Titel: Rutter, über die Verbrennung des Steinkohlentheeres.
Autor: Rutter, John Obadiah Newall
Fundstelle: 1834, Band 54, Nr. XXXVIII. (S. 188–195)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj054/ar054038

XXXVIII. Einiges über die Verbrennung des Steinkohlentheeres. Von Hrn. J. O. N. Rutter.

Aus dem Mechanics' Magazine No. 567.

Hr. William Witty hat im Mechanics' Magazine No. 545 S. 269 einen Aufsaz über die Theorie der Kerzenflamme und einige Bemerkungen über meine Methode Steinkohlentheer in Verbindung mit Wasser als Brennmaterial zu verwenden niedergelegt. Ich will hier nicht auf eine Widerlegung seiner Theorie der Flamme, mit der ich mich nicht befreunden kann, eingehen, sondern mich in dieser Hinsicht nur auf meine vor einiger Zeit erschienene Abhandlung über diesen Gegenstand beziehen; dafür will ich aber versuchen, die Bemerkungen, die Hr. Witty über meine Heizmethode machte, etwas näher zu beleuchten.25)

Hr. Witty beantwortet die Frage: „Ist es also möglich, den Steinkohlentheer zu verbrennen, ohne daß Rauch erzeugt werde?“ mit folgenden Worten: „Für Jemanden, der nur einige Kenntniß in der Chemie hat, ist nichts leichter als dieß. Man lasse aus feuerfesten Baksteinen einen langen, an einen Rauchfang führenden Canal bauen, und erhize die Seitenwände dieses Canales mittelst eines Steinkohlenfeuers bis zur Weißglühhize. Wenn dieß geschehen, so leite man einen kleinen Strom Steinkohlentheer in denselben; dieser wird sich dann entzünden, und da die dadurch freigewordenen Kohlenstofftheilchen ihre Hize nicht verlieren können, und in einer bis zur Rothglühhize erhizten Luftschichte (?) schweben werden, so |189| müssen sie sich mit dem Sauerstoffe verbinden, vorausgesezt, daß mit dem Steinkohlentheer zugleich auch eine hinlängliche Menge atmosphärische Luft eintritt.“

Hr. Witty sagt uns hiebei nicht, ob das Steinkohlenfeuer auch dann noch unterhalten werden soll, wenn die Wände des Canales bereits weißglühend, und der Strom Steinkohlentheer in denselben eingeleitet worden, was doch zur Vergleichung der Kosten dieses Verfahrens mit jenen anderer Methoden von hohem Werthe wäre.

Daß die chemische Vereinigung von Wasserstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff bei dem Verbrennungsprocesse von Wärmeentwikelung begleitet ist, und daß die Quantität oder Intensität der Hize, welche bei der Verbrennung einer bestimmten Quantität Brennmaterial entwikelt wird, großen Theils von der Beschaffenheit des Brennmateriales und von der Behandlung, der man dasselbe unterwirft, abhängt; dieß sind Thatsachen, mit denen jeder Chemiker vertraut seyn muß. Jene Arten von Brennstoffen, deren entzündliche Elemente in solchen Verhältnissen mit einander verbunden sind, daß sie am leichtesten mit dem Sauerstoffe eine Verbindung eingehen können, geben bei einer gleichen Gewichtsmenge eine der Quantität oder Intensität nach größere Hize, als man aus einem gleichen Gewichte eines Brennstoffes, in welchem die einen Elemente in Ueberschuß, die anderen hingegen in zu geringer Menge enthalten sind, erzeugen kann. Es erhellt dieß offenbar aus folgenden Versuchen Dalton's, die, wenn ihre Resultate vielleicht auch nicht streng genau sind, doch der Wahrheit sehr nahe kommen dürften.

Textabbildung Bd. 54, S. 189

Hieraus ergibt sich, daß Olivenöhl, Wachs und Talg durch ihre Verbindung mit Sauerstoff nach dem Wasserstoffgase die größte |190| Hize geben, und daß, während 1 Pfd. Wasserstoffgas zu seiner vollkommenen Verbrennung 8 Pfd. Sauerstoffgas erfordert, 1 Pfd. Olivenöhl nur 3,033 Pfd. Sauerstoffgas bedarf. Hieraus läßt sich schließen, daß 3 Pfd. Olivenöhl durch die Verbindung mit etwas mehr dann 9 Pfd. Sauerstoffgas eben so viel Hize geben, als 1 Pfd. Wasserstoffgas durch die Verbindung mit 8 Pfd. Sauerstoffgas.

Es verdient ferner bemerkt zu werden, daß gerade jene Körper, in welchen ein Ueberschuß von Kohlenstoff enthalten ist, wie z.B. das Terpenthinöhl, die Holzkohle und der Kautschuk bei der Verbrennung weit weniger Hize geben, als andere Körper, in denen der Wasserstoff und Kohlenstoff in genaueren Verhältnissen mit einander verbunden sind. Ein Pfd. Olivenöhl und 3,033 Pfