Übung AFB III

Musterlösung: Leon hat nicht recht. Beim Zucker entsteht kein neuer Stoff — nach dem Eindampfen liegt wieder Zucker vor (physikalischer Vorgang). Beim Brausepulver entstehen Gasbläschen: ein neuer Stoff mit neuen Eigenschaften. Das ist eine Stoffumwandlung, also eine chemische Reaktion. Mit Kalkwasser ließe sich prüfen, ob das Gas Kohlenstoffdioxid ist.

Musterlösung: 1. Das Gleichheitszeichen ist falsch: Links und rechts stehen verschiedene Stoffe, deshalb „→“ („reagieren zu“). 2. Aus der Luft reagiert nur der Sauerstoff. 3. Das Streichholz ist nur der Anstoß, kein Edukt. 4. Wärme ist kein Stoff; sie gehört als „Energie wird frei“ hinter die Gleichung. Besser: Holz + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid + Wasser (+ Asche); Energie wird frei.

Musterlösung: Die Flamme wird von Wachsdampf gespeist. Nach dem Auspusten ist die Dochtspitze noch heiß, das flüssige Wachs verdampft weiter. Ohne Flamme verbrennt der Dampf nicht und steigt als weißer Qualm auf. Hält man ein brennendes Streichholz hinein, wird der Wachsdampf über seine Zündtemperatur erhitzt, entzündet sich, und die Flamme läuft den Dampf entlang zurück zum Docht.

Musterlösung: Mia verwechselt den Anstoß mit der Reaktion. Durch das Anreiben wird nur ein kleiner Teil über die Zündtemperatur gebracht. Danach brennt das Streichholz ohne weitere Energiezufuhr weiter und gibt viel mehr Wärme und Licht an die Umgebung ab, als hineingesteckt wurde — die Reaktion ist exotherm. Endotherm wäre sie, wenn sie sofort aufhörte, sobald man nicht mehr Energie zuführt.

Musterlösung: Geräte: zwei gleiche Bechergläser mit gleich viel Wasser, zwei Thermometer, Uhr, zwei Brausetabletten. Durchführung: Anfangstemperatur in beiden Gläsern messen; in ein Glas die Tabletten geben, das andere bleibt als Vergleich; nach 3 Minuten beide Temperaturen ablesen. Deutung: System sind die reagierenden Stoffe, das Wasser ist die Umgebung. Sinkt die Temperatur gegenüber dem Vergleichsglas, hat die Reaktion der Umgebung Energie entzogen (endotherm); steigt sie, ist sie exotherm. Da Gas entweicht, ist das System offen.

Musterlösung: Die Beobachtung im Diagramm stimmt: Die Produkte liegen tiefer als die Edukte. Die Schlussfolgerung ist aber falsch. Die Differenz wird über die Systemgrenze an die Umgebung abgegeben, z. B. als Wärme an Wasser und Luft oder als Licht. Insgesamt geht keine Energie verloren; sie hat nur den Ort gewechselt. Richtig wäre: „Das System gibt Energie an die Umgebung ab.“

Musterlösung: Das Vorgehen ist sehr gefährlich und abzulehnen. Die Glut hat eine Temperatur weit über der Zündtemperatur von Spiritus. Der Spiritus verdampft an der heißen Kohle, sein Dampf mischt sich mit Luft und ist im richtigen Mischungsverhältnis fein verteilt — er verbrennt schlagartig als Stichflamme. Die Flamme kann bis in die Flasche zurückschlagen. Sicherer: feste Grillanzünder verwenden und nie auf Glut nachgießen.

Musterlösung: Beim Holzstapel (Brandklasse A) nimmt Wasser beim Erwärmen und Verdampfen viel Energie auf und kühlt das Holz unter seine Zündtemperatur; der Dampf verdrängt zusätzlich Luft. Brennendes Fett (Klasse F) ist über 300 °C heiß. Wasser sinkt darunter, verdampft schlagartig auf etwa das 1700-Fache und reißt das brennende Fett als Feuerball mit — eine Fettexplosion. Fazit: Wasser passt zu Klasse A, bei Klasse F niemals; dort Deckel auflegen (Sauerstoff entziehen) oder einen Fettbrandlöscher benutzen.

Musterlösung: Vorteile: Benzin gehört zur Brandklasse B, für die Kohlenstoffdioxid geeignet ist. Das Gas verdrängt die Luft und entzieht dem Feuer den Sauerstoff; es hinterlässt keine Rückstände. Nachteile: Im engen Keller verdrängt es auch die Atemluft — Erstickungsgefahr. Es kühlt kaum, das Benzin kann sich neu entzünden, wenn wieder Luft hinzukommt. Fazit: geeignet, aber nur kurz einsetzen, nie auf Menschen richten und den Raum danach sofort verlassen; Notruf 112.

Musterlösung: Am wichtigsten sind (1) und (3). Holzstaub ist sehr fein zerteilt; in der Luft verwirbelt kann er explosionsartig verbrennen. Regel (1) entzieht den Brennstoff, Regel (3) verhindert, dass die Zündtemperatur erreicht wird — damit fehlen dem Branddreieck gleich zwei Seiten. Ein Feuerlöscher (2) ist sinnvoll, hilft aber erst, wenn es schon brennt, und gegen eine Staubexplosion gar nicht.