Also, dieses Wunder hat auch den Entdecker der Verbrennung beschäftigt. Man dachte, beim Verbrennen verschwindet etwas, nämlich die Wärme die aus dem Brennstoff herauskommt - man sieht ja die Flamme. Dass eher das Gegenteil der Fall ist, hat erst die Chemie erklären können, die damals aber noch erst im Entstehen war.
Der Überlegungsfehler steckt auch im Begriff Wirkungsgrad: Was ist die Bezugsgrösse?
Chemisch sieht das so aus:
1 Teilchen Petroleum C14 mit der chemischen Formel C14H30 reagiert mit Sauerstoff aus der Luft zur vollständigen Verbrennung und es entstehen CO2 und H2O. Das O in den Verbrennungsprodukten wiegt auch etwas, und zwar sehr viel mehr als die Ausgangsstoffe. Das war aber nicht vorher im Tank, sondern kommt aus der Luft.
Nur weil die Verbrennungsprodukte gasförmig sind, sind sie nachher "weg".
Konkret reagiert bei vollständiger Verbrennung 1 Teilchen Kohlenstoff mit dem Atomgewicht 12 mit zwei Teilen Sauerstoff mit Atomgewicht 16 zu CO2 mit dem Molekülgewicht 44. Aus 12 Kilo Kohle werden also 44 Kilo CO2.
Weil 1 Liter Petroleum ca. 0.8 Kilo sind und weil Petroleum zu 85 Gewichtsprozent aus Kohlenstoff besteht (siehe chemische Summenformel), werden mit 1 Liter Petroleum 0.8 * 0.85 = 0.68 Kilo Kohlenstoff verbrannt und die geben 0.68*44/12 = 2.5 Kilo CO2. Der Rest ist Wasser, da ist die Gewichtszunahme noch extremer: Aus 30 Teilchen Wasserstoff mit dem Gewicht von 30 werden 15 Teilchen H2O mit dem Gewicht von 15*18 = 270, d.h. aud dem Liter Petroleum entstehen auch noch 0.8kg*0.15*270/30 = 1.08 kg Wasser, die ebenfalls gasförmig als Wasserdampf entweichen.
Da Petroleum ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen mit leicht unterscheidlichem C-Anteil ist (C12 - C16, je nach Siedebereich und Aromatenanteil) sind die Zahlen nicht immer genau gleich, aber auf einige Prozent kommt man hin.
Ich habe zudem für die Abschätzung der Luftmenge statt Teilechnpromille der Einfachheit haleber Gewichtsanteile genommen. Weil CO2-Moleküle aber anderthalb mal so schwer sind als Stickstoff oder Sauerstoffteilchen (die Hauptbestandteile der Luft), braucht eine Gewichtsmenge CO2 weniger Platz als die gleiche Gewichtsmenge Luft - andersrum gesagt ist ein Kubikmeter CO2 schwerer als ein Kubikmeter reine Luft bei gleichem Druck und Temperatur, was die bekannte Tatsache erklärt, dass CO2 sich beim ungestörten Ausströmen aus Gasbehältern oder Gärfässern am Boden sammelt.
Es geht ja bei diesen Rechnungen auch nur um Grössenordnungen, ob die Lampe jetzt pro Deziliter Brennstoff 50 oder 60 Kubikmeter Luft "Verbraucht" ändert in der Praxis wenig.
Was die Rechnung auch zeigt: Beim Betrieb von Lampen in geschlossenen Räumen ist das entstehende CO2 das Problem, nicht der Verbrauch des Sauerstoffes. Auch bei einem CO2-Unfall sterben die Opfer nicht an Sauerstoffmangel, sondern weil sie das CO2 nicht mehr abatmen können. Der Übergang des CO2 aus dem Blut in die Luft in der Lunge ist ein rein physikalischer Vorgang, und wenn die Atemluft einige Volumenprozent CO2 enthält gelangt gleich viel CO2 aus der Luft ins Blut wie aus dem Blut in die Luft, d.h. das Hämoglobin im Blut wird nicht für die Aufnahme von Sauerstoff frei.
(Da Hämoglobin eine viel höhere Affinität zu Kohlenmonoxid hat als für CO2 oder Sauerstoff, ist Kohlenmonoxid schon in geringer Konzentration entsprechend giftig. Das ist aber kein Konstruktionsfehler der Natur, denn über Jahrmillionen haben sich unsere Vorfahren nie an Orten aufgehalten wo es Kohlenmonoxid gibt.)
Die vielen Feuerstellen mit Rauchabzug in alten Häusern (Zimmeröfen mit Schornsteinaschluss) haben übrigens sehr viel zur Luftqualität im Raum beigetragen, denn diese Öfen verbrauchen ja sehr viel Luft für die Verbrennung, die dem Zimmer entnommen und in den Schornstein geleitet wird. Damit wird aber auch laufend CO2 und Wasserdampf aus dem Raum entfernt. Die frische Luft stömt durch Undichtigkeiten in den Raum nach.
