Oft sind es die Kleinigkeiten die man kurtzfristig benötigt um einen schnellen Einstieg in eine spezielle Materie zu bekommen. Hier finden Sie das Kleine Ein mal Eins und auch andere Fragen die in unserem Bereich anfallen.

1. Hauptsatz der Thermodynamik: Wenn ein System A sich mit einem System B sowie B sich mit einem System C im thermischen Gleichgewicht befindet, so befindet sich auch A mit C im thermischen Gleichgewicht.

 
2. Hauptsatz der Thermodynamik: Jedes System besitzt eine innere Energie (U). Die innere Energie kann nur durch den Energietransport in Form von Arbeit (W) und/oder Wärme (Q) geändert werden
  
Wärmeleitung: Wärme wird von Molekül zu Molekül weitergegeben, ohne dass das Molekül seine Lage ändert
 
Konvektiver Wärmeübergang: Mitführen von Energie durch die kleinsten Teilchen einer Strömung
 
Wärmestrahlung

kein Übertragungsmedium benötigt
• Strahlung bzw. Photonenstrom transportiert die Energie (auch im Vakuum)
• Absorption an einer Oberfläche entsprechend ihrer Strahlungseigenschaften
 
Temperatur
Eine physikalische Größe und kennzeichnet das thermodynamische Gleichgewicht. Sie beschreibt den Zustand eines Systems.
 
Wärme
Charakterisiert die Änderung eines Systemzustandes. Beschreibt den Energieaustausch zwischen Systemen.
 
Wärmefluss
Immer von höherer zu niedrigerer Temperatur
 
Physiologische Wirkung der Temperatur
Entwicklungsabschnitte werden durch Temperaturbereiche eingeleitet / beendet
• Auslösung morphologischer Effekte
 
RGT (Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel)
Q 10 -Wert gibt die Steigung der Reaktionsgeschwindigkeit bei einer Temperaturerhöhung von 10 K an
 
Chemische Vorgänge setzten erst bei..
• einer Mindesttemperatur ein.
• erreichen einen Höchstwert.
• sinken bei höherer Temperatur wieder ab.
 
Kardinalpunkte abhängig von..
• der Pflanzenart
• Entwicklungsstadien
• weiteren Umweltbedingungen
 
• Flüssigkeitsausdehnungsthermometer
• Bimetallthermometer
• Thermoelemente
• Widerstandsthermometer
 
PTV-Wiederstand
Kaltleiter
 
NTC-Wiederstand
Heißleiter
 
Maßnahmen gegen Messfehler
• repräsentativer, richtiger Messort
• geeignete Bauform (Berührungsthermometer)
• Strahlungsschutz
• Ventilation
• Tauchhülse vs. Oberflächenfühler (Wärmedämmung)
• thermische Masse, Wärmeübergang, Zeitkonstante
• sicherer (flexibler) elektrischer Anschluss
• bei großen Gewächshauseinheiten: Temperaturgradient -> mehrere Temperaturfühler
• je Klimatisierungseinheit (mind.) einen Messfühler (z.B. Folienabspannungen, Vermehrungsbeete, Verdunkelungsbeete etc.)
• nur 1 Temperaturfühler für Heizungs- und Lüftungsregelung
• nur gleichartige Lufttemperaturfühler im ganzen Betrieb
• identische Anbringung sämtlicher Lufttemperaturfühler im ganzen betrieb
• regelmäßige Kontrolle (Plausibilität der Messwerte)
 
Wodurch entsteht CO2 
Atmung, Gärung, Verbrennung, Vulkanismus
 
Atmung 
Oxidation von Kohlenhydraten und Fetten
 
Gärung
organisches Material zersetzende, anaerobe Prozesse
 
alkoholische Gärung
Abbau von Kohlenhydraten unter anoxischen Bedingungen
 
Natürlicher Treibhauseffekt
allgemeiner Einfluss der Atmosphäre auf Wärme und Strahlungshaushalt der Erde
 
Anthropogener Treibhauseffekt
menschlich, vom Menschen gemacht, zunahme klimawirksamer Spurengase in der Atmosphäre
 
