Johannes-Kepler-Gymnasium

Am 14. März präsentierten alle Schüler, die eine BeLL angefertigt hatten, zwischen 8:00 Uhr und 12:15 Uhr ihre Arbeiten. Bereits am Abend zuvor wurde vom Förderverein festgelegt, wer den Sonderpreis für die beste Gestaltung des Plakats erhalten soll: Die Entscheidung fiel zugunsten von Melanie Meyer und Andrea Horn aus.

Beim abschließenden Büfett wurden Erfahrungen ausgetauscht, neue Partnerschaften besiegelt und weitere Zusammenarbeit abgesprochen. Unter großem Beifall nahm der Vorsitzende des Fördervereins, Hr. Dr. Bitterlich, von der Sparkasse Chemnitz einen Scheck von 1500 € entgegen.

Hier werden einige Themen in alphabetischer Reihenfolge kurz vorgestellt:

Dimensionierung, Aufbau und Erprobung eines Druckmesssystems für den Physikunterricht

Diese Arbeit befasst sich mit dem Aufbau, der Auswertung und Erprobung eines kapazitiven und vakuumdichten Luftdrucksensors. Das vom Sensor ausgegebene Signal wird dabei in einer Messschaltung ausgewertet. Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines Sensors, der imstande ist, einen Druck im Bereich von 100 Pa bis 120 kPa zu messen.
Sören Franke, Christoph Schubert

(Betreuer: Hr. Prof. Dr. Geßner und Fr. Dr. Hiller von der TU Chemnitz, Professur Mikrotechnologie)

DNS - Möglichkeiten der Sichtbarmachung

Die Arbeit befasst sich mit dem äußeren Aufbau der DNS. Der Beginn der Arbeit besteht aus geschichtlichen Hintergründen zur Entdeckung und Erforschung der Nukleinsäuren. Als weitere Grundlage ist ein Überblick zum Aufbau und zu den Merkmalen der DNS aufgeführt.

Der experimentelle Teil umfasst zum größten Teil die Extraktion aus herkömmlichen Früchten. Hierzu wurden verschiedene Versuchsanordnungen durch Veränderungen einzelner Parameter (wie beispielsweise die Dauer des Erhitzens oder die Mengen benötigter Stoffe) erstellt und ausprobiert. Dabei traten stark unterschiedliche Ergebnisse auf, wobei meist nur wenig DNS entnommen werden konnte, da jede Versuchsgröße entscheidenden Einfluss auf den Verlauf der Experimente nahm. Im Anschluss daran wurde von uns der theoretische Ansatz der mikroskopischen Sichtbarmachung im Nanometer-Bereich ausgearbeitet, dessen Umsetzung uns auf Grund extremer technischer Schwierigkeiten allerdings nicht möglich war.
Sebastian Gammisch, Mark Meinel

(Betreuer: Hr. Prof. Dr. Radehaus von der TU Chemnitz, Professur Opto- und Festkörperelektronik)

Einsatz multifunktionaler Strukturen zur Temperierung solar bestrahlter Verkleidungselemente

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die in Kraftfahrzeugen durch Sonneneinstrahlung eingetragene und an den zumeist dunkel gefärbten Verkleidungselementen im direkten Bestrahlungsbereich in Wärme umgewandelte und nachfolgend zur Erwärmung des Innenraums beitragende Energie direkt am Verkleidungsteil zu kompensieren.

Aus der allgemeinen Komplexität von Wärmeübertragungsvorgängen resultieren Zusammenhänge in zumeist differentieller Form, die sich nur selten einer geschlossenen Lösung zuordnen lassen. Die so notwendig gewordene Modellierung und Vereinfachung der Problematik führt zu Abweichungen zwischen Berechnungsmodell und Realität, deren Umfang durch Experimente und Versuche zu ermessen ist.

