Aktivitet

Brændstoffers energi

Brændstoffers kemiske struktur afgør den energi, som de lagrer, og den varmeenergi, som kan blive frigivet ved forbrænding. Den globale opvarmning får os til at overveje, hvilke brændstoffer vi skal anvende.

Aktiviteten er henvendt kemi C på stx og NF i hf, men kan være brugbart ift. til at bygge bro til andre fag, som arbejder i problemfelterne energikrise og global opvarmning, fx biologi, geografi og samfundsfag

Anslået tidsforbrug: Det tager ca. 45 minutter at udføre forsøget

I aktiviteten undersøger eleverne den varmeenergi, som bliver frigivet fra forskellige brændstoffer ved at afbrænde en lille portion af hvert brændstof. Forsøget er bl.a. relevant i arbejdet med grundlæggende organisk kemi og simple redox-reaktioner (forbrændinger) og er derfor velegnet til kemi C i stx og NF i hf.

Planlægning/overvejelser

Forsøget belyser energiindholdet i brændstoffer, som er en vigtig del af kvaliteten af et brændstof. Bæredygtighed og energy-return-on-energy-invested (EROEI) er andre perspektiver, som kan inddrages i den vurdering. Lampeolie er valgt som repræsentant for de fossile brændstoffer, mens bioethanol repræsenterer biobrændstoffer.

Arbejdet med brændstoffer og forbrændinger bør medføre, at der ikke er for mange elever i laboratoriet, samt at underviseren italesætter sikkerheden særligt i forbindelse med brand og brandbekæmpelse.

Aktivitetens opbygning

Eleverne arbejder i par, og det tager som sagt ca. 45 minutter at udføre forsøget.

I forsøget undersøger eleverne energiindholdet i forskellige brændstoffer ved at afbrænde en lille portion af hvert brændstof. Varmen fra forbrændingen opvarmer en portion vand på 100g, og eleverne måler hvor meget temperaturen stiger i vandet. Eleverne beregner ikke energitilvæksten i vandet, men tager vandets temperaturstigning, som et mål for den energi, der er frigjort ved forbrændingen. Se den vedlagte forsøgsvejledning i bilagene nederst på siden.

Eleverne skal reflektere over, hvorfor deres resultater ligger langt fra angivne værdier. Forsøget indeholder en hel del usikkerheder og fejlkilder.

  1. For det første er der flere ting, som skal afmåles og -læses, hvilket medfører usikkerheder.
  2. For det andet er forbrændingen ikke fuldkommen.
  3. For det tredje er der en stor del af varmen fra forbrændingen, som ikke overføres til vandet, men til omgivelserne.

Hvis man arbejder med innovation, kan eleverne også få til opgave at forbedre forsøgsdesignet, så mere af varmeenergien overføres til og forbliver i vandet. De kan fx bruge en flamingokop frem for en dåse eller afskærme flammen fra forbrændingen, så den ikke blafrer lige så meget. Afstanden mellem flamme og dåse kan også justeres.

Forsøget er beskrevet for flydende brændstoffer (bioethanol og lampeolie). De kan erstattes af andre energikilder, fx et fyrfadslys. Hvis fokus er på energiindholdet i fødevarer, kan der bruges en peanut på en nål som brændstof. Her vil temperaturstigningen maksimalt ligge på hhv. 113 grader C/g (paraffin) og 91 grader C/g (fedtstof).

Forsøget kan bruges i forbindelse med et emne om termodynamik, som godt kan introduceres på C-niveau. Entalpi-ændringen ved en forbrænding kan beregnes teoretisk ud fra bindings-entalpier og sammenlignes med de målte og angivne værdier.

Her er det vigtigt at holde sig for øje, at både brændværdier og elevernes målinger er opnået ved forsøg, som ikke er under ideale betingelser, hvorfor der altid vil være forskel på brændværdier og beregnede entalpi-ændringer.

Få mere inspiration

Kreditering

Denne aktivitet er udarbejdet af Rasmus Kragh Wendelbo, Svendborg Gymnasium, i samarbejde med CFU

Bilag

Brændstoffers energi - forsøgsvejledning

I samarbejde med:

Materialet er udarbejdet af Centre for Undervisningsmidler (CFU) - en del af af Danmarks Professionshøjskoler.

Siden er opdateret af emu-redaktionen
Rettigheder:

Tekstindholdet på denne side må bruges under følgende Creative Commons-licens - CC/BY/NC/SA Kreditering/Ikke kommerciel/Deling på samme vilkår. Creative Commons-licensen gælder kun for denne side, ikke for sider, der måtte henvises til fra denne side.
Billeder, videoer, podcasts og andre medier og filer på siden er underlagt almindelig ophavsret og kan ikke anvendes under samme Creative Commons-licens som sidens tekstindhold.