supply Chain
• Die Definition des Begriffs Information, die Organisation des Informations- und Kommunikations (IuK)-Systems und Aspekte der Datensicherheit; Unternehmensstrategie und strategische Informationssysteme
• Der Begriff und die Bedeutung von Innovationen, insbesondere Innovationschancen, -risiken und prozesse
• Die Bedeutung des Marketing, seine Aufgaben, die Abgrenzung von B2B- und B2C-Marketing
• Aspekte der Marketingforschung (Marktportfolio, Szenario-Technik) sowie Aspekte der strategischen und der operativen Planung und Aspekte der Preispolitik
• Die grundlegenden Organisationsstrukturen in Unternehmen und einige Organisationsformen
• Grundzüge des Personalmanagements
• Die Bedeutung der Planung in Unternehmen und die wesentlichen Schritte eines Planungsprozesses
• Die wesentlichen Bestandteile einer Entscheidungssituation sowie Methoden für Entscheidungsprobleme unter mehrfacher Zielsetzung, unter Ungewissheit sowie unter Risiko
• Grundlegende Methoden der Finanzmathematik
• Die Grundlagen der Buchhaltung, der Bilanzierung und der Kostenrechnung
• Die Bedeutung des Controlling im Unternehmen und ausgewählte Methoden des Controlling
• Die wesentlichen Aspekte von Entrepreneurship-Projekten

Neben der Vorlesung, die die Fachinhalte vermittelt, erarbeiten die Studierenden selbstständig in Gruppen einen Business-Plan für ein Gründungsprojekt. Dafür wird auch das wissenschaftliche Arbeiten und Schreiben gezielt unterstützt.

Bamberg, G., Coenenberg, A.: Betriebswirtschaftliche Entscheidungslehre, 14. Aufl., München 2008

Eisenführ, F., Weber, M.: Rationales Entscheiden, 4. Aufl., Berlin et al. 2003

Heinhold, M.: Buchführung in Fallbeispielen, 10. Aufl., Stuttgart 2006.

Kruschwitz, L.: Finanzmathematik. 3. Auflage, München 2001.

Pellens, B., Fülbier, R. U., Gassen, J., Sellhorn, T.: Internationale Rechnungslegung, 7. Aufl., Stuttgart 2008.

Schweitzer, M.: Planung und Steuerung, in: Bea/Friedl/Schweitzer: Allgemeine Betriebswirtschaftslehre, Bd. 2: Führung, 9. Aufl., Stuttgart 2005.

Weber, J., Schäffer, U. : Einführung in das Controlling, 12. Auflage, Stuttgart 2008.

Weber, J./Weißenberger, B.: Einführung in das Rechnungswesen, 7. Auflage, Stuttgart 2006. 

Methoden und Werkzeuge

- Globale Bilanzgleichungen, Grafische Abbildung von Prozessen, Bilanzausgleich und Datenvalidierung

Prozesssynthese

- Grobaufbau verfahrenstechnischer  Prozesse, Entscheidungsebenen bei der Prozessentwicklung, Reaktorsynthese, Synthese von Trennprozessen, Alternativen und Auswahlkriterien, Energieintegration, experimentelle Validierung, Auswahl von Hilfsstoffen

Kostenrechnung und Projektmanagement

Herstellungskosten, Investitionskosten, Wirtschaftliche Bewertung (Ein- und Mehrperiodische Bewertung), Grundlagen des Projektmanagement

1. Einführung: Anwendungen der Mischphasenthermodynamik
2. Thermodynamische Beziehungen in Mehrkomponentensystemen: Fundamentalgleichungen, chemisches Potential, Fugazität
3. Phasengleichgewichte von Reinstoffen: Thermodynamisches Gleichgewicht, Dampfdruck, Gibbs‘sche Phasenregel 
4. Zustandsgleichungen: Virialgleichungen, van-der-Waals Gleichung, generalisierte Zustandsgleichungen
5. Mischungsgrößen: Ideale und reale Mischungen, Exzessgrößen, partiell molare Größen
6. Dampf-Flüssig-Gleichgewichte: binäre Systeme,  Azeotrope, Phasengleichgewichtbeziehung
7. Gas-Flüssig-Gleichgewichte: Gleichgewichtsbedingungen, Henry-Koeffizient
8. G^E-Modelle: Hildebrand-Modell, Flory-Huggins-Modell, Wilson-Modell, UNIQUAC, UNIFAC
9. Flüssig-Flüssig-Gleichgewichte: Gleichgewichtsbedingung, Phasengleichgewichte in binären und ternären Systemen
10. Fest-Flüssig-Gleichgewichte: Gleichgewichtsbedingung, binäre Systeme
11. Chemische Reaktionen: Reaktionslaufzahl, Massenwirkungsgesetz, Druck- und Temperatureinfluss
12. Osmotischer Druck

• Jürgen Gmehling, Bärbel Kolbe: Thermodynamik. VCH 1992
• J.M. Prausnitz, R.N. Lichtenthaler, E.G. de Azevedo: Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Equilibria, 3rd ed. Prentice Hall, 1999.
• J.W. Tester, M. Modell: Thermodynamics and its Applications. 3^rd ed. Prentice Hall, 1997.J.P. O´Connell, J.M. Haile: Thermodynamics. Cambridge University Press, 2005.