Zur Bearbeitung der anstehenden Teilaufgaben wurde ein Team zusammengestellt, welches aus Schülern des Goethe-Gymnasiums in Reichenbach und des Johannes-Kepler-Gymnasiums in Chemnitz besteht, unterstützt und betreut durch Ingenieure an der Technischen Universität Chemnitz und aus dem Unternehmen Behr Industrietechnik Mylau GmbH, einem auf dem Weltmarkt anerkannten Anbieter von Wärmetauschern. Auf Grund der Spezialisierung der Chemnitzer Schüler auf eine vertiefte mathematisch-naturwissenschaftliche Ausbildung wurde in Chemnitz eine Arbeitsgruppe »Grundlagenforschung - Modellierung, Simulation und Konstruktion« gebildet, die mit dem Reichenbacher Team »Wissenstransfer und Praxisuntersetzung« eng zusammenarbeitet.
Tobias Brunsch, Gunter Nitzsche, Sven Hübner

(Betreuer: Hr. Prof. Dr.-Ing. Köhler und Hr. Dipl.-Ing. Kade von der TU Chemnitz, Professur Konstruktion im Allgemeinen Maschinenbau)

Entwicklung einer Ansteuerlogik für einen Trivial-Roboterarm

Thema dieser BeLL ist die Programmierung einer Steuerung für einen Roboterarm mit vier Achsen und einem Greifer. Die Arbeit lässt sich in drei Bereiche einteilen: Der erste umfasst die Entwicklung eines Steuerungsprogramms an einem MS-DOS-PC, bei dem die Datenübertragung direkt über eine Steckkarte erfolgt wird.

Um den Roboterarm auch über moderne PC ansteuern zu können, wurde im zweiten Teil des Projektes das Programm unter Linux neu geschrieben. Dabei erfolgt die Datenübertragung über den Parallelport. Da dessen Übertragungsrate zu gering ist, um die Befehle direkt zu übermitteln, müssen diese durch eine Verschlüsselung komprimiert werden.

Zur Rückumwandlung der Daten wird eine programmierbare logische Einheit genutzt, ein Chip auf einem externen Board zwischen dem PC und dem Roboterarm. Dessen Programmierung stellt den dritten Teil der BeLL dar.
Tom Schiefer, Daniel Rößiger

(Betreuer: Hr. Prof. Dr. Rehm und Hr. Dipl.-Inform. Trams von der TU Chemnitz, Professur Rechnerarchitektur und Mikroprogrammierung)

Ester

Früchte begegnen uns täglich. Ihren spezifischen Geruch verdanken sie den in ihnen enthaltenen Frucht-Estern. Auch in der Medizin und Pyrotechnik wird mit Estern wie Aspirin und Dynamit gearbeitet. In dieser Arbeit finden sich noch weitere vielfältige Verwendungen von Estern. Außerdem wird auf die Eigenschaften, Besonderheiten und Herstellung eingegangen.

Ein wesentlicher Teil der besonderen Lernleistung bestand in der experimentellen Arbeit im Labor. Verschiedene Ester wurden synthetisiert, wobei unterschiedliche Arbeitsmethoden zur Veresterung, Reinigung und Untersuchung der Reinheit angewandt wurden. Die Experimente wurden ausgewertet und mit der Theorie verglichen. Diese besondere Lernleistung ist somit eine Bearbeitung der Stoffklasse Ester mit sowohl theoretischen als auch praktischen Betrachtungen, die in einigen Bereichen vertieft wurden.
Sebastian Schubert

(Betreuer: Hr. Prof. Dr. Banert und Hr. Dr. Müller von der TU Chemnitz, Professur Organische Chemie)

Iterative Verfahren zum Lösen von Gleichungen und Gleichungssystemen

Das Ziel dieser Arbeit war es, wichtige auf Iterationen basierende Verfahren zum Lösen von Gleichungen mit einer Unbekannten zu beschreiben. Die Verfahren wurden mit Hilfe eines Computerprogramms umgesetzt. Hierbei ist die Visualisierung der prinzipiellen Wirkungsweise der Verfahren eine wichtige Programmkomponente. Auf diese Weise lassen sich die verschiedenen Lösungsansätze nicht nur quantitativ gut miteinander vergleichen. Anschließend erfolgt dasselbe für Gleichungssysteme. Den Schluss bildet eine kurze Fehlerbetrachtung, die klären soll, welche Genauigkeit man für die Ergebnisse erwarten kann.
Andreas Fankhänel

