Afbrænding af fossile brændsler

Fossile brændsler er kul, råolie og naturgas.

Alle tre danner CO₂ og H₂O ved fuldstændig forbrænding:

Kul består af rent kulstof med en smule svovl og andre urenheder i.

Råolie består af mange forskellige kemiske forbindelser, der indeholder kulstof og hydrogen i et bestemt forhold. Flere af disse stoffer kan skrives med denne formel: C_nH_2n+2. Fx Oktan: C₈H₁₈ og Decan: C₁₀H₂₂.

Naturgas er også sammensat af flere gasarter, der kan skrives på samme formel som råolien, dog med højst 4 kulstofatomer. Fx Metan: CH₄ og Ethan: C₂H₆.

Aktivitet
Skriv reaktionsligningerne for afbrænding af henholdsvis kul, olie og naturgas. Husk, der indgår altid ilt (O2) i en forbrænding, og der dannes CO2 og H2O ved fuldstændig forbrænding.

Aktivitet
Experimentarium har lavet vejledningen "CO2 i fossile brændsler".

Drivhuseffekt

Jorden er omgivet af gasser i vores atmosfære. Flere af gasserne kan holde på varme, som i et drivhus. Derfor kalder man dem drivhusgasser.

Gasser som vanddamp (H₂O), kuldioxid (CO₂), metan (CH₄) og lattergas (N₂O) er alle drivhusgasser.

Afbrænding af fossile brændsler skaber drivhusgasser.

Solens mange stråler rammer Jorden. Energien opvarmer Jorden, og bliver derfor sendt retur til rummet som varmebølger – langbølgede stråler. Er der mange drivhusgasser i atmosfæren kan de langbølgede stråler ikke slippe væk fra Jordens atmosfære, fordi drivhusgasserne absorberer dem.

Resultatet er at temperaturen stiger.  Denne effekt kalder man drivhuseffekten.

Lidt drivhuseffekt er godt, fordi det holder på varmen, så Jordens temperatur er på et niveau, der er nødvendigt for livet. Denne nødvendige del kræver ikke menneskets indblanding. Vi kalder det derfor den naturlige drivhuseffekt.

For meget drivhuseffekt kan få katastrofale konsekvenser for Jorden, fordi temperaturen bliver for høj. Menneskets afbrænding af fossile brændsler skaber store mængder drivhusgasser. Denne del kalder vi den menneskeskabte drivhuseffekt. 

Jo større indholdet er af disse drivhusgasser i atmosfæren, jo mere langbølgede stråling vil blive holdt tilbage, så både Jordens atmosfære, land og hav vil blive opvarmet. Vi kalder det global opvarmning.    

Aktivitet
For hvert af nedenstående undersøgelser bør du først overveje præcis hvad du vil observere / måle og hvordan? Herefter opstilles hypoteser – hvad tror du? Og endelig er det tid til en konklusion – hvad fandt du ud af? Kender du nogen, der har et drivhus, så arranger et besøg en sommerdag. Undersøg forskelle inde og ude. Byg et minidrivhus. Hvor skal det stå, hvis det skal bruges som model for global opvarmning? Sammenlign temperatur ude og inde. Design et forsøg, hvor du benytter CO2 som drivhusgas og sammenligner temperatur med og uden drivhusgas. Undersøg om temperaturen stiger hurtigere i ”drivhuset” – eller om ”drivhuset” bare er bedre til at holde på varmen? Se evt her hos Experimentarium.
Design selv en model, der kan forklare drivhuseffekten. Jorden er dog ikke i et drivhus. Se sammenligningen og forskellige modeller findes her hos dr.dk/skole.
Lav selv en film om global opvarmning. Se et eksempel her fra Økolariet.
Se uddybende forklaring og flere øvelser hos Virtuel Galathea 3.

Forsuring

Alle forbrændinger skaber nye kemiske forbindelser. Når disse bliver blandet med luftens indhold af vand bliver der dannet syre (lav pH-værdi).

Sur nedbør er også kendt under navnet syreregn. Det ødelægger bygninger og belaster miljøet. Efter man har opfundet teknologier, der renser røg fra forbrændingsanlæg kan man se en forbedring på mængden af sur regn. Det er naturligvis godt, men problemet er at vi har et stigende energibehov og på globalt plan brænder mere af end nogensinde før. 

Forsuring af havet – eller andet vand – giver et surt vandmiljø. Det er et stort problem for mange organismer. Årsagen er at de indeholder kalk. Og syre neutraliserer kalk (CaCO₃). Dermed ødelægges mange økosystemer.

Når kul bliver brændt af udleder det kuldioxid, men det udleder også svovl- og nitrogenforbindelser. I forbindelse med syreregn kan nævnes: 

Kuldioxid, CO₂ kan danne kulsyre (H₂CO₃)

Svovldioxid, SO₂ kan danne svovlsyre (H₂SO₄)

Nitrogenforbindelser, NO_x kan danne salpetersyre (HNO₃)

Aktivitet

Hvad sker der, når de nævnte forbindelser møder vand (H2O) – skriv og afstem reaktionsligningerne? Sammenlign de tre nævnte syrer. Hvilke ioner består de af? Design en forsøgsrække, hvor du sammenligner de tre nævnte syrer. HUSK BRILLER. Du kan fx lave et skema og notere pH-værdi, hvad der sker med et lille stykke kalk i syren. Et stykke zink, og forskellige reagenser / indikatorer som bariumklorid, sølvnitrat, nitron (nitratreagens), CO2-indikator Design et forsøg, hvor du vander ens planter med forskellige koncentrationer af den samme syre. Lad gå et par dage. Hvad finder du ud af?

Lær mere
Læs mere her: Virtuel Galathea 3: "CO2 gør havet surt". Experimentarium har lavet forsøget "Forsuring af havene".