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Perpetuum mobile 2.Art

Thema erstellt von Quin 
Beiträge: 20, Mitglied seit 18 Jahren
Sedna schrieb in Beitrag Nr. 807-20:
Du hast sicher noch andere Ideen?
Meinst du andere Ideen für die Umsetzung des PM2?
Nein, da habe ich keine andere Idee. Mir fällt als weiteres Vorgehen nur ein, nach Ferienende noch einmal ein paar Lehrer zu Fragen, ob sie eine entsprechende semipermeable Membran haben, bzw wissen, wie man sie bekommen kann.

Im Internet finde ich zum Thema semipermeable Membran immer nur Erklärungen, wie sie funktionieren, aber nie Beispiele(außer die Zellmembran, aber die ist mir nicht groß genug)
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Beiträge: 228, Mitglied seit 18 Jahren
Halt uns auf dem Laufenden
lieben Gruß,
Sedna
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Beiträge: 20, Mitglied seit 18 Jahren
Ich habe die Frage noch in zwei anderen Foren gestellt. In diesem hier: http://www.uni-protokolle.de/foren/viewt/56650,30.html glaubt metbaron mein PM2 widerlegt zu haben, aber entweder versteht er mich nicht, oder ich ihn nicht, denn ich habe das Gefühl alle seine Gegenargumente widerlegt zu haben. Du kannst es dir ja mal anschauen, undsagen, was du davon hälst.
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Beiträge: 228, Mitglied seit 18 Jahren
Meinst du die Beiträge Metbarons? Abgesehen von seinem Namen (der schon einiges sagt :-) )
scheint er mir nicht sonderlich viel Ahnung zu haben. Seine Beiträge lesen sich wie Auszüge aus
Wikipedia - Informationen. Er hält viel dagegen, das einzige, wobei ich ihm recht geben würde,
ist die Reibung. Egal ob die groß oder klein, sie existiert - klein Vieh macht auch Mist :-)
Ein kleiner Tipp: Schreib deine Idee noch einmal auf ein Blatt Papier, geh jedes Wort durch und was nicht
hundertprozentig durchdacht ist, überleg' dir erneut. Wie die Wahrscheinlichkeit besteht, dass es funktioniert,
was man machen könnte, wenn diese Möglichkeit versagt, du weißt schon
viel Glück
lieben Gruß
Sedna
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Beiträge: 1.052, Mitglied seit 18 Jahren
Ich weiß ja nicht, wie groß und wie genau beschaffen deine Membran sein muß, aber vielleicht reicht ja die:
in den hygienischen Binden

in (schwer-zu-heilende) Brand Wunden - Verbände

mit Ionenaustauschharz für die Katalyse herstellbare Membran.
Dieses Harz wird weitgehend für die Wasserenthärtung während der Wasserreinigung benutzt.
Die meisten Ionenaustauschharze basieren auf querverbundenem Polystyren.
Das Querverbinden wird normalerweise erzielt, indem man einen kleinen Anteil Butadien- Benzol Styrol hinzufügt.

Ich hoffe du findest, was du brauchst....Real
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Beiträge: 20, Mitglied seit 18 Jahren
@Sedna
Ehrlich gesagt, hatte ich das gleiche Gefühl, aber ich bin bei meinen Antworten vorsichtshalber mal davon ausgegangen, dass ich derjenige bin, der nichts versteht.
Was die Reibung betrifft, so verwandelt sie doch lediglich Bewegungsenergie in Wärme. Das ist, wenn ich nur ein einziges Teilchen betrachte doch völlig egal, weil Wärme=Teilchenbewegung ist. Wie könnte die Reibung das System zum stocken bringen, auch wenn man von sehr starken Reibungskräften ausgeht?

Im Rahmen von vielen Diskussionen, die ich schon über mein PM2 geführt habe habe ich, glaube ich, schon fast jedes Wort dreimal umgedreht. Es blieb am Schluss eben immer an den genauen Chemikalien und der s. Membran hängen. Für die Chemikalien habe ich mir auch schon einiges überlegt, was ist ist, z.B. wenn es in den homologen Reihen der Al-kane,-kine,kene,kohole,dehyden und Ketonen keine entsprtechenden Möglichkeite gäbe.