(Betreuer: Hr. Prof. Dr. Meyer und Hr. Dipl.-Math. Lowke von der TU Chemnitz, Professur Numerische Mathematik)

Klangbeeinflussung durch Effektgeräte für E-Gitarren

Ziel der Arbeit war es, herauszufinden, wie zwei bestimmte Gitarren-Effektgeräte funktionieren. Dafür wurden die zwei ausgewählten Effekte zunächst analysiert. Anschließend wurden beide Effekte nachgebaut.
Steve Hättasch, Olaf Schuberth

(Betreuer: Hr. Prof. Dr. Hinneberg und Hr. Dr. Hempel von der TU Chemnitz, Professur Oberflächen- und Grenzflächenphysik)

Konzipierung und Bau einer sinusförmigen Leistungsquelle zum Nachweis der Phasenverschiebung komplexer Widerstände

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Konzeption und dem Aufbau einer Leistungsspannungsquelle zum Nachweis bzw. zur Messung der Phasenverschiebung an den Bauelementen ohmscher Widerstand, Spule und Kondensator. Außerdem werden die physikalischen Grundlagen der Phasenverschiebung erläutert. Am Ende der Arbeit sind eine Reihe an Messungen mit dem Gerät und geeignete Bauelementen zu finden.
Sebastian Seifert

(Betreuer: Hr. Prof. Dr.-Ing. Lutz, Hr. Dr.-Ing. Schreiter und Hr. Dipl.-Ing. Kumm von der TU Chemnitz, Professur Leistungselektronik und elektromagnetische Verträglichkeit)

Massengravitation

In der Arbeit wird die Bewegung von Körpern in einem Gravitationsfeld simuliert, z.B. in unserem Sonnensystem. Dazu wurde das grafische Unix-Programm KMass programmiert, das die Simulation durchführt und auf eine einfache Handhabung bei dennoch großer Effizienz und Geschwindigkeit ausgerichtet ist. Ferner werden verschiedene Möglichkeiten der Simulation (Approximations-Algorithmen) erläutert und Effekte wie SwingBy oder grundsätzliche Instabilität von größeren Gravitationssystemen, die sich durch eine derartige Simulation erklären lassen, deutlich gemacht.
Norbert Schultz

(Betreuer: Hr. Prof. Dr. Hoffmann und Hr. Dr. Blaudeck von der TU Chemnitz, Professur Computerphysik)

Selbstdarstellung in Online-Tagebüchern

Jungen interessieren sich nur für Computer, Sport, Technik und Fernsehen und können kaum oder zumindest nur wenig Gefühle zeigen und bei Mädchen dreht sich im Leben alles nur um Jungs, Liebe, Schönheit, Shoppen, Klatsch und Tratsch.

Dies sind die typischen Klischees, die implizit viele von uns im Kopf haben, aber ist das wirklich so oder handelt es sich dabei eher um althergebrachte Vorurteile? Wenn diese, für die Großzahl von uns interessante Fragestellung in Verbindung mit einem neuen Medium wie Online-Tagebüchern zum Gegenstand einer wissenschaftlichen Studie werden kann, so scheint dies doch eine sehr reizvolle Thematik zu sein.

Psychologen können hierfür hilfreiche Erkenntnisse liefern und stellen fest, dass das Schreiben von Tagebüchern sowohl bei Männern als auch bei Frauen nicht nur etwas mit dem Niederschreiben von Erlebtem zu tun hat, sondern auch mit Selbstdarstellung in Verbindung zu bringen ist. Doch was ist Selbstdarstellung überhaupt, welche Formen gibt es und inwieweit unterscheiden sich Männer und Frauen hierbei?

