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Technik und Umwwelt
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Wie ist das Sonnensystem entstanden? (in vier Schritten)
1. Vor etwa 4,5 Milliarden Jahren entstand unser Sonnensystem aus einer grossen Wolke aus Gas und Staub, dem sogenannten solaren Nebel.
2. Durch die Gravitationskraft zog sich die Wolke immer stärker zusammen. Dadurch wurde ihre Rotation schneller und sie formte sich zu einer rotierenden Scheibe.
3. Immer mehr Material sammelte sich im Zentrum der Scheibe. Der Druck und die Temperatur stiegen stark an, bis schliesslich Kernfusion einsetzte, dh. die Sonne entstand.
4. Aus dem übrigen Gas und Staub der rotierenden Scheibe bildeten sich nach und nach die Planeten und anderen Himmelskörper. Dieser Vorgang wird durch die Nebular-Hypothese erklärt.
Wie ist die Atmosphäre entstanden? (in drei Schritten)
1. Als die Urerde abkühlte und das Gestein fest wurde, wurden im Magma gelöste Gase freigesetzt.
2. Dadurch entstand die erste Uratmosphäre, die hauptsächlich aus Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und Wasserdampfbestand. Sauerstoff gab es noch nicht.
3. Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf sind Treibhausgase. Sie sorgten in der Uratmosphäre für einen starken ersten Treibhauseffekt.
Wie ist der Urozean entstanden? (in drei Schritten)
1. Vor etwa 4 Milliarden Jahren kühlte die Erde so weit ab, dass Wasserdampf kondensierte. Es bildeten sich Wolken und grosse Mengen Wasser regneten auf die Erde.
2. Durch den Regen nahm der Anteil von Wasserdampf und Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre ab. Dadurch wurde der Treibhauseffekt schwächer und die Erde kühlte weiter ab.
3. Die weitere Abkühlung führte zu noch mehr Kondensation. Innerhalb weniger Hunderttausend Jahre sammelte sich auf der Erdoberfläche eine grosse, zusammenhängende Wasserfläche – der Urozean.
Wo liegt der Zusammenhang zwischen dem Urozean und der Entstehung des Lebens? (5 Zusammenhänge)
Was war die wichtigste Grundbedingung?
1. Unter guten Bedingungen bilden sich in einem chemischen Prozess Aminosäuren = Die Grundbausteine der Proteine und des Lebens
2. mineralreiches Wasser
3. kohlenstoffhaltige Verbindungen
4. eine verwertbare Stickstoffquelle (Ammoniak)
5. eine Energiequelle (z. B. UV-Strahlung, eine heisse Quelle oder ein Blitzschlag)
Was ist eigentlich unter «Leben» zu verstehen? Welches abgegrenztes System (technisch gesprochen) ist ein Lebewesen?
(zähle drei Punkte auf)
Es ist eines,...
- das über einen eigenen Stoffwechsel verfügt
- das wächst und sich vermehrt
- dessen Population zu einer evolutionären Veränderung fähig ist
Welche Frühform von Fotosynthese konnte man beim ersten Lebewesen (vor 3.5 Mia. Jahren) feststellen? - Und wie funktionierte diese?
- Die sogenannte Chemosynthese.
- Unter Verwendung von Schwefelwasserstoff (H₂S) wurde Kohlenstoffdioxid (CO₂) in Glucose (C₆H₁₂O₆) umgewandelt.
- Die Energie, die für diese Reaktion nötig ist, gewannen diese Lebewesen ebenfalls aus chemischen Reaktionen, darum wird der Prozess Chemosynthese genannt.
- Hier grenzte die beschränkte Verfügbarkeit des Schwefelwasserstoffs die Expansion des Lebens ein.
Was macht ein Lebewesen aus? (Zähle 6 Punkte auf)
1. Stoffwechsel
2. gerichtetes Wachstum
3. Vermehrung/ Fortpflanzung
4. Fähigkeit der Population zu evolutionärer Veränderung
5. Reizbarkeit
6. Sterben
Wie heissen die ersten mehrzelligen Organismen und was ist speziell an ihnen?