@Real
Danke für den Tip
Weißt du vielleicht noch mehr über diese Membran? Vielleicht eine Internetseite, auf der sie beschrieben wird?
Ich brauche eine semipermeable Membran, die mindesten 1cm groß ist(wegen der Sichtbarkeit) und deren Lochgröße ich kenne, um so die Flüssigkeiten wählen zu können, die einmal größer, und einmal kleiner sind, als diese Löcher.
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Beiträge: 1.052, Mitglied seit 18 Jahren
Ich würd an Universitäten nachfragen, oder die gelben Seiten nach Chemiebetrieben durchforsten, die sollten dir Hersteller nennen können, wenn du freundliche Leute triffst. Ich hab die Seite, auf der ich war, leider nicht wieder gefunden, viel Glück.....Real
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Beiträge: 20, Mitglied seit 18 Jahren
Schade, dass du die Seite nicht mehr gefunden hast. Bevor ich bei Universitäten nachfrage, werde ich erst mal nach den Ferien ein paar weitere Lehrer fragen. Vielleicht schicke ich den Aufbau dann mal an einen Professor, bin mir da aber noch nicht sicher. Zunächst bin ich auch erstmal gespannt, was bei der Diskussion im Physik-Forum herauskommt.
Zitat:
Viel Glück
Danke
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Beiträge: 3.476, Mitglied seit 18 Jahren
jetzt reichts mir hier. jetzt soll das membran-osmose-dingsbums gefälligst auch mal gebaut werden!!! wenns dann nicht funktioniert, will ich aber auch wissen, warum. und wer weiß, vielleicht ist es letztendlich ein besonders einfacher und extrem effizienter energiewandler, und du wirst steinreich! ;-)
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Beiträge: 21, Mitglied seit 18 Jahren
steinreich? wohl eher steintot...
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Beiträge: 3.476, Mitglied seit 18 Jahren
aha, wohl wieder jemand neidisch auf die fähigkeiten anderer, die man selbst nicht hat?
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Beiträge: 21, Mitglied seit 18 Jahren
das meinte ich nicht :)

stell dir mal vor du wärst chef von nem großen mineralölkonzerns
dann kommt die meldung: hey wir brauchen kein öl mehr wir ham jetzt ein perpetuum mobile
wie würdest du reagieren?
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Beiträge: 228, Mitglied seit 18 Jahren
:-) da ist was dran.
Allerdings gibt's wahrscheinlich sowieso kein Öl mehr, bis so ein PM in einer Zahl produziert sein würde
dass niemand mehr abhängig vom Öl wäre.
lieben Gruß,
Sedna
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Beiträge: 20, Mitglied seit 18 Jahren
Also, wenn ich sterben sollte, dann habe ich ja jetzt hiermit die Lösung der Welt zugänglich gemacht. :-)

(Allerdings wäre selbst der theoretische Energiegewinn so gering, dass er gegen Windkraftwerke keine Chance hätte)
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Beiträge: 726, Mitglied seit 18 Jahren
Ich habe nochmal über den Einwand mit den sich nicht vollständig trennenden Flüssigkeiten nachgedacht. Ich denke, einen Mechanismus gefunden zu haben, der diesen Ansatz widerlegen könnte:

Wenn sich die Flüssigkeiten nicht vollständig entmischen, dann sollte die Konzentration nirgendwo wirklich Null werden. Die Wahrscheinlichkeit, ein Teilchen der schwereren Flüssigkeit ganz oben zu finden, ist zwar extrem klein, aber eben nicht Null. Das heißt, wenn Du die leichte Flüssigkeit zwecks Arbeits-Gewinnung wieder auf die andere Seite strömen lässt, dann wird stets auch ein kleiner Teil der schweren Moleküle mitkommen. Auf die Dauer würde das dann einen Konzentrationsausgleich auch der schweren Moleküle bewirken. Damit wäre es kein PM2 mehr.
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Beiträge: 20, Mitglied seit 18 Jahren
Es stimmt, dass es oben immer irgndwann ein großes Teilchen geben wird, dass mit zurückfließt. Aber um das zu neutralisieren gibt es 2 Möglichkeiten.
1. Man könnte oben, zwischen der kleinen und der großen Flüssigkeit, ebenfalls eine (horizontale) semipermeable Membran einbauen, wodurch verhindert werden würde, dass große Teilchen aufsteigen.
2. Man könnte, nachdem die Maschine eine halbe Ewigkeit gelaufen ist mit der Energie des Generators die beiden Flüssigkeiten links wieder trennen, was nicht besonders viel Energie kosten dürfte, da sie das ja eigentlich freiwillig tun.

Die 2. Möglichkeit wird man sowieso irgendwann durchführen müssen, da es vermutlich keine ideale semipermeable Membran gibt, die absolut keinen Riss hat.
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Beiträge: 3.476, Mitglied seit 18 Jahren
the one, sorry! hatte dich wirklich falsch verstanden. :)
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Beiträge: 20, Mitglied seit 18 Jahren
Erfiner3000 hat zu meinem PM2 folgende Lösung:
Zitat:
Erfinder3000 schrieb in http://www.uni-protokolle.de/foren/viewt/56650,105?...

Ich rechne das ganze mal anstatt mit Hexafluorbenzol mit Dichlormethan (DCM), weil ich die benötigten Stoffdaten hierfür schneller gefunden habe: Sdp. 39,8°C, der Dampfdruck bei 20°C beträgt 47500 Pa, es löst sich 1,7Gew.% Wasser in DCM und die Dichte beträgt 1,3256 g/ml.

Wenn wir nun unten eine senkrechte semipermeable Membran haben, sind die Verhältnisse nahezu identisch. Nur wenn auf beiden Seiten der Membran dieselbe Phase anliegt, müssen wir osmotische Phänomene beachten, aber wir haben ja zwei (verschiedene) flüssige Phasen. Die Membran sorgt mit ihrer mechanischen Stabilität lediglich dafür, dass wir rechts nahezu beliebig DCM einfüllen können. Es muss nicht links wie rechts derselbe hydrostatische Druck anliegen. Nehmen wir an, wir haben auch oberhalb der Trennwand eine semipermeable Membran um eine Diffusion des DCM durch den Gasraum zu verhindern.

Rechts befindet sich unten das DCM, darüber eine Wasserphase, links ist nur die Wasserphase. Ich postuliere mal, Gleichgewicht herrscht dann, wenn die Phasengrenze flüssiges Wasser-Gasraum links dieselbe Höhe hat wie rechts. Beispiel: links 1m Wassersäule, rechts 99,7cm DCM-Säule und darüber 0,3cm Wassersäule.

Dann muss sich unten an der Phasengrenze jenseits der Membran dasselbe Verhältnis
"Wasserpartialdruck der Wasserphase" zu "Wasser-Konzentration in der DCM-Phase"
einstellen wie oben, andernfalls hätten wir ein PM 2. Art. Kann das sein, hat denn der Partialdruck des Wassers links denselben Gradienten wie die Wasserkonzentration rechts? Auf der linken Seite haben wir an der oberen Phasengrenze (fl. Wasser-Gasraum) reines flüssiges Wasser im Gleichgewicht mit reinem Wasserdampf. Wir normieren alle Wasserkonzentration und -drücke auf den Partialdruck des Wasserdampfs oben und geben diesem den Wert 1, ohne Einheit.
(Wasserpartialdruck p(H2O, oben) = 1 ) .

