Das Vieweg Formel-Lexikon: Basiswissen für Ingenieure, Naturwissenschaftler und Mediziner

603 Pages·2002·68.115 MB·German

by  Peter Kurzweil

Peter Kurzweil
Das Vieweg
Formel-Lexikon
Basiswissen für Ingenieure, Naturwissenschaftler
und Mediziner
PeterKurzweil
Das Vieweg Formel-Lexikon
Nachschlagewerke _________
Vieweg Lexikon Technik
herausgegeben vonA.Boge
Das Techniker Handbuch
herausgegeben vonA. Boge
Vieweg Handbuch Elektrotechnik
herausgegeben vonW. B6ge
Das Vieweg Einheiten-Lexikon
vonP.Kurzweil
Das Vieweg Formel-Lexikon
vonP. Kurzweil
Gabler Lexikon Logistik
vonP. Klausund W. Krieger
GablerWirtschaftsinformatik-Lexikon
herausgegeben vonE. Stickelu.a.
Gabler Kompakt-Lexikon eBusiness
vonBerndW. Wirtz
Peter Kurzweil
DasVieweg
Formel-Lexikon
Basiswissen fiir Ingenieure,
Naturwissenschaftler und Mediziner
I I
vreweg
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Ein Titeldatensatz für diese Publikation ist bei
Der Deutschen Bibliothek erhältlich.
1. Auflage März 2002
Alle Rechte vorbehalten
ISBN 978-3-322-89958-3 ISBN 978-3-322-89957-6 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-322-89957-6
© Springer Fachmedien Wiesbaden 2002
Ursprünglich erschienen bei Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH,
Braunschweig/Wiesbaden 2002.
www.vieweg.de
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Konzeption und Layout des Umschlags: Ulrike Weigel, www.CorporateDesignGroup.de
Gedruckt auf säurefreiem Papier
Vorwort
EinMaschinenbauingenieur ineinembedeutendeninlandischenUntemehmenstandvorder Aufgabe,dieGrobe
einesStahltankszur BeheizungeinerFabrikhallemit Flussiggaszu berechnen.Ineinemchemisch-physikalischen
Tabellenwerk stieBer auf die Angabe der molaren Verbrennungsenthalpie inI/mol. Der Ingenieur war verwirrt,
wollte er doch seinerMeinung nach schlichtweg den .Heizwert eines Kubikmeters" wissen. Die Bedeutungdes
Mols als Sl-EinheitderStoffmengeunddie Umrechungauf das Volumen mit Hilfe der molaren Masse waren ihm
imberuflichenAlltag nicht mehrgelaufig.
Aufnahezu allenGebietender Natur-undIngenieurwissenschaftenboomt derZuwachsanErkenntnissenundTech
nologien. Inden letzten lahrzehnten sind die Studienplaneder uberkornmenen Ausbildungsrichtungen bis an die
Grenzeder Studierbarkeitangeschwollen.Mit Umwelttechnik,Mechatronik, Softwaresystemtechnik,Patentinge
nieurwesen, Medizintechnik u.s.w.sind neue interdisziplinare Studiengange entstanden, die den kunftigen Inge
nieureneinbreites Querschnittswissenabfordern.
Die traditionelle Zuordnung der Erkenntnisse in den Widerstreit von Natur- und Ingenieurwissenschaften ver
schwimmtoffenkundig.Fruherinden klassischenDisziplinenaufgehobenePrinzipiender Physik,Chemie.Verfah
renstechnik,ElektrotechnikunddesMaschinenbausverschmelzenzusehendszuubergeordnetenWissenspaketen.
Urndas .Basiswlssendes Ingenieurs" unddie industriellenAnwendungen geht es indiesem Buch. Dieses Nach
schlagewerkistphysikalisch-chernisch-technischeFormelsammlung,Tabellenwerkund Datensammlungineinem.
EsbegleitetdurchdenMikrokosmosdertechnischen Forme!n undBegriffe.Studenten,Schuler,LehrendeundPrak
tiker,findendarin daseinschlagigeGrundlagen-undSpezialwissender Natur- undIngenieurwissenschaftenschnell
undsicher- seiesinPnifungenoder beider BegutachtungkomplizierterSachverhalteimindustriellenUmfeld.
