Die Luft

Ein Experimentalvortrag von

Ines Hagmann & Stefanie Kern

Gliederung

1. Bezug zu den Bildungsstandards NWA

2. Wissenswertes zur Luft

3. Zusammensetzung der Luft

4. Dichte der Luft

5. Luftdruck

6. Flüssige Luft

7. Rolle der Luft bei der Verbrennung

1. Einordnung des Themas „Luft“ in die Bildungsstandards NWA (RS)

• „Luft“ im Rahmen des themenorientierten Unterrichts: Klassen 5-7

• Exemplarische Reaktionen mit O2, CO2 und Metalle planen, durchführen, beschreiben

• Verbrennung als lebenswichtige Stoffänderung unter Beteiligung von O2

• Stoffeigenschaften erkennen und einordnen

2. Wissenswertes zur Luft

• Homogenes Gemisch versch. Gase

• Gasförmig

• Farblos

• Sdp. und Smp. können nur näherungsweise angegeben werden (Gasgemisch)Sdp. ca. –194,3 °C(Vgl.: O2 = -183 °C, N2 = -196 °C)

3. Zusammensetzung der Luft

3.1 Bestandteile der Luft

3.2 Nachweis des O2 - Gehalts

3.3 Nachweis von O2 mit Phosphor

3.4 Nachweis von CO2 aus Atemluft

3.5 Nachweis von CO2

3.1 Bestandteile der Luft

Variable Bestandteile: H2O, O3, NH3, SO2, CO, NO2, H2O2, SO3, Rn, Stäube und Aerosole

Sauerstoff20,94%

Edelgasecirca 1%

Kohlenstoff-dioxid

0,038%

Stickstoff78,09%

3.2 Nachweis des O2 – Gehalts

Durchführung:

100 ml Luft über heiße

Eisenwolle leiten.

2 Fe + O2 2 FeO

Ergebnis:

„Verbrauch“ des O2 ablesen

=> O2-Gehalt: etwa 20%

3.3 Nachweis von O2 mit PhosphorDurchführung:Weißer Phosphor entzünden und in die Glasglocke einführen;diese sofort verschließen.P4 + 5 O2 P4O10

Ergebnis:Wassersäule steigt, O2 wird

verbraucht => Luft enthält O2

Hinweis:Versuch demonstriert nicht diequantitative Zusammensetzung der Luft.

Verbrennungs-löffel

Phosphor

Stopfen

Glasglocke

Wanne

Wasser

Stopfen

3.4 Nachweis von CO2 aus Atemluft

Durchführung:

Nachweis von CO2 durch

Bildung von CaCO3:

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

Ergebnis:

Nachweis durch Trübung

des „Kalkwassers“.

3.5 Nachweis von CO2

Durchführung:

Nachweis von CO2 durch

Bildung von CaCO3:

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

Ergebnis:

Im Prinzip:

Nachweis von CO2 durch Trübung

Aber: Keine Trübung erkennbar, da zu

Wenig CO2 in Luft.

4. Dichte der Luft

Durchführung:Glasgefäß wiegen:a) evakuiertb) mit Luft (100 ml)

Ergebnis:Masse der Luftportiondurch ihr Volumendividieren:Dichte = Masse : Volumen(1,205 g/l bei 20°C)Unser Ergebnis: 1,09 g/l

5. Luftdruck

5.1 Eine Dose bekommt Dellen

5.2 Ein Luftballon füllt sich selbst

5.3 Messung mit Barometer

5.1 Eine Dose bekommt Dellen

Durchführung:

Erwärmte Luft dehnt

sich aus,

beim Abkühlen zieht sie

sich Zusammen.

Ergebnis:

Implosion

5.2 Ein Luftballon füllt sich selbst

Durchführung:

Kalte Luft wird durch

heißes Wasserbad

erwärmt.

Ergebnis:

Heiße Luft dehnt sich

Aus, Luftballon bläst sich

auf.

5.3 Messung mit Barometer

Durchführung:

Rundkolben an

Barometer anschließen

und

a) in Eiswasser tauchen

b) in heißes Wasser tauchen

850

900

950

1000

1050

1100

1150

1200

280 331

Temperatur in Kalvin

Dru

ck in

hP

a

Ergebnis:Luftdruck proportional zur Temperatur

6. Flüssige Luft

6.1 Luftverflüssigung nach Linde

6.2 Luftverflüssigung mit flüssigem Stickstoff

6.3 Flüssige Luft fördert Verbrennung

6.4 Aufglühen einer Zigarette in flüssiger Luft

6.1 Luftverflüssigung nach Linde

• Luft komprimieren Erwärmung

• mit Kühlwasser auf Normaldruck expandieren Abkühlung

• Kaltluft dient zum Vorkühlen der komprimierten Luft

• nach der Expansion wird diese noch kälter flüssig

 

6.2 Luftverflüssigung mit flüssigem Stickstoff

Durchführung:

Mit flüssigem Stickstoff

(- 196 °C) „Luft“

abkühlen.

Ergebnis:

Flüssige Luft (blau)

Flüssiger O2 – 183 °C

6.3 Flüssige Luft fördert Verbrennung

Durchführung:

In die flüssige Luft wird

eine glimmende

Zigarette gegeben.

Ergebnis:

Flüssige Luft beschleunigt

die Verbrennung der

Zigarette.

6.4 Aufglühen einer Zigarette in flüssiger Luft

Durchführung:

Flüssigen Stickstoff in einen Topf geben.

An die gebildeten Tropfen eine glimmende

Zigarette halten.

Ergebnis:

Raureif entsteht durch Kondensation

der Luftfeuchtigkeit.

O2-Anteil der Luft kondensiert als Tropfen

(O2 höhere Kondensationstemperatur als N2).

7. Rolle der Luft bei der VerbrennungDurchführung:Eisenwolle aufBalkenwaage verbrennen:

2 Fe + O2 2 FeO

Ergebnis:Durch die Verbrennungwird die Eisenwolleoxidiert und somitschwerer.

ENDEDanke für die Aufmerksamkeit.