Warum kann Feuer nicht kühlen?
Die Frage mag vielleicht auf dem ersten Blick absurd erscheinen, ist aber nach näherer Betrachtung durchaus berechtigt.
Ganz allgemein gilt: Wenn etwas Heißes auf etwas Kaltes trifft, dann wird das Heiße kälter und vice versa.
Wenn jetzt zum Beispiel die Flamme eines Bunsenbrenners (~1000 C°) auf geschmolzenes Titan (~1700 C°) trifft, dann müsste in diesem Fall eigentlich das Titan gekühlt werden. Warum trifft das nicht zu?
11 Antworten
Warum soll das nicht zutreffen? Das Titan kühlt auch ab aber es dauert verhältnismäßig lange.
Versuch das ganze mal mit einer brennenden Kerze statt einem Bunsenbrenner.
Anderes Beispiel: In einen warmen Heizkörper wird heißes Wasser gepumpt. Warum muss die Heizungsanlage immer wieder das Wasser aufheizen? Weil der Heizkörper die (Wärme)Energie an die Umgebung abgibt.
Ohne Flamme käme die kalte Luft ans Titan und es würde schnell abkühlen.
Mit 1000°C heißen Verbrennungsgasen wird die Kühlung vermindert, aber sie findet immer noch statt, weil die Wärme stets vom höheren zum niedrigeren Temperaturniveau fließt. Das Titan kühlt ab und die Verbrennungsgase der Kerze werden erwärmt, die haben dann halt 1100°C, nachdem sie über die Titanoberfläche gestrichen sind.
Eine Flamme ist ja ein chemische Gleichgewicht. Unter normalen bedingungen liegt das weitgehend auf der Seite der Produkte (CO2 und Wasser). Dabei wird Wärme frei. Allerdings sind solche Reaktionen auch prinzipiell umkehrbar. CO2 wird zb bei großer Hitze auch wieder aufgespalten, wobei energiereichere Verbindungen entstehen (zb CO). Dann würde Wärme verbraucht werden und ein Kühleffekt eintreten.
eine flamme besteht aus extrem angregten gasmolekülen.... jedes auftreffende molekül kühlt das Titan, indem es thermische Energie der titans aufnimmt und noch heißer/angeregter wird. die angestrebe entropie des gases bewirkt dann, dass es die thermische Energie an die Luft außenherum abgibt und abkühlt.
eine Flamme bleibt aber nur eine Flamme, wenn weiterhin heiße Moleküle nachkommen, welche dieselbe temperatur haben, wie die die das titan abgekühlt haben. Die nachkommenden sind aber immer 1000C° heiß.
Vielen Dank. Die Antwort zeigt nicht nur meinen falschen Gedankengang auf, sie erklärt zugleich ausführlich genug, wie es in Wahrheit ausschaut.
Geschmolzenes Titan (1700°C) gibt seine Energie an die Umgebung ab. Eine andere in der Nähe befindliche Wärmequelle (z.B. ein Bunsenbrenner) kann diesen Prozess nur verlangsamen.
Das geschmolzene Titan würde seine Energie nur dann nicht an die Umgebung abgeben, wenn es sich in einem perfekt abgeschlossenen System befindet - z.B. in einem kleinen perfekt isolierten Kästchen aus einem sehr temperaturbeständigen Material.
=> Wenn du nun einen Bunsenbrenner in das Kästchen einbringst, kann er keine 1000°C-Flamme haben, weil alles in dem Kästchen 1700°C hat.
=> Nur bei Raumtemperatur erzeugt ein Bunsenbrenner eine 1000°C heiße Flamme. Wenn du einen Bunsenbrenner in einen heißen Backofen stellst (Achtung - nicht praktisch nachmachen!) wird er heißer werden als 1000°C weil weniger Energie "verloren" geht an die Umgebung.
=> Der Betrieb eines Bunsenbrenners ist ein Prozesse, bei dem Wärmeenergie frei wird. Und damit kannst du nicht 1700°C heißes Titan kühlen. Kühlen bedeutet, Wärmeenergie zu entfernen.
LG
MCX
Wie soll ich sagen, es widerspricht sich ein wenig mit meinem Bild von Feuer. Die Flamme des Bunsenbrenners, von mir aus auch die der Kerze, ist doch nichts Anderes als Energie. Wenn ich dem Titan nun Energie zufüge, wo geht diese dann hin, wenn das Titan auskühlt?