Versuch 23: Benzin im Piezozünder - Einleitung

An Tankstellen ist das Rauchen nicht erlaubt und das nicht ohne Grund. Grund dafür sind leicht entzündliche Gase der Kraftstoffe. Diese leicht flüchtigen Kohlenwasserstoffe sind nicht nur leicht entzündlich sondern in der richtigen Mischung auch explosiv. Bei Bildern in Zeitungen oder Reportagen im Fernsehen, die von Gasexplosionen in Wohnhäusern berichten kann auffallen, dass die Explosion meistens im Erdgeschoss oder höheren Etagen stattgefunden hat.

Zugegebener Maßen ist das in vielen Fällen gar nicht mehr zu erkennen. Untere Etagen sind in glücklichen Fällen nicht betroffen, doch ergeht es den dortigen Bewohnern auch nicht besser. Tritt in einem Mehrfamilienhaus Gas aus, so passiert dies am häufigsten im Keller. Im Keller breitet sich das Gas weitläufig aus, verdrängt die dortige Luft und überschreitet damit schnell die Explosionsgrenze. Diese ist das Mischungsverhältnis von Luftsauerstoff und Gas, bei dem beide explosiv reagieren.

In höheren Etagen ist die Belüftung der Räume deutlich besser und somit auch die Durchmischung des Gases mit Sauerstoff. Als Zündquelle reicht ein Funke, der durch ein eingeschaltetes Elektrogerät oder einen eingeschalteten Lichtschalter entstehen kann. Tritt Gas in höheren Etagen aus, so sinkt es, schwerer als Luft, in die unteren Etagen, bis es zur Zündung auf Grund eines günstigen Mischverhältnisses kommt. So kann Bewohnern unterer Etagen zwar die Explosion erspart bleiben, das sinkende Gas kann aber die Luft verdrängen und so im Schlaf töten.

Zum Schutz gegen Gasunfälle mischt man dem geruchlosen Heizgas Geruchsstoffe bei, die beim Austritt aus der Leitung darauf aufmerksam machen. Daneben kann man nur eine makabere Methode aus dem Bergbau nutzen. Eine Familie wurde in Ihrem Haus vor einem Gasleck von ihrem Wellensittich gewarnt und gerettet. Der kleine Held wurde durch viel geringere Mengen von Kohlenstoffmonoxid getötet, als für seine Gastfamilie nötig wäre. Diese fand den toten Vogel in seinem Käfig, vernahm einen leichten Gasgeruch und konnte noch rechtzeitig das Haus verlassen.

Sicherheitssymbole

Als Schülerversuch geeignet. Schutzbrille tragen! Gesundheitsschädlich Leichtentzündlich

Chemikalien

  • Wundbenzin (Petrolether)

Materialien

  • Filmdose mit Piezozünder

Durchführung

Zur Durchführung des Versuchs wird eine handelsübliche Filmdose benötigt. Diese Filmdose wird am Dosenboden mit zwei kleinen Löchern versehen. Durch die Löcher steckt man zwei abisolierte Kabelenden, die mit einem handelsüblichen elektrischen Piezozünder verbunden sind.

Dazu muss das Gehäuse des Zünders geöffnet werden und die beiden Kabel mit den entsprechenden Polen am piezoelektrischen Element fest verbunden werden.

Danach werden die entstandenen Öffnungen in der Wand der Filmdose mit Montageklebstoff oder ähnlichem wieder luftdicht abgedichtet. Für den Versuch wird der Raum abgedunkelt. Mit einer Pipette gibt man vier bis sechs Tropfen des Wundbenzins in die Filmdose und verschließt sie schnell mit dem Kunststoffdeckel.

Die Dose wird ordentlich geschüttelt und dann über den Piezozünder gezündet. Danach kann der Versuch mit verschiedenen Benzinmengen aus der Pipette wiederholt werden.

Entsorgung

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Ergebnisse

Das Benzin-Luft-Gemisch ist nicht immer zündfähig. Bei der Versuchsreihe fällt auf, dass das Gemisch bei einer Tropfenzahl von vier bis sechs Tropfen besonders gut zünd- bzw. explosionsfähig ist.

Die Explosionsgrenze ist eine Schranke ab der ein Gas, wie hier das beim Schütteln entstehende Benzingas in einem Gasgemisch gezündet werden kann. Innerhalb der Explosionsgrenzen ist das Gemisch zündfähig, außerhalb nicht. Bei Benzin liegen diese Grenzen zwischen 0.8 vol-% und 8 vol-%. Optimal ist eine Mischung von ca. 1.6 vol-%.

Ein Automotor wird nach diesem Prinzip betrieben. Benzin wird fein verteilt eingeleitet und das Gasgemisch gezündet. Die dabei entstehende Energie treibt die Kolben des Motors an.

Der berühmte Otto-4-Takt Motor saugt im ersten Takt ein Benzin-Luft-Gasgemisch an, im zweiten Takt wird das Gemisch im Kolben verdichtet, wodurch es stark erwärmt wird. Im dritten Takt zündet der Funken der Zündkerze das Gemisch. Durch die hohe Temperatur der Verbrennung dehnen sich die Verbrennungsgase stark aus und drücken den Kolben nach unten. Der Kolben ist so angebracht, das er sich nach dem herunterdrücken im vierten Takt wieder nach oben bewegt. Die Abgase werden abgelassen und der Vorgang beginnt von neuem.

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Versuchsbild

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NEU

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