Der H gibt an, wie viel Energie ein eines Stoffes beim Verbrennen liefert. Gespeichert ist diese Energie in den chemischen zwischen den Atomen. Weil die Werte so groß sind, gibt man sie meist in an.
Ein Blick auf die Formel und die Tabelle hilft.
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Heizwerte einordnen
AFB I
Ordne jeden Brennstoff der passenden Heizwert-Klasse zu. Die Tabelle auf der Erklärseite hilft.
Karte anklicken, dann Korb anklicken — oder mit Enter auswählen und die Ziffer des Korbs drücken.
1bis 25 MJ/kg
226 bis 50 MJ/kg
3über 50 MJ/kg
Wasserstoff ist der einzige Ausreißer nach oben: 120 MJ/kg sind fast das Dreifache von Benzin. Die beiden „schwachen“ Stoffe sind kein Zufall — Holz und Schokolade enthalten viel Wasser bzw. Wasser und Mineralstoffe, die beim Verbrennen nichts beitragen.
3
Zwei Kilogramm Steinkohle
AFB I
Wie viel Energie liefern 2 kg Steinkohle? (H = 30 MJ/kg) Gib das Ergebnis in Megajoule an.
Beide Größen stehen schon passend da.
E = 30 · 2.
Einfach die beiden Faktoren multiplizieren.
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Welche Einheit gehört wohin?
AFB I
Wähle für jede Zeile den passenden Eintrag aus.
In jedem Menü steht genau ein richtiger Eintrag.
Größe bzw. Angabe
passt dazu
Heizwert H
Masse m
Energie E
1 kWh entspricht
1 MJ entspricht
Die Einheit des Heizwerts verrät die Formel: MJ pro kg — man muss also mit der Masse multiplizieren, damit sich das kg wegkürzt. Übrig bleibt MJ.
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Stimmt das über Heizwerte?
AFB I
Entscheide bei jeder Aussage, ob sie richtig oder falsch ist.
Richtig oder falsch?
Aussage 1 von 4
Achte besonders auf die Vorsilbe „Mega“.
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Stoff und Energie verbinden
AFB I
Verbinde jeden Brennstoff mit der Energie, die ein Kilogramm davon liefert.
Links anklicken, dann rechts — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit Enter und ↑/↓ geht es genauso.
Diese fünf Zahlen sind die Grundausstattung für jede Aufgabe dieses Kapitels. Beachte den Abstand: Zwischen Holzpellets und Wasserstoff liegt der Faktor 6,7 — dieselbe Masse, fast siebenmal so viel Energie.
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Vom schwächsten zum stärksten Brennstoff
AFB I
Bringe die fünf Stoffe in die Reihenfolge ihrer Heizwerte — der kleinste Heizwert kommt nach oben.
Zeilen mit der Maus ziehen oder mit den Pfeil-Buttons verschieben.
1Holzpellets
2Schokolade
3Steinkohle
4Benzin
5Wasserstoff
Die Reihenfolge lautet 18 — 23 — 30 — 43 — 120 MJ/kg. Überraschend ist Platz 2: Schokolade liegt energetisch zwischen Holz und Kohle. Ein Kilogramm Schokolade könnte ein kleines Zimmer eine Stunde lang heizen.
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Memory: Begriff und Bedeutung
AFB I
Decke immer zwei Karten auf, die zusammengehören.
Zwei Karten aufdecken, die zusammengehören. Mit der Tastatur: Tab zur Karte, Enter aufdecken.
Versuche: 0
Heizwert und spezifische Wärmekapazität sind beide Stoffkonstanten — deshalb sehen die Formeln E = H · m und E = c · m · ΔT so ähnlich aus. Der Unterschied: H beschreibt das Verbrennen, c das Erwärmen.
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Die Lücken in der Tabelle
AFB II
Ergänze in jeder Zeile den fehlenden Wert. Rechne durchgehend in MJ und kg.
Kommazahlen mit Komma oder Punkt. Enter prüft.
Stoff
m in kg
H in MJ/kg
E in MJ
Holzpellets
4
18
Benzin
43
86
Schokolade
0,5
23
Steinkohle
3
90
Jede Zeile prüft eine andere Umstellung: erst E = H · m, dann m = E : H, wieder E = H · m und zuletzt H = E : m. Wenn du weißt, welche der drei Größen fehlt, ist die passende Form schon entschieden.
