An die Chemiker: Brennwert aus Summenformel?

[kolja]

Hallo ihr Chemiker das draußen

Ich würde gerne wissen, wie man aus der Summenformel eines Stoffes seinen Brennwert berechnet.

Gegeben sei C10H14O7 als Summenformel für Holz.

Wie kann ich chemisch bzw. rechnerisch nachweisen, das der Brennwert bei ca. 5 kWh/mg Holz liegt?

Grüße Kolja

 

[kolja]

Aber wo bekomme ich die genaue(!) Masse meiner Model-Holz Verbindung her?
Dafür benötige ich ja die Art der Bindungen...

 

[Helios]

Ja, stimmt. Die müsste respektive müssten natürlich gegeben sein. Und das ist dann ja auch das Problem. Ansonsten haben wir quasi eine Gleichung mit zwei Unbekannten. Daraus ergibt sich nichts.

Die Standardenthalpien hast du ja. Fehlt noch die Enthalpie deines Holzes. Diese musst du entweder aus einer Tabelle suchen oder mit einem Kalorimeter messen. Ich würde der Einfachheit halber das erstere vorziehen .


LG Uwe

 

[kolja]

Ja, der Brennwert für "Holz" liegt bei 5kWh/kg lt. Literatur.
Es sind auch genügend Baumarten mit ihren spezifischen Werten zu finden.
Das wird sicher jemand mit so ner (Achtung jetzt aber) Kalorien-Bombe gemessen haben.

Aber, das was ich möchte, ist ja die Praxis (das Messen) mit der Theorie (das Berechnen über die Reaktionsgleichung)
miteinender vergleichen.

Und zwar keine Verbrennungsvorgänge, sonder die Vergasung von Holz.

Frei geschrieben etwa so:

Holz hat einen Brennwert von X, mit welchem ich die Bude heizen kann (Wirkungsgrad der Heizung einmal beiseite..).
Wenn ich es vergase, brauche ich Energie für die Pyrolyse etc. und habe ein Holzgas mit dem Brennwert Y.
Davon werden die benötigten Energien abgezogen, bleibt Z.

Jetzt ist die Frage, wie groß kann Z werden, wenn alles ohne Wandlungsverluste abläuft?

Dann hätte ich mit Z_gemessen / Z_berechnet den Gütegrad der Holzvergasung.

Ein Kapitel meiner BA.

Grüße Kolja

 

[buddabrod]

Da ist erst einmal die Frage: wie gut ist dein Holz?
Hast du immer die gleichen Materialparameter?
Wie groß ist die Schwankung?
Ist mal mehr Harz, mal mehr Wasser, mal eine andere Holzzusammensetzung dabei?
Um welches Material geht es genau? (einfach mal bei einem Lieferanten dafür anfragen)
Je mehr du über das tatsächliche Material weißt, desto sinnvoller wird dein Modell - ohne realen Bezug macht deine Theorie dabei eh keinen großen Sinn.

Einfach ins Blaue raten ist nicht sinnvoll.

 

[kolja]

Nabend

@buddabrod
Deine Fragen bzw. Anregungen gehen etwas an meiner Problemstellung vorbei.

Nochmal ganz kurz:

Ich möchte den Gütegrad einer Holzvergasung berechnen.

Dafür benötige ich den Brennwert des erzeugten Holzgases
und den Brennwert der theoretische Maximalausbeute des Holzgases.

Für letzteren möchte ich gerne eine Summenformel für Holz finden,
mit welcher sich der Brennwert rechnerisch ermitteln lässt.

Aber, wie Helios (und ich) festgestellt haben, geht das nicht,
da nicht bekannt ist, welche Art von Bindungen vorliegen.

Die bislang ausführlichste Analyse habe ich hier (Seite 12) gefunden:
https://www.dbfz.de/web/uploads/media/Wagner_01.pdf

Wenn ich mir aber aus diesen Wertern die Summenformel errechne, bekomme ich:

C6,3 H15,7 O2,5 (also 57,5%C, 12%H, 30,5%O)


was ein deutlicher Unterschied zu meiner bisherigen Summenformel ist:

C10 H14 O7 (also 48,8%C, 5,7%H, 45,5%O)

In Klammern die Werte in Massenprozent,
wobei die der zweiten Formel gut, die der Ersten gar nicht zu den weiteren Literaturangaben passen...

