Wärmemengenmessung ist in vielen Bereichen des Lebens zu finden – in klein bei der Heizung zuhause und in sehr groß im Kraftwerk, das ganze Stadtteile mit Wärme versorgt. Aber wie kann man übertragene Wärme eigentlich erfassen? Wie sehen Wärmezähler aus und wie funktionieren sie? An unserer Mitmachstation könnt ihr verschiedene Messprinzipien kennenlernen und selbst Anlageningenieur*in spielen. Außerdem kann die Messanlage für Großwärmezähler, die beste „Wasserwaage“ Berlins, besichtigt werden, welche genug Wasser bewegt, um pro Sekunde zwei Badewannen mit heißem Wasser zu füllen.

Die Additive Fertigung, umgangssprachlich 3D-Druck, entwickelt sich immer mehr zu einem zentralen Werkzeug im wissenschaftlich-technischen Umfeld. Die präzise Herstellung hochkomplexer Prototypen, individualisierter Bauteile mit maßgeschneiderten Funktionalitäten sowie Phantome für medizinischen Bildgebungsverfahren ist nicht mehr ohne die besonderen Möglichkeiten der Additiven Fertigung denkbar. Zusätzlich hat die Additive Fertigung sowohl in der beruflichen Ausbildung als auch im Makerspace der PTB als Versuchs- und Experimentierlabor einen festen Platz gefunden.

Vom Quantencomputer bis zur Magnetfeldmessung im Gehirn – die Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) betreibt messtechnische Forschung auf Weltniveau. Erst auf Basis solch präziser Messungen können neue und sichere Technologien „Made in Germany“ entstehen. Sie ermöglichen der deutschen Wirtschaft einen internationalen Spitzenplatz, wenn es um die Lösung großer Aufgaben geht – von der Energiewende über die medizinische Forschung bis zur Digitalisierung. Und sie sorgen dafür, dass sich Kunden und Patienten in Deutschland auf Messungen verlassen können.

Ausbildung im Zentrum des Messens! Bei uns fühlen sich angehende Elektroniker, Industriemechaniker und Verwaltungsfachangestellte wohl. In 3,5 Jahren bieten wir euch eine umfassende, interessante, zukunftsorientierte Ausbildung im Umfeld der Wissenschaft. Wir schaffen die Grundlagen für eine Weiterbildung zum Techniker bis hin zum Studium. Ein engagiertes Ausbilderteam freut sich auf euch!

Industriemechaniker*in, Schwerpunkt Feingerätebau

Kurzbeschreibung Während der Ausbildung stellst du Bauteile aus ganz unterschiedlichen Materialien her. Anschließend montierst du sie zu Präzisionsgeräten. Dabei erlernst du verschiedene Fertigungsverfahren wie z. B. Feilen, Bohren, Drehen, Fräsen, Schleifen und Fügen. Du arbeitest sowohl an konventionellen als auch an computergesteuerten (CNC) Werkzeugmaschinen. Perspektiven Vor allem in folgenden Bereichen fertigst du später Geräte als Prototypen oder in Serie: bei Herstellern von feinmechanischen und optischen Erzeugnissen, im Maschinen- und Werkzeugbau sowie in Betrieben, die elektrische Mess- und Prüfinstrumente produ­zieren.

Elektroniker*in für Gebäude- und Infrastruktursysteme

Kurzbeschreibung Im Rahmen der Ausbildung lernst du die elektrotechnischen Grundlagen, die Elektroinstallation, das Programmieren und in Betrieb nehmen von Steuerungsanlagen kennen und wie die Kommunikation von Anlagen mit Hilfe der Netzwerktechnik funktioniert. Hierbei planst du nicht nur neue Anlagen und baust diese auf, sondern führst auch Prüf-, Wartungs- und Reparaturaufgaben aus. Schon früh kannst du dein Wissen in der Praxis anwenden und Aufträge in deinem Tätigkeitsfeld ausführen. Perspektiven Als Mitarbeiter*in in Betrieben der elektrotechnischen Industrie planst und installierst du u. a. Beleuchtungsanlagen, Torantriebe, Datennetze oder Steuerungs- und Regelungseinrichtungen (z. B. für Heizung und Lüftung). Dank deines Fachwissens kannst du Kundinnen und Kunden auch beraten, Störungsursachen finden und kleine Programme für Steuerungsaufgaben schreiben.