All diese Fragestellungen waren Gegenstand unserer Besonderen Lernleistung und sollen hier zusammengefasst dargestellt werden. Zunächst wurden theoretische Grundlagen skizziert (Selbstdarstellung als Begriff, die Geschichte des Tagebuches und der Tagebuchforschung, Funktionen des Tagebuchschreibens). In der sich anschließenden empirischen Untersuchung wurden Vorüberlegungen, die Stichprobenbeschreibung, die Hypothesen sowie deren Auswertung und Interpretation, der t-Test, Statistikberechnungen mit SPSS, Ergebnisse als auch ein Resümee und Ausblick dargestellt.
Jenny Klemm und Christin Otto

(Betreuer: Fr. Prof. Dr. Schütz und Hr. Dipl.-Psych. Machilek von der TU Chemnitz, Professur Differentielle Psychologie und Diagnostik)

Statistische Auswertung von Serverdaten eines eCommerce-Systems

Die Einarbeitung in das Thema eCommerce erfolgte anhand des »Ibes eCommerce Servers« (ICS). Die zunächst ungeordneten Serverdaten mussten zu Datenbanken verarbeitet werden. Zu deren statistischer Auswertung in tabellarischer und grafischer Form wurden HTML, CML und SQL verwendet. Mehrere im ICS eingebundene Templates, die Serverdaten in Datenbank-Tabellen schreiben und diese statistisch auswerten, werden auf einer HTML-Seite dargestellt.
Fabian Schüßler, Nico Friedrich

(Betreuer: Hr. Müller, ibes Systemhaus Chemnitz)

Straßennamen von Chemnitz

Mit der vorliegenden Arbeit versuchten wir, einen möglichst umfangreichen Überblick über die Straßenbezeichnungen der Stadt Chemnitz zu geben, sowohl in Lage als auch in Bedeutung. Dabei gingen wir bei einigen Straßennamen länger auf die Biographie des Namensgebers ein als bei anderen; im Anhang jedoch ist ein Überblick nahezu aller Straßennamen und deren Herkunft zu finden.

Für die Beschreibung des Stadtkerns hielten wir es für sinnvoll und interessant, die Geschichte wiederzubeleben, da dort die Ursprünge unserer Stadt zu finden sind. Auch über die Bezeichnungen der Straßen im Allgemeinen und deren Umbenennungen fanden wir einiges heraus. Wir danken Herrn Stephan Weingart vom Stadtarchiv Chemnitz, der unseren Anfragen offen gegenüberstand und uns Material zur Verfügung stellte und so maßgeblich zum Gelingen der Arbeit beitrug.
Damaris Hofmann, Nadin Ulrich, Martin Weber

(Betreuer: Hr. Dr. Uhlmann, Industriemuseum Chemnitz)

Struktur der Grassorte Arundo Donax und ihre Eignung für die Herstellung von tonerzeugenden Blasinstrumentenrohren

Diese Arbeit beschäftigt sich mit chemischen und baulichen Besonderheiten des Rohrholzes Arundo Donax L., welches äußerlich dem verwandten Bambus ähnelt. Genutzt wird dieses Rohrholz für die Herstellung empfindlicher Holzblättchen, die an den Mundstücken von Holzblasinstrumenten (Klarinette, Fagott, ...) befestigt werden. Rohrhölzer aus verschiedenen Anbaugebieten unterscheiden sich jedoch in ihrer Qualität (Härte, Saugfähigkeit) und damit auch in ihrer Tauglichkeit für die Anfertigung von Holzblättchen.

Das Ziel meiner Arbeit soll es sein, mit Hilfe verschiedener Analyseverfahren Besonderheiten im Bau und in der chemischen Zusammensetzung zu erfassen und Parallelen zur Qualität der Hölzer herzustellen. So hat sich z.B. bei allen untersuchten Rohren herausgestellt, dass es in der Oberflächenschicht, welche die Epidermis einschließt, zu starken Anreicherungen von Siliziumverbindungen kommt. Die Qualität der Rohre verschlechtert sich jedoch mit zunehmender Dicke dieser siliziumreichen Oberflächenschicht. Verbessert wird die Qualität hingegen durch hohe Härtemesswerte, die durch eine möglichst eingeschränkte Anzahl von Hohlräumen in Form von Tracheen und eine möglichst dichte Verteilung erreicht werden.
Susanne Schulze

