Oberstufen-Chemiebuch Kontextorientiert/Die zwei bewährten Motoren-Typen im Vergleich: Unterschied zwischen den Versionen

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==Der Unterschied zwischen Diesel und Benzin ==
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==Der Unterschied zwischen Diesel und Benzin==
  
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| '''Funktionsweise des Otto-Viertakt-Motors''' || &nbsp;&nbsp;&nbsp; || '''Funktionsweise des Diesel-Viertakt-Motors'''
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|'''Funktionsweise des Otto-Viertakt-Motors'''||&nbsp;&nbsp;&nbsp;||'''Funktionsweise des Diesel-Viertakt-Motors'''
 
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== Oktanzahl ==
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==Oktanzahl==
 
Der Begriff Oktanzahl, wird fast jedem bekannt vorkommen. An den Tankstellen wird Werbung für Benzin mit hohen Oktanzahlen gemacht, was besonders gut sein soll. Was bedeutet diese Zahl allerdings? Welche Oktanzahlen sind wirklich notwendig? Wie ist die übliche Oktanzahl für Benzin- und Diesel-Treibstoff?   
 
Der Begriff Oktanzahl, wird fast jedem bekannt vorkommen. An den Tankstellen wird Werbung für Benzin mit hohen Oktanzahlen gemacht, was besonders gut sein soll. Was bedeutet diese Zahl allerdings? Welche Oktanzahlen sind wirklich notwendig? Wie ist die übliche Oktanzahl für Benzin- und Diesel-Treibstoff?   
  
 
Bevor wir die Theorie etwas genauer anschauen, gibt es eine Übung am PC zum Zeichnen von Molekülen.
 
Bevor wir die Theorie etwas genauer anschauen, gibt es eine Übung am PC zum Zeichnen von Molekülen.
  
=== Zeichnen von 3D-Modell von Alkanen ===
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===Zeichnen von 3D-Modell von Alkanen===
 
{{AufgabeNr|1|2=Nutze das in der Schule installierte Programm '''Avogadro''', um Alkane zu zeichnen, wie sie in der Aufgabe angegeben sind.
 
{{AufgabeNr|1|2=Nutze das in der Schule installierte Programm '''Avogadro''', um Alkane zu zeichnen, wie sie in der Aufgabe angegeben sind.
 
Wie das Programm Avogadro funktioniert, wird in den folgenden Videos erklärt. ''[http://avogadro.openmolecules.net/wiki/Main_Page Download-Seite] für zu Hause.''
 
Wie das Programm Avogadro funktioniert, wird in den folgenden Videos erklärt. ''[http://avogadro.openmolecules.net/wiki/Main_Page Download-Seite] für zu Hause.''
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:::<small>'''Hinweis:''' Man erhält ein Kalottenmodell in Avogadro, indem man als Darstellungsart "Van-der-Waals-Radien" verwendet. </small>
 
:::<small>'''Hinweis:''' Man erhält ein Kalottenmodell in Avogadro, indem man als Darstellungsart "Van-der-Waals-Radien" verwendet. </small>
 
* Das Kugelstab-Modell und das Kalottenmodell sollen in Avogadro gezeichnet werden und per Screenshot in die Textverarbeitung eingefügt werden.
 
* Das Kugelstab-Modell und das Kalottenmodell sollen in Avogadro gezeichnet werden und per Screenshot in die Textverarbeitung eingefügt werden.
** Nutzt dazu in der Schule das Programm "ksnapshot", zu dem es ein kurzes {{Video}} [http://www.youtube.com/watch?v=3s2ionQ9Pbw Video als Anleitung] gibt.
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** Nutzt dazu in der Schule das Programm "ksnapshot", zu dem es ein kurzes Video [http://www.youtube.com/watch?v=3s2ionQ9Pbw Video als Anleitung] gibt.
 
* Der Name wird normal eingetragen.  
 
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* Die Lewisschreibweise soll nach Ausdruck von Hand eingefügt werden.
 
* Die Lewisschreibweise soll nach Ausdruck von Hand eingefügt werden.
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| '''Vorstellung von Avogadro (1)'''
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|'''Vorstellung von Avogadro (1)'''
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| Im ersten Teil der Reihe wird gezeigt, wie man in Avogadro  Moleküle zeichnet, diese von verschiedenen Seite betrachten kann und bearbeitet.  
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|Im ersten Teil der Reihe wird gezeigt, wie man in Avogadro  Moleküle zeichnet, diese von verschiedenen Seite betrachten kann und bearbeitet.
|| Es wird gezeigt, wie man Benzol zeichnen kann. Zwischendurch wird bei Cyclohexan gezeigt, dass man verschiedene Konformere zeichnen kann. Und dann werden verschiedene Darstellungsarten gezeigt, wie auch eine Art Kalottenmodell.
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||Es wird gezeigt, wie man Benzol zeichnen kann. Zwischendurch wird bei Cyclohexan gezeigt, dass man verschiedene Konformere zeichnen kann. Und dann werden verschiedene Darstellungsarten gezeigt, wie auch eine Art Kalottenmodell.
 
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=== Liste einige Alkane in verschiedenen Darstellungen ===
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===Liste einige Alkane in verschiedenen Darstellungen===
 
Diese Tabelle zeigt einige Alkane und ihre Oktanzahl.
 
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! Alkan !! Lewisschreibweise !! Kugelstab-Modell !! Kalottenmodell !! Oktanzahl
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| Heptan || [[File:Heptan Skelett.svg|150px]] || [[File:Heptane-3D-balls-B.png|200px]] || [[File:Kalottenmodell Heptan.png|200px]] || 0
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|Heptan||[[File:Heptan Skelett.svg|150px]]||[[File:Heptane-3D-balls-B.png|200px]]||[[File:Kalottenmodell Heptan.png|200px]]||0
 
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| Hexan || [[File:Hexane displayed.svg|150px]] || [[File:Hexane-3D-balls-B.png|200px]] || [[File:Hexane-3D-space-filling.png|200px]] || 25
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| Pentan || [[File:Pentane.svg|150px]] || [[File:Pentane-3D-balls.png|200px]] || [[File:Pentane.png|200px]] || 62
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| 2-Methylpentan || [[File:2-méthylpentane.png|150px]] || -fehlt- || -fehlt- || 73
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| 2,3-Dimethylpentan || [[File:2,3-dimetilpentano.png|150px]] || [[File:2,3-diméthylpentane3D.png|150px]] || -fehlt- || 91
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|Butan||[[File:Butan Lewis.svg|100px]]||[[File:N-butane 3D.png|100px]]||[[File:Butane-3D-space-filling.png|100px]]||94
 
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| 2-Methylpropan || [[File:Isobutane.svg|100px]] || [[File:Isobutane-3D-balls.png|100px]] || [[File:Isobutane3.png|100px]] || 100
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| 2,2,4-Trimethylpentan || [[File:Alkane IUPAC1.PNG|150px]] || [[File:Isooctane-3D-balls.png|200px]] || [[File:Isooctane-3D-vdW.png|200px]] || 100 '''''- per Definition so festgelegt!'''''
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|2,2,4-Trimethylpentan||[[File:Alkane IUPAC1.PNG|150px]]||[[File:Isooctane-3D-balls.png|200px]]||[[File:Isooctane-3D-vdW.png|200px]]||100 '''''- per Definition so festgelegt!'''''
 
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=== Definitionen ===
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===Definitionen===
 
{{AufgabeNr|2|Kannst mit Worten beschreiben, was beim Molekül die Oktanzahl beeinflusst. Vergleiche dazu auch verschiedene Alkane, deren Molekülbau und deren Oktanzahl.}}
 
{{AufgabeNr|2|Kannst mit Worten beschreiben, was beim Molekül die Oktanzahl beeinflusst. Vergleiche dazu auch verschiedene Alkane, deren Molekülbau und deren Oktanzahl.}}
  
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{{Zitat_wpde|1=Die '''Cetanzahl''' beschreibt die Zündwilligkeit von '''Dieselkraftstoff'''. Je mehr unverzweigt aufgebaute Kohlenwasserstoffmoleküle prozentual im Kraftstoff enthalten sind, desto leichter entzündet er sich. Dieses Verhalten ist bei Dieselmotoren erwünscht.|2=Cetanzahl|3=26.1.2014}}
 
{{Zitat_wpde|1=Die '''Cetanzahl''' beschreibt die Zündwilligkeit von '''Dieselkraftstoff'''. Je mehr unverzweigt aufgebaute Kohlenwasserstoffmoleküle prozentual im Kraftstoff enthalten sind, desto leichter entzündet er sich. Dieses Verhalten ist bei Dieselmotoren erwünscht.|2=Cetanzahl|3=26.1.2014}}
  
== Umwelt-Bilanz von Diesel und Benzin im Vergleich ==
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==Umwelt-Bilanz von Diesel und Benzin im Vergleich==
  
 
Viele Artikel berichten über einen Vergleich von Diesel und Benzin-Motoren:
 
