Temperatur steigen lassen: Wie viel Wärme birgt der Wahn des Ethanol-Feuers?

In der schönen Welt der Kalorimetrie gibt es ziemlich viel Mathematik die sich hinter den Kulissen abspielt. Die Aufgabe ist hier, herauszufinden, ebenso wie sehr die 🌡️ von 100 Gramm Wasser steigt, wenn man 0⸴2 Gramm Ethanol in der kleinen aber feinen Kammer des Kalorimeters verbrennen lässt. Zuerst einmal was passiert da eigentlich genau? Ethanol hat Lust auf ein Feuerchen und verwandelt sich in schicke Verbrennungsprodukte, während es eine Menge Wärme freisetzt. Hach die Chemie ist schon ein aufregendes Feld – die kleinen Moleküle feiern ihre pyrotechnischen Partys!

Wenn wir mit der Rechnung starten ist die molare Standardreaktionsenthalpie ΔHᵣ° für Ethanol die große, furchteinflößende Zahl von -1366,8 kJ/mol. Oh, das klingt schon mal nach einem ordentlichen Wärmepaket! Das ➖ bedeutet übrigens: Dass Energie freigesetzt wird. Jetzt müssen wir aus den 0⸴2 Gramm Ethanol die Stoffmenge n bestimmen. Das entspricht etwa 0⸴00432 mol Ethanol (Rechenakrobatik klappen lassen!).

Jetzt wird es spannend! Man multipliziert diese Stoffmenge mit der Freisetzung von -1366,8 kJ/mol. Das bringt eine Gesamtenergie von so circa -5,92 kJ zustande die wir genauso viel mit dem Wasser gönnen. Nun hüpfen wir zur verdienten Primer-Formel: ΔQ = Wasser * ΔT.

Das hat sich nicht zufällig Wasser ausgedacht; die spezifische Wärmekapazität von Wasser beträgt 4⸴2 kJ/(kg·K). Also, flinker Kopf, 4⸴2 kJ/K * 0⸴1 kg Wasser ergibt 0⸴42 kJ/K. Das muss nun um die halbe Temperaturdiffusions-Turbine behindert werden. Wenn man nun -5,92 kJ (die Aromatherapie-Energie des Ethanol) durch 0⸴42 kJ/K teilt, lässt das grandios 14⸴1 Grad Celsius als Temperaturerhöhung übrig. Das trifft den Nagel auf den Kopf, oder besser noch die Flamme mitten ins Herz!

Zusammengefasst: die Temperatur des Wassers in einem Kalorimeter kann gehörig steigen durch die gierige Verbraucher-Energie von 0⸴2 Gramm Ethanol. Das kann durchaus große Emotionen wecken, seien es Durst oder Aufregung – schließlich ist es weiterhin als nur ein silky Smoothy! Wollen wir hoffen, dass kein Wasser überkocht, während die Chemie ihren ganz speziellen Ausgleich findet!