Spiel: mündliche Prüfung

Dazu braucht ihr mindestens 1, max. 2 Mitspieler:innen.
1 Mitspieler:in ist die zu prüfende Kandidat:in
2 Mitspieler:innen sind die Prüfer:innen
Der Ablauf ist wie in einer echten Prüfung, d.h., die Prüfer:innen setzten sich gegeünber des/der Kandidat:in. Die Prüfer:innen legen ihr Kommilitoninnensein ab und verhalten sich wie sie es von Prüfer:innen kennen, erwarten oder sie es sich vorstellen. Ebenso der/die zu Prüfende.

Spielregeln

Grundsätzliches
Wird gezeichnet? Wenn nein, besteht darauf.
Wird halbwegs leserlich gezeichnet?
Werden die Achsen erklärt?
Wird beim Zeichnen gesprochen/erklärt? Das sollte der Fall sein.
Wird das Diagramm verständlich nach und nach aufgebaut?
Sind die Einheiten vorhanden?
Sind die Achsen bezeichnet?
Werde Zahlen an die Achsen geschrieben?
Werden Elemente im Diagramm beschriftet?
Alternative Antworten zulassen (wenn zB ein anderes als das erwartete Diagramm gezeichnet wird)!

Hilfestellung
Seid hart im Nachfragen!
Gebt nicht zu schnell Hilfe!
Zählt im Kopf – wirklich – langsam von 10 rückwärts auf 0, erst dann Hilfe geben, z.B.:
-> Achsen zeichnen
-> Achsen beschriften
-> Einzelne Elemente einzeichnen
Alternativer Einstieg: mit was willst Du anfangen?
Möglicher Schluss: Haben wir etwa vergessen/kannst Du etwas besonders gut, das Du noch los werden willst?

Benotung
Kriterien -> War die Zeichnung leserlich
-> War die Zeichnung vollständig
-> Wurde das Diagramm verständlich in Schritten aufgebaut
-> Wurde die Schritte verständlich erklärt
-> War die Hilfestellung nur punktuell oder fortlaufend
-> Konnten Zusammenhänge hergestellt werden
-> Hat sich der/die Kandidat*in viel für Unwissen entschuldigt?
-> Konnte nur das Diagramm reproduziert werden, oder waren Wissen/Zusammenhänge darüber hinaus erkennbar

Keine Bewertungskriterien, aber folgendes beachten, wenn die Kriterien angelegt werden
-> Waren Erklärungen sachlich, oder gab es häufige Rechtfertigungen ohne Inhalt
-> Waren Erklärungen wortreich (Füllwörter, wurde häufig neu angesetzt, …) oder auf den Punkt

Schließlich Vergebt eine Note, und teilt sie dem/der Kandidat*in mit.

Fragen

Materie-Entwicklung im Universum

Frage
Skizziere die wichtigen Schritte der Materie-Entwicklung des Universums.

Wie alt ist das Universum (ca. 13.8 Ga)
Woher kennt man das Alter des Universums (Aus der Rotverschiebung und Fluchtgeschwindigkeit der Galaxien)
Wie groß ist das Universum (Wir können maximal 13.7 LJ zurück schauen, jedoch ist das Universum ca. 93.2 Milliarden LJ im Durchmesser)
Welches früheste Ereignis ist mit Satelliten beobachtbar (Vor 380 ka nach dem Urknall der Übergang vom undurchsichtigen zum durchsichtigen Universum -> Rekombination von Atomen als aus dem Teilchenplasma -> Mikrowellenstrahlung)
Wann in entstanden die ersten Sterne und Galaxien (ca. 200 Ma nach dem Urknall)
Welcher Prozess bildete die Elemente während der Big Bang Nukleosynthese. Quarks, Elektronen, Protonen, Neutronen, H, He, etwas Li
Was war die initiale Zusammensetzung des Universums (ca. 80% H, 20% He)
In welchem Zustand war das Universum unmittelbar nach dessen Entstehung (Strahlung)
Welche Temperatur hat das Universum (2,725 K)
Welche zwei Elemente entstanden kurz nach dem Urknall

Aufbau & Entwicklung von Sternen

Frage
Was ist ein Stern? Was geschieht in einem Stern und weshalb ist das für die Geochemie wichtig?

Stellare Nukleosynthese -> Brutstätte eines Großteils der Elemente
Grundkonzept des Fusionsprozesses (In der Fusion kollidieren mindestens zwei Nuklei, bleiben zusammen, und bilden dabei einen größeren Nukleus. Das ist jedoch nur möglich, wenn die Bindungsenergie (pro Nucleus) des größeren Nukleus größer ist als die Gesamt-Bindungsenergie (pro Nucleus) der kollidierenden Nuklei. Das ist für Elemente bis Fe möglich)
Was markiert den Beginn einer Stern-Entstehung (Der Druck in einer H-reiche Wolke wird so enorm, dass H-Atome ihre abstoßende Coulomb-Barriere -> Abstoßung der positiv geladenen H-Atomkerne (=Protonen) überwinden, und zu He fusionieren. Diese Fusion markiert die Geburt eines neuen Sterns.)
Welche Elemente werden in der stellaren Nukleosynthese gebildet (Die stellare Nukleosynthese meint primär Fusionsprozesse)
Welches ist der schwerste in der stellaren Nukleosynthese gebildete Nukleus (56Fe)
Welche minimale Masse braucht ein Stern um alle Stufen der Element-Fusion von H bis Fe zu durchlaufen (25 x die Sonnenmasse)
Was ist der ›core-collapse‹ in einem Stern aus, und was folgt daraus (In der letzten Stufe der Element-Fusion im Kern eines Sterns wird Fe produziert. Keine weitere Elemente können produziert werden, und die Fusion endet. Da nun keine Strahlung mehr aus der Fusion produziert wird, welche den gravitative Druck ausgleichen könnte, kollabiert der Kern des Sterns (core-collapse). Das nach innen fallende Material nach dem core-collapse prallt irgendwann von innen wieder nach außen und in den Weltraum, was dann eine Super-Nova ist.)

Hauptarten des radioaktiven Zerfalls

Frage
Wie viele Hauptarten des radioaktiven Zerfalls gibt es? Beschreibe diese.

beta- ein Elektron wird verloren, und ein Neutron wandelt sich in ein Proton um, d.h. ein chemisches Element mit einer +1 höheren Atom-Zahl wird gebildet
beta+ ein Positron wird verloren, und ein Proton wandelt sich in ein Neutron um, d.h. ein chemisches Element mit einer -1 geringeren Atom-Zahl wird gebildet
alpha ein 4He Kern wird verloren, d.h. ein chemisches Element mit einer -2 geringeren Atom-Zahl wird gebildet.
Zeichne das in der Nuklidkarte.

s-, r- und p-Prozess

Frage
Wie unterscheiden sich der r-, s-, und p-Prozess?

r-Prozess in einer Region mit relativ hoher Neutronen-Dichte statt. Existierende Neutronen werden in schneller Folge mit weiteren Neutronen beschossen, dabei bilden sich schwere Nuklide, die wieder in Richtung stabiler Nuklide mit höherer Massen-Zahl zerfallen können
s-Prozess in einer Region mit relativ geringer Neutronen-Dichte statt. Existierende Neutronen werden nur hin und wieder von Neutronen getroffen und instabile Nuklide zerfallen, bevor sie erneut von einem Neutron getroffen werden. Schwere Nuklide können nur schwer gebildet werden
p-Prozess noch ungeklärt. Evtl. durch Protonen-Anlagerung entstehen
Welche Elemente bilden sich bei r-, s-, und p-Prozessen (schwerer als Fe)
Welches sind Bildungsumgebungen der r-, s-, und p-Prozess Nukleosynthese (AGB Sterne, Super-Novae)
Was ist entlang der Achsen des Bindungsenergien-Diagramms der Nuklide aufgetragen?
x-Achse alle stabilen Nuklide
y-Achse die Bindungsenergie der Nuklide, geteilt durch die Anzahl der Nukleonen (= Protonen + Neutronen) im jeweiligen Nuklid
Welches ist das schwerste, stabile Isotop (209Bi)?

Korrelation solare Photosphäre – CI

Frage
Weshalb sind Meteorite wichtig? Welche besondere Elementzusammensetzung haben manche Meteorite?