An der unteren Membran müssen wir einen hydrostatischen Druck beachten. Der hydrostatische Druck der linken, 1m hohen Wassersäule beträgt
hydrostatische Druck = 1000kg*9,81m/s^2/1m^2 = 9810 Pa
[Eigentlich müsste man die Dichte des Wassers über die Temperatur noch genauer berechnen (Stichwort Ausdehnungskoeffizient), man könnte auch die Kompressibilität des Wassers beachten]
Der hydrostatische Druck erhöht sich außerdem um den Partialdruck des Wassers bei 20°C (293K). Diesen kann man mittels der Clausius-Clapeyronschen Gleichung berechnen, sofern man den Siedepunkt (100°C, 373K ) und die Verdampfungsenthalpie delta vH (40,651 kJ/mol) kennt
(d ln(p)/dT) = delta vH / (RT²)
ln (p2/p1) = -delta vH/R (1/T1-1/T2)
ln(p2) = ln(1,01325*10^5) - 40651/(8,3144 * (1/373 - 1/293)
ln(p2) = 11,5261 - 3,5789 = 7,947
p2 = 2828 Pa = p(H2O, oben)

Diese 2828 Pa sind eigentlich unser Wasserpartialdruck, den wir zuvor 1 gesetzt hatten (ohne Einheit). Der gesamte hydrostatische Druck beträgt also links unten 2828Pa+9810Pa= 12638 Pa.

Mit welchem Wasserpartialdruck stünde dieses flüssige Phase im Gleichgewicht? Boltzmannverteilung des Wasserdampfes mit der Höhe ergibt
p(H2O, unten) = (1 oder 2828 Pa) * exp (18,02*10^-3*9,81*1/RT) = 1,0000726 oder 2828,205 Pa
mit R=8,3144, T=293,16
[Beweis des Ansatzes: Wir haben folgendes System: links fl.Wasser, rechts nur Wasserdampf, getrennt nur unten durch eine Membran die nur Wasserdampf durchlässt, aber kein fl.Wasser]

Wir wissen also, dass ein hydrostatischer Druck von 12638 Pa einem Wasserpartialdruck von 1,0000726 entspricht. Also liegt links unten an der Membran ein Druck p(H2O, unten) von 1,0000726 an.

Rechts haben wir zwar einen höheren hydrostatischen Druck, weil die DCM-Phase schwerer ist als die Wasserphase gleicher Höhe, aber wir haben rechts auch einen Konzentrationsgradienten von Wasser, weil das Wasser ja leichter ist als DCM. Wenn die DCM-Phase (Dichte 1,3256) z.B. 0,997m hoch ist und die Wasserphase 0,003m hoch ist, haben wir einen
hydrostatischen Druck = (1325,6kg*0,997+1000kg*0,003)*9,81m/s^2/1m^2 = 12994,6 Pa

Der hydrostatische Druck erhöht sich außerdem um den Partialdruck des Wassers, nämlich 2828 Pa, und dem Partialdruck der DCM-Phase, nämlich 47500 Pa. Als gesamten hydrostatischen Druck erhalten wir
12994,6 Pa + 2828 Pa + 47500 Pa = 63322,6 Pa.

Dann entspricht ein hydrostatischer Druck von 63322,6 Pa einem Wasserpartialdruck von
1 + (0,0000726 * 63322,6/2828) = 1,001623 = 1+1,623*10^-3

Diesen Wert dürfen wir aber nur auf den Wasseranteil beziehen, da die DCM-Moleüle von der Membran reflektiert werden. Es sind 1,7Gew.% Wasser gelöst. Mit dem Molgewicht von Wasser, 18,02, und dem von DCM, 84,933, erhalten wir einen Molenbruch für Wasser von 0,0754. Damit beträgt der hydrostatische Druck für Wasser 1 + (1,623*10^-3*0,0754) = 1,0001223

Wenn wir nur den hydrostatischen Druck betrachten würden, wäre die Konzentration von Wasser in DCM unten jetzt größer als sie sein dürfte, nämlich 1,0001223 gegenüber 1,0000726 .

Wir müssen aber auch die (Boltzmann-)Verteilung der Konzentration des Wassers beachten. Hierbei müssen wir von den Dichteunterschieden der beiden Flüssigkeiten ausgehen. 1 mol Wasser entspricht 18g =18 ml, also sind 1 ml Wasser 0,0555 Mol. 1 ml Wasser, bzw. 0,0555 Mol, hat in DCM einen Auftrieb von
0,3256*10^-3kg*9,81m/s^2 = 3,1941*10^-3N
Auf einer Höhe von 0,997m entspricht dies einer Energie von
3,1846*10^-3J
Damit gewinnt 1 Mol Wasser auf seiner Reise durch die DCM-Phase von unten nach oben eine Energie von
3,1846*10^-3J/ 0,0555 = 0,05732J
also rechnen wir über die Boltzmann-Verteilung
C(H2O, unten) = C(H2O, oben) * exp (-0,05732J / (RT)) = 0,9999765