- Vor etwa 1,7 Milliarden Jahren entstanden die ersten Eukaryoten. Sie waren zunächst einzellig, besassen aber im Gegensatz zu den früheren Prokaryoten einen Zellkern, in dem die Erbinformation gespeichert ist.
- Eukaryoten besitzen ausserdem Organellen, die verschiedene Aufgaben übernehmen. Durch die Sauerstoffatmung konnten sie beispielsweise Zucker mithilfe von Sauerstoff effizienter in Energie umwandeln. Dabei entstanden Kohlenstoffdioxid und Wasser.
- Aus den zunächst einzelligen Eukaryoten entwickelten sich durch das Zusammenschliessen von Zellen schliesslich mehrzellige Lebewesen. Die einzelnen Zellen wurden dabei zunehmend voneinander abhängig und konnten nicht mehr alleine überleben.
Wie haben sich die Lebensformen weiterentwickelt?
- Bakterien entwickelten die Fotosynthese und nutzten Sonnenlicht und Wasser zur Energiegewinnung. Dabei entstand Sauerstoff.
- Der Sauerstoff war für das damalige Leben zunächst giftig und reagierte mit Eisen im Meer, weshalb er sich kaum in der Atmosphäre ansammelte.
- Erst vor etwa 2 Milliarden Jahren war das Eisen weitgehend aufgebraucht und Sauerstoff begann sich in der Atmosphäre anzureichern.
Was ist das Besondere an einem Atom?
- Ein Atom ist der kleinste Baustein der chemischen Elemente
- Viel leerer Raum: Da der Kern winzig ist und die Elektronen sich in grossem Abstand aufhalten, besteht ein Atom zu über 99,9 % aus leerem Raum.
- Masse im Kern: Trotz der winzigen Grösse vereint der Atomkern mehr als 99,9 % der gesamten Masse des Atoms auf sich.
Was ist die Hülle eines Atoms und wie ist sie geladen?
Was ist der Kern eines Atoms und wie ist er geladen?
Hülle = negativ geladene Elektronen
Kern = positiv geladene Protonen und Neutronen
Was sind die Elemente C, O, H & N?
Kohlenstoff (C), Sauerstoff (O), Wasserstoff (H) und Stickstoff (N)
Was kannst du mir über ein Atom, ein chemisches Element und ein Molekül sagen?
- Ein Atom ist der kleinste Baustein der Materie. = Es ist die kleinste chemische Einheit.
- Ein chemisches Element ist ein Stoff, der sich durch chemische Reaktionen nicht in andere Stoffe aufteilen lässt. Seine Atome besitzen alle dieselbe Anzahl an Protonen (Kernladungszahl) im Atomkern.
- Ein Molekül ist ein Teilchen aus mindestens zwei fest verbundenen Atomen.
Was bedeuten die kleinen Zahlen hinter dem Buchstaben eines Elements?
- Rechts oben: Die Ionenladung (positiv/ negativ)
- Links oben: Die Ordnungszahl (Anzahl der Protonen).
Was ist ein System?
- Ein System ist eine Menge von Objekten (Elementen, Variablen), zwischen denen Wechselwirkungen bestehen.
- Die Objekte haben sich dabei zu einer Ganzheit zusammengeschlossen und verhalten sich im System ganz anders, als sie sich als Einzelobjekte verhalten würden.
- Das System verhält sich anders als die Menge seiner Einzelteile.
Aus was besteht ein System im Gegenzug zu einem Nicht- System? (Nenne drei Punkte)
- Struktur: Ein Baum hat Wurzeln, der Stamm, Äste und Blätter
- Organisation: Teile des Baums haben unterschiedliche Aufgaben (Schutz, Wasserleitung, Atmung)
- Wechselwirkung: Wenn die Wurzeln absterben, stirbt der ganze Baum ab.
Was ist der Unterschid zwischen einem Grundsystem und einem übergeordneten System?
- Grundsysteme (Subsysteme / Basis-Systeme) sind die ausführenden Bausteine. Sie laufen oft autark, erledigen spezialisierte Kernaufgaben (z. B. eine Maschine steuern, Daten erfassen) und "wissen" meist nichts vom großen Ganzen.
- Übergeordnete Systeme (Suprasysteme / Leit-Systeme) sind die Steuerungs- und Koordinationsinstanz. Sie führen die Daten mehrerer Grundsysteme zusammen, treffen strategische Entscheidungen, optimieren Prozesse und geben Befehle an die Grundsysteme aus.
Unterschied Lineare / nicht lineare Wechselwirkungen
Lineare Wechselwirkung: Eine Änderung der Ursache führt zu einer gleichmässigen Änderung der Wirkung.
Nichtlineare Wechselwirkung: Die Wirkung verändert sich ungleichmäßig zur Ursache (z. B. exponentiell, schwellenwertbasiert oder abgeflacht).
Direkt vs. Indirekte Wechselwirkung
Direkt: Variable A wirkt unmittelbar auf Variable B.
Indirekt: Variable A wirkt über mindestens ein Zwischenglied auf Variable B.
Positiv vs. Negativ Wechselwirkung
Positiv (gleichgerichtet, „je mehr, desto mehr“ / „je weniger, desto weniger“): Steigt A, steigt auch B. Fällt A, fällt auch B.
Negativ (entgegengesetzt, „je mehr, desto weniger“ / „je weniger, desto mehr“): Steigt A, sinkt B. Fällt A, steigt B.
Beispiele für Wechselwirkungen kennen und gegebene Beispiele zu linear; nichtlinear; nichtlinear mit
Schwellen- und Grenzwert zuordnen können.
Beispiel direkt positiv: Mehr Dünger Mehr Pflanzenwachstum.
Beispiel direkt negativ: Mehr Beutegreifer Weniger Beutetiere.
Beispiel indirekt: Wenn A die Variable C positiv beeinflusst und C wiederum B negativ beeinflusst, wirkt A indirekt negativ auf B.
= Amanda het Claudia positiv beeiflusst.
Claudia beeinflusst Bernd negativ, dann beeinflusst Amanda indirekt Bernd auch negativ.
Kombination (Direkt & Indirekt mit Positiv & Negativ) Wechselwirkung
Beispiel direkt positiv: Mehr Dünger Mehr Pflanzenwachstum.
Beispiel direkt negativ: Mehr Beutegreifer Weniger Beutetiere.
Beispiel indirekt: Wenn A die Variable C positiv beeinflusst und C wiederum B negativ beeinflusst, wirkt A indirekt negativ auf B.
Definition Rückkopplung
Eine Wechselwirkung, bei der A auf B wirkt und B wiederum auf A zurückwirkt.
Prinzip des Regelkreises kennen: Rückkopplungen über mehrere Stufen zur Regulierung bestimmter
Bereiche des Systems. Wissen, dass Regelkreise einem System ermöglichen, auf Veränderungen zu
reagieren. (keine Details zur Regelkreis-Analyse – Regelkreisschema weglassen).
Positive Rückkopplung Definition
Verstärkung vs. Abschwächung:
• Aufschaukelung: Die Rückwirkungen verstärken sich gegenseitig immer weiter.
• Einfrierung: Die Rückwirkungen schwächen sich gegenseitig ab, bis das System zumStillstand kommt.
Zentrale Begriffe & Beispiele:
• Teufelskreis (Verstärkung / Aufschaukelung): Ein Prozess schaukelt sich immer weiter negativ oder destruktiv auf.
o Beispiel: Klimawandel – Steigende Temperaturen schmelzen EisflächenWeniger Sonnenlicht wird reflektiert (geringere Albedo) Die Erde erwärmt sich noch schneller.
• Kollaps: Durch die extreme Aufschaukelung wird eine Systemgrenze überschritten und das System bricht zusammen.
o Beispiel: Überfischung – Immer weniger Fische führen zu noch intensiveremFang der verbleibenden Bestände Der Fischbestand bricht komplett zusammen.
Negative Rückkopplung Definition
Konzept: Eine Änderung im System löst eine Gegenreaktion aus, die der ursprünglichenÄnderung entgegenwirkt.
Bedeutung:
• Wirkt system-regulierend und stabilisierend.
• Hält ein System in einem dynamischen Gleichgewicht (Homöostase) und verhindert das Ausufern von Zuständen.
• Beispiel: Körpertemperatur des Menschen – Bei Hitze schwitzt der Körper, um sichwieder abzukühlen; bei Kälte zittert er, um Wärme zu erzeugen.
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Wie ist das Sonnensystem entstanden? (in vier Schritten)
1. Vor etwa 4,5 Milliarden Jahren entstand unser Sonnensystem aus einer grossen Wolke aus Gas und Staub, dem sogenannten solaren Nebel.
2. Durch die Gravitationskraft zog sich die Wolke immer stärker zusammen. Dadurch wurde ihre Rotation schneller und sie formte sich zu einer rotierenden Scheibe.
3. Immer mehr Material sammelte sich im Zentrum der Scheibe. Der Druck und die Temperatur stiegen stark an, bis schliesslich Kernfusion einsetzte, dh. die Sonne entstand.
4. Aus dem übrigen Gas und Staub der rotierenden Scheibe bildeten sich nach und nach die Planeten und anderen Himmelskörper. Dieser Vorgang wird durch die Nebular-Hypothese erklärt.
Wie ist die Atmosphäre entstanden? (in drei Schritten)
1. Als die Urerde abkühlte und das Gestein fest wurde, wurden im Magma gelöste Gase freigesetzt.
2. Dadurch entstand die erste Uratmosphäre, die hauptsächlich aus Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und Wasserdampfbestand. Sauerstoff gab es noch nicht.
3. Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf sind Treibhausgase. Sie sorgten in der Uratmosphäre für einen starken ersten Treibhauseffekt.
Wie ist der Urozean entstanden? (in drei Schritten)
1. Vor etwa 4 Milliarden Jahren kühlte die Erde so weit ab, dass Wasserdampf kondensierte. Es bildeten sich Wolken und grosse Mengen Wasser regneten auf die Erde.
2. Durch den Regen nahm der Anteil von Wasserdampf und Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre ab. Dadurch wurde der Treibhauseffekt schwächer und die Erde kühlte weiter ab.
3. Die weitere Abkühlung führte zu noch mehr Kondensation. Innerhalb weniger Hunderttausend Jahre sammelte sich auf der Erdoberfläche eine grosse, zusammenhängende Wasserfläche – der Urozean.
Wo liegt der Zusammenhang zwischen dem Urozean und der Entstehung des Lebens? (5 Zusammenhänge)
Was war die wichtigste Grundbedingung?
1. Unter guten Bedingungen bilden sich in einem chemischen Prozess Aminosäuren = Die Grundbausteine der Proteine und des Lebens
2. mineralreiches Wasser
3. kohlenstoffhaltige Verbindungen
4. eine verwertbare Stickstoffquelle (Ammoniak)
5. eine Energiequelle (z. B. UV-Strahlung, eine heisse Quelle oder ein Blitzschlag)
Was ist eigentlich unter «Leben» zu verstehen? Welches abgegrenztes System (technisch gesprochen) ist ein Lebewesen?
(zähle drei Punkte auf)
Es ist eines,...
- das über einen eigenen Stoffwechsel verfügt
- das wächst und sich vermehrt
- dessen Population zu einer evolutionären Veränderung fähig ist
Welche Frühform von Fotosynthese konnte man beim ersten Lebewesen (vor 3.5 Mia. Jahren) feststellen? - Und wie funktionierte diese?
- Die sogenannte Chemosynthese.
- Unter Verwendung von Schwefelwasserstoff (H₂S) wurde Kohlenstoffdioxid (CO₂) in Glucose (C₆H₁₂O₆) umgewandelt.
- Die Energie, die für diese Reaktion nötig ist, gewannen diese Lebewesen ebenfalls aus chemischen Reaktionen, darum wird der Prozess Chemosynthese genannt.
- Hier grenzte die beschränkte Verfügbarkeit des Schwefelwasserstoffs die Expansion des Lebens ein.
Was macht ein Lebewesen aus? (Zähle 6 Punkte auf)
1. Stoffwechsel
2. gerichtetes Wachstum
3. Vermehrung/ Fortpflanzung
4. Fähigkeit der Population zu evolutionärer Veränderung
5. Reizbarkeit
6. Sterben
Wie heissen die ersten mehrzelligen Organismen und was ist speziell an ihnen?
- Vor etwa 1,7 Milliarden Jahren entstanden die ersten Eukaryoten. Sie waren zunächst einzellig, besassen aber im Gegensatz zu den früheren Prokaryoten einen Zellkern, in dem die Erbinformation gespeichert ist.