Zwei Größen sind immer gegeben — die dritte folgt aus E = H · m.
Ein Sack Grillkohle enthält 3 kg. Grillkohle hat einen Heizwert von 30 MJ/kg. Arbeite dich Schritt für Schritt vor.
Jeder Schritt schaltet den nächsten frei.
Wie viel Energie liefert der ganze Sack in MJ?MJ
Wie viel ist das in Kilowattstunden?kWh
Wie viele Kilogramm bräuchte man für 150 MJ?kg
E = H · m, dann durch 3,6 teilen, dann nach m umstellen.
30 · 3 für den ersten Schritt.
90 MJ : 3,6 = 25 kWh. Und 150 : 30 = 5 kg.
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Benzin in kleinen Portionen
AFB II
Für Benzin gilt H = 43 MJ/kg. Trage zu jeder Masse die passende Energie ein.
In jedes Feld gehört eine Zahl in MJ. Enter prüft.
m in kg
0,1
0,25
0,5
1
2
E in MJ
Die Zeile ist eine Verdopplungskette: Verdoppelt sich die Masse, verdoppelt sich die Energie. Genau das meint „proportional“. Die Spalte bei m = 1 kg ist die Kontrolle — dort muss der Heizwert selbst herauskommen.
Ein Müsliriegel wiegt 50 g, sein Heizwert beträgt 18 MJ/kg. Lena rechnet: „E = 18 · 50 = 900 MJ.“ Welche Aussagen treffen zu?
Mehrere Antworten sind richtig.
50 g sind 0,05 kg.
Vergleiche 900 MJ mit dem Wert einer ganzen Tafel Schokolade (4,6 MJ).
0,9 MJ statt 900 MJ — der Fehler ist genau der Faktor 1000 zwischen Gramm und Kilogramm.
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Vier Merkmale, fünf Stoffe
AFB II
Setze überall dort ein Kreuz, wo die Aussage auf den Stoff zutrifft. Pro Zeile können mehrere Kreuze stehen.
Klicken setzt und löscht ein Kreuz, Enter genauso.
H über 25 MJ/kg
1 kg liefert mehr als 20 kWh
ist ein Lebensmittel
ist bei Zimmertemperatur fest
Wasserstoff
Benzin
Steinkohle
Schokolade
Holzpellets
Die zweite Spalte ist die Rechenspalte: 20 kWh sind 20 · 3,6 MJ = 72 MJ. Nur Wasserstoff liegt mit 120 MJ/kg darüber — Benzin verfehlt die Marke mit 43 MJ/kg deutlich. Wer die Umrechnung 1 kWh = 3,6 MJ vergisst, kreuzt hier zu viel an.
Rechne zuerst 20 kWh in Megajoule um.
20 kWh = 72 MJ. Darüber liegt allein Wasserstoff. Benzin ist flüssig, Wasserstoff gasförmig — beide bekommen in der letzten Spalte kein Kreuz.
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Bauteile der Gleichung
AFB II
Ein Autotank enthält 5 kg Benzin. Klicke in der Gleichung jeweils das gesuchte Bauteil an.
Klicke das gesuchte Element an. Mit der Tastatur: Tab zum Wandern, Enter zum Auswählen.
Die Einheiten zeigen, warum die Rechnung aufgeht: MJ/kg · kg = MJ. Das Kilogramm kürzt sich weg, übrig bleibt die Energie. Wer das prüft, merkt sofort, wenn er versehentlich in Gramm gerechnet hat.
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Den Lösungsweg zusammensetzen
AFB II
Eine Tafel Schokolade wiegt 250 g (H = 23 MJ/kg). Lege die vier Schritte des Lösungswegs in die richtige Reihenfolge.
Ein Klick legt den Baustein auf den nächsten freien Platz, ein Klick im Bauplan legt ihn zurück. Enter funktioniert genauso.
Der erste Schritt ist der wichtigste: Die Formel verlangt Kilogramm. Wer mit 250 einsetzt, bekommt 5750 MJ — so viel Energie steckt in einer halben Tonne Schokolade, nicht in einer Tafel. Ein Plausibilitätsblick hätte den Fehler sofort verraten.