Wir haben unten also eine Wasser-Konzentration von
0,9999765*1,0001223 = 1,0000988

Damit steht eine Konzentrationsänderung auf der rechten Seite in Höhe von 1,0000988 einer Änderung auf der linken Seite von 1,0000726 gegenüber. Ich denke die Differenz können wir getrost auf Rundungsfehler und ungenaue Stoffdaten schieben. Wenn wir den 2. HS voraussetzen, könnten wir sogar unter Kenntnis z.B. des Dampfdrucks die Löslichkeit des Wassers in der anderen Phase berechnen. Oder bei Kenntnis des Wassergehalts und der Siedetemperatur könnte der Dampfdruck und somit die Verdampfungsenthalpie berechnet werden. u.s.w.

Ich bitte Euch diese Rechnung mal mit anderen Stoffdaten durchzurechnen. Z.B.
http://chemdat.merck.de/pls/pi03/web2.zoom_in?text=...
Um das ganze für z.B. Hexafluorbenzol zu rechnen, benötigt man die Dichte (1,617g/ml), die Löslichkeit von Wasser in HFB (?) und den Dampfdruck von HFB bei 20° (7700 Pa) (bzw. die Verdampfungsenthalpie und den Siedepunkt (80°C)).

Danach könnte man den Molenbruch von Wasser in HFB (wie oben gezeigt) berechnen:
gesamte hydrostatische Druck = (1617*0,997+3)*9,81/1+2828+7700= 26373
1+7,26*10^-5*26373/2828 = 1+6,77*10^-4
0,999955 aus vorhergehendem Beitrag, ergibt
1,0000726 = (1+6,77*10^-4*x)*0,999955
x=0,173

in Gewichtsprozent ergeben sich 2,0% . Zum Vergleich: der Wert für Benzol beträgt laut Organikum 6%. Da die C-F Bindung nach außen völlig unpolar ist, erscheint dem Chemiker dieser Wert sehr plausibel. Kennt einer von Euch den Literaturwert? Eine Phase mit sehr großer Dichte und sehr hohem Siedepunkt, z.B. Quecksilber, dürfte demnach fast gar kein Wasser aufnehmen. Scheint zu stimmen. Na gut, den Nobelpreis gibt´s dafür nicht , aber eine Veröffentlichung für diese "bahnbrechende" Erkenntnis dürfte wohl drin sein