 

[buddabrod]

Dafür benötige ich den Brennwert des erzeugten Holzgases

..welcher praktisch bestimmt wird?

und den Brennwert der theoretische Maximalausbeute des Holzgases.

Für letzteren möchte ich gerne eine Summenformel für Holz finden,
mit welcher sich der Brennwert rechnerisch ermitteln lässt.

Nochmal: dafür kommt es auf das Holz an. Du kannst vom Stärkegehalt einer Kartoffel nicht auf Äpfel schließen.

Aber, wie Helios (und ich) festgestellt haben, geht das nicht,
da nicht bekannt ist, welche Art von Bindungen vorliegen.

Nein. Dafür gibt es die schon erwähnte Reaktionsenthalpie.

Die bislang ausführlichste Analyse habe ich hier (Seite 12) gefunden:
https://www.dbfz.de/web/uploads/media/Wagner_01.pdf

Siehe Holzzusammensetzung - genau das meinte ich.

 

[kolja]

Hallo Buddabrod

Den Brennwert von Holzgas, welches aus CO, H2 und CH4 besteht, kann ich mir ausrechnen,
da für diese Oxidationsreaktionen Reaktionsenthalpien vorhanden sind.
Die sind auch gemessen, aber durch wahrscheinlich unzählige Experimente sehr sehr genau.

Die experimentell gemessenen Brennwert (kWh/kg) von unterschiedlichen Holzarten
unterscheidet sich nicht wesentlich. Außer bei Nadelhölzern, aber die brauche ich nicht...

Mit den Daten aus dem Dokument aka der Biopolymer-Datenbank kann was nicht stimmen.
Ich habe mal alle Bestandteile aufsummiert (prozentual) und erhalte folgende Summenformel:

C6,3H15,7O2,9

Was sehr sehr unrealistischen Verhältnissen entspricht:
C: 57,6%
H: 11,9%
O: 30,5%

Wenn sich die Literatur in einem halbwegs einig ist dann mit der elementaren Zusammensetzung von Holz:
C: 50%
H: 6%
O: 43%
Rest: 1%

Gruß Kolja

P.S.
Danke fürs weiterdiskutieren:thumbup:

 

[kolja]

Stand der Dinge:

Die Standardbildungsenthalpie von Holz habe ich mir über die Reaktionsgleichung der vollständigen Verbrennung,
und den Brennwert für Holz ausgerechnet.

Alternativ wäre es natürlich noch über eine Vielzahl von Rektionsgleichungen gegangen,
bei denen die Reaktionsenthalpien bekannt sind.
Das hatten wir doch alle mal in der Schule: GleichungA - GleichungB und so...

Der Unterschied zwischen den beiden Werten ist, neben der Messungenauigkeit,
die Spannungsenthalpie.
Diese beschreibt die zwischenmolekularen Bindungsenergien bei komplexeren Verbindungen.
z.B. sind bei Aromatischen Verbindungen

Viel gelernt in letzter Zeit, jetzt muss mal was zu Papier gebracht werden.

Kolja

 

[buddabrod]

Die Standardbildungsenthalpie von Holz habe ich mir über die Reaktionsgleichung der vollständigen Verbrennung,
und den Brennwert für Holz ausgerechnet.

Klar geht das, aber auch nur, wenn der Brennwert recht gut stimmt

Alternativ wäre es natürlich noch über eine Vielzahl von Rektionsgleichungen gegangen,
bei denen die Reaktionsenthalpien bekannt sind.

Das war ja mein Vorschlag. Evtl. wäre da der Gesamtfehler aber auch nicht gering - s.u.

Der Unterschied zwischen den beiden Werten ist, neben der Messungenauigkeit,
die Spannungsenthalpie.
Diese beschreibt die zwischenmolekularen Bindungsenergien bei komplexeren Verbindungen.
z.B. sind bei Aromatischen Verbindungen

Ah, das kannte ich ja garnicht. Scheint ja aber nur das Maß der Abweichung von der theoretischen Betrachtung zu sein.

Viel gelernt in letzter Zeit, jetzt muss mal was zu Papier gebracht werden.

Viel Erfolg dabei!