0 - Gymnasium Sulingen

Kann Holz fossile Energiequellen ersetzen?
Wir alle heizen zu Hause, entweder mit Kohle, Erdöl, Erdgas oder mit
Holz. Zur Zeit ist es der Fall, dass Holz eher genutzt wird als Kohle.
Das liegt wahrscheinlich an den hohen Kosten für den Kohleabbau,
die den Preis für die deutsche Kohle in die Höhe treiben.
Aber lohnt es sich wirklich, die Wälder der Erde abzuholzen um
billiger heizen zu können?
Mit unseren Versuchen haben wir die Brennwerte der einzelnen festen
Brennstoffe errechnet. Das von uns gebaute Kaloriemeter war sehr
hilfreich. Die festen Brennstoffe Stroh, Holzkohle, Holzpellets und
Heu haben wir in diesem Kaloriemeter verbrannt. Zusätzliche
Materialien waren Sauerstoff und Paraffinöl, weitere sind auf der
Abbildung des Kaloriemeters zu sehen. Im Zusammenhang mit dem
Sauerstoff fangen die festen Brennstoffe an zu brennen. Da der
Sauerstoff durch das Paraffinöl läuft, fängt dieses an zu blubbern.
Je länger der feste Brennstoff brennt, desto höher ist die Temperatur
des Wassers.
Die Frage, ob Holz fossile Energiequellen ersetzen kann, ist auch ganz
einfach zu beantworten. Rein theoretisch kann Holz fossile
Energiequellen ersetzen, da Holz einen sehr hohen Brennwert hat!
Aber es verbrennt schneller als fossile Energiequellen. Daher sind
fossile Energiequellen zum Heizen besser. Zwar ist der Abbau dieser
Energiequellen sehr teuer, aber beim Holz muss die Abholzung und
Aufforstung stimmen!
Die Abbildung zeigt das Material, was zum Bau eines Kaloriemeters
gebraucht wird.
Wie ihr sehen könnt wird auch Wasser und Paraffinöl benötigt.
Die Menge des Wassers beträgt 800ml. Die Menge des Parafinöls ist
nicht genau definiert, weil die Länge des gebogenen Glasrohres
entscheidend ist wie viel Paraffinöl benötigt wird. Denn das
Paraffinöl muss über das Ende des gebogenen Glasrohres hinaus
gehen.
Wir selbst haben unser Kaloriemeter auch mit Hilfe dieser Abbildung
gebaut.
Heu
11,15
Temperatur in °C
11,1
11,05
11
10,95
Reihe1
10,9
10,85
10,8
10,75
0
0,5
1
Zeit in Minuten
Zeit in Minuten
Temperatur in °C
0
0,5
10,8 11,1
1
11,1
1,5
Temperatur in °C
Stroh
12,5
12
11,5
Reihe1
11
10,5
0
0,2
0,4
0,6
Zeit in Minuten
Zeit in Minuten
Temperatur in °C
0
10,6
0,5
12,0
Holzpellets
20
18
Temperatur in °C
16
14
12
Reihe1
10
8
6
4
2
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
Zeit in Minuten
Zeit in Minuten
Temperatur in °C
0
0,5
12,6 13,2
1
14,0
1,5
15,0
2
16,1
2,5
17,0
3
17,6
Zeit in Minuten
Temperatur in °C
3,5
4
18,2 18,6
4,5
18,9
5
18,9
5,5
18,9
6
18,9
Temperatur in °C
Holzkohle
20
15
Reihe1
10
5
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
Zeit in Minuten
Zeit in Minuten
Temperatur in °C
Zeit in Minuten
Temperatur in °C
0
13,6
0,5
14,8
3
3,5
17,2 17,2
1
15,5
1,5
16,1
2
16,6
2,5
17,2
4
17,2
Auf diesen vier Kurvendiagrammen seht ihr den Verlauf der
Verbrennungen der einzelnen festen Brennstoffe und in welchem
Zeitraum sie stattgefunden haben.
Q = -∆T • [ m(H2O) • Cp(H2O) + m(Cu) • Cp(Cu) +
m(Glas) • Cp(Glas) ]
Q: Brennwert
m: Masse
Cp(H2O): spezifische Wärmekapazität von Wasser
Cp(Cu): spezifische Wärmekapazität von Kupfer
Cp(Glas): spezifische Wärmekapazität von Glas
∆T: Temperaturdifferenz
4,19
0,39
0,85
Heu:
Q = -0,3 • [ 800 • 4,19 + 113,15 • 0,39 + 253,18 •
0,85 ]
Q = -0,3 • [ 3352 + 44,1285 + 215,203 ]
Q = -0,3 • 3611,3315
Q = -1083,39945
Stroh :
Q = -1,4 • 3611,3315
Q = -5055,8641
Holzkohle :
Q = -3,6 • 3611,3315
Q = -13000,7934
Holzpellets :
Q = -6,3 • 3611,3315
Q = -22751,38845
Dies sind die Rechnungen, die zum Errechnen der Brennwerte der
einzelnen festen Brennstoffe genutzt wurden, sowie ihre Ergebnisse.
Die Werte aus den eckigen Klammern wurden in jeder Rechnung
benötigt, daher haben wir später nur noch das Ergebnis aus der
eckigen Klammer benutzt.
Gruppenarbeit von Julia Schwarz und Simon Gerdes
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