1. Einführung: Anwendungen der Mischphasenthermodynamik
2. Thermodynamische Beziehungen in Mehrkomponentensystemen: Fundamentalgleichungen, chemisches Potential, Fugazität
3. Phasengleichgewichte von Reinstoffen: Thermodynamisches Gleichgewicht, Dampfdruck, Gibbs‘sche Phasenregel 
4. Zustandsgleichungen: Virialgleichungen, van-der-Waals Gleichung, generalisierte Zustandsgleichungen
5. Mischungsgrößen: Ideale und reale Mischungen, Exzessgrößen, partiell molare Größen
6. Dampf-Flüssig-Gleichgewichte: binäre Systeme,  Azeotrope, Phasengleichgewichtbeziehung
7. Gas-Flüssig-Gleichgewichte: Gleichgewichtsbedingungen, Henry-Koeffizient
8. G^E-Modelle: Hildebrand-Modell, Flory-Huggins-Modell, Wilson-Modell, UNIQUAC, UNIFAC
9. Flüssig-Flüssig-Gleichgewichte: Gleichgewichtsbedingung, Phasengleichgewichte in binären und ternären Systemen
10. Fest-Flüssig-Gleichgewichte: Gleichgewichtsbedingung, binäre Systeme
11. Chemische Reaktionen: Reaktionslaufzahl, Massenwirkungsgesetz, Druck- und Temperatureinfluss
12. Osmotischer Druck

Die Studierenden bearbeiten Aufgaben in Kleingruppen und stellen die Ergebnisse in der Übungsgruppe vor.

• Jürgen Gmehling, Bärbel Kolbe: Thermodynamik. VCH 1992
• J.M. Prausnitz, R.N. Lichtenthaler, E.G. de Azevedo: Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Equilibria, 3rd ed. Prentice Hall, 1999.
• J.W. Tester, M. Modell: Thermodynamics and its Applications. 3^rd ed. Prentice Hall, 1997.J.P. O´Connell, J.M. Haile: Thermodynamics. Cambridge University Press, 2005.

1. Einführung: Anwendungen der Mischphasenthermodynamik
2. Thermodynamische Beziehungen in Mehrkomponentensystemen: Fundamentalgleichungen, chemisches Potential, Fugazität
3. Phasengleichgewichte von Reinstoffen: Thermodynamisches Gleichgewicht, Dampfdruck, Gibbs‘sche Phasenregel 
4. Zustandsgleichungen: Virialgleichungen, van-der-Waals Gleichung, generalisierte Zustandsgleichungen
5. Mischungsgrößen: Ideale und reale Mischungen, Exzessgrößen, partiell molare Größen
6. Dampf-Flüssig-Gleichgewichte: binäre Systeme,  Azeotrope, Phasengleichgewichtbeziehung
7. Gas-Flüssig-Gleichgewichte: Gleichgewichtsbedingungen, Henry-Koeffizient
8. G^E-Modelle: Hildebrand-Modell, Flory-Huggins-Modell, Wilson-Modell, UNIQUAC, UNIFAC
9. Flüssig-Flüssig-Gleichgewichte: Gleichgewichtsbedingung, Phasengleichgewichte in binären und ternären Systemen
10. Fest-Flüssig-Gleichgewichte: Gleichgewichtsbedingung, binäre Systeme
11. Chemische Reaktionen: Reaktionslaufzahl, Massenwirkungsgesetz, Druck- und Temperatureinfluss
12. Osmotischer Druck

• Jürgen Gmehling, Bärbel Kolbe: Thermodynamik. VCH 1992
• J.M. Prausnitz, R.N. Lichtenthaler, E.G. de Azevedo: Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Equilibria, 3rd ed. Prentice Hall, 1999.
• J.W. Tester, M. Modell: Thermodynamics and its Applications. 3^rd ed. Prentice Hall, 1997.J.P. O´Connell, J.M. Haile: Thermodynamics. Cambridge University Press, 2005.