Suche Formel zum ausrechnen von einem Brennwert mit einem Kalorimeter

3 Antworten

indiachinacook
Von gutefrage auf Grund seines Wissens auf einem Fachgebiet ausgezeichneter Nutzer
Chemie
01.07.2014, 00:05

Grundsätzlich hast Du richtig gerechnet.

ABER

Erstens, wer Kalorien verwendet hat sich damit eigentlich selbst dis­quali­fiziert. Du kriegst eine Ver­brennungs­wärme von 670 kJ/100 g heraus. Falls Deine Lehrer wirklich auf Kalorien bestehen, kannst Du sie ja mal fragen, wie das damals beim Aussterben der Dinosaurier gewesen ist, da müssen sie ja schon volljährig gewesen sein.

Zweitens schreibst Du zwar nicht, warum Du mit Deinem Wert nicht zufrieden bist, aber mit kommt er niedrig vor. Zucker haben eine Verbrennungswärme von etwa 1500 kJ/100 g, Fett gut das Doppelte. Da Schokolade Zucker, Fett und noch irgendwas anderes enthält, würde man mindestens den Wert von Zucker erwarten, und bestimmt nicht weniger. Du kennst Dein Rezept aber besser als ich.

Ich habe in einem Praktikum einmal zwei Nachmittage mit einer kalori­metri­schen Messung in einem betagten Bomben­kalorimeter verbracht und bin daher kein Experte. Aber ich weiß, daß sowas als Schüler­versuch nicht wirklich gut laufen kann. Dazu muß man die Verbrennung in reinem Sauer­stoff mit Überdruck laufen lassen und mords­mäßiges Voodoo beim Kalibrie­ren des Kalori­meters betreiben, ganz zu schweigen von der Iso­lierung. Und natürlich nimmt man etliche Liter Wasser, nicht 100 ml. Wie habt ihr denn das gemacht?

Der erste Verdacht bei der Suche nach Fehlerquellen ist unvollständige Ver­brennung. Ist von der Schokolade irgend­etwas übrig­geblieben, z.B. Ruß, Asche, harziger Schlunz oder sonst irgend­ein Dreck? Dann ist es nicht voll­ständig verbrannt, und Du darfst Dich nicht wundern, daß Du nur einen Teil der Verbrennungswärme messen konntest.

Der zweite Verdächtige ist Wärmefluß vom Kalorimeter in die Umgebung; immerhin ist das acht Grad wärmer geworden, da fließt schon was ab. Wie lange hat die Verbrennung gedauert? Je länger sie dauert, umso mehr Wärme verlierst Du aus dem unvollständig isolierten Kalori­meter. Wir haben das in einer Bombe mit knapp ½ l Inhalt bei 50 bar Sauer­stoff­druck gemacht, da verbrennt das in Sekunden, und man muß nur noch warten, bis die Wärme aus der Bombe ins Wasser gegangen ist. Wenn das Verbrennen Minuten dauert, dann darf man sich über die Wärmeverluste nicht wundern.

Wie habt ihr das mit der Sauerstoffzufuhr gemacht? Überdruck in einer Bombe? Stöchiometrisch brauchst Du für ein halbes Gramm Zucker ca. 200 ml Sauer­stoff oder einen Liter Luft, für Fett noch mehr. In der Praxis sollte ein großer Überschuß dasein, sonst verbrennt es langsam und nicht voll­ständig. Wie habt ihr das gemacht?

Bist Du sicher, daß am Ende der Messung die Ver­brennungs­kammer alle Wärme an das Wasser (und nur dorthin) abgegeben hat?

Insgesamt ist das natürlich ein schöner Versuch, aber es muß klar sein, daß man ohne professionelle Ausrüstung viel zu niedrige Ver­brennungs­wärmen messen wird.
Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Chemiestudium mit Diss über Quanten­chemie und Thermodynamik
KuarThePirat
30.06.2014, 21:03

Dein Rechnung ist zwar etwas umständlich aber richtig. Wahrscheinlicher ist also, dass der Fehler im Kaloriemeter zu suchen ist.
Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Promovierter Chemie-Ingenieur
Kajjo
01.07.2014, 13:16
  • Du hast richtig gerechnet.
  • Die Messung ist falsch. Kalorimetrische Messung auf Hobby-Niveau klappen so gut wie nie. Das hat die Lehrerin zwar gut gemeint, aber schlecht umgesetzt. Die Schüler können nichts dafür.
  • Die Schokolade hat gewiss einen höheren Brennwert.
  • Noch eine Anregung zur Diskussion in der Schule: Mit einem Kalorimeter kann man ja nicht unterscheiden, ob der Körper den Stoff überhaupt verwerten kann. So haben Cellulose und Stärke exakt den gleichen kalorimetrischen Brennwert, aber Cellulose ist für den Menschen ein Ballaststoff mit Null Kalorien, während Stärke einen hohen Kalorienwert hat.