Ver­bren­nungs­wär­me von Son­nen­blu­men­öl (SV)

Bil­dungs­plan­be­zug

In­halts­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen

3.3.1 Che­mi­sche En­er­ge­tik

(1) che­mi­sche Re­ak­tio­nen unter stoff­li­chen und en­er­ge­ti­schen As­pek­ten ([…] Brenn­wert, Heiz­wert) er­läu­tern

(2) eine ka­lo­ri­me­tri­sche Mes­sung pla­nen, durch­füh­ren und aus­wer­ten (Re­ak­ti­ons­ent­hal­pie)

(4) die en­er­ge­ti­sche Be­trach­tungs­wei­se auf aus­ge­wähl­te che­mi­sche Re­ak­tio­nen aus dem Be­reich Na­tur­stof­fe […] an­wen­den

Pro­zess­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen

2.1 Er­kennt­nis­ge­win­nung

(5) qua­li­ta­ti­ve und quan­ti­ta­ti­ve Ex­pe­ri­men­te unter Be­ach­tung von Si­cher­heits- und Um­welt­as­pek­ten durch­füh­ren, be­schrei­ben, pro­to­kol­lie­ren und aus­wer­ten

2.2 Kom­mu­ni­ka­ti­on

(4) che­mi­sche Sach­ver­hal­te unter Ver­wen­dung der Fach­spra­che [...] er­klä­ren

(6) Zu­sam­men­hän­ge zwi­schen All­tags­er­schei­nun­gen und che­mi­schen Sach­ver­hal­ten her­stel­len und dabei All­tags­spra­che be­wusst in Fach­spra­che über­set­zen

2.3 Be­wer­tung

(6) Ver­knüp­fun­gen zwi­schen per­sön­lich oder ge­sell­schaft­lich re­le­van­ten The­men

Ma­te­ria­li­en

• Ge­trän­ke­do­se (0,33 L)
• Waage (min­des­tens 1/100 g)
• Ther­mo­me­ter
• Feu­er­zeug
• Sta­tiv­ma­te­ri­al
• Son­nen­blu­men­öl
• Große Tee­licht­scha­le mit „Kar­ton-Docht“ und Bü­ro­klam­mer

Durch­füh­rung:

1. Wie­gen Sie die Ge­trän­ke­do­se und be­fül­len Sie diese an­schlie­ßend mit ca. 100 mL Was­ser und be­stim­men Sie die Masse des Was­sers exakt.
2. Span­nen Sie die Dose in das Sta­tiv ein. Und er­mit­teln Sie die Was­ser­tem­pe­ra­tur
3. Be­fül­len Sie die Tee­licht­scha­le mit dem Son­nen­blu­men­öl und set­zen Sie den Docht in die Scha­le. Wie­gen Sie die Scha­le exakt.
4. Stel­len Sie die Tee­licht­scha­le mög­lichst dicht unter die Ge­trän­ke­do­se und ent­zün­den Sie den Docht. (Hin­weis: Beim ers­ten Ent­zün­den dar­auf ach­ten, dass das Son­nen­blu­men­öl be­reits in den Docht ge­zo­gen ist.)
5. Lö­schen Sie die Flam­me nach ca. einer Mi­nu­te.
6. Rüh­ren Sie das Was­ser um und mes­sen die Tem­pe­ra­tur des Was­sers er­neut, ohne dass das Ther­mo­me­ter auf dem Boden der Dose steht.
7. Be­rech­nen Sie damit die Tem­pe­ra­tur­än­de­rung.
8. Wie­gen Sie die Tee­licht­scha­le er­neut.
9. Be­stim­men Sie aus der Dif­fe­renz die Masse des ver­brann­ten Son­nen­blu­men­öls.

Hin­wei­se für die Lehr­kraft:

1. Mit die­sem Ver­such kann der Heiz­wert des Son­nen­blu­men­öls ex­pe­ri­men­tell be­stimmt wer­den.
2. Durch den Ver­gleich mit dem Wert auf der Fla­sche wird eine Feh­ler­dis­kus­si­on an­ge­strebt.
3. Ziel die­ser Feh­ler­dis­kus­si­on soll unter an­de­rem die Hin­füh­rung zur Be­stim­mung des C_K-Wer­tes der Dose sein.
4. Mit dem zuvor be­stimm­ten Wert für C_K wird der Heiz­wert für 100 g Son­nen­blu­men­öl be­rech­net und mit der An­ga­be auf dem Eti­kett der Fla­sche ver­gli­chen.
5. An die­ser Stel­le wird auf den Un­ter­schied von Heiz- und Brenn­wert ein­ge­gan­gen wer­den.
6. Es sei dar­auf hin­ge­wie­sen, dass der ex­pe­ri­men­tel­le Wert ca. ein Drit­tel vom Li­te­ra­tur­wert ab­weicht.
7. Eine GBU ist nicht not­wen­dig, da le­dig­lich mit Le­bens­mit­teln ex­pe­ri­men­tiert wird.

Mus­ter­aus­wer­tung

Mess­wer­te

m (Was­ser) =100,00 g

T₁ (Was­ser) = 20,1°C

T₂ (Was­ser) = 27,6°C

m₁ (Scha­le) = 18,30 g

m₂ (Scha­le) = 18,16 g

Be­rech­nung der Tem­pe­ra­tur­än­de­rung

$\mathrm{\Delta <!--\; \Delta \; -->}T=T_2-<!--\; -\; -->T_1=27,6^{\circ <!--\; \circ \; -->}C-<!--\; -\; -->20,1^{\circ <!--\; \circ \; -->}C=\underset{\_<!--\; \_\; -->}{7,5K}$

Be­rech­nung der Masse des ver­brann­ten Öls

$m(\mathrm{Öl})=m_1-<!--\; -\; -->m_2=18,30g-<!--\; -\; -->18,16g=\underset{\_<!--\; \_\; -->}{0,14g}$

Be­rech­nung der Ver­bren­nung Wärme Q₁

$Q_1=c_W\cdot <!--\; \cdot \; -->m(\mathrm{Wasser})\cdot <!--\; \cdot \; -->\mathrm{\Delta <!--\; \Delta \; -->}T=4,19\frac{J}{g\cdot <!--\; \cdot \; -->K}\cdot <!--\; \cdot \; -->100g\cdot <!--\; \cdot \; -->7,5K\simeq <!--\; \simeq \; -->3143J$

Ver­bren­nungwär­me (Q) Be­zo­gen auf 100g

$Q=\frac{Q_1}{m(\mathrm{Öl})}\cdot <!--\; \cdot \; -->100=\frac{3143J}{0,14g}\cdot <!--\; \cdot \; -->100g\simeq <!--\; \simeq \; -->\underset{k}{2245}$