1. Inhaltsverzeichnis

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Cornelia Hofmann
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1 -1-1. Inhaltsverzeichnis 1. Inhaltsverzeichnis 1 2. Einleitung 2 3. Fließgeschwindigkeit / Diesel / Benzin / Ethanol Mischungen Benzin / Mischungen Ethanol / Vergleich bei T = 20 C und T = -18 C 5 4. Brennwerte Flammpunkte Brenndauer 8 5. Ergebnis 9

2 -2-2. Einleitung In unserer Versuchsreihe zu Jugend forscht/schüler experimentieren wollten wir herausfinden, ob es zu den altbekannten Kraftstoffen wie Diesel und Benzin, insbesondere zu Diesel, alternative Kraftstoffe geben kann. Auch wollten wir feststellen, ob diese Alternativkraftstoffe wirtschaftlich und umweltverträglicher sind. Da wir bei unseren Versuchen mit brennbarem Material arbeiteten und auch nur einfaches Testequipment zur Verfügung hatten, können die hier genannten Testergebnisse von den tatsächlichen Werten abweichen. Dennoch hoffen wir aufgrund unserer Versuche zumindest Tendenzen aufzuzeigen. 3. Fließgeschwindigkeit (in Abhängigkeit der Temperatur) Materialien: Bürette, Messglas, Stoppuhr, Flüssigkeitstemperatur: T = 20 C / T = -18 C Durchführung: Wir haben jeweils nacheinander 50 ml Diesel, Benzin, Ethanol und in eine Bürette eingefüllt. Dann haben wir uns Skalierungspunkte auf der Bürette markiert. Dies war notwendig, um mithilfe der Stoppuhr die Fließgeschwindigkeit (=Durchlaufgeschwindigkeit) zu ermitteln. Wenn die jeweilige Flüssigkeit den ersten Markierungspunkt erreichte, wurde die Stoppuhr gestartet, beim Zweiten, wurde sie gestoppt. Die dabei erzielten Ergebnisse haben wir umgerechnet in die Einheit Meter pro Stunde (m/h). Die Ergebnisse sind den nachfolgenden Tabellen zu entnehmen. Bei den Mischungen sind wir ebenfalls so vorgegangen. 3.1 / Diesel / Benzin / Ethanol ( T = 20 C ) Tabelle 1- Einzelflüssigkeiten Diesel Benzin Ethanol 3, m/h 30, m/h 42, m/h 36, m/h

3 -3-45,00 M1:Fließgeschwingigkeit (m/h) bei T = 20 C 4 35, , ,00 1 5,00 Diesel Benzin Ethanol Anhand der Echtwerte sowie der graphischen Darstellung kann man sehen, dass Benzin und Ethanol die schnellste Fließgeschwindigkeit haben. Diesel liegt etwas unter den Werten von Benzin und Ethanol. besitzt von den vier getesteten Flüssigkeiten die absolut geringste Fließgeschwindigkeit. Die Fließgeschwindigkeit ist immer abhängig von der Temperatur (bei diesen Stoffen, außer bei Ethanol). 3.2 Mischungen Benzin / ( T = 20 C ) Da in Deutschland und weltweit Dieselkraftstoff der am häufigsten verwendete Kraftstoff darstellt und zugleich auch gegenüber Benzin wesentlich umweltschädlicher ist, wollen wir durch Mischungen mit eine Mischung herausfinden, die in Fließgeschwindigkeit und Brennverhalten dem Diesel in etwa entspricht. Tabelle 2- Mischungen 18% Benzin / 82% 11, m/h 30% Benzin / 70% 15, m/h 50% Benzin / 50% 30, m/h

4 -4-32, ,50 25,00 22, ,50 15,00 12,50 1 7,50 5,00 2,50 M2:Fließgeschwindigkeit (m/h) bei T = 20 C 18% Benzin / 82% 30% Benzin / 70% 50% Benzin / 50% 3.3 Mischungen Ethanol / ( T = 20 C ) Tabelle 3- Mischungen 50% Ethanol / 50% 20, m/h 55% Ethanol / 45% 29, m/h 60% Ethanol / 40% 32, m/h 32, ,50 25,00 22, ,50 15,00 12,50 1 7,50 5,00 2,50 M3:Fließgeschwindigkeit (m/h) bei T = 20 C 50% Ethanol / 50% 55% Ethanol / 45% 60% Ethanol / 40%

5 Frage: Was entspricht von der Fließgeschwindigkeit am ehesten Diesel? -5- Dazu haben wir lediglich die Werte aus den vorhergehenden Versuchen verglichen und sie in die nachfolgende Tabelle eingetragen. Wir haben uns bewusst für die Mischung 60% Ethanol/40% entschieden, da die Fließgeschwindigkeit größer oder ungefähr gleich der Fließgeschwindigkeit von Diesel ist. Diesel 30, m/h 50% Benzin / 50% 30, m/h 60% Ethanol / 40% 32, m/h 3.4 Vergleich T = 20 C und T = -18 C Da Kraftstoffe sowohl bei Normaltemperaturen als auch im Winter ihre Leistungsfähigkeit behalten müssen, haben wir auch untersucht, wie sich die Fließgeschwindigkeiten der drei ausgesuchten Flüssigkeiten bei einer Temperatur um die -18 C verhalten. Um einen Niedrigtemparatur-Vergleich anstellen zu können, haben wir Diesel und die Mischungen 50% Benzin/50% und 60% Ethanol/40% in die Gefriertruhe gestellt und 4 Tage abgewartet bis die Flüssigkeiten den gewünschten -18 C Punkt erreichte. Tabelle 4-Diesel / Mischungen bei 2 Temperaturen T = 20 C T = -18 C Diesel 30, m/h 29,06 m/h 50% Benzin / 50% 30, m/h 27,38 m/h 60% Ethanol / 40% 32, m/h 28,95 m/h

