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Fl
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Uup
116
Lv
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Uus
118
Uuo

Sauerstoff


Stickstoff

Lassen Sie uns hauptsächlich über Sauerstoff und auch ein wenig über Stickstoff sprechen. Gewisse Besonderheiten der beiden beantworten uns die Frage, warum ein Benziner wie z.B. die S-Klasse bei 200 g/km CO2-Ausstoß einen Verbrauch von 8,6 Liter auf 100 km haben kann. Denn die 200 Gramm ergeben 20 Kilogramm auf 100 Kilometer, aber die 8,6 Liter Superbenzin bestenfalls 6,8 kg. Wo kommt diese enorme Zusatzmasse von 13,2 kg her?

Nehmen wir den Kraftstoff als homogen aus C8H16-Molekülen gebildet an, dann ergibt sich folgende Formel:

C8H16 + 12 O2 = 8 CO2 + 8 H2O

Aber die Sauerstoffatome sind nur in Verbindung mit Luft zu haben und dort nur als exakt 23,16 Prozent der Masse. Sie bringen also noch 76,84 Prozent zusätzliche Masse mit, das allermeiste mit 75,53 Prozent Stickstoff.

Gerundete Atommassen
O16 u*
C12 u*
H1 u*
* Das 'u' wird hier erklärt.

C8H16+12 O2=8 CO2 + 8 H2O
112 u+384 u=352 u + 144 u

Es besteht also zwischen Kraftstoff und reinem Sauerstoff das Massenverhältnis von 112 zu 384. Die 384 sind aber ein Anteil von 23,16 Prozent. Nach einfachem Dreisatz kann dieser Anteil von 384 also durch 23,16 geteilt und mit 100 multipliziert werden, was 1659 ergibt. Wenn Sie dieses Ergebnis zu 112 ins Verhältnis setzen, erhalten Sie rechnerisch das

Stöchiometrische Mischungsverhältnis
14,8 : 1 (Massenanteile)

Während der Verbrennung haben sich allerdings die Kohlenstoffatome mit dem schweren Sauerstoff aus der Luft verbunden. Sie brauchen also nur die 352 (8 CO2) durch die 112 (C8H16) zu teilen und schon kommen Sie auf etwa das gleiche Verhältnis wie die 20 kg (CO2) durch die 6,8 kg (Kraftstoff) von etwa 3 zu 1.

Was lernen wir daraus? Der Verbrennungsmotor muss bei weitem nicht alles mitschleppen, was er zur Verbrennung braucht. Den rechnerisch deutlich größeren Masseanteil des Sauerstoffs entnimmt er der Luft. Das erklärt einmal mehr, wie ungeheuer viel Energie im Prinzip in einem Liter Kraftstoff steckt und wie schwer es sein wird, diese Energieform zu ersetzen.

In einem Bereich wird besonders deutlich, um wie viel größer der Tank sein müsste, wenn man nur den Sauerstoff mitschleppen müsste, das ist die Raumfahrt. Wenn man dort von einem wieder verwendbaren Shuttle spricht, meint man nur die Spitze der Rakete. Der riesige Rest wird für jeden Start neu gebaut, mit Treibstoff und Sauerstoff gefüllt und stufenweise abgeworfen. 10/13


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