Bevor gerechnet wird, muss die Masse umgerechnet werden.
250 g = 0,25 kg; E = 23 · 0,25 = 5,75 MJ. Auf der Verpackung steht das als rund 1370 kcal.
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Wie viele Pellets braucht ein Haus?
AFB II
Ein Einfamilienhaus braucht in einem Winter etwa 54 000 MJ Wärme. Wie viele Kilogramm Holzpellets (H = 18 MJ/kg) sind das?
Schiebe den Regler auf dein Ergebnis — die Pfeiltasten bewegen ihn feiner.
0 kg6000 kg
m = 54 000 MJ : 18 MJ/kg = 3000 kg, also drei Tonnen Pellets. Das sind rund 200 Säcke à 15 kg — genau die Menge, die man im Herbst per Tanklaster in den Pelletbunker bläst.
Gesucht ist die Masse: m = E : H.
54 000 : 18 = 3000 kg = 3 Tonnen.
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Heizwert oder Wärmekapazität?
AFB II
Ordne jede Aussage dem passenden Bereich zu — manche gelten für beide Stoffkonstanten.
Aussage anklicken, dann den Bereich anklicken. Mit der Tastatur: Enter auswählen, dann 1–3.
1 nur der Heizwert H
2 gilt für beide
3 nur die Wärmekapazität c
Die Schnittmenge ist größer als gedacht: Beides sind Stoffkonstanten, beide werden mit der Masse multipliziert, beide stehen in Tabellen. Der Unterschied steckt allein im Vorgang — Verbrennen gegen Erwärmen — und darin, dass bei c noch die Temperaturdifferenz dazukommt.
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Sechs Behauptungen — drei stimmen nicht
AFB III
Klicke die falschen Zeilen an und trage jeweils den richtigen Zahlenwert ein. Drei der sechs Zeilen sind korrekt.
Eine Zeile anklicken heißt „diese Aussage ist falsch“. Danach erscheint ein Eingabefeld für die Korrektur.
richtiger Wert in MJ:
richtiger Wert in MJ:
richtige Masse in kg:
richtiger Wert in MJ:
richtiger Wert in MJ:
richtige Masse in kg:
Alle drei Fehler haben verschiedene Ursachen. Zeile 1 vergisst die Umrechnung 500 g = 0,5 kg. Zeile 4 verwechselt die Größenordnung — Wasserstoff ist der Spitzenreiter der Tabelle. Zeile 6 multipliziert, obwohl bei der Umstellung m = E : H geteilt werden muss.
Prüfe zuerst, ob die Masse in Kilogramm steht.
0,5 · 23 = 11,5 MJ · 1 kg Wasserstoff = 120 MJ · 43 : 43 = 1 kg.
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Fehlersuche in einer Musterlösung
AFB III
Aufgabe war: „Eine Tafel Schokolade wiegt 750 g. Wie viel Energie steckt darin? (H = 23 MJ/kg)“ Klicke genau die Zeilen an, die falsch sind.
Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Ein einziger vergessener Umrechnungsschritt zieht sich durch die ganze Lösung: Aus 750 statt 0,75 wird ein Ergebnis, das um den Faktor 1000 zu groß ist. Bemerkenswert ist Zeile 5 — der Plausibilitätscheck erkennt den Fehler richtig, nur wird daraus keine Konsequenz gezogen. Ein Kontrollgedanke nützt nichts, wenn man ihn ignoriert.
Drei Zeilen sind falsch. Zwei davon hängen direkt zusammen.
750 g = 0,75 kg; E = 23 · 0,75 = 17,25 MJ. Die Zeilen 2, 4 und 6 sind zu markieren.
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Trickaufgabe: Welcher Stoff war das?
AFB III
Von einem unbekannten Brennstoff werden 0,8 kg verbrannt und liefern dabei 34,4 MJ. Wie groß ist sein Heizwert in MJ/kg?
Stelle nach H um: H = E : m. Vergleiche das Ergebnis danach mit der Tabelle.
34,4 : 0,8 — und dann in der Tabelle nachsehen, welcher Stoff das ist.