Viele Artikel berichten über einen Vergleich von Diesel und Benzin-Motoren:
* [http://www.windkraft-journal.de/2016/07/03/umweltbundesamt-vergleich-diesel-benziner-hybrid-oder-elektroauto-was-ist-besser-fuer-die-umwelt/87806 Umweltbundesamt-Vergleich: Diesel, Benziner, Hybrid- oder Elektroauto: Was ist besser für die Umwelt?]
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* [http://www.kein-diesel.at/seite14.htm Diesel - die wichtigsten Fakten (Die Krebsgefahr aus der Luft)]
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*[http://www.windkraft-journal.de/2016/07/03/umweltbundesamt-vergleich-diesel-benziner-hybrid-oder-elektroauto-was-ist-besser-fuer-die-umwelt/87806 Umweltbundesamt-Vergleich: Diesel, Benziner, Hybrid- oder Elektroauto: Was ist besser für die Umwelt?]
* [http://www.besser-autokaufen.de/konventionell.html Benzin und Diesel - Die Autokauf-Beratung vom VCD]
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*[http://www.kein-diesel.at/seite14.htm Diesel - die wichtigsten Fakten (Die Krebsgefahr aus der Luft)]
* [https://www.heise.de/autos/artikel/Greenpeace-Diesel-ist-der-dreckigste-Kfz-Kraftstoff-2921937.html Greenpeace: "Diesel ist der dreckigste Kfz-Kraftstoff" | heise Autos]
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*[http://www.besser-autokaufen.de/konventionell.html Benzin und Diesel - Die Autokauf-Beratung vom VCD]
* [http://www.zeit.de/wirtschaft/2015-07/diesel-kraftstoff-umwelt Kraftstoff: Wie dreckig ist der Diesel? | ZEIT ONLINE]
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*[https://www.heise.de/autos/artikel/Greenpeace-Diesel-ist-der-dreckigste-Kfz-Kraftstoff-2921937.html Greenpeace: "Diesel ist der dreckigste Kfz-Kraftstoff" | heise Autos]
* [http://www.zeit.de/mobilitaet/2016-06/abgas-diesel-benzin-partikel Abgas: Gefährliche Partikel aus dem Benziner | ZEIT ONLINE]
+
*[http://www.zeit.de/wirtschaft/2015-07/diesel-kraftstoff-umwelt Kraftstoff: Wie dreckig ist der Diesel? | ZEIT ONLINE]
* [https://www.umweltbundesamt.de/service/uba-fragen/autokauf-sind-diesel-benzinmotoren Autokauf: Sind Diesel- oder Benzinmotoren umweltfreundlicher? | Umweltbundesamt]
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*[http://www.zeit.de/mobilitaet/2016-06/abgas-diesel-benzin-partikel Abgas: Gefährliche Partikel aus dem Benziner | ZEIT ONLINE]
* [http://www.wiwo.de/unternehmen/auto/vw-abgasskandal-die-maer-vom-umwelt-killer-diesel/12469518.html VW-Abgasskandal: Die Mär vom Umwelt-Killer Diesel]
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*[https://www.umweltbundesamt.de/service/uba-fragen/autokauf-sind-diesel-benzinmotoren Autokauf: Sind Diesel- oder Benzinmotoren umweltfreundlicher? | Umweltbundesamt]
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*[http://www.wiwo.de/unternehmen/auto/vw-abgasskandal-die-maer-vom-umwelt-killer-diesel/12469518.html VW-Abgasskandal: Die Mär vom Umwelt-Killer Diesel]
  
 
{{AufgabeNr|XX|Wählt zunächst einen der Artikel aus und informiert euch über die Auswirkungen der zwei Motorentypen auf die Umwelt. Nutzt für die Beantwortung der Fragen nur den jeweiligen Artikel
 
{{AufgabeNr|XX|Wählt zunächst einen der Artikel aus und informiert euch über die Auswirkungen der zwei Motorentypen auf die Umwelt. Nutzt für die Beantwortung der Fragen nur den jeweiligen Artikel
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}}
  
* [http://www.kfz-tech.de/Biblio/Benzinmotor/VerglBenzDies.htm Benzin-/Dieselmotor (Vergleich)]
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*[http://www.kfz-tech.de/Biblio/Benzinmotor/VerglBenzDies.htm Benzin-/Dieselmotor (Vergleich)]
  
 
{{AufgabeNr|XX|2=Ein Liter Benzin (reines Isooktan) und ein Liter Diesel (reines Cetan=Hexadecan) werden verbrannt.
 
