Untersuche die Kerzenflamme sowie die Vorgänge, die beim Verbrennen des Kerzenwachses ablaufen.

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1 Naturwissenschaften - Chemie - Anorganische Chemie - 2 Luft und andere Gase (P ) 2.10 Die Kerzenflamme Experiment von: Seb Gedruckt: :14:37 intertess (Version B214, Export 2000) Aufgabe Aufgabe Welche Vorgänge laufen beim Verbrennen einer Kerze ab? Untersuche die Kerzenflamme sowie die Vorgänge, die beim Verbrennen des Kerzenwachses ablaufen. Raum für Notizen Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen

2 Zusatzinformationen Lernziele In einer Kerzenflamme brennt nicht das Wachs. Aus dem flüssigen Wachs steigen über den Docht Gase auf, die dann verbrennen. Auch bei anderen brennbaren Stoffen brennen aufsteigende Gase, nicht die Stoffe selbst. Hinweise zu Aufbau und Durchführung Vorbereitungen Für diese Versuche sind am besten 1 bis 2 cm dicke und 5 bis 10 cm hohe Kerzen (Weihnachtskerzen) verwendbar. Anmerkungen zu den Schülerversuchen Achten Sie darauf, dass die Kerzenflamme relativ hoch und sauber brennt. Dies ist insbesondere bei Teilversuch 2 notwendig. Gefahren Halte die zu untersuchenden Gegenstände am flammenentfernten Ende! Schutzbrille tragen! Hinweise Die neben der Skizze der Kerze und der Bunsenbrennerflamme angeführten Temperaturen entsprechen den mittleren Temperaturen in diesen Zonen und können so zur Vervollständigung der Skizzen den Schülern mitgeteilt werden. Methodische Bemerkungen In Zusammenhang mit Aufgabe 4 sollte unbedingt der Unterschied zwischen Flammpunkt und Zündtemperatur diskutiert und mit entsprechenden Lehrerversuchen demonstriert werden. Hierbei kann gezeigt werden, dass auch Feststoffe ohne Zündung von außen entflammen können. (Z.B. stark holzhaltiges Papier in einer Abdampfschale ohne direkten Flammenkontakt erhitzen.) - 2 -

3 Material Material Material aus "TESS Chemie Set Anorganische Chemie" (Bestellnr ) Position 1 Material Schutzbrille, farblose Scheiben Bestellnr Menge 1 2 Drahtnetz mit Keramik, mm Tiegelzange, Edelstahl, l = 200 mm Glasröhrchen mit Spitze, 200 mm, 10 Stück Chemikalien, zusätzliches Material Position Material Holzspäne, l = 35 cm, d = 3 mm, 200 Stück Bestellnr Menge (3) Kerze Streichhölzer Für das Experiment benötigte Materialien - 3 -

4 Aufbau Aufbau Gefahren Halte die zu untersuchenden Gegenstände am flammenentfernten Ende! Schutzbrille tragen! Aufbau Befestige die Kerze mit einigen Wachstropfen standsicher auf der Keramikplatte (Abb. 1 + Abb. 2). Abb. 1 Abb. 2 Lege alle zur Versuchsdurchführung benötigten Geräte griffbereit auf die Arbeitsfläche (Abb. 3). Abb

5 Durchführung Durchführung Ablauf Zünde die Kerze an und warte bis ein Teil des Wachses geschmolzen ist. Entzünde nun ein Streichholz, puste die Kerze aus und nähere das brennende Streichholz sofort zum Docht, ohne diesen zu berühren (Abb. 4). Abb. 4 Fasse das Glasrohr mit der Tiegelzange und bringe ein Ende unmittelbar über den brennenden Docht (Abb. 5). Halte nach kurzer Zeit ein brennendes Streichholz an das andere Ende des Glasrohres. Abb. 5 Fasse einen Holzspan am Ende und halte ihn waagerecht dicht über dem Docht in die Kerzenflamme. Wiederhole den Vorgang jeweils mit einem neuen Span in der Mitte und in der Spitze der Flamme. Bei allen Vorgängen den Holzspan nur etwa eine Sekunde in der Flamme lassen (Abb. 6)

6 - 6 - Abb. 6

7 Auswertung Auswertung Frage 1: Notiere deine Beobachtungen zu allen drei Teilversuchen. Versuch 1: Versuch 2: Versuch 3: Versuch 1: - 7 -

8 Vom Docht der ausgepusteten Kerze steigen Gase auf, die sich, ohne dass der Docht berührt wird, durch das Streichholz wieder entzünden. Versuch 2: Im Glasrohr steigen Gase auf, die sich am anderen Ende des Glasrohres bei genügender Menge entzünden lassen, so dass neben der Kerzenflamme eine zweite Flamme entsteht. Versuch 3: Der Holzspan, der direkt über dem Docht gehalten wurde, weist zwei Schwärzungsstellen auf, die am Rand der Kerzenflamme erzeugt wurden. Der Holzspan, der höher in die Flamme gehalten wurde, weist ebenfalls zwei Schwärzungsstellen auf. Diese liegen aber dichter beieinander. Der Holzspan, der in die Spitze der Kerzenflamme gehalten wurde, weist nur eine Schwärzungsstelle auf

9 Fragen und Aufgaben Fragen und Aufgaben Frage 1: Ziehe die Schlussfolgerungen aus den Versuchen 1 und 2, erläutere hierbei, welcher Stoff in einer Kerzenflamme brennt. Da das gasförmige Kerzenwachs sich oberhalb des Dochtes entzünden lässt, ist dieser offensichtlich nur ein Hilfsmittel der Verbrennung. Nicht die Kerze an sich brennt, sondern das durch den Docht aufsteigende und in der Flamme verdampfende Wachs. Dies zeigt auch der Versuch 2, da sich das gasförmige Wachs im Glasrohr entzünden lässt und auch ohne Docht brennt. Frage 2: Skizziere in einem Schaubild anhand der Versuche die Vorgänge beim Brennen der Kerze und den Aufbau der Kerzenflamme

10 Siehe Abb. 7a. Abb. 7a 1 Flammensaum (1400 C); Wachsdampf verbrennt vollständig mit Luftsauerstoff 2 Flammenmantel (ca C); Wachsdampf verbrennt vollständig mit Luftsauerstoff 3 Flammenkern (ca. 800 C); Wachsdampf verbrennt nur teilweise 4 Flüssiges Wachs verdampft 5 Flüssiges Wachs steigt im Docht hoch 6 Flüssiges Wachs 7 Festes Wachs

11 Frage 3: Übertrage die Skizze auf die Gasverbrennung durch den Bunsenbrenner. An welcher Stelle der Bunsenbrennerflamme ist das Erhitzen am zweckmäßigsten, wenn möglichst hohe Temperaturen erreicht werden sollen. Zu erhitzende Stoffe sollten oben in den Flammenkegel gehalten werden, da hier die Temperaturen am höchsten sind. Frage 4: Diesel (Heizöl) lässt sich im Gegensatz zu Benzin nicht durch ein Streichholz entzünden. Erhitzt man Dieselkraftstoff aber, so ist er ebenfalls entzündbar. Erkläre dies entsprechend den oben erläuterten Vorgängen in der Kerzenflamme

12 Benzin brenn deshalb, weil es leicht verdampft und sich deshalb genügend Gas zur Verbrennung bildet. Diesel hat einen höheren Siedepunkt, er verdampft weniger leicht. Hier muss durch Erwärmen erst genügend Gas zur Verbrennung verdampft werden