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 Sauerstoff 1
Lassen Sie uns über Sauerstoff sprechen. Gewisse Besonderheiten 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 |
| O | 16 u* |
| C | 12 u* |
| H | 1 u* |
C8H16 + 12 O2 = 8 CO2 + 8 H2O
112 u + 384 u = 352 u + 144 u
*Die Einheit der atomaren Masse (Atomic Mass Unit)
bezieht sich im Prinzip auf das kleinste Atom, den Wasserstoff. Jedes größere ist dann ein ganzzahliges Vielfaches davon. Das stimmt zwar nicht ganz und muss inzwischen auf den Kohlenstoff als 1/12 bezogen
werden, ist aber trotzdem bis auf drei Stellen hinter dem Komma genau. Das 'u' als Einheit steht also für die Unit. |
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 1.659 ergibt. Wenn Sie dieses Ergebnis zu 112 ins Verhältnis setzen, erhalten Sie rechnerisch:
| Stöchiometrisches Massenverhältnis |
| Massenanteile: 14,8 : 1 |
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 (C8H
16) 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.
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