6 -6- M4:Fließgeschwindigkeit (m/h) bei T = 20 C / T = -18 C 32, ,50 25,00 22, ,50 15,00 12,50 20 C -18 C 1 7,50 5,00 2,50 Diesel 50% Benzin / 50% 60% Ethanol / 40% Dabei haben wir festgestellt, dass sich die Fließgeschwindigkeit von Diesel nur ein wenig geringer wird. Bei den Mischungen ist der Unterschied etwas größer als bei Diesel. Allerdings ist aber auch hiermit bewiesen, dass sich die Fließgeschwindigkeit nicht gravierend verändert, sodass das Verhalten der verschiedenen Mischungen bei Zimmertemperatur sowie bei Kälte annähernd gleich ist. Bei Ethanol und hat sich bei beim Herunterkühlen auf 18 C gezeigt, dass die Mischung sich teilweise in ihre Ausgangsbestandteile getrennt hat. Dies vermutlich deshalb, dass eine Mischung mit unserem Equipment nicht nachhaltig möglich ist. Die Mischbarkeit ist offensichtlich abhängig von der Temperatur. So ist die Mischung Ethanol/ im Winter ungünstig. 4. Brennwerte Um auch die Brennwerte der Flüssigkeiten zu vergleichen, haben wir verschiedene Versuche vorgenommen. 4.1 Flammpunkte Materialien: Messglas, feuerfeste Keramikschüssel, Holzmesslatte mit 0,5 cm, Markierungen, Sicherheitsfeuerzeug

7 -7- Durchführung: In die Keramikschüssel haben wir die nachstehenden Flüssigkeiten gegeben, die Messlatte an die Flüssigkeit gehalten und uns mit dem Feuerzeug langsam genähert. Tabelle 5 Flammpunkte (T = 20 C) Abstand Flamme / Flüssigkeit Nicht entzündlich Diesel 1,00 cm Benzin 4,00 cm Ethanol 3,00 cm 50% Benzin / 50% 2,50 cm 60% Ethanol / 40% 1,00 cm 4,00 M5:Flammpunkte (cm) bei T = 20 C Abstand Flamme / Flüssigkeit 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 Diesel Benzin Ethanol 50% Benzin / 50% 60% Ethanol / 40% Bei den Flammpunkten hat sich gezeigt, dass außer dem das wir überhaupt nicht zum Brennen brachten alle anderen Flüssigkeiten schnell entflammbar sind. Allen voran Benzin, was allerdings auf die hohe Dampfentwicklung zurückzuführen ist. Benzin hat den höchsten Dampfdruck aller ausgesuchten Stoffe.

8 Brenndauer Materialien: Stoppuhr, feuerfeste Keramikschüssel, Sicherheitsfeuerzeug Durchführung: Gleichzeitig haben wir auch die Brenndauer gemessen, als wir die Flüssigkeit entzündet haben, starteten wir auch die Stoppuhr und haben auf die Millisekunde genau gestoppt, wie lange die Flüssigkeit brennt. Tabelle 6 Brenndauer (10ml) (T=20 C) Sekunden 0 Diesel 216 Benzin 108 Ethanol % Benzin / 50% 66 60% Ethanol / 40% M6:Brenndauer bei T = 20 C Sekunden Diesel Benzin Ethanol 50% Benzin / 50% 60% Ethanol / 40% Aus diesem Versuch wurde erkannt, dass Diesel und Ethanol die längste Brenndauer haben. Alle anderen Flüssigkeiten besitzen eine geringere Brenndauer als unser Vergleichskraftstoff Diesel.

9 -9-5. Gesamtergebnis -Fazit Die rein biologische Mischung 60% Ethanol/40% ist gut als Kraftstoff geeignet, denn sie hat eine hohe, aber trotzdem noch nahe an Diesel, gelegene Fließgeschwindigkeit. Die Flammpunkte dieser Mischung und Diesel sind ebenfalls vergleichbar. Als besonderer Nachteil ist die Brenndauer, denn sie ist um einiges kürzer als die von Diesel. Ein weiterer Nachteil ist insbesondere beim Fahrbetrieb im Winter, dass sich die Mischung bei niedrigen Temperaturen nicht als konsistent erweist. Die Mischung von Benzin und würden wir nicht als alternativen Kraftstoff nehmen. Die Werte der einzelnen Versuche sind zwar auch so, dass diese Mischung als Kraftstoff verwendet werden könnte, aber da hier die Mischung aus teilweise fossilem Material gewonnen wird ( Benzin ), ist es keine echte Alternative zu Diesel bzw. Benzin. Auch müssen für die Mischung von Ethanol und viele Rapsflanzen angebaut werden. Allgemein wäre dies zwar kein Problem aber durch die enorme Menge die dann gebraucht würde wäre es zu viel. Das jetzige freie Land und Teile unserer Wälder müssten für den Rapsanbau genutzt werden und weitere Rapsraffinerien müssten gebaut werden. Wirtschaftlich würde die zwar für viel weniger Arbeitslose sorgen, aber die Umwelt wäre strickt vernachlässigt. Weniger Wälder = Weniger Lebensraum für Tiere, weniger Sauerstoffproduktion für Menschen und Tiere Weniger freies Land = Weniger Platz für Kühe, Pferde und den Gemüseanbau Dies wäre ein zu großer Schaden für unsere Erde. Deshalb haben wir uns dagegen entschieden, einen Treibstoff-Mix auszuwählen. Einen besonderen Dank an unseren Biologie-Lehrer, Herrn Groß, für die Unterstützung und an das Hochwaldgymnasium in Wadern für die Bereitstellung des Arbeitsmaterials.

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