Zwei Fragen zum Thema 'brennen'

Wissenschaft Physik
#1

Heiho!

Ich hoffe, ich bin im Bereich der Physik überhaupt richtig. Zwei Fragen zum Thema „brennen“ liegen mir auf der Zunge, wobei ich hoffe, dass diese Fragen nicht zu komplex beantwortet werden. Eher in die Richtung: Für ganz Doofe…:smiley:

Wie kommt es eigentlich, dass manche Gegenstände (sagen wir mal die eine oder andere Holzart) Feuer fangen können, andere aber - wenn überhaupt - nur kurz glimmen (zum Beispiel Eisen). Und warum verbrennt zum Beispiel ein - sagen wir mal DIN A4-großer Pappzettel - wesentlich schneller als ein DIN A6 großes Holzstück ? Sprich: Warum gibt es so wesentliche UNterschiede zwischen den Brenndauern verschiedener brennbarer Gegenstände.

Lieben Gruß und schon mal Dankeschön im Voraus

Feuertraum

#2

Moin,

Zuersteinmal sollte der Begriff Verbrennung grob definiert werden.

Das wovon du gesprochen hast waren alles Oxidationen.
D.h. CHEMISCHE Reaktionen (du siehst schon du bist tatsächlich im falschen Themengebiet gelandet… :wink:) bei denen der zu verbrennende Stoff mit Sauerstoff eine Bindung eingeht.

Ohne Sauerstoff verbrennt nix; deshalb spricht man auch vom „ersticken“ der Flamme und deshalb geht ein Teelicht im geschlossenen Einmachglas aus.

Der andere Faktor ist der Brennstoff der entzündet werden soll.
Zum einen brennen manche Substanzen gar nicht, ganz einfach weil sie schon verbrannt sind!
…das ist auch der Grund warum Wasser nicht brennt, es ist quasi schon verbrannt (H2O), und deshalb kann es Feuer ersticken.

Nun zu deinen Fragen:

Jeder Stoff/Gegenstand braucht aufgrund seiner chemischen Eigenschaften unterschiedlich viel Energie(z.B. in Form von Hitze)
um entzündet zu werden.
Holz und Papier bestehen im wesentlichen aus Kohlenstoff (bzw. Cellulose); und Kohlenstoff braucht nunmal weniger Energie als Eisen um in Flammen aufzugehen. Die chemischen Vorgänge, die dabai ablaufen im Detail zu erklären würde einen kompletten Roman füllen, und da du eine „Erklärung für DOOfE“ wolltest, belasse ich es lieber dabei . :wink:

Warum Papier besser brennnt als Holz ist schnell geklärt. Papier besteht bis auf wenige Zusätze aus Cellulose (Kohlenstoff).
Cellulose ist ebenfalls Bestandteil von Holz, jedoch kommen hier noch sehr viele andere organische Substanzen hinzu, die den Verbrennungsvorgang bremsen.

Traubenzucker gibt dir ja auch schneller Energie als Brot, obwohl prinzipiell das gleiche drin steckt, nur einmal in komplizierter und einmal in reiner Form.

Holzkohle brennt also am Besten, weil wir hier nur reinen Kohlenstoff vorliegen haben…

hoffe ich konnte helfen

Gruß

Rickmann

#3

Huhu,

… dass des Sauerstoff auch zum Brennstoff kommen muss. Je schneller und je mehr Sauerstoff in direkten Kontakt zum Brennstoff kommen kann, desto schneller kann der Brennstoff verbrennen.

Das hat mit der Oberfläche zu tun. Je größer die Oberfläche im Vergleich zum Volumen, desto schneller („besser“) brennt etwas.

Ein Stück Eisen kannst du nicht verbrennen. Feine Stahlwolle (auch nur Eisen) brennt aber richtig.

Mehl brennt so, naja, kaum. Feiner Mehlstaub explodiert sogar, wenn er gezündet wird.

Papier brennt gut, weil es ein LUFTIGES Gewebe von Fasern ist. Dicke, feste Pappe hat die gleichen Fasern, aber ist nicht so luftig und brennt daher schlechter.

Feine Holzspäne fackeln in Sekunden ab, während die gleiche Menge Holz als Scheit studenlang vor sich hinbrennen kann.

LG
Jochen

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#4

Hi,
Oxidation nennt man die Abgabe von Elektronen, Reduktion die Aufnahme von Elektronen.
Verbrennung ist eine Redoxreaktion unter Freisetzung exothermer Wärme und Licht (Flamme).
Das Brenngut (Elektronendonator) gibt Elektronen ab, wird oxidiert, das Oxidationsmittel (Elektronenakzeptor) nimmt diese auf, wird reduziert.
Eine Oxidation ist demnach auch ohne Sauerstoff machbar, beispw. die Verbrennung von (Halogene) Natrium mit Chlor zu Kochsalz (NaCl).