{{AufgabeNr|XX|2=Ein Liter Benzin (reines Isooktan) und ein Liter Diesel (reines Cetan=Hexadecan) werden verbrannt.
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== Weitere Videos ==
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==Weitere Videos==
 
Für Interessierte: [https://www.youtube.com/watch?v=KEwn8YNrgx8 Terra X - Das Diesel Rätsel]
 
Für Interessierte: [https://www.youtube.com/watch?v=KEwn8YNrgx8 Terra X - Das Diesel Rätsel]
 
  
 
[[Kategorie:Chemie]]
 
[[Kategorie:Chemie]]

Aktuelle Version vom 14. Mai 2022, 04:11 Uhr

Der Unterschied zwischen Diesel und Benzin


Funktionsweise des Otto-Viertakt-Motors     Funktionsweise des Diesel-Viertakt-Motors

Oktanzahl

Der Begriff Oktanzahl, wird fast jedem bekannt vorkommen. An den Tankstellen wird Werbung für Benzin mit hohen Oktanzahlen gemacht, was besonders gut sein soll. Was bedeutet diese Zahl allerdings? Welche Oktanzahlen sind wirklich notwendig? Wie ist die übliche Oktanzahl für Benzin- und Diesel-Treibstoff?

Bevor wir die Theorie etwas genauer anschauen, gibt es eine Übung am PC zum Zeichnen von Molekülen.

Zeichnen von 3D-Modell von Alkanen

Aufgabe 1

Nutze das in der Schule installierte Programm Avogadro, um Alkane zu zeichnen, wie sie in der Aufgabe angegeben sind. Wie das Programm Avogadro funktioniert, wird in den folgenden Videos erklärt. Download-Seite für zu Hause.

Zur Aufgabenstellung im Arbeitsauftrag 7 auf Seite 34 im Saltersbuch "Chemical Stroyline":

  • Öffne ein Text-Dokument und erstelle eine Tabelle mit den folgenden Spalten:
    • Name des Alkans, Summenformel, Lewisschreibweise , Octanzahl, Kugelstab-Modell, Kalottenmodell
Hinweis: Man erhält ein Kalottenmodell in Avogadro, indem man als Darstellungsart "Van-der-Waals-Radien" verwendet.
  • Das Kugelstab-Modell und das Kalottenmodell sollen in Avogadro gezeichnet werden und per Screenshot in die Textverarbeitung eingefügt werden.
    • Nutzt dazu in der Schule das Programm "ksnapshot", zu dem es ein kurzes Video Video als Anleitung gibt.
  • Der Name wird normal eingetragen.
  • Die Lewisschreibweise soll nach Ausdruck von Hand eingefügt werden.
Vorstellung von Avogadro (1) Vorstellung von Avogadro (2)
Im ersten Teil der Reihe wird gezeigt, wie man in Avogadro Moleküle zeichnet, diese von verschiedenen Seite betrachten kann und bearbeitet. Es wird gezeigt, wie man Benzol zeichnen kann. Zwischendurch wird bei Cyclohexan gezeigt, dass man verschiedene Konformere zeichnen kann. Und dann werden verschiedene Darstellungsarten gezeigt, wie auch eine Art Kalottenmodell.

Liste einige Alkane in verschiedenen Darstellungen

Diese Tabelle zeigt einige Alkane und ihre Oktanzahl.

Alkan Lewisschreibweise Kugelstab-Modell Kalottenmodell Oktanzahl
Heptan Heptan Skelett.svg Heptane-3D-balls-B.png Kalottenmodell Heptan.png 0
Hexan Hexane displayed.svg Hexane-3D-balls-B.png Hexane-3D-space-filling.png 25
Pentan Pentane.svg Pentane-3D-balls.png Pentane.png 62
3-Methylhexan 3-Methylhexane.svg 3-Methylhexane-3D-balls.png -fehlt- 65
2-Methylpentan 2-méthylpentane.png -fehlt- -fehlt- 73
3-Methylpentan 3-Methylpentan.svg 3-Methylpentane-3D-balls.png 3-Methylpentane-3D-spacefill.png 75
2,3-Dimethylpentan 2,3-dimetilpentano.png 2,3-diméthylpentane3D.png -fehlt- 91
2-Methylbutan 2-méthylbutane.png Isopentane-3D-balls.png -fehlt- 93
Butan Butan Lewis.svg N-butane 3D.png Butane-3D-space-filling.png 94
2-Methylpropan Isobutane.svg Isobutane-3D-balls.png Isobutane3.png 100
2,2,4-Trimethylpentan Alkane IUPAC1.PNG Isooctane-3D-balls.png Isooctane-3D-vdW.png 100 - per Definition so festgelegt!