Welche Steigung hat die Gerade?
Was bedeutet die Korrelation?
Weshalb liegen He, H, … oberhalb und weshalb liegt Li unterhalb der Korrelation?
Ist es ein normiertes Diagramm?
Weshalb wird normiert?
Wie funktioniert Normierung?
Sind die Achsen linear, log, …?
Wo plotten einige der Elemente, weshalb?
Ist das Diagramm nur für die Kosmochemie wichtig? (CI Chondrite haben die nahezu identische Zusammensetzung wie die Sonne. Da die Sonne mehr als 99.9% der Masse des Sonnensystems auf sich vereinigt, sollte die Zusammensetzung der Sonne repräsentativ für das Sonnensystem sein – und damit auch die CI Chondrite)
Mit welchem Teil der Sonne vergleichen wir die CI Chondrite (Der Photosphäre)
Wofür sind CI Chondrite in der Geochemie wichtig? (Als Referenz)
Ca. wie viel seltener als Mg/Si/Fe sind die Seltenen Erden (etwa 6 Größenordnungen)
Markiere, welche Elemente durch welche Nukleosynthese-Prozesse gebildet werden

Kosmochemische Häufigkeit der Elemente

Frage
Beschreibe die kosmochemische Häufigkeit der Elemente

Welches sind die 10 häufigsten Elemente?
Zeichne einige Elemente ein, z.B. die 10 häufigsten, REE, ein paar volatile, Rb, Sr, Sm, Nd, U, Th
Wie häufig sind die 10 häufigsten?
Wie häufig sind die wichtigen refraktären Elemente?
Wie häufig sind die wichtigen Haupt-Elemente?
Wie häufig sind die wichtigen volatilen Elemente?
Wie häufig sind die REE?
Warum ist das ein Zickzack-Muster?
Wie werden die Elemente bis Fe gebildet?
Wie werden die Elemente ab Fe gebildet?
Kosmochemische Eigenschaft der Elemetne?
Wie ist das kosmochemische Mg/Si Verhältnis?
Weitere Verhältnisse
Markiere, welche Elemente durch welche Nukleosynthese-Prozesse gebildet werden
Weshalb zeigt die CI Zusammensetzung ein Zick-Zack Muster (Da Elemente mit gerader Ordnungszahl stabiler sind)

Die Häufigkeit für die Geochemie relevanter Elemente

Frage
Wie in etwa ist die protoplanetare Scheibe chemisch zusammen gesetzt?

Was versteht man (in der Astronomie) unter ›Metallen‹?
Nenne die ungefähre Häufigkeit der ›Gesteine‹ in der protoplanetaren Scheibe
Welche Sterne haben keine protoplanetaren Scheiben, in denen Planeten entstehen können?

Zusammensetzung eines Chondrits

Frage
Zeichne einen Schnitt durch einen Chondriten mit dessen wesentlichen Bestandteilen.

Größe, Häufigkeit, Aussehen, etc.
Chondren in der Regel 200 bis 1000 µm kleine, knorpelige Komponenten, z.B. porphyrische oder radialstrahlige Chondren. Oftmals auch fragmentiert. 20 - 80 vol
Matrix feinkörniges Material zwischen allen Komponenten. Meist µm-fein. 20 - 80 vol
CAIs Unregelmäßig geformte Komponenten, ähnlich groß wie Chondren, bestehen hauptsächlich aus Ca & Al. Bis zu 3 vol
Opak-Phasen Metall und Sulfid, in der Matrix & Chondren, bis zu 10 vol.%
Welche häufigen Minerale treten auf (Olivin, Pyroxen, Feldspat, Metall -> Kamacit & Taenit, Sulfid)?
Welche grundlegendenArten von Meteoriten gibt es (Stein, Stein-Eisen, Eisen)?
Wie heißt eine der wichtigsten Meteoritengruppen? Warum ist diese wichtig?
In welche 2 grundlegende Klassen können Meteorite eingeteilt werden (Differenzierte & undifferenzierte Meteorite) Weshalb diese Einteilung?

Lifecycle von Material in einer Galaxie

Frage
Wie kommen Meteorite auf die Erde?

Beschreibe den Materiekreislauf in unserer Galaxie (Sterne explodieren → bilden diffuses, interstellares Material → daraus bilden sich dichte Materialwolken → diese kollabieren → weiter Verdichtung führt zur Fusion von Wasserstoff und der Bildung neuer Sterne → um einige können sich protoplanetare Scheiben bilden → in diesen wächst Material zu immer größeren Objekten, schließlich zu Planten → irgendwann explodiert der Stern → alles beginnt von vorn)
Was ist das ISM?
Wo befinden sich präsolare Körner?
Wie lange dauern die jeweiligen Phasen?
Wie entwickelt sich die chemische Zusammensetzung mit immer weiteren Durchläufen?