Verbrennung/Oxidation hängt von der freien Oberfläche des Brennstoffes im Verhältnis zum Volumen zusammen.
Papier hat viel Oberfläche, wenig Volumen, daher brennt es gut und schnell, insb. wenn man es zusammenknüllt.
Ein Holzscheit hat hingegen wenig Oberfläche im Verhältnis zum Volumen, sodaß es viel länger braucht, ihn a) zum Brennen zu bringen und b) ihn vollständig zu verbrennen. Hängt halt damit zusammen, wieviel Sauerstoffatome mit den Atomen des jeweiligem Brenngutes reagieren können und exotherme Wärme freisetzen. Auch eine Frage der Kinetik: Luftzufuhr (Gebläse, Kamin), Abtransport des Verbrennungsgases usw.
Staub z.B. (Mehlstaub, Kohlestaub, Eisenstaub usw.) hat extrem viel freie Oberfläche und fast kein Volumen (Masse), sodaß es zu extrem schneller Verbrennung (Wärmefreisetzung) bzw. Explosion kommen kann.
Magnesiumstaub, Eisenstaub usw. können schon bei Raumtemperatur entzünden, sind also pyrophor.
Schon oft hat sich bspw. der feuchte (sich erwärmende) Schleifschlamm (Filterkuchen) von Schleifmaschinen auf dem LKW beim Transport zur Müllhalde von selbst entzündet.
Da die einzelnen Brennstoffe unterschiedliche innere Energien besitzen (Gibbssche freie Energie: G = H - TS), die sie bei Verbrennung freigeben, werden diese als Brennwert oder Heizwert in Kilojoule pro Masse (kJ/kg oder Kubikmeter(kJ/m hoch 3) oder pro Liter (kJ/l) angegeben/ gemessen.
lg O

http://de.wikipedia.org/wiki/Redoxreaktion

#5

Moin Michael,

Wie kommt es eigentlich, dass manche Gegenstände (sagen wir
mal die eine oder andere Holzart) Feuer fangen können, andere
aber - wenn überhaupt - nur kurz glimmen (zum Beispiel Eisen).

zum Verbrennen braucht man vier bzw. fünf Voraussetzungen.

Brennstoff
Oxidationsmittel
Brennfähiges Gemisch aus den beiden genannten
Ausreichend hohe Temperatur
ev. einen Katalysator.

Speziell Punkt drei bedarf einer näheren Betrachtung, um Deine Frage zu beantworten.

Hast Du wenig Oberfläche, kann sich nur wenig zündfähige Mischung bilden.
Betrachten wir mal Dein (angeblich) unbrennbares Eisen.
Als kompaktes Stück stimmt Deine Beobachtung, aber je feiner verteilt es ist, also je größer die spezifische Oberfläche wird, desto weniger stimmt sie.
Es gibt sogar sog. Pyropores Eisen. Das ist ein feines Pulver, daß man unter Luftabschluss aufbewahren muß, weil bei Luftkontakt spontan entflammt.

Ähnliches gilt für Holz.
Als Scheit brennt es langsam, als Holzwolle schon ziemlich flott und als Holzstaub kann es unter bestimmten Bedingungen explosionsartig verbrennen (Staubexplosion)

Gandalf

#6

Heiho!

Ersteinmal vielen lieben Dank für die vielen Antworten. Ich werde sie mir allerdings erst morgen in Ruhe durchlesen und versuchen zu begreifen. Heute abend bin ich geringfügig müde dazu.
Trotzdem bedanke ich mich für die ganze Mühe, die Sie sich gemacht haben.

Lieben Gruß

Michael Vogl

#7

Hallo,

Ohne Sauerstoff verbrennt nix;

das ist so nicht ganz korrekt. Zwar läuft der Hauptteil der Verbrennung mit Sauerstoff ab, es gibt aber auch andere Gase die eine Verbrennung ermöglichen (z.B. Chlor -> Chlorknallgas).

Gruß, Niels

#8

Klar, da hast du natürlich Recht,
nur war nach einer Erklärung ‚für DOOfE‘ gefragt, und die Beispiele die genannt wurden bezogen sich auch auf eine Reaktion mit Sauerstoff…

trotzdem danke für den Hinweis, vllt hätte ich mich da genauer ausdrücken sollen… :wink:

Gruß

Rickmann