- Eukaryoten besitzen ausserdem Organellen, die verschiedene Aufgaben übernehmen. Durch die Sauerstoffatmung konnten sie beispielsweise Zucker mithilfe von Sauerstoff effizienter in Energie umwandeln. Dabei entstanden Kohlenstoffdioxid und Wasser.
- Aus den zunächst einzelligen Eukaryoten entwickelten sich durch das Zusammenschliessen von Zellen schliesslich mehrzellige Lebewesen. Die einzelnen Zellen wurden dabei zunehmend voneinander abhängig und konnten nicht mehr alleine überleben.
Wie haben sich die Lebensformen weiterentwickelt?
- Bakterien entwickelten die Fotosynthese und nutzten Sonnenlicht und Wasser zur Energiegewinnung. Dabei entstand Sauerstoff.
- Der Sauerstoff war für das damalige Leben zunächst giftig und reagierte mit Eisen im Meer, weshalb er sich kaum in der Atmosphäre ansammelte.
- Erst vor etwa 2 Milliarden Jahren war das Eisen weitgehend aufgebraucht und Sauerstoff begann sich in der Atmosphäre anzureichern.
Was ist das Besondere an einem Atom?
- Ein Atom ist der kleinste Baustein der chemischen Elemente
- Viel leerer Raum: Da der Kern winzig ist und die Elektronen sich in grossem Abstand aufhalten, besteht ein Atom zu über 99,9 % aus leerem Raum.
- Masse im Kern: Trotz der winzigen Grösse vereint der Atomkern mehr als 99,9 % der gesamten Masse des Atoms auf sich.
Was ist die Hülle eines Atoms und wie ist sie geladen?
Was ist der Kern eines Atoms und wie ist er geladen?
Hülle = negativ geladene Elektronen
Kern = positiv geladene Protonen und Neutronen
Was sind die Elemente C, O, H & N?
Kohlenstoff (C), Sauerstoff (O), Wasserstoff (H) und Stickstoff (N)
Was kannst du mir über ein Atom, ein chemisches Element und ein Molekül sagen?
- Ein Atom ist der kleinste Baustein der Materie. = Es ist die kleinste chemische Einheit.
- Ein chemisches Element ist ein Stoff, der sich durch chemische Reaktionen nicht in andere Stoffe aufteilen lässt. Seine Atome besitzen alle dieselbe Anzahl an Protonen (Kernladungszahl) im Atomkern.
- Ein Molekül ist ein Teilchen aus mindestens zwei fest verbundenen Atomen.
Was bedeuten die kleinen Zahlen hinter dem Buchstaben eines Elements?
- Rechts oben: Die Ionenladung (positiv/ negativ)
- Links oben: Die Ordnungszahl (Anzahl der Protonen).
Was ist ein System?
- Ein System ist eine Menge von Objekten (Elementen, Variablen), zwischen denen Wechselwirkungen bestehen.
- Die Objekte haben sich dabei zu einer Ganzheit zusammengeschlossen und verhalten sich im System ganz anders, als sie sich als Einzelobjekte verhalten würden.
- Das System verhält sich anders als die Menge seiner Einzelteile.
Aus was besteht ein System im Gegenzug zu einem Nicht- System? (Nenne drei Punkte)
- Struktur: Ein Baum hat Wurzeln, der Stamm, Äste und Blätter
- Organisation: Teile des Baums haben unterschiedliche Aufgaben (Schutz, Wasserleitung, Atmung)
- Wechselwirkung: Wenn die Wurzeln absterben, stirbt der ganze Baum ab.
Was ist der Unterschid zwischen einem Grundsystem und einem übergeordneten System?
- Grundsysteme (Subsysteme / Basis-Systeme) sind die ausführenden Bausteine. Sie laufen oft autark, erledigen spezialisierte Kernaufgaben (z. B. eine Maschine steuern, Daten erfassen) und "wissen" meist nichts vom großen Ganzen.
- Übergeordnete Systeme (Suprasysteme / Leit-Systeme) sind die Steuerungs- und Koordinationsinstanz. Sie führen die Daten mehrerer Grundsysteme zusammen, treffen strategische Entscheidungen, optimieren Prozesse und geben Befehle an die Grundsysteme aus.
Unterschied Lineare / nicht lineare Wechselwirkungen
Lineare Wechselwirkung: Eine Änderung der Ursache führt zu einer gleichmässigen Änderung der Wirkung.
Nichtlineare Wechselwirkung: Die Wirkung verändert sich ungleichmäßig zur Ursache (z. B. exponentiell, schwellenwertbasiert oder abgeflacht).
Direkt vs. Indirekte Wechselwirkung
Direkt: Variable A wirkt unmittelbar auf Variable B.
Indirekt: Variable A wirkt über mindestens ein Zwischenglied auf Variable B.
Positiv vs. Negativ Wechselwirkung
Positiv (gleichgerichtet, „je mehr, desto mehr“ / „je weniger, desto weniger“): Steigt A, steigt auch B. Fällt A, fällt auch B.
Negativ (entgegengesetzt, „je mehr, desto weniger“ / „je weniger, desto mehr“): Steigt A, sinkt B. Fällt A, steigt B.
Beispiele für Wechselwirkungen kennen und gegebene Beispiele zu linear; nichtlinear; nichtlinear mit
Schwellen- und Grenzwert zuordnen können.
Beispiel direkt positiv: Mehr Dünger Mehr Pflanzenwachstum.
Beispiel direkt negativ: Mehr Beutegreifer Weniger Beutetiere.
Beispiel indirekt: Wenn A die Variable C positiv beeinflusst und C wiederum B negativ beeinflusst, wirkt A indirekt negativ auf B.
= Amanda het Claudia positiv beeiflusst.
Claudia beeinflusst Bernd negativ, dann beeinflusst Amanda indirekt Bernd auch negativ.
Kombination (Direkt & Indirekt mit Positiv & Negativ) Wechselwirkung
Beispiel direkt positiv: Mehr Dünger Mehr Pflanzenwachstum.
Beispiel direkt negativ: Mehr Beutegreifer Weniger Beutetiere.
Beispiel indirekt: Wenn A die Variable C positiv beeinflusst und C wiederum B negativ beeinflusst, wirkt A indirekt negativ auf B.
Definition Rückkopplung
Eine Wechselwirkung, bei der A auf B wirkt und B wiederum auf A zurückwirkt.
Prinzip des Regelkreises kennen: Rückkopplungen über mehrere Stufen zur Regulierung bestimmter
Bereiche des Systems. Wissen, dass Regelkreise einem System ermöglichen, auf Veränderungen zu
reagieren. (keine Details zur Regelkreis-Analyse – Regelkreisschema weglassen).
Positive Rückkopplung Definition
Verstärkung vs. Abschwächung:
• Aufschaukelung: Die Rückwirkungen verstärken sich gegenseitig immer weiter.
• Einfrierung: Die Rückwirkungen schwächen sich gegenseitig ab, bis das System zumStillstand kommt.
Zentrale Begriffe & Beispiele:
• Teufelskreis (Verstärkung / Aufschaukelung): Ein Prozess schaukelt sich immer weiter negativ oder destruktiv auf.
o Beispiel: Klimawandel – Steigende Temperaturen schmelzen EisflächenWeniger Sonnenlicht wird reflektiert (geringere Albedo) Die Erde erwärmt sich noch schneller.
• Kollaps: Durch die extreme Aufschaukelung wird eine Systemgrenze überschritten und das System bricht zusammen.
o Beispiel: Überfischung – Immer weniger Fische führen zu noch intensiveremFang der verbleibenden Bestände Der Fischbestand bricht komplett zusammen.
Negative Rückkopplung Definition
Konzept: Eine Änderung im System löst eine Gegenreaktion aus, die der ursprünglichenÄnderung entgegenwirkt.
Bedeutung:
• Wirkt system-regulierend und stabilisierend.
• Hält ein System in einem dynamischen Gleichgewicht (Homöostase) und verhindert das Ausufern von Zuständen.
• Beispiel: Körpertemperatur des Menschen – Bei Hitze schwitzt der Körper, um sichwieder abzukühlen; bei Kälte zittert er, um Wärme zu erzeugen.