(Betreuer: Hr. Prof. Dr. Marx und Hr. Dr. Schreckenbach von der TU Chemnitz, Professur Physikalische Chemie)

Ultraspurenanalyse von Selen und Tellur

Das essentielle Spurenelement Selen stärkt im menschlichen Organismus die körpereigenen Abwehrkräfte, schützt Körperzellen vor Strahlung und beugt Krebserkrankungen vor. Der Mitteleuropäer nimmt mit der Nahrung bodenbedingt allerdings nur 35% der empfohlenen Selenmenge zu sich. Um den Tagesbedarf an diesem Spurenelement zu decken, müssen Lebensmittel mit hohem Selengehalt in die Ernährung einbezogen werden.

In dieser Arbeit untersuchten wir Lauchgewächse (Knoblauch, Zwiebel, Porree) auf ihren Selengehalt mittels Atomabsorptionsspektrometrie. Zur Analyse bedarf es eines Aufschlusses mit Salpetersäure. Dabei werden die Kohlenstoff-Selen-Verbindungen aufgespaltet und das Selen von Oxidationsstufe +VI zu +IV reduziert. Die Konzentration der im Fließinjektionsanalysesystem aus der Probenlösung erzeugten gasförmigen Selenhydride bestimmten wir im Atomabsorptionsspektrometer. In allen Proben konnte Selen nachgewiesen werden, allerdings in unterschiedlichen Konzentrationen. Sie ist beim Knoblauch am größten und nimmt über die Zwiebel zum Porree hin ab. Alle drei Gemüse eignen sich für eine selenbewusste Ernährung.

Weiterhin versuchten wir, den Selengehalt in den betrachteten Pflanzen während der Wachstumsphase durch Selenbeigaben zu beeinflussen, um damit mehr Selen für die Ernährung bereitstellen zu können. Unsere Untersuchungen haben gezeigt, dass dies prinzipiell machbar ist - allerdings konnte nicht geklärt werden, welche Art der Selendüngung den größtmöglichen Erfolg bringt.

Da Selen und Tellur ähnliche Eigenschaften haben, dehnten wir unsere Analytik der drei Gemüse auch auf das zweite Spurenelement aus, das aufgrund seiner geringen Konzentration bisher nicht als essentiell erkannt worden ist. Zur Untersuchung verwendeten wir eine Kopplung aus FIAS- und Graphitrohrofentechnik, deren Nachweisgrenze ca. um den Faktor zehn geringer ist als die der Hydridtechnik. Wir konnten zeigen, dass Tellur im Porree enthalten ist; der Nachweis im Knoblauch und in der Zwiebel scheiterte hingegen auf Grund der äußerst geringen Konzentration. Aus unseren Messungen kann aber geschlussfolgert werden, dass sich Selen- und Tellurkonzentration entgegengesetzt zueinander verhalten.
Reinhard Wolf und Dieter Schaarschmidt

(Betreuer: Hr. Prof. Dr. Marx und Fr. Dipl.-Chem. Hinke von der TU Chemnitz, Professur Physikalische Chemie)

Untersuchung zum Thema Werbung, Werbeagenturen und derzeitige Situation in Chemnitz

Mit der Besonderen Lernleistung haben wir auf der Grundlage der Ergebnisse einer eigens durchgeführten Umfrage ein Ranking der Chemnitzer Werbeagenturen nach Größe, Bekanntheit und Image erstellt. Unternehmen aus dem Raum Chemnitz bekommen somit die Möglichkeit, die Suche nach einer geeigneten Werbeagentur für ihre Firma einzugrenzen und sich einen Überblick über die lokale Werbesituation zu schaffen. Für regionale Werbeagenturen besteht außerdem die Möglichkeit einer besseren Übersicht über branchengleiche Firmen.

Im zweiten Teil erarbeiteten wir Grundlagen des Marketing. Hauptaufgaben, Marketingstrategien und -instrumente sind wesentlicher Bestandteil und werden im Marketing-Mix zusammengeführt. Dabei hoben wir das Dienstleistungsmarketing hervor und wandten unsere Ergebnisse auf Werbeagenturen an. Abschließend erarbeiteten wir einen Ideenpool möglicher Werbemöglichkeiten für Agenturen aus Chemnitz.
Tino Kreßner, Tom Finzel

(Betreuer: Hr. Wolfermann, BASEG werbung + kommunikation Chemnitz)

Untersuchungen zur Nachweisgrenze abnormer Zellpopulationen im peripheren Blut

Diese Arbeit wurde angefertigt, um die manuelle Methode zum Erkennen abnormer Zellpopulationen (Dichtegradientenzentrifugation DGZ) im Bereich der mononuklearen Leukozyten des menschlichen peripheren Blutes mit den Ergebnissen dreier verschiedener Automaten bzw. mit denen der Automaten untereinander zu vergleichen. Dabei sollten Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeiten der einzelnen Methoden gezogen werden.

Aus den Untersuchungen resultiert, dass die DGZ die zuverlässigsten Ergebnisse bezüglich im peripheren Blut vorkommender abnormer Zellarten liefert - im Gegensatz zu den Automaten, die für diese Analyse noch zu unspezifisch arbeiten. Bezogen auf die absolute Zellzahl sind jedoch ausschließlich die Automaten geeignet, wobei hier unterschiedliche Analysewerte bei identischen Proben auftraten, die allerdings häufig nur von sehr geringem Maße waren.
Lydia Müller

(Betreuer: Fr. Dr. Stamminger vom Klinikum Chemnitz)

UV-VIS-Spektroskopie von Gesteinen

Da die Untersuchungen von Gesteinen vor allem in der Gasphase durchgeführt werden müssen, sind sie relativ kostenintensiv. Außerdem beansprucht dieses Verfahren eine länger Zeit. Um kostengünstiger an die wissenswerten Strukturinformationen zu gelangen, ist eine Untersuchung im Bereich des ultravioletten und visuellen Lichtes besser geeignet als die Untersuchung in der Gasphase.

Da die Banden bei der Untersuchung im UV-VIS-Bereich sehr breit sind und sich so nur sehr schlecht die gewünschten Informationen sammeln lassen, ist es einfacher, eine große Anzahl von Gesteinen einmal in der Gasphase zu untersuchen und dann das Spektrum im UV-VIS-Bereich zuzuordnen.

Einen Anfang möchte ich nun mit dieser Arbeit machen. Ich habe mich in einem längeren Zeitabschnitt intensiv mit den Grundlagen der UV-VIS-Spektroskopie beschäftigt. Ebenfalls habe ich mit Hilfe von technischen Mitteln der TU Chemnitz Untersuchungen an 36 Gesteinen durchgeführt. Die Messergebnisse liegen vor und werden ausführlich diskutiert. Um die Einordnung der Spektren der Gesteine zu ermöglichen, habe ich versucht, ein Verfahren aufzuzeigen.
Arnd Nehrkorn

(Betreuer: Hr. Prof. Dr. Marx und Fr. Dipl.-Chem. Stöckel von der TU Chemnitz, Professur Physikalische Chemie)

Wissensstand und Wissenszuwachs bei Jugendlichen zum Thema Reanimation Erwachsener im Laienbereich

Wir beabsichtigten, mit dieser Arbeit herauszufinden, inwieweit Jugendliche Kenntnisse zum Thema »Reanimation« haben. Dafür erstellten wir einen Fragebogen, den 12 Versuchsteilnehmer beantworteten. Dann nahmen diese Probanden zwei- bis dreimal an einem von uns durchgeführten Erste-Hilfe-Training teil. Dabei erlernten sie ein Ablaufschema für die Reanimation eines Erwachsenen und beantworteten anschließend den gleichen Fragebogen noch einmal. Wir verglichen die Ergebnisse beider Befragungen und ermittelten so den Erfolg unseres Trainings, das einen recht großen Wissenszuwachs bewirkte.
Melanie Meyer, Andrea Horn

(Betreuer: Hr. Dr. Path vom Klinikum Chemnitz, Klinik für Anästhesiologie und Intensivtherapie)