Rund 6000Stichworteintrageschlagendie Brucke vonden subatomarenTeilchen bis zum verfahrenstechnischen
Reaktor.DasLexikonistiniibersichtlicheAbschnittegegliedert,diedenTeildisziplinender naturwissenschaftlich
technischenStudiengangeaneuropaischenHochschulenentsprechen.
I. Aufbauder Materie
2. MechanikundMaschinenbau
3. StromungsrnechanikundmechanischeVerfahren
4. SchwingungenundWellen
5. AkustikundSchallschutz
6. Optik undLichttechnik
7. ElektrotechnikundTechnischeInformatik
8. Thermodynamik,thermischeVerfahren undEnergietechnik
9. AnalytischeChernie,Arbeits-undUmweltschutz
10. StofftransportundReaktionstechnik
II. ElektrochemieundOberflachentechnik
12. Stichwortregister
DieiibersichtlicheAufbereitungdes Stoffes soilinlexikalischerKurze schnelleZugriffszeitundhohe Faktendichte
gewahrleisten.1mVordergrundstehtdiepraktischeAnwendungnaturwissenschaftlich-technischerSachverhalteund
Forrneln:breite Herleitungensinddaher sparlichzufinden.Dennochwird punktuellaufden notigenTiefgangnicht
verzichtet,zumal dieStudierendenimheutigen Hochschulbetriebvielfach wederZeit noch MuBefinden,relevante
InformationenausprosaischenLehrbuchernzuextrahieren.
Das umfangreiche Stichwortregister fuhrt zielsicher von der Fragestellung zur technischen Erklarung im Regis
terteil des zugehorigen Fachkapitels. Englische Obersetzungen der international genormten Begriffe. Stoffdaten,
Anwendungs-undRechenbeispielesollenalltaglicheKommunikationshindernisseinPraxis undAusbildungabbau
enhelfen.
VI
Das Werksetztdie neue Rechtschreibung urn.die seitdem I. August 1999 verbindlich ist. Dern humanistischen
Bildungsideal lauft es zwar zuwider,doch endlich ist das umstandliche "ph" abgeschafft!Wir lesen nun Grafik,
Telefon, Polarografie, Fotometrie,Grafit - und:Foton?Nein,aller ModernitatzumTrotz:gegendie international
englischeSchreibweisewollenwirpartoutkeinenationaleOrthografieaufbringen.Wenngleich inden USA zaghaft
der Orangzum .J"keirnt,indiesem Lexikonstehtweiterhin"Photon"und"Phonon". Undesbleibt bei"Differenti
al"und"Potential".
MeinbesondererDank gilt meinemverehrtenKollegen Prof.Dr.rer.nat,MATTHIAS MANDL.derdasManuskript
sorgfaltig durchgelesen und durch wertvolle Erganzungen bereichert hat - besondersdie Kapitel .Akustik: und
"Optik".
Dern Verlag Vieweg,allen voran seinemehemaligen MitarbeiterHerrn WOLFGANGSCHWARZ.danke ichfur die
professionellen Hilfestellungen unddiezugige Drucklegungdes WerkesinderbewahrtenQualitat.
Diestetige Verbesserungdes Werkes inden ktinftigen Aullagen sind Autor und Verlag ein besonderes Anliegen.
Wirfreuen unsdahertiberjedekonstruktiveZuschrift.
Amberg.imJanuar2002
Prof.Dr.rer.nat. PeterKurzweil
FachhochschuleAmberg-Weiden
FBUmwelttechnik/Maschinenbar
Kaiser-Wilhelm-Ring23
92224Amberg
[email protected]
VII
Benutzerhinweise
Stichwortersindfett,MaBeinheitenaufrecht,WorterlateinischerundgriechischerHerkunftkursiv,fremdsprachige
e
Begriffeschriiggedruckt. (Liter)stehtzurUnterscheidungvonI,1undI.
Neben ISO (Norm 32, 14 Teile), IUPAC und IUPAP Abkurzungen
wurden folgende neue und altere Normen berucksich
tigt: siene;weitertlihrendesStichwort
• DIN58122(Forrnelzeichen,GrobenundEinheiten) Abh. Abhangigkeit
• DIN 1301T2undTI (Sl-Einheiten und Einheitenaullerhalbdes allg. allgemein
Sf-Systems) AO Atomorbiral
• DIN 1302(MathematischeZeichenundBegriffe) Bsp. Beispiel
• DIN 1304(AllgemeineFormelzeichen.BenennungvonGrotsen) chern. chemisch
• DIN1338(FormelschreibweiseundFormelsarz) CT chargetransfer
• DIN 1355(Zeil) d. durch:der,die.das
• DIN5497undDIN 13317(MechunikstarrerKorper:Begrffe,Gro el.,elektr. elektrisch
Ben,Forrnelzeichen) engl. englisch
• DIN1305(Masse.Kraft.Gewicht,Lasr) expo experirnentell
• DIN1306(Dichte) f. fUr
• DIN1310(ZusammensetzungvonMischphasen) frz. franzosisch
• DIN1311(Schwingungslehre) griech. griechisch
• DIN 1313 (physikalische Groden und Gleichungen: Begriffe, HG Hauptgruppe
Schreibweisen) info inFolge.aufGrund
• DIN 1314(Druck) int. international
• DIN1315(Winkel) ital. italienisch
• DIN1320undDIN1332(Akustik) kin. kinetisch
• DIN1342(Viskositat) krit. kritisch
• DIN1341(Warmeubertragung) lat. lateinisch
• DIN 1345(Thermodynarnik) m. mit
• DIN13345(ThermodynamikundKinetikchemischerReaktionen) magn. magnetisch
• DIN 13346(Ternperatur,Temperaturditferenz) mech. mechanisch
• DIN4701(RegelnfurdieBerechnungdesWarmebedurtsvonGe MO Molekiilorbital
bauden) nat. naturlich
• DIN5031(StrahlungsphysikimoptischenBereich.Lichuechnik) od. oder
• DIN5496(Temperaturstrahlung) opt. optisch
• DIN5499(BrennwertundHeizwert) org. organisch
• DIN 8941(Forrnelzeichen,EinheitenundIndexinderKaltetech phys. physikalisch
nik) port, portugiesisch
• DIN 1323(ElektrischeSpannung,Potential.Zweipolquelle,Elek quant. quantitativ
tromotorischeKraft) rel. relativ
• DIN 1324(ElektrischesFeld) span. spanisch
• DIN 1325(MagnenscbesFeld) spez. spezitisch
• DIN5483(ZeitabhangigeGrollen) syst. systemunsch
• DIN5489undDIN13222(ElektrischeNetze) thermo therrnisch.thermodynamisch
• DIN5493(LogarithrnischeGrouenverhaltnisse) theor. theoretisch
• DIN40108(ElektrischeEnergietechnik:Stromsysteme) u. und
• DIN40110(Wechselstromgrotien) U. uber
• DIN40146TI undT2(Begriffeder Nachrichtenubertragungund Ug. Ubergung
Ubertragungssysteme). v. von,vor
• DIN25404(Kerntechnik) Verb. Verbindung
• DIN32625(GrollenundEinheiteninderChemie;Stotfmenge) vgl. vergleiche,siehe
• DIN4896(Etektrolyuosungeo) Vh. Verhtiltnis
• DIN13312(Navigation) wg. wegen
GriechischesAlphabet Zsh. Zusammenhang
lUI. zultissig
ZW. zwischen
A a Alpha N- Ny
B fi Beta Xi
r y Gamma 0 o Omikron
Ll S Della n 7l'.Cl1 Pi
E E.E Epsilon R (l.P Rho
Z Zeta E (1.,- Sigma
H 11 Eta T r Tau
(-) ,'.8 Theta Y.' u Ypsilon
I lola <l> ",.i/! Phi
K K Kappa X X Chi
A l. Lambda >jJ .p Psi
M I' My n (V Omega
VIII
Inhaltsverzeichnis
AufbauderMaterie
2 Mechanikund Maschinenbau 87
3 Stromungslehreund mechanischeVerfahren 183
4 Schwingungenund Wellen 221
5 Akustikund Schallschutz 239
6 Optikund Lichttechnik 251
7 Elektrotechnikund TechnischeInformatik 287
8 Thermodynamik,thermischeVerfahren, Energietechnik 373
9 Stofftransportund Reaktionstechnik 435
10 AnalytischeChemie,Arbeits-und Umweltschutz 467
11 Elektrochemieund Oberfliichentechnik 507
Quellen und weiterfuhrendeLiteratur 568
Stichwortverzeichnis 573
1 Aufbau der Materie
Atomphysik- Periodensystem- Spektroskopie- InstrumentelleAnalytik- Fotochemie
chemische Bindung- Werkstoffe(Legierungen,Stahl,Polymere)
Kristallografie - Festkorperphysik- Komplexchemie- Quantenmechanik
Kernphysik- Radloaktlvitat- Strahlenschutz- Radiochemie- Nuklearmedizin
Elementarteilchen- Wechselwirkungen- Kernspektroskopie- Massenspektrometrie
Formelzeichen
PhysikalischeGroBe Symbol Einheit Basiseinheiten EnglischeBezeichnung
Massenzahl,Nukleonenzahl A =1 massnumber.nucleonnumber
(Radio-)Aktivitat A Bq =C l activityofaradioactivesubstance
RelativeAtomrnasse Ar =1 relativeatomicmass
Erwartungswert (A)...\ versch. expectationvalue
Rotationskonstunte A,H.C Hz rotationalconstant
- wellenzahlbezogen A,B.C m-I - inwavenumber
Spinkopplungskonstante A m-I spinorbitcouplingconstant
spezifischeAktivitat a Bqlkg specificactivity
AktinitateinerStrahlung2 a(2) actiniceffectivity
Hyperfeinkopplungskonstante a,A Hz hyperfinecouplingconstant
(inFlussigkeiten) (inliquids)
Gitterverschiebungsvektor ,;,h,C m fundamentaltranslationvector
al·u~";J (forthecrystallattice}
Reziprokguterverschiebungsvektor ii·,h*]· (circular)fundamemaltranslation
bl.b~,1;3 vectorforthereciprocallattice
Bohr-Radius "0 m Bohrradius
Anomaliedesmagn.Moments
- desElektrons =1 electronmagneticmoment.m.ornaly
- desMyons =1 muonmagneticmomentanomaly
Debye-Waller-Faktor =1 Debye-Wallerfactor
Burgers-Vektor m Burgersvector
(Vakuurn-jl.ichtgeschwindigjeit m/s speedoflight(invacuum)
Dissoziationsenergie D,Ed = m~kgs-~ dissociationenergy
- vomGrundzustand DO ~~~::=~ - fromthegroundstate
- vernPotentialminimum De J : - fromthepotentialminimum
Energiedosis D Gy= Jjkg= m~s-2 absorbeddose(ofradiation)
Energiedosisleistung D Gyjs=Wjkg=m~s-3 absorbeddoserate
Aquivalentdosis Dq Sv= J/kg= m~s-~ doseequivalent(index)
Aquivalentdosisrate.-Ieistung Dq Sv]»=WIk=g= m-2s-3 doseequivalentrate
Kopplungskonstante,NMR DAB Hz s-I directdipolarcouplingconstant
Fliehkraftkorrcktur-Konstante DJ.D1K m-I centrifugaldistortionconstant
Gitterebenenabstand d m latticeplanespacing
Enrurtungsgrad d =1 degeneracy
Halbwertdicke dl/~ m half-valuelayer,
thicknessforhalfabsorption
Gitterkonsranredes m latticespacingofa
Siliciumkristalls siliconcrystal
Teilchenenergie J= Nm=Ws= m2kgs-2 panicleenergy
Hurtree-Energie J Hanreeenergy
Bindungsenergie J bindingenergy
lonisierungsenergie J ionizationenergy
Elementarladung C =As elementarycharge
Faruduy-Konstante Clmol =As/mol Faradayconstant
Rotutionsenergieterm m-I rotationalterm
Hyperfeinstruktur-Quantenzuhl =1 hyperfinestructurequantumnumber
Kraftkoordinate versch. vibrationalforcecoordinate
Kraftkonstante J/m~ vibrationalforceconstant
- rnehrutomigesMolekUl versch. forapolyatornicmolecule