mfg
erfinder3000

Ich muss die Lösung noch mit meinem Physiklehrer durchsprechen, weil mir noch einige Sachen unklar sind, aber sie scheint mir recht logisch.
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Beiträge: 3.476, Mitglied seit 18 Jahren
quin,
ich würde mich sehr freuen, wenn du uns hier weiter über das osmose-dingsbums auf dem laufenden hälst! ich kann mir vorstellen, dass es einigen anderen hier genauso geht.
was mir (u.a.) unklar ist: wie funktioniert wohl eine membran, die nur wasserdampf, aber kein flüssiges wasser durchlässt?
ist es möglich, dass dieser gesamte kreislauf nicht einfach dadurch zum erliegen kommt, weil die entmischung aller elemente speziell in diesem geschlossenen system das günstigste maß an entropie darstellt (timeout lieferte dieses argument glaube ich auch schon so, oder so ähnlich)? der osmotische druck ist ja keine elementare kraft, wie beispielsweise die schwerkraft. und allein auf diesem druck baut ja dein gedankenexperiment. er ist ja eine folge unterschiedlicher größen.
du willst hier die bewegungsenergie der teilchen in geordnete bahnen lenken, aber ich sehe den energieüberschuss nicht, heißt, ich verstehe nicht, wo du energie herausziehen willst. tust du dies, müsste sich doch das system immer weiter abkühlen, bis der bewegungsprozess der teilchen (auf den es ja entscheidend ankommt) zum erliegen kommt (eine wärmezufuhr von außen ist ja nicht erlaubt). oder verwechsle ich das jetzt mit einem perpetuum mobile 1. art?
oder: die bewegungsenergie der teilchen breitet sich ja nach allen richtungen aus, so dass ein druckausgleich in diesem oben offenen system auch im gesamten system stattfindet. denn diese spezielle wasser/wasserdampfmembran dürfte schwer zu realisieren sein, ein wasserteilchen bleibt immer gleich groß, egal, wieviel bewegungsenergie es hat. oder kann man die elektonen des flüssigen wassers so anregen, dass die atome so groß werden, dass halt nur der dampf durchgeht. aber das wäre ja wieder eine "unerlaubte energiezufuhr" (und sowieso nicht ganz ernstgemeint ;-)).
weiter: spielen eigentlich solche kleinigkeiten wie die ausdehnungänderung der membranen aufgrund temperaturschwankungen, die sich im laufe des prozesses bilden, eine rolle (strömungsverhalten/reibungsenergie der flüssigkeiten an der membran ändert sich dadurch usw.), müssten also diese membranen in ihrer temperatur gleichgehalten werden , oder erledigt dieses system das von allein? oder spielen solche faktoren keine rolle?
was ist ein literaturwert?
ich hoffe, du hast schon antworten auf diese fragen parat, verzeih mir eventuelle widersprüche in meinen fragen, ich hab mich erst vier std intensiver damit beschäftigt.:-)
wie gesagt, ich habe großen respekt vor deiner denkleistung (bist ja immerhin noch schüler, oder?), und mich würde die weitere entwicklung deines "kastens" sehr interessieren! :-)

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Diese Welt gibt es nur, weil es Regeln gibt.
Beitrag zuletzt bearbeitet von Stueps am 22.04.2006 um 03:48 Uhr.
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Hi Stueps!
Leider bin ich seit meinem letzten Beitrag tatsächlich nicht weitergekommen. Mir scheint, dass Erfinder3000 einen mathematisch korrekten Gegenbeweis für mein PM2 gefunden hat. Ich bin mir nur nicht 100% sicher ob seine Formeln auch stimmen. Mich stört ein wenig, dass der Partieldruck der DCM -Phase adiert wird. Ich glaube allerdings, dass es lange dauert sich das in einem Forum erklären zu lassen, weshalb ich meinen Physik-Lehrer gefragt habe. Er wollte sich die Lösung zu Hause noch einmal anschauen, aber seitdem gab es viele Schulaufgaben und die Schulferien, weshalb ich noch nicht wieder mit ihm darübeer gesprochen habe.

1.): Ich glaube Erfinder3000 meint, dass ein Wassermolekül, um durch die Mebran zu kommen, sich von der großen Wassermasse links lösen muss, folglich also praktisch verdampft(Also eine ganz normale Membran). Aber wie gesagt, ganz sicher bin ich mir da auch nicht.
2.): Um die vollständige Entmischung auszuschließen kann man zwei Flüssigkeiten wählen, die sich nur teilweise vermischen. weit von der Phasengrenze entfernt(rechts,unten) gibt es aber kaum noch kleine Teilchen. (allerdings wird dieser Mangel anscheinend ausgeglichen, da der Partialdruck der DCM-Phase addiert wird)
3.) Ja das System würde nach meinem Plan ohne Wärmezufur stehenbleiben. Das ist aber bei einem PM2 im Gegensatz zum PM1 erlaubt, bzw Wärme darf nachgeliefert werden. Wenn man das Gerät ins Meer stellt müsste es aber ewig laufen.
4.) Erlich gesagt habe ich den Satz in Klammern mehr oder weniger ignoriert, denn die Stelle schien mir mit meiner Membran ganz schlüssig.
Ich glaube das die Veränderungen der Membran nur eine geringe Rolle spielen, auch da man sich auch eine ideale Membran denken kann die sich nicht verändert.
Literaturwert: Na ja, ich würde sagen, ein Wert, der in der Literatur (also in irgendeinem Fachbuch) steht.
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