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Die Verbrennungswärme (Sek 1) bzw. Verbrennungsenthalpie (Sek 2)

Allgemeines:

Das Merkmal einer chemischen Reaktion ist, dass nicht nur ein Stoffumsatz, sondern auch Energieumwandelungen stattfinden. So kann beispielsweise bei Verbrennungsreaktionen bzw. dem Verbrennen von Stoffen Wärme freiwerden. Diese freiwerdende Wärme wird (umgangssprachlich) als Verbrennungswärme bezeichnet.
 

Die Begriffe "Verbrennungswärme" und "Verbrennungsenthalpie":

Wenn wir einen Stoff (an Luft) verbrennen, sprechen wir in der Regel von bei der freiwerdenden Wärme von einer Verbrennungswärme. Auch in einigen naturwissenschaftlichen Teilgebieten (v.a. in der Sekundarstufe 1) verwendet man ebenfalls den Begriff Verbrennungswärme. Dabei ist die Verbrennungswärme (Formelzeichen H, manchmal auch ΔH) der Quotient aus freiwerdender Wärme Q und der Masse m des Stoffes, der verbrannt wird:

Verbrennungswärme H = Q : m

Aus dieser Formel lässt sich auch die Einheit der Verbrennungswärme ableiten. Die Einheit der Verbrennungswärme ist J/kg (bei Kohlenwasserstoffen bzw. Brennstoffen wird die Verbrennungswärme auch oft als (spezifischer) Heizwert bezeichnet).

Allerdings ist der Begriff "Verbrennungswärme" nicht geeignet, um den Wärmeumsatz bei einer chemischen Reaktion zu beschreiben. Dies liegt beispielsweise daran, dass der Wärmeumsatz auch vom Druck des Systems abhängig ist, in dem die chemische Reaktion abläuft. Daher muss der Begriff "Verbrennungswärme" spätestens in der Sekundarstufe präzisiert werden. So unterscheidet man die Reaktionsdurchführung bei konstanten Volumen und konstantem Druck. Findet die Verbrennung bei konstantem Volumen statt, so spricht man von Verbrennungsenergie (Formel ΔU bzw ΔvU). Bei konstantem Druck spricht man von der Verbrennungsenthalpie (Formel ΔH bzw. ΔcH). In der Regel verwendet man in der (fortgeschrittenen) Chemie die Verbrennungsenthalpie.

Je nach System, in dem die Reaktion abläuft, ist der Unterschied zwischen der Verbrennungswärme und der Verbrennungsenthalpie unwesentlich. Führen wir beispielsweise eine (kleine) Verbrennungsreaktion in einem Labor durch, so wird die Reaktion kaum zu einer signifikanten Änderung des Druckes im Labor führen (daher bleibt der Druck während der Reaktion in etwa konstant).



Die Berechnung der Verbrennungsenthalpie:

Die Verbrennungsenthalpie eines Stoffes kann entweder gemessen oder berechnet werden. Die Messung der Verbrennungsenthalpie erfolgt in der Regel mit Hilfe eines Kalorimeters. Die Berechnung der Verbrennungsenthalpie ist mit Hilfe von tabellierten Standardbildungsenthalpien möglich. Das die
molare Standardbildungsenthalpie für Elemente in Reinform Null beträgt, vereinfacht die Berechnung.

Mit Hilfe der Standardbildungsenthalpien (die aus Formelsammlungen entnehmbar sind) lässt sich für jede Reaktion die Reaktionsenthalpie berechnen. Hierfür gilt folgende Formel

∆H = Σ ∆H(Produkte) - Σ ∆H(Ausgangsstoffe)   


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