Wärmelehre

Wärmekraftmaschinen

Heizwert

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Heizwert

Für den Betrieb der sogenannten Wärmekraftmaschinen wird stets ein Brennstoff benötigt. Bei der Verbrennung findet eine chemische Reaktion zwischen dem Brennstoff und dem Sauerstoff der Luft statt, dabei entstehen die Gase Kohlendioxid und Wasserdampf. Die im Brennstoff gespeicherte chemische Energie in eine Sonderform der inneren Energie.

Die bei einer Verbrennung freiwerdende Energie hängt von der Masse des verbrannten Stoffes und der Art des Stoffes ab. Zur Charakterisierung eines Brennstoffes hat man den Begriff Heizwert eingeführt. Der Heizwert H ist der Quotient aus der (bei vollständiger Verbrennung eines Stoffes) freiwerdenden Energie \(\Delta E\) und der Masse \(\Delta m\) des Brennstoffes.

\[ H = \frac{\Delta E}{\Delta m} \quad \text{mit} \quad \left[ H \right] = \mathrm{\frac{kJ}{g}} \]

In der folgenden Tabelle sind die Heizwerte gängiger Brennstoffe sowie deren Dichten angegeben.

Stoff
Heizwert in kJ/g
Dichte in g/cm3
Steinkohle
30
0,80*
Braunkohle
20
0,75*
Holzkohle
31
0,35*
Holz trocken
15
0,50
Esbit
28
1,25
     
Spiritus
26
0,80
Heizöl
43
0,83
Benzin
41
0,75
Diesel
43
0,83
     
Erdgas
44
0,00080
Propangas
46
0,0020
Wasserstoff
120
0,00009

* bedeutet im geschütteten Zustand

Wie wird der Heizwert bestimmt?
Der Heizwert ist eine theoretische Größe, die nicht direkt experimentell bestimmt werden kann, da hier angenommen wird, dass nur gasförmige Verbrennungsprodukte entstehen. Experimentell bestimmt man den sog. Brennwert eines Stoffes. Die Brennstoffprobe wird in einem geschlossenen Gefäß in einer reinen Sauerstoffatmosphäre bei einem Druck von 30 bar verbrannt. Aus der Temperaturerhöhung des Systems, dem Gewicht der Probe und der Wärmekapazität des Kalorimetersystems lässt sich der Brennwert errechnen. Man bezeichnet diese Art von Kalorimeter auch Bombenkalorimeter. Der Brennwert liegt meist etwa 10% über dem Heizwert eines Stoffes.

prinzipieller Aufbau

modernes

Bombenkalorimeter

 

Auch die vom Menschen aufgenommene Nahrung wird im Körper verbrannt. Allerdings spricht man nicht vom Heizwert der Nahrung sondern vom Nährwert.

 

Stoff
Nährwert
in kJ/100g
Apfel
210
Weintrauben
310
Kabeljau
325
Kartoffeln
360
Joghurt
700
Ei
900
Pommes frites
1000
Marmelade
1000
Rindfleisch
1000
Mischbrot
1000
Schinken gekocht
1170
Semmel
1180
Camembert (45%)
1250
Stoff
Nährwert
in kJ/100g
Teigwaren
1630
Bockwurst
1630
Salzstangen
1525
Sachertorte
1800
Kartoffelchips
2136
Schokolade
2300
Butter
3160
 
 
Wasser
- - -
Buttermilch
145
Orangensaft
200
Bier
200
Milch (3,5%)
270
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