Definitionen

Aufgabe 2
Kannst mit Worten beschreiben, was beim Molekül die Oktanzahl beeinflusst. Vergleiche dazu auch verschiedene Alkane, deren Molekülbau und deren Oktanzahl.


Die Oktanzahl definiert ein Maß für die Klopffestigkeit eines Ottokraftstoffes. Der Zahlenwert der Oktanzahl bis 100 gibt an, wie viel %-Volumenanteil Isooktan C8H18 (ROZ = 100) sich in einer Mischung mit n-Heptan C7H16 (ROZ = 0) befinden muss, damit diese die gleiche Klopffestigkeit (in einem Prüfmotor nach ROZ oder MOZ) aufweist wie der zu prüfende Kraftstoff. Zum Beispiel würde eine Oktanzahl von ROZ = 95 eines Benzins bedeuten, dass dessen Klopffestigkeit einem Gemisch aus 95 vol.% Isooktan und 5 vol.% n-Heptan entspricht.

Wikipedia-logo.png Oktanzahl, Wikipedia – Die freie Enzyklopädie, 26.1.2014 - Der Text ist unter der Lizenz „Creative Commons Attribution/Share Alike“ verfügbar; zusätzliche Bedingungen können anwendbar sein. Siehe die Nutzungsbedingungen für Einzelheiten. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.

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Das Klopfen im Motor ist eine Frühzündung des Benzin-Luftgemisches. Durch die Verdichtung und die Wärme in den Zylindern des Ottomotors kann es zu vorzeitigen Selbstzündungen des Benzin-Luft-Gemisches kommen (= Klopfen). Unverzweigte Kohlenwasserstoffe neigen zu dieser Frühzündung, während verzweigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe sowie Aromaten eine relativ hohe Klopffestigkeit besitzen.

Wikipedia-logo.png Klopffestigkeit, Wikipedia – Die freie Enzyklopädie, 26.1.2014 - Der Text ist unter der Lizenz „Creative Commons Attribution/Share Alike“ verfügbar; zusätzliche Bedingungen können anwendbar sein. Siehe die Nutzungsbedingungen für Einzelheiten. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.

Extension:DynamicPageList (DPL), version 3.3.2: Warnung: Kein passender Eintrag gefunden!


Die Cetanzahl beschreibt die Zündwilligkeit von Dieselkraftstoff. Je mehr unverzweigt aufgebaute Kohlenwasserstoffmoleküle prozentual im Kraftstoff enthalten sind, desto leichter entzündet er sich. Dieses Verhalten ist bei Dieselmotoren erwünscht.

Wikipedia-logo.png Cetanzahl, Wikipedia – Die freie Enzyklopädie, 26.1.2014 - Der Text ist unter der Lizenz „Creative Commons Attribution/Share Alike“ verfügbar; zusätzliche Bedingungen können anwendbar sein. Siehe die Nutzungsbedingungen für Einzelheiten. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.

Extension:DynamicPageList (DPL), version 3.3.2: Warnung: Kein passender Eintrag gefunden!


Umwelt-Bilanz von Diesel und Benzin im Vergleich

Viele Artikel berichten über einen Vergleich von Diesel und Benzin-Motoren:


Aufgabe XX

Wählt zunächst einen der Artikel aus und informiert euch über die Auswirkungen der zwei Motorentypen auf die Umwelt. Nutzt für die Beantwortung der Fragen nur den jeweiligen Artikel

  • Welcher Motor verursacht welche Abgase?
  • Wie kann man erklären, warum dieses Abgas besonders in diesem Motor-Typ entsteht?
  • Welche Wirkung hat dieses Abgas?

Vergesst nicht zu notieren:

  • Wer veröffentlicht den Artikel?
  • Informiere dich, wenn du nicht weißt "wer" das ist.
  • Wie schätzt du die Qualität des Artikels ein? Wie ist der Artikel geschrieben?
Falls ihr zu schnell fertig seid, lest euch weitere Artikel durch. Notiert in einer weiteren Spalte die entsprechenden Informationen.


Aufgabe XX

Ein Liter Benzin (reines Isooktan) und ein Liter Diesel (reines Cetan=Hexadecan) werden verbrannt.

  • Bestimme über die Dichte die Stoffmenge für je ein Liter.
  • Gleiche die Reaktionsgleichungen zur Verbrennung von Benzin und Diesel aus.
  • Bestimme die Verbrennungsenthalpie für ein je 1 mol von Benzin und Diesel.
  • Bestimme für 1 l des Treibstoffs
    • wieviel Energie frei wird.
    • wieviel mol CO2 frei wird.
    • wieviel NOx frei wird.

Weitere Videos

Für Interessierte: Terra X - Das Diesel Rätsel