Physikalisch CO2 Messprinzip
• Infrarotspektroskopie (IR-Absorptionsmessung)
• Photoakustische Messung
 
Chemisches CO2 Messprinzip
• Elektrochemischer Sensor
• Colorimetrische Messung
 
Andere polyatomare Gase wie H2O oder N2O
Probleme bei der CO2 Messung mittels IR-Strahlung
 
Absorptionsmaximum von CO2 absorbierter IR-Strahlung
4,3 µm
 
Worauf beruht das Messverfahren von CO2 Infrarotsqektroskopie?
Unterschiedliche Wärmekapazität der zu untersuchenden Gase
 
Was gibt Aufschluss über die Gaszusammensetzung bei der CO2 Infrarotspektroskopie?
Die unterschiedliche Ausdehnung der Gase (Druck)
 
Zum Detektor
1. Schritt
Wohin wird die ausgesendete Strahlung bei der IR Spektrokopie von CO2 reflektiert?
Sie wird mit der Referenz verglichen.
 
2. Schritt
Was passiert, wenn bei der IR Spektrokopie von CO2 eine Abschwächung erfasst wird?
Dadurch, dass das FP-Interferometer elektrisch angesteuert wird.
 
3. Schritt
Wie werden gemessene Wellenlängen bei der IR Spektrokopie von CO2 verändert?
Das Verhältnis der beiden Werte zueinander.
 
4. Schritt
Was ergibt die Absorptionsgerade bei der IR Spektrokopie von CO2
 
Welches Gas hat eine ähnliche Absorption wie CO2
H2O
 
Probleme bei der CO2 Messung
• Messgasaufbereitung (WASSER!)
• Taupunktunterschreitung, Wasserabscheidung, Kühlfalle
• Messgasumschaltung
• Messgasfilterung, Länge und Material der Messgasleitung
• Kalibrierung
• gewünschte Genauigkeit
 
Steuerung
Einrichtung zur Veränderung eines physikalischen Wertes (System) ohne Rückkopplung der Ausgangsgröße.
 
Ablauf Steuerung
• Es werden Störgrößen gemessen.
• Das Steuergerät verstellt in Abhängigkeit der Störgrößen die Stellgröße.
• keine Überprüfung der Steuerung
 
Ablauf geschlossener Wirkungsablauf
• Die Regelgröße wird gemessen und mit dem Sollwert verglichen.
• Bei einer Regelabweichung wird die Stellgröße so verändert, dass die Regelabweichung kleiner werden müsste.
• Die gemessene Größe wird durch die Verstellung beeinflusst. Es entsteht eine Rückkopplung.
 
Regelgröße x
Größe, die geregelt wird z.B. Innentemperatur, Luftfeuchte, ...
 
Stellgröße y
Größe, die verstellt wird z.B. Heizungsventil, Lüftung, ...
 
Störgrößen z
Größen, die (von außen) die Regelgröße stören z.B. Außenklima, ...
 
Sollwert xs
Wert, den die Regelgröße erreichen soll.
 
Istwert
Messwert der Regelgröße x
 
Regelabweichung
Differenz zwischen Soll- und Istwert (x s - x)
 
Regelgrößen: Lufttemperatur
Stellgrößen: Heizungssystem, Lüftungen, Kühlung, Energieschirm
 
Regelgrößen: Luftfeuchte
Stellgrößen: Heizungssystem, Lüftungen, Luftbefeuchtung
 
Regelgrößen: Lichtintensität
Stellgrößen: Schattierung, Belichtung
 
Regelgrößen: CO 2 -Konzentration
Stellgrößen: CO 2 -Dosierung, Lüftung, Abluft
 
Regelgrößen: Bodenfeuchtigkeit, Substratfeuchtigkeit
Stellgrößen: Bewässerung, Heizung
 
Regelgrößen: Nährstoffe im Boden oder im Substrat, pH-Wert
Stellgrößen: Dünger-, Nährlösungszufuhr, Säure- bzw. Laugenzugabe
 
Die Regelstrecke
ist der (wichtigste) Teil einer Anlage, der vom Regler beeinflusst wird, also jener Teil eines Regelkreises, der die zu regelnde physikalische Größe (Regelgröße) enthält, auf die der Regler über die Stellgröße wirken soll.
 
Eingangssignale einer Regelstreckenmessung
Impuls, Sprung, sinusförmiges Signal
 
Zweipunktregler, Mehrpunktregler
• unstetig arbeitender Regler
• Stellgröße nicht stetig, Wechsel zwischen zwei Zuständen [ein/aus]
• erreicht eingeschwungenen Zustand, kommt aber nie zur Ruhe (Hysterese!)

Z.B. Einfache Temperaturregelung
 
 
Dreipunktregler, Mehrpunktregler
• unstetig arbeitender Regler mit drei Ausgangszuständen
• Istwert unter dem ersten Sollwert
• Istwert zwischen ersten und zweitem Sollwert
• Istwert über dem zweiten Sollwert

Z.B. Regelung Heizung und Kühlung zusammen (Ultrathermostat)
 
Klimacomputer
Zentrale der Steuerung und Regelung im Gewächshaus
 
Aufgabe Klimacomputer
Auswertung der Messwerte durch kontinuierliche Auswertung der Regelprogramme
Optimierung der Klimafaktoren
 
"Warm-Evening"-Strategie
Anhebung LT am Abend zur Speicherung der eingestrahlten Energie
 
Drop-Strategie/"Cool-Morning"-Strategie
drastische Absenkung HT u. LT am Morgen zur Erzielung formativer Effekte
 
dynamische Strategien
dynamische Anpassung von Lüftungstemperatursollwert (LT) und Heizungstemperatursollwert (HT) an andere klimatische Wachstumsfaktoren
 
konventionelle Strategien
LT in der Regel 2-4 K über HT
HT am Tag 2-4 K über HT in der Nacht
 
statische Strategien
feste Temperatursollwerte in °C für Lüftung (LT) und Heizung (HT)
 
"Speaking-Plant-Regelung
Einbeziehung der Pflanzenentwicklung und physiologischer u. morphologischer Reaktionen der Pflanzen zur Berechnung von HT und LT
 
(Pflanzen-)Stress
Jene Umweltsituation oder -Bedingung, die direkt oder indirekt zu einer negativen Veränderung des Pflanzenwachstums führt. In der Folge können auch positive Wirkungen für andere Aspekte und Funktionen in den Pflanzen auftreten
 
Phytomonitoring
System zur Überwachung, Kontrolle, ... von Pflanzen(-eigenschaften)
 
Klimadaten
• Lufttemperatur
• relative und absolute Luftfeuchte
• Wasserdampfpartialdruck
• Sättigungsdefizit
• Globalstrahlung
• CO 2 -Gehalt
 
Phytosignale
• Pflanzenbestandstemperatur
• aktuelle Transpiration der Pflanzen
• aktuelle Netto-Photosyntheserate
• Sättigungsdefizit
• Dampfdruckdifferenz
• stomatärer Leitwert
• Energiebilanz an den Pflanzenblättern (Nettostrahlung, Konvektion, latente Wärmeabgabe)
• Chlorophyllfluoreszenz
 
Gaswechselmessungen
Erfassen der Netto-Photosyntheseleistung
 
Netto-Photosynthese
Photosynthese (CO2 Fixierung) und Respiration (CO2 Veratmung)
 
Passive Stresserfassung
Pflanze ist den Klimabedingungen ausgesetzt, Ziel ist es, den Pflanzenstress abzuwehren und Klimaregelungen zu beeinflussen.
 
Aktive Stresserfassung
Aktive Einstellung der Bedingungen zur Ermittlung der Reaktion, mit dem Ziel das Optima einer Kultur zu finden.
 
