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Rechnen: chemische Energie

Zwei Sachaufgaben rund um Heizwerte — vom Gaskocher auf der Radtour bis zum Stadtbus.

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Teewasser auf dem Campingkocher

AFB I–II

Auf einer Radtour kochen Lea und Jonas mit einem kleinen Gaskocher. Eine volle Kartusche enthält 230 g Butangas; Butan hat einen Heizwert von 46 MJ/kg. Weil der Wind um den Topf weht, gelangen nur etwa 40 % der freigesetzten Energie in das Wasser.

Das Wasser kommt mit 15 °C aus der Quelle und soll zum Kochen gebracht werden, also 100 °C erreichen. Rechnen Sie mit \(c_{\text{Wasser}} = 4200\ \tfrac{\text{J}}{\text{kg}\cdot\text{K}}\) und 1 Liter Wasser ≈ 1 kg.

Der Gaskocher im Wind
230 g Butan15 °C → 100 °C40 %ins Wasser60 %an die Luft
Nur der grüne Anteil erwärmt das Teewasser, der Rest erwärmt die Luft um den Kocher herum.
  1. Beschreiben Sie die Energieumwandlungen vom Gas in der Kartusche bis zum heißen Teewasser.
  2. Berechnen Sie die Energie, die beim Verbrennen der ganzen Kartusche frei wird.
  3. Bestimmen Sie, wie viele Liter Teewasser Lea und Jonas mit einer Kartusche zum Kochen bringen können.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Beginnen Sie mit der Energieform, die im Gas gespeichert ist. Wohin gelangt die Energie der Flamme — und wohin der Rest?
Hinweis zu Aufgabe b)
\(E = H \cdot m\). Die Masse gehört in Kilogramm in die Formel.
Hinweis zu Aufgabe c)
Erst den Anteil ausrechnen, der im Wasser ankommt. Dann mit \(E = c \cdot m \cdot \Delta T\) die Energie für einen Liter bestimmen und beide Werte teilen.