Elemente, Schulbuch

Expl.gr . U Expl.gr O in Vol.-% in Vol.-% Aceton 2,5 13,0 Benzin 0,6 8,0 Dieselöl 0,6 6,5 Diethylether 1,7 36,0 Ethanol 3,4 15,0 Methan 5,0 15,0 Propan 2,1 9,5 Schwefelkohlenstoff 1,0 60,0 Wasserstoff 4,0 75,6 Acetylen (Ethin) 1,5 82,0 Kohlenstoffmonoxid 12,5 75,0 Ammoniak 15,0 28,0 Feststoff Zündtemperatur Baumwolle 450 °C Fett 300 °C Heu 260–310 °C Holz 280–340 °C Holzkohle 300 °C Kohle 240–280 °C Phosphor rot 300 °C Phosphor weiß 60 °C Schreibpapier 360 °C Zeitungspapier 175 °C Schwefel 250 °C Zucker 410 °C Zündholzkopf 80 °C Flüssigkeit Flamm- Zünd- *Gas punkt temperatur Aceton –19 °C 540 °C Diethylether –20 °C 170 °C Benzin (Auto) –45 °C >250 °C Benzin (rein) –11 °C 250 °C Biodiesel >150 °C Dieselöl >55 °C >220 °C Ethanol 13 °C 425 °C Methanol 11 °C 455 °C Motoröl 80 °C Petroleum 40 °C 300 °C Rapsöl 300 °C Schmieröl 125 °C 500 °C *Methan 595 °C *Propan 470 °C *Wasserstoff 560 °C Abb. 173.3: Explosionsgrenzen einiger Stoffe Abb. 173.2: Flammpunkte und Zündtemperaturen ei- niger Flüssigkeiten und Gase Abb. 173.1: Zündtemperaturen einiger Feststoffe 173 7.6 DIe 16. GrUPPe entzünden ließ, einen Flammpunkt, der höher liegt als Zimmertemperatur (Abb. 173.2). Es verdampft so wenig, dass sich der Dampf nicht entzünden lässt, obwohl die Temperatur der Flamme des Holzspanes über der Entzündungstemperatur des Dieselöles liegt. Erst wenn es über den Flammpunkt erwärmt wird, kann man es anzünden. ■ 173.1: Flammpunkt Man erwärmt das Porzellanschälchen mit dem Dieselöl über dem Gas- brenner (Dreibein, Drahtnetz) und hält einen brennenden Holzspan über das Die- selöl. Sobald der Flammpunkt überschritten ist, beginnt das Dieselöl zu brennen ■ 173.2: Verbrennung in reinem Sauerstoff Man füllt mehrere Gaszylinder mit reinem Sauerstoff aus der Gasflasche und verschließt mit Deckplatten. Der Boden eines Zylinders sollte mit Sand bedeckt sein. Nun taucht man einen glimmenden Holzspan in einen der Zylinder. Sofort flammt der Span auf. Man entzündet etwas Schwefel auf einem Verbrennungslöffel und taucht diesen in einen weiteren der Zylinder. Der Schwefel brennt mit heller blau- er Flamme. Man wiederholt den Versuch mit rotem Phosphor. Man hält einen Bausch Stahlwolle mit einer Pinzette, entzündet ihn am Gasbrenner und hält ihn in den Zylinder mit dem Sand am Boden. Eisen verbrennt im reinen Sau- erstoff Funken sprühend. Der Sand verhindert die Zerstörung des Glases durch Trop- fen von geschmolzenem Eisen. Auch ein brennendes Magnesiumband leuchtet im rei- nen Sauerstoff noch heller. LEHRERVERSUCH LEHRERVERSUCH Auch eine Kerze brennt nur am Docht, da Paraffin einen hohen Flammpunkt besitzt. Nur das am heißen Docht hochgesaugte Paraffin ist über den Flammpunkt erhitzt und brennt. Eine weitere Möglichkeit, Dieselöl zu entzünden, ist seine feine Vernebelung, wie sie in einem Ölbrenner erfolgt. Die kleinen Tröpfchen können direkt durch eine Fun- kenstrecke gezündet werden. Bei Gemischen brennbarer Gase mit Luft begrenzen die Explosionsgrenzen die Ent- zündbarkeit. Unterhalb der unteren Explosionsgrenze ist die Gaskonzentration für die Entzündbarkeit zu gering, oberhalb der oberen die Konzentration an Luftsauer- stoff. Je weiter die Explosionsgrenzen auseinanderliegen (Wasserstoff, Acetylen), desto wahrscheinlicher ist die zufällige Bildung eines explosiven Gemisches. (Abb. 173.3) Verwendet man statt Luft reinen Sauerstoff für Verbrennungsvorgänge, so laufen die Reaktionen rascher ab und es entstehen höhere Temperaturen. Darauf beruht auch der Nachweis von Sauerstoff mit der Spanprobe. (Versuch 157.2) Druckflaschen mit Sauerstoff sind blau mit weißer Schulter lackiert (Abb. 174.1). Ar- maturen dürfen nicht gefettet werden, da sich mit Sauerstoff aus den Schmierfet- ten explosive Peroxide bilden können. Da auch Gummi in Sauerstoff brennt, sind bei Versuchen mit Sauerstoff prinzipiell unbrennbare Teflonschläuche zu verwenden. Die hohe Temperatur bei Verbrennungsvorgängen im reinen Sauerstoff nützt man beim autogenen Schweißen und Schneiden. Das Heizgas (meist Acetylen, für be- stimmte Fälle auch Wasserstoff) und der Sauerstoff werden erst an der Brenner- spitze im Mischrohr zusammengeführt. Dort muss die Strömungsgeschwindigkeit so groß sein, dass ein Rückschlag der Flamme nicht möglich ist. Die Flamme erreicht eine Temperatur von ca. 3000 °C. Beim Anzünden wird zuerst Acetylen entzündet und dann erst der Sauerstoff zugemischt, um Knallgasbildung zu vermeiden. Beim Schneiden erhitzt man das Metall zuerst mit der Schweißbrennerflamme und dreht dann die Acetylenzufuhr ab. Im reinen Sauerstoff verbrennt das Eisen. Durch lang- sames Weiterführen erhält man eine Schnittfuge. Die Verbrennungswärme von Ei- sen hält die Reaktion in Gang. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv