Sexl Physik 5 RG, Schulbuch

Holz 14 Braunkohle 22–25 Steinkohle 25–29 Benzin 40 Diesel, Heizöl 42 Erdgas 50 114.1 Heizwert einiger Brennstoffe in MJ/kg Änderung der inneren Energie bei Verbrennungsprozessen Ein wichtiger Schritt in der Entwicklung der Menschheit war es, das Feuer nutzbar zu machen. Durch Kochen und Braten werden die Lebensmittel leichter verdaulich. Im Feuer werden Tongefäße hergestellt und Metalle geschmolzen. Und an der wär- menden Feuerstelle konnte der frühe Mensch auch im arktischen Klima überleben. Brennstoffe spielen heute und in Zukunft eine große Rolle. Bei der Verbrennung von Stoffen nimmt die innere Energie des Systems „Brenn- stoff + Sauerstoff“ durch die chemische Reaktion ab. Die Energiedifferenz wird als Wärme (und Licht) an die Umwelt abgegeben. Die Energiemengen variieren dabei je nach Substanz, die verbrannt wird. Zur Charakterisierung von Brennstoffen definiert man daher die materialabhängige Größe Heizwert ( 114.1 ): Der Heizwert gibt an, wie viel Energie bei der Verbrennung von 1 kg einer Substanz an die Umgebung abgegeben wird. Praktisch alle Brennstoffe neben reiner Kohle bestehen aus Kohlenwasserstoffen. Bei ihrer Verbrennung entsteht neben CO 2 auch H 2 O , das als Dampf im Verbren- nungsgas enthalten ist. Er wird als Nebel über Schornsteinen, am KFZ-Auspuff und als Kondensstreifen bei Flugzeugen sichtbar. Bei Erdgasheizungen ist es sinn- voll, die im Wasserdampf enthaltene Wärme zu nützen. Die wichtigsten Energieträger für private Haushalte in Österreich sind derzeit (2014) für − Heizung: Holz (ca. 34% ), Erdgas ( 22% ), Öl ( 25% ), Fernwärme ( 15% ) − Warmwasser: Strom ( 27% ), Gas ( 18% ), Holz ( 18% ), Öl ( 13% ) und Fernwärme ( 12% ) 100g Speck 3 550 100g Frankfurter 1 050 100g Rindfleisch 500 100g Scholle (Fisch) 350 1 Hühnerei 300 100g Vollkornbrot 950 100g Butter 3 150 100g Fettkäse 1 675 100g Zucker 1 675 1 Apfel 300 100g Reis 1 550 100g Kartoffeln 300 100g Spinat 75 1 l Vollmilch 3 750 100g Schokolade 2 300 114.2 Nährwerte einiger Nahrungsmittel in kJ. (Oft werden Nährwerte noch in der alten Einheit Kilokalorie angegeben. Umrechnung: 1 kcal = 4,182 kJ.) Auto 12 000 kWh Haushalt 3 300 kWh Warmwasser 4 000 kWh Heizung 12 000 kWh 114.3 Heizung und Auto verbrauchen im Durchschnitt am meisten Energie in privaten Haushalten. Nährwerte von Lebensmitteln Auch die Nährwerte unserer Nahrungsmittel können als Heizwerte verstanden werden. Was hat Nahrung mit Verbrennung zu tun? Über die Nahrungsmittel nehmen wir z. B. Kohlenhydrate auf. Diese werden bei der Verdauung in Traubenzucker umgewandelt, der vom Blut zur Muskulatur und zum Gehirn transportiert wird. Der Traubenzucker dient als „Brennstoff“ und wird mit Hilfe des Blutsauerstoffs (aus der Lunge) zu Kohlenstoffdioxid oxidiert. Dabei wird Energie in Form von Wärme und Muskelarbeit frei. Das Kohlenstoffdioxid atmen wir über die Lunge wieder aus. Die über die Oxidation eines Nahrungsmittels im Körper frei werdende Energie wird in den „Nährwerttabellen“ (früher „Kalorientabellen“) angegeben. ( 114.2 ) Zur Aufrechterhaltung der Körpertemperatur und für die lebenswichtigen Körper- funktionen werden ungefähr 100 kJ Energie pro kg Körpergewicht und pro Tag be- nötigt. Diese Energiemenge bezeichnet man als den Grundumsatz . Der Grund- umsatz ist nicht für alle Menschen gleich, er hängt u. a. vom Geschlecht und vom Alter ab. Ein weiterer Energieumsatz (Leistungsumsatz) wird für die Tätigkeit der Muskeln bei Arbeit und Sport, für das Wachstum, für erhöhten Wärmebedarf in kalter Umgebung und für geistige Tätigkeit benötigt. Als empfohlene Richtwerte für eine ausgewogene Energiezufuhr pro Tag für Personen mit einer leichten körperlichen Tätigkeit, z. B. Büroarbeit, gelten: Alter männlich weiblich 15 bis 19 Jahre 13 000 kJ 10 500 kJ 19 bis 25 Jahre 12 500 kJ 10 000 kJ 25 bis 51 Jahre 12 100 kJ 9 600 kJ 51 bis 65 Jahre 10 500 kJ 8 400 kJ über 65 Jahre 9 600 kJ 7 500 kJ Untersuche, überlege, forsche: Grund- und Leistungsumsatz 114.1 S 2 Informiere dich über den Grundumsatz, der deinem Körperbau entspricht, und wie verschiedene Tätigkeiten den Leistungsumsatz beeinflussen. Schätze dann ab, welchen Energiebedarf du an einem Tag mit großer bzw. geringer körperlicher Anstrengung hast. Vergleiche dies mit dem Nährwert einer von dir verzehrten Mahlzeit. 114 ENERGIE Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv