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F: Betreff: Piezo-Effekt: Wo bleibt die Energie?
Mir scheint der Energieerhaltungssatz gilt für den Piezo-Effekt nicht. Das kann natürlich nicht sein. Aber wie lässt sich der Piezo Effekt sonst erklären? Beim Feuerzeug entsteht ein Funke, jedoch müsste es ja durch Reibungsverluste u.ä. einen Energieverlust geben. Dennoch kehrt das Piezoelement zu seiner ursprünglichen Form zurück.

A: Sie verändern unter Energieaufwand einen Kristall. Der antwortet mit Energieabgabe und kehrt in den ursprünglichen Zustand zurück. Das ist wie bei einer Feder oder bei einem Pendel. Wenn ein Teil der zurückgegebenen Energie für Sie nicht verwertbar ist, ist das eine Sache des zweiten Hauptsatzes, aber nicht des ersten. Wenn Sie den Piezoeffekt mehrmals wiederholen, wird die Anlage warm...

F: Ich glaube immer noch, der Satz von der Energieerhaltung gilt hier nicht. Ich verändere unter Kraftaufwand einen Kristall, wenn ich diesen Druck aufrechterhalte, erhalte ich (kurz) Energie, welche ich abnehme. Der Kristall benötigt jedoch dieselbe Energie, die ich zum Verändern der Form benötige, selbst um wieder in die ursprüngliche Form zu gelangen. Dies tut er, dennoch war ich in der Lage Energie für den Funken abzuzwacken.

A: Quetschen Sie einen Piezo-Kristall, so bekommt er potentielle Energie. Aber mehr als er zur Deformation gebraucht! Anders gesagt: Sie deformieren ja nicht nur, sondern trennen auch Ladungen. Diese Ladungstrennungsenergie bekommen Sie als elektrischen Impuls oder Licht zurück.
Die Überschussenergie geht (bitte formal sehen!) also auf´s Konto Piezoeffekt. Dazu haben Sie noch Wärmeverluste aufgrund der Reibung zu erwarten.
Am besten vergleichen Sie den Kristall mit einer Feder. Die drücken Sie zusammen. Damit können Sie beim Entspannen einen Stein wegschnipsen. Aber die Feder bekommt trotzdem wieder ihre ursprüngliche Form zurück!

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F: Sie haben sicherlich von solche Produkten,die dieser Abperlwirkung erzeugen gehört.Es handelt sich dabei um ein Flüssigesmedium,das man mit einem Tuch oder saugfähiges Papier gleichmäßig auf die Windschutzscheibe aufbringt und anschließend mit einem feuchtem Tuch oder Papier nachpoliert und verleiht dabei die Scheibe eine hohe oberflächen spannung dass das Regen oder Spritzwasser selbst, ohne die Hilfe von Scheibenwischer von der Scheibe abperlt. Meine Frage an Sie, was für ein Chemischesgeheimnis steckt dahinter ?

A: Ich weiß natürlich nicht, was die Hersteller da hineinpacken. Meine Meinung: Es wird sich letztlich um Paraffinöl handeln. Das kann noch in etwas Heptan gelöst sein, um es besser auftragen zu können. Aber auch Wachse und Silikone werden genommen.

Neuerdings wird mit "nanochemischen" Produkten zur "Nanoversiegelung" geworben. Das könnten z. B. Substanzen sein, die mit den polaren Gruppen des Glases reagieren, wobei das Glas mit unpolaren Resten überzogen wird. Ich denke an die Silanisierung. Die Mittel enthalten dann Chlormethylsilane. Beim Binden an das Glas entsteht allerdings Chlorwasserstoff (also letztlich Salzsäure), weshalb man damit keine Marmorflächen behandeln darf.

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F: Der vater einer schülerin ließ anfragen, ob ich ihm informationen geben könnte zur instabilität des BROWNSCHEN GASES. leider ist über dieses gas wenig zu finden im www. vielleicht können sie mir einen link zu einer publikation geben ?

A: Es soll sich beim Brownschen Gas um eine (2:1)-Mischung von Wasserstoff und Sauerstoff handeln. Diese wird während der Nutzung direkt hergestellt. Was der Unterschied zum normalen Mischen bei einem Knallgasgebläse ist, entzieht sich meiner Vorstellungskraft... Vielleicht ist hier von vornherein stets das optimale Gemisch zur Verbrennung gewährleistet.
Als besonderes Kennzeichen wird auch die Volumenabnahme bei der Verbrennung gewertet. Man spricht sogar von Implosion des Gases.
Auf jeden Fall sind solche Gemische stabil - wenn man sie nicht anzündet... Das heißt, dass ihre Aktivierungsenergie sehr hoch ist. Auch Katalysatoren wirken entsprechend - wie feinverteiltes Platin.
Dass man aber meint, mehr Energie herauszubekommen als man zur Herstellung der Mischung hineingesteckt hat, ist Unsinn. Das Wildeste aber ist Folgendes, was ich in der Beschreibung von einem koreanischen Hersteller gefunden habe:

Thermonuclear reaction feature Flame of Brown Gas has unique personality which atom and molecular hydrogen and oxygen react. Hydrogen atom and oxygen atom are permeated through atomic nucleus of heating zone material. Therefore, applied heat material is applied heat by hoter flame than flame of when gas is burnt alone among air because do thermonuclear reaction by hydrogen and oxygen. According to heating target material, Brown Gas that have different thermonuclear reaction special quality can weld brick with iron just as it is.

Denen ist der Nobel-Preis sicher... Das erinnert an die thermonukleare Reaktion, die vor einigen Jahren durch die Presse ging: Hier behaupteten amerikanische Chemiker, bei der Elektrolyse von Wasser käme es zu thermonuklearen Reaktionen - wie z. B. zur Bildung von Tritium. Das erwies sich natürlich als die Blamage des Jahres, vor allem auch, weil es ernsthafte Versuche von Kollegen gab, das nachzuarbeiten.

Auf jeden Fall wird um dieses Gas viel zuviel Wirbel gemacht. Das Ganze gleitet wieder einmal in die Esoterik ab.
Andere Quellen bezeichnen Brownsches Gas übrigens als Mischung von Wasserstoff und CO.

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F: Woraus besteht eine Flamme?

A: Flammen sind Begleiterscheinungen von Bränden, bei denen die Abgase aus der Verbrennung aufgrund der großen Wärme ionisiert vorliegen. Bei der Rekombination der Elektronen mit den Ionen wird die Energie als Licht abgegeben. Das ionisierte Gas nennt man auch Plasma.

Feuer zum Zweiten

F: Hallo Professor Blume!
Ich habe eine Frage, die mir bisher niemand beantworten konnte bzw. wollte: Es klingt wahrscheinlich etwas naiv, aber woraus besteht eigentlich Feuer? Ich habe nirgendwo etwas darüber gefunden. Nur auf Ihrer Seite habe ich durch Zufall Ihre Antwort auf Frage 1344 entdeckt:
Leider hilft mir das ehrlich gesagt auch nicht viel weiter, und woraus die Flamme wirklich besteht, wird auch nicht beantwortet (oder ich hab es einfach nicht verstanden, das ist wohl wahrscheinlicher).
Ich würde mich wirklich freuen, wenn Sie mir die Frage beantworten würden, am besten so, dass ich es verstehen kann, ich bin in der 9. Klasse!
Viele liebe Grüße und ein frohes neues Jahr!

A: In der 9. Klasse könntest du vielleicht schon wissen, dass Atome aus Atomkern und Atomhülle bestehen. Die Hülle wird aus Elektronen gebildet. Sie umkreisen (in einem stark vereinfachten Modell!!) den Atomkern wie Planeten die Sonne.
Diese Elektronen sind für den Ablauf von chemischen Reaktionen und darüber hinaus auch für die Entstehung von Licht verantwortlich.
Wenn man den Elektronen Energie zuführt - wie z. B. durch Wärme bei einer Oxidationsreaktion - werden sie "angeregt", das heißt., sie werden auf eine dem Atomkern fernere Bahn gehoben (auf eine "höhere" Bahn). So wie Satelliten, die um die Erde kreisen: Zum Starten und zur Kurskorrektur ist immer viel Energie notwendig. Wenn die Energiezufuhr aufhört, fällt der Satellit Richtung Erde zurück. Dabei gibt er seine Energie ab - als Wärme. Das kennst du: Wenn ein Space Shuttle nach Hause kommt, wird es so heiß, dass es glüht. Oder eine Sternschnuppe glüht auf.

So geht es auch mit den Elektronen. Sie geben ihre Anregungsenergie jedoch nicht als Wärme, sondern als Lichtenergie ab. Am meisten Energie gibt es, wenn die Elektronen ganz vom Atom abgespalten worden waren (das Atom wird dabei zum elektrisch positiv geladenen Ion) und nun wieder auf das Atom zurückfallen. Das Gasgemisch aus freien Ionen und Elektronen ist das Plasma. Es ist - wie vielleicht deutlich wird - nur bei sehr hohen Temperaturen beständig. Übrigens hat eine Kerzenflamme in der Spitze eine Temperatur von über 1500 °C!

Nun verstehen wir auch, wieso sich bei der Kerze ein äußerer Flammensaum bildet: Hier treffen brennbares Gas und Sauerstoff zusammen und reagieren miteinander. Deshalb entsteht hier auch am meisten Wärme. Diese führt dazu, dass sich die Moleküle besonders rasch bewegen. Durch das gegenseitige Anstoßen schlagen sich die Moleküle gegenseitig die Elektronen aus ihren Hüllen. Wenn das Gas wieder abkühlt, das heißt, wenn die angeregten Gasmoleküle, die sogar ionisiert sein können, wieder langsamer werden, vereinigen sich die Elektronen wieder mit ihren Atomen bzw. Molekülen. Dabei wird die Energie der Elektronen als Licht freigesetzt. Ist Licht überhaupt Energie? Um das zu verstehen, klicke hier.
Im Innenkegel der Kerze findet keine Verbrennung statt, weil der Sauerstoff fehlt. Deshalb ist der Innenkegel dunkel.

Übrigens bestehen auch die Sterne wie unsere Sonne aus leuchtenden Gasen.

F: Vielen, vielen Dank für die Antwort, ich glaube, jetzt weiß ich ein ganzes Stück mehr! ;-) Mal schauen, vielleicht kann ich meinen Chemie-Lehrer dazu anstiften, im Differenzierungskurs (da hab ich Chemie) mal einen Exkurs oder so darüber zu machen! Netten Gruß...

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F: Hallo,
Ich habe eine Frage:
Wir mussten in einem Versuch ein gekochtest Ei durch ein Sieb drücken(nur das Eiweiß) und ein bisschen in 4 Reagenzgläser füllen. In das erste Glas nur destilliertes Wasser in das Zweite 1ml Pankreatin und 10 ml Neutronlauge in das Dritte1ml Neutronlauge und 10ml wasser und in das Vierte 1ml Neutronlauge und 10ml Pankreatin. Das ganze mussten wir dann in ein heißesWasserbad stellen.
Nun meine Frage was sollte nun passieren und warum?
Meine zweite Frage ist würde es einen Unterschied machen wenn man anstatt Neutronlauge 0,5%ige Salzsäure und anstatt Pankreatin Pepsin nimmt und warum?
Ich fänd es schön wenn sie mir zurück schreiben könnten es ist sehr wichtig! vielen dank im Vorraus!

A: Pankreatin ist eine Mischung von verschiedenen Verdauungsenzymen. So sind unter anderem auch Eiweiß spaltende Enzyme enthalten. Sie stammen aus der Bauchspeicheldrüse und werden in den Dünndarm abgegeben. Der Dünndarmsaft ist schwach alkalisch, deshalb müsst ihr die Lösung mit Natronlauge (nicht Neutronlauge!!) alkalisch machen. Sonst reagiert das Pankreatin nicht.

Mit Wasser und Natronlauge allein passiert nichts. Mit Pankreatin und Lauge könnt ihr beobachten, wie die Eiweiß-Bröckchen zerlegt werden. Was der Versuchsunterschied zwischen Glas 2 und 4 sein soll, ist mir nicht klar. Wahrscheinlich reagiert das Pankreatin im vierten Glas besser, weil es einfach höher konzentriert ist. Es kann aber auch sein, dass die Lösung nicht alkalisch genug ist. Dann reagiert die Lösung in Glas 2 besser.

Im Magensaft, der sauer ist, befindet sich das Eiweiß spaltende Enzym Pepsin. Das braucht zur Funktion eine saure Lösung. Dann funktioniert der Versuch entsprechend.

Anmerkung für Spezialisten: Weitere Enzyme des Pankreatins sind Enzyme, die Stärke spalten (Amylasen), und Enzyme, die Fette spalten (Lipasen).

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