Verwaltungsfachangestellte*r

Kurzbeschreibung Während deiner Ausbildung ­erhältst du Einblicke in die vielfältigen Aufgaben einer Bundes­behörde durch Praxisabschnitte in den Bereichen Haushalt, ­Personal, ­Beschaffung und Infrastruktur. ­Neben dem ­Tagesgeschäft lernst du auch noch rechtliche und ­verwalterische Vorschriften und ­deren ­Anwendungsbereiche ­kennen. Nach der Ausbildung bist du von deinem Fachwissen und deiner Qualifikation her so breit ­aufgestellt, dass du in fast allen ­Bereichen der Verwaltung arbeiten und so genau das machen kannst, was dir gut liegt und dir Spaß macht. Hier ist für ­jeden etwas dabei! Perspektiven Es warten viele ­unterschiedliche Aufgaben in diversen ­Tätigkeitsbereichen der Verwaltung auf dich. ­Typische ­Aufgaben sind ­beispielsweise die Sachbearbeitung im Personalwesen, im Finanz­wesen oder in der Organisation. Du kannst mit deiner Tätigkeit einen ­wesentlichen ­gesellschaftlichen ­Beitrag ­leisten und dies im ­Anschluss an die ­Ausbildung im gesamten ­öffentlichen Dienst ­verwirklichen. Dir wird darüber ­hinaus die ­Möglichkeit zur Weiterqualifizierung zum/zur Verwaltungsfachwirt*in und einer Verbeamtung geboten!

Wir machen Wärme sichtbar! Mit kleinen, spannenden Experimenten entdecken wir gemeinsam, wie Temperaturen mit Wärmebildkameras sichtbar gemacht werden und welche physikalischen Herausforderungen dabei zu berücksichtigen sind. Erfahren Sie auch, welche Bedeutung und Möglichkeiten die präzise, berührungslose Temperaturmessung für die Bereiche Klimaforschung, moderne Medizin und Satellitenmissionen hat. Sie können bei uns ein Wärmebildfoto von sich mitnehmen und haben die Möglichkeit, unsere Labore zu besichtigen.

Intro

Die Temperatur gehört zu den meistgemessenen Größen und prägt unseren Alltag wie kaum eine andere. Man denke beispielsweise an das Wetter & die Jahreszeiten, Kochen & Backen oder Fieber messen. Ob uns kalt oder warm ist, fällt uns meist leicht zu sagen. Ungleich schwerer ist es der Temperatur einen festen Zahlenwert zuzuweisen – also diese quantitativ zu messen. Im Gegensatz zu den extensiven Größen Masse oder Länge, ist die Temperatur eine intensive Größe. Was bedeutet das? Nehmen wir zwei Ziegelsteine mit einer Länge von 24 cm, einem Gewicht von 3,5 kg und einer Temperatur von 20 °C. Aneinander gelegt sind die Steine 48 cm lang und 7 kg schwer. Diese Größen sind additiv. Die Temperatur beider Steine beträgt aber immer noch 20 °C. Sie ist lediglich ein Maß für die mittlere Bewegungsenergie der Teilchen eines Systems – in diesem Fall der Ziegelsteine. Es kommt bei der Temperatur also buchstäblich auf die inneren Werte an. Wie können wir diese bestimmen? An unserem Stand präsentieren wir drei Möglichkeiten. Der direkte Weg ist die Messung mit sogenannten Primärthermometern. Wir zeigen ein einfaches Gasthermometer bei dem durch das Wägen der Masse von Luft die Umgebungstemperatur bestimmt wird. Diese Methode ist recht komplex und wenig praxisnah. Deswegen zeigen wir anhand von einigen Exponaten wie mit der Internationalen Temperaturskala (ITS-90) praktische Temperaturmessung mit geringsten Messunsicherheiten realisiert wird. Die dritte Möglichkeit ist die photonische Thermometrie bei der die Temperaturabhängigkeit des Brechungsindexes z.B. in Glasfasern ausgenutzt wird, um neue Messanwendungen zur ermöglichen. Willkommen zum Speeddating Temperatur!

Primärthermometrie

Die Temperatur ist ein Maß für die mittlere kinetische (also Bewegungs-) Energie der Teilchen eines Systems. Um diese zu messen, benötigt man einen Formelzusammenhang zwischen eben der Temperatur und für uns messbaren Größen. Ein Primärthermometer nutzt genau das aus. Die Bestimmung ist absolut - eine Kalibrierung ist nicht notwendig. Ein bekanntes Schulbeispiel sind die Gasthermometer. Diese nutzen das Gasgesetz aus. Kennt man den Druck, das Volumen sowie die darin enthaltene Anzahl an Teilchen, kann man die Temperatur bestimmen. An unserem Stand zeigen wir ein einfaches Gasthermometer. Wir wiegen die Luft in einem Glaszylinder und messen den Druck. Aus der Zusammensetzung der Luft kennen wir die mittlere Masse eines „Luftteilchens“ und können so auf die Anzahl der Teilchen schließen. In Laboren nutzt man beispielsweise auch die Abhängigkeit des Brechungsindex oder der Dielektrizitätskonstante von der Gasteilchendichte, um letztere zu bestimmen. Andere bekannte Primärthermometer sind das Rauschthermometer, bei dem über die Nyquist-Formel aus der mittleren Rauschspannung von Elektronen in einem elektrischen Leiter auf die Temperatur geschlossen werden kann, die akustische Gasthermometrie oder die Strahlungsthermometrie, die das Planck’sche Strahlungsgesetz ausnutzt.

Photonische Thermometrie

Praktische Temperaturmessung erfolgt meist über elektrische Größen wie die Thermospannung oder den elektrischen Widerstand. Im Gegensatz dazu wird in der photonischen Thermometrie die Änderung der Lichtleitung in Glasfasern oder in winzigen optischen Chips genau gemessen und zur Temperaturbestimmung genutzt. Das hat einige Vorteile. Zum Beispiel können metallfreie Sensoren hergestellt werden, die mehrere Messpunkte in nur einer Glasfaser parallel auslesen. Diese können direkt in Hochspannungsanlagen (z.B. Transformatoren) eingesetzt werden, um diese genau zu überwachen. Spezielle Messmethoden werten Licht aus, das entlang der gesamten Faser reflektiert wird, und berechnen daraus ein Temperaturprofil mit zehntausenden Punkten. Das ermöglicht zum Beispiel die Überwachung von Unterseekabeln in der Ostsee. Durch die photonische Thermometrie mit Glasfasern werden viele neue Anwendungen zur Sicherung und Optimierung unserer Energieinfrastruktur und der Industrie ermöglicht. Allerdings fehlt es dieser verhältnismäßig jungen Technologie noch an Standards und Vergleichbarkeit. Deshalb arbeitet die PTB gemeinsam mit europäischen Partnern an Methoden zur Bestimmung der Messunsicherheit und der Weiterentwicklung der Messverfahren. Versuchen Sie es selbst am Modell eines Trafos!

Praktische Thermometrie

Die Primär- und auch die photonische Thermometrie sind tolle Methoden, um die Temperatur zu bestimmen. Leider sind Sie auch komplex und teuer. Praktisch wird die Temperatur deswegen meist über die Änderung des elektrischen Widerstandes gemessen. Auf höchstem Niveau wird dabei die sogenannte „Internationale Temperaturskala von 1990“ (ITS-90) angewendet. Über einen breiten Bereich technisch relevanter Temperaturen werden hier Platinwiderstandsthermometer verwendet. Diese müssen allerdings kalibriert werden. Das heißt den gemessenen Widerständen wird ein entsprechender Temperaturwert zugeordnet. Dabei nutzt die ITS-90 zwei große Vorteile. Zum einen werden Standardthermometer aus hochreinem Platin verwendet, deren Eigenschaften so ähnlich sind, dass eine Kalibrierung an wenigen Punkten genügt, um den gesamten dazwischen liegenden Bereich interpolieren zu können, obgleich die eigentliche Kennlinie ein komplexes Polynom ist. Zweitens erfolgt die Kalibrierung an hochgenau bekannten und stabilen Fixpunkten. Dabei handelt es sich um Tripel-, Schmelz- oder Erstarrungstemperaturen hochreiner Materialien. Die Temperaturen dieser Fixpunkte wurden mit Primärthermometern bestimmt und festgelegt. Jetzt werden sie weltweit als stabile und reproduzierbare Referenztemperaturen für die Kalibrierung verwendet.

Metrologie ist die Wissenschaft vom genauen Messen. Bei der Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) dreht sich alles um Genauigkeit. Unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben moderne digitale Tröpfchen-PCR-Verfahren entwickelt, mit denen Krankheitserreger oder Krebs-Biomarker besonders genau und zuverlässig nachgewiesen werden können. Die digitale Tröpfchen-PCR zählt kleinste Mengen von DNA oder RNA und kann dazu beitragen, medizinische Routinetests zu überprüfen und sicherzustellen, dass ihre Ergebnisse zuverlässig, vergleichbar und reproduzierbar sind.

Die PTB hat ein MRT-Gerät entwickelt, das kleiner, leichter und durch das deutlich geringere Magnetfeld wesentlich preiswerter ist als herkömmliche Tomografen der High-Tech-Medizin. Es bietet dank Open-Source-Hard- und Software ganz neue Möglichkeiten für das deutsche Gesundheitssystem und insbesondere auch für aufstrebende Länder. In Vorträgen stellen wir unsere Arbeitsfelder rund um die MRT-Bildgebung vor. Dazu gehören der Einsatz von KI bei der MR-Bildberechnung, Patientensicherheit, ein Überblick über die Messverfahren eines Hochfeld-MRT und der genannten Low-Field-Scanner.

18:00 Wie entsteht ein MR-Bild ? 18:30 Welche Typen von MR-Scannern gibt es ? 19:00 Was kann der MR-Scanner alles messen ? 19:30 Wie berechnet man ein MR-Bild im KI-Zeitalter ? 20:00 – 21:30 Pause 21:30 How to create an MR Image ? 21:45 What types of MRI scanners are there? 22:00 How to build your own MRI scanner ? 22:15 How to calculate an MRI image in the era of AI ?

Garbage In - Garbage Out Why your AI-Doctor is only as good as its data Optisches Pumpen von Quantenursprüngen zur klinischen Anwendung Too hot to handle: Temperatur

Die Physik steht bei uns im Mittelpunkt. Als älteste nationale und große physikalische Fachgesellschaft fördern wir mit Tagungen, Veranstaltungen und Publikationen den Wissensaustausch in der Physik und öffnen mit speziellen Projekten und Programmen allen Neugierigen ein Fenster zur Physik.