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Ver­bren­nungs­wär­me von La­sa­gne (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)
  • Mess­zy­lin­der 100 mL
  • Mi­krob­ren­ner
  • Sta­tiv­ma­te­ri­al
  • Ther­mo­me­ter
  • La­sa­gneblät­ter
  • Por­zel­lan­scha­le
  • Pin­zet­te

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. Bre­chen Sie ein Stück La­sa­gne-Plat­te ab (ca. 3 cm x 0,5 cm).
  4. Wie­gen Sie die Por­zel­lan­scha­le.
  5. Geben Sie das Stück La­sa­gne in die Por­zel­lan­scha­le und wie­gen bei­des zu­sam­men.
  6. Ent­neh­men Sie die La­sa­gne mit der Pin­zet­te und ent­zün­den diese mit Hilfe des Mi­krob­ren­ners.
  7. Hal­ten Sie die bren­nen­de La­sa­gne di­rekt unter den Boden der Ge­trän­ke­do­se. (Dabei soll­te das läng­li­che La­sa­gne­stück senk­recht ge­hal­ten wer­den und die Flam­me unten sein.)
  8. Nach dem voll­stän­di­gen Ab­bren­nen der La­sa­gne rüh­ren Sie das Was­ser um und mes­sen die Tem­pe­ra­tur des Was­ser,  ohne dass das Ther­mo­me­ter auf dem Boden der Dose steht.
  9. Be­rech­nen Sie die Tem­pe­ra­tur­än­de­rung.
  10. Geben Sie die ver­kohl­ten Reste der La­sa­gne wie­der in die Por­zel­lan­scha­le und wie­gen Sie diese.
  11. Be­stim­men Sie aus der Dif­fe­renz die Masse der ver­brann­ten La­sa­gne.

Hin­wei­se für die Lehr­kraft

  1. Mit die­sem Ver­such kann der Heiz­wert der La­sa­gne ex­pe­ri­men­tell be­stimmt wer­den.
  2. Zuvor wurde mit Ver­such BF1.2a der Heiz­wert von Son­nen­blu­men­öl be­stimmt und an­schlie­ßend der Brenn­wert ein­ge­führt.
  3. Durch den Ver­gleich des auf der Pa­ckung an­ge­ge­be­nen Brenn­wer­tes mit dem Brenn­wert des Son­nen­blu­men­öls kann die Ein­gangs­fra­ge be­ant­wor­tet wer­den (Warum spei­chern Mur­mel­tie­re ihre En­er­gie in Form von Fett und nicht von Koh­len­hy­dra­ten?).
  4. Ziel die­ser Feh­ler­dis­kus­si­on soll unter an­de­rem die Hin­füh­rung zur Be­stim­mung des CK-Wer­tes der Dose sein.
  5. Es sei dar­auf hin­ge­wie­sen, dass die ex­pe­ri­men­tel­len Werte ca. 1/3 vom Li­te­ra­tur­wert ab­wei­chen.
  6. Eine GBU ist nicht not­wen­dig, da le­dig­lich mit Nah­rungs­mit­teln ex­pe­ri­men­tiert wird.

Mess­aus­wer­tung

Mess­wer­te

m (Was­ser) = 100 g

T1 = 20,1 °C

T2 = 25,8 °C

Ein­waa­ge La­sa­gne: m1 = 0,41 g

Rest La­sa­gne: m2 = 0,09 g

Be­rech­nung der Tem­pe­ra­tur­än­de­rung

ΔT = 25,8 ° C − 20 ,1 ° C = 5 ,7 ° C ΔT = 25.8 °C - 20,1 °C = 5,7 °C

Be­rech­nung der Masse der ver­brann­ten La­sa­gne

m = m 1 − m 2 = 0 ,41 g − 0 ,09 g = 0 ,32 g m=m_1 -m_2 =0,41g-0,09g=0,32g

Be­rech­nung der Ver­bren­nungs­wär­me Q1

Q 1 = ( c w ⋅ m ( Wasser ) + C K ) ⋅ Δ T Q 1 = ( 4 ,19 J g ⋅ K ⋅ 100 g + 25 ,1 J K ) ⋅ 5 ,7 K Q 1 = 2531 ,4 J stack { Q_1 = ( C_w cdot m(Wasser)+C_K )cdot %DELTA T # alignc antom Q_1 = ( 4,19 J over {g cdot K} cdot 100g+25,1 {J over K}) cdot 5,7 K # alignc antom Q_1 = 2531,4 J }

Ver­bren­nungs­wär­me (Q) be­zo­gen auf 100 g

Q = Q 1 m ⋅ 100 g = 2531 ,4 J 0 ,32 g ⋅ 100 g = 791 kJ Q = Q_1 over m cdot 100g = {2531,4J} over { 0,32g } cdot 100g newline "" = 791kJ

Ver­bren­nungs­wär­me von La­sa­gne (SV): Her­un­ter­la­den [docx][574KB]

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