Globalstrahlung
Strahlungsenergie pro Flächeneinheit, die nach Passage der Atmosphäre auf das Ökosystem trifft
 
Warum sind Pflanzen grün? 
Strahlungsintensivster Bereich der Globalstahlung (blau-grün) wird reflektiert
 
Welche Wellenlängen benötigen Pflanzen für Photosynthese und Energie?
400 - 490 nm und 640 - 700 nm
 
Messaufgabe festlegen
1. Schritt einer Messung
Maßeinheit benennen
 
2. Schritt einer Messung
Randbedingungen klären
 
3. Schritt einer Messung
Wahl der Messeinrichtung
 
4. Schritt einer Messung
Kalibrierung der Messeinrichtung
 
5. Schritt einer Messung
Festlegung des Messablaufs
 
6. Schritt einer Messung
Durchführung der Messung
 
7. Schritt einer Messung
Berücksichtigung von Einflussgrößen
 
8. Schritt einer Messung
Vollständiges Messergebnis angeben
 
9. Schritt einer Messung
Direkte Messung
 
Das Messergebnis ist unmittelbar am Messgerät ablesbar oder durch Vergleich mit derselben physikalischen Dimension bestimmbar.
Z.B. Strom
 
Indirekte Messung
Messergebnis wird stufenweise ermittelt oder Ermittlung durch andere physikalische Dimension mit anschließender Umrechnung
Z.B. Temperatur
 
Feldkapazität (FK)
Wassergehalt 2 bis 3 Tage nach voller Wassersättigung ohne Verdunstung. Allgemein wird der FK eine Saugspannung zwischen 50 hPa und 300 hPa zugeordnet.
 
permanenter Welkepunkt (pWP)
Wassergehalt des Bodens bei Eintritt einer irreversiblen, permanenten Welke. Allgemein wird dem pWP eine Saugspannung von 15000 hPa zugeordnet
 
Messung der Boden- und Substratfeuchte
1. Gravimetrische Bestimmung
2. Einsatz von Tensiometern
3. Einsatz von FDR (TDR) - Sonden
4. Ableitung aus der Klimatischen Wasserbilanz
 
Besondere Punkte im h-x-Diagramm
Von unten nach oben rechts gelesen,
Ein Dreieck und dann die Spitze oben nach rechts verlängern.
Taupunkt, Feuchtekugelpunkt, Luftzustandspunkt, Sättigungspunkt
 
Psychrometer
Messgerät zum messen der Luftfeuchte
 
Warum funktioniert das Psychrometer? 
Da Wasser immer verdunstet, dadurch eine Kühlung entsteht und das hängt mit der Luftfeuchte zusammen
 
Was ist in den beiden Kammern des Psychrometers? 
Umgebungsluft und mit Feuchtigkeit gesättigte Luft
 
Was ist Licht?
Licht ist ein Photonen-Strom; eine Energieform und egal wie heiss ein Körper ist er gibt immer Licht ab
 
Wovon hängt ab, welche Materialien sich für geschützte Wuchsräume eignen?  
Durchlässigkeit der Globalstrahlung und der Wärmestrahlung von außen nach innen; reflektion von PAR-Strahlung von innen nach außen, Absorption von UV-Strahlung von außen nach innen; Schattierwerte
 
Welche Lichtmessgeräte sind besonders wichtig für pflanzenbauliche Versuche und warum?
Kamera zur Versuchsdokumentation; Quantenstromsnsor zum Zählen der Photonen
 
Was ist die Grünlücke?
Die Grünlücke bezeichnet den Bereich zwischen 490 und 620 nm des Sonnenlichtes welcher außerhalb des Absorptionsspektrums von Chlorophyll a und b liegt
 
Was sind sogenannte Photorezeptoren?
Pigmente die bestimmte Photonen absorbieren
 
Wofür nutzen Pflanzen Licht?
Für das Erwachsenwerden; zur Bindung von CO2 in Zucker; z.B. für die Anlockung von Bienen
 
Wovon kann abhängen, welches Spektrum eine Lichtquelle hat?
Von der Temperatur; von der Atmosphäre
 
Welche Aussage zur Eignung der Lichtquellen für die Pflanzenproduktion sind richtig?
Thermische Strahler höher Temperatur eignen sich generell; LED's haben schmale Emissionsspektren die gut kombinierbar sind
 
Mit welchem Instrument kann Licht bzw. Einstrahlung gemessen werden?
Ungeheiztes Solarimeter; Handelsübliche Fotokamera; Schichten-Thermosäule
 
Welche Aussage zum Unterschied zwischen roten und blauen Photonen sind richtig?
Rote Photonen haben eine größere Wellenlänge als blaue Photonen; blaue Photonen sind energiereicher als rote Photonen