Wie viel wiegt Energie?
von Maximilian Wolf
Ziel des Versuchs Dieser Versuch begegnet der SchülerInnenvorstellung, dass bei exothermen Reaktionen die Abgabe von Wärmeenergie mit einem messbaren Massenverlust einhergeht.
Vorbemerkung
SuS haben oft die Vorstellung, dass umgewandelte, als Licht oder Wärme beobachtbare Energie, eine (im Sinne Einsteins messbare) Masse besitzt und diese bei exothermen Reaktionen dem System verloren geht. Der folgende Versuch greift diese SchülerInnenvorstellung auf und zeigt durch einfaches Wiegen, dass ein abgeschlossenes System, aus dem Energie aber keine Stoffe entweichen können, vor und nach der Reaktion die gleiche Masse aufweisen.
Materialien
Reagenzglas, Luftballon, Streichhölzer, Gasbrenner, Holzklammer
Chemikalien
Streichholzköpfchen
Durchführung
In ein Reagenzglas werden fünf Streichholzköpfchen gegeben und das Reagenzglas mit einem Luftballon verschlossen. Die Apparatur wird gewogen. Über dem Gasbrenner werden die Streichholzköpfchen zur Zündung gebracht. Die Apparatur wird nach dem Abkühlen erneut gewogen.
Beobachtung
Die Zündung der Streichholzköpfchen erfolgt unter kurzen Aufflammen und Gasentwicklung, die den Luftballon aufbläht. Das Gewicht des verschlossenen Reagenzglases ist vor und nach der Reaktion gleich.
Abbildungen
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Der Versuchsaufbau. -
Die Massen sind vor und nach der Reaktion identisch.
Deutung
Bei der Reaktion der Streichholzköpfchen mit Sauerstoff im Reagenzglas erfolgt eine Energieumwandlung von energiereichen Stoffen zu energieärmeren chemischen Stoffen. Die freigewordene Energie wird uns als Volumenarbeit (Aufblähen des Luftballons), Wärmeentwicklung und Aufflammen (Lichtenergie) sichtbar, die aus dem Reagenzglas in die Umgebung entwichen können. Dennoch bleibt die Masse konstant, woraus folgt, dass die beteiligten Stoffe trotz Energieabgabe die gleiche Masse besitzen. Energie hat im Labormaßstab keine messbare Masse.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse
Literatur
Barke, H. (2006). Chemiedidaktik: Diagnose und Korrektur von Schülervorstellungen. S. 291 – 319. Berlin: Springer.