Verbrennungsenthalpie – Kalorimetrie mit dem Spiritusbrenner, Energie in Lebensmitteln, Bombenkalorimeter und Brennstoffvergleich
ChemieEnergetik und ThermodynamikAlter 15–16
Wird geladen …
Zum Starten anmeldenEin virtuelles Praktikum: Verbrennen Sie Methanol, Ethanol, Propan-1-ol, Butan-1-ol und Pentan-1-ol in einem Spiritusbrenner unter einer Kupferdose mit Wasser, wiegen Sie den Brenner vorher und nachher, lesen Sie die Höchsttemperatur ab und berechnen Sie q = mcΔT, n = Δm/M und ΔcH = −q/n. Der Vergleich mit Tabellenwerten (−726 bis −3329 kJ/mol) zeigt die Wärmeverluste und den Trend von etwa −654 kJ/mol pro CH₂-Gruppe. Weitere Ansichten verbrennen eine Lebensmittelprobe unter einem Reagenzglas, kalibrieren ein Bombenkalorimeter elektrisch (CF = VIt/ΔT) und vergleichen spezifische Energie, Energiedichte und CO₂-Ausstoß von Diesel, Biodiesel, Benzin, Bioethanol, Erdgas, Biogas und Wasserstoff.
Lektion: Verbrennungsenthalpie von Alkoholen – Kalorimetrie-Praktikum und Energie aus Brennstoffen
Was sie zeigt
Dieses virtuelle Praktikum misst die Verbrennungsenthalpie der ersten fünf unverzweigten Alkohole. Die Lernenden wiegen einen Spiritusbrenner, erwärmen das Wasser in einer Kupferdose um etwa 20 °C, notieren die Höchsttemperatur und berechnen ΔcH aus q = mcΔT und n = Δm/M. Die Ergebnisse erreichen meist nur 40–70 % der Tabellenwerte und regen so die Diskussion über Wärmeverluste, unvollständige Verbrennung und Verbesserungen an. Ergebnistabelle, Wiederholungen und ein Diagramm von ΔcH gegen die Kettenlänge zeigen die gleichmäßige Änderung pro CH₂-Gruppe. Weitere Ansichten behandeln Energie in Lebensmitteln, die elektrische Kalibrierung eines Bombenkalorimeters und den Vergleich fossiler Brennstoffe, Biokraftstoffe und Wasserstoff.
So funktioniert es
Wählen Sie Brennstoff, Wassermenge und Flammenabstand und aktivieren Sie bei Bedarf Windschutz oder Deckel. Klicken Sie auf Anzünden und dann auf Löschen, wenn die Temperatur um etwa 20 °C gestiegen ist; warten Sie das Maximum ab und klicken Sie auf Speichern. Wiederholen Sie den Versuch mit anderen Brennstoffen, um Tabelle und Diagramm zu füllen. Mit Tempo läuft der Versuch schneller, mit Datensatz erhalten Sie dieselben Ergebnisse wieder.
Einstellbare Parameter
- Ansicht Spiritusbrenner: Alkohole, Lebensmittel verbrennen, Bombenkalorimeter, Brennstoffe vergleichen
- Brennstoff (Alkohol) Methanol, Ethanol, Propan-1-ol, Butan-1-ol, Pentan-1-ol
- Wassermasse in der Kupferdose 50–250 g
- Abstand der Flamme vom Dosenboden 1–8 cm
- Windschutz verwenden
- Deckel auf die Dose
- Von der Kupferdose aufgenommene Wärme mitrechnen
- Schüler rechnen selbst (Ergebnisse verborgen)
- Datensatz (liefert dieselben Messungen) 1–999
- Lebensmittelprobe Erdnuss, halbe Cashewnuss, Stück Kartoffelchip, Marshmallow
- Verglichene Größe Spezifische Energie (MJ/kg), Energiedichte (MJ/L), CO₂ pro MJ
Fragen zum Erkunden
- Warum ist die mit dem Spiritusbrenner gemessene Verbrennungsenthalpie viel kleiner als der Tabellenwert?
- Um wie viel ändert sich ΔcH pro zusätzlicher CH₂-Gruppe, und warum ist die Änderung fast konstant?
- Warum liefert ein Bombenkalorimeter Ergebnisse, die viel näher an den Tabellenwerten liegen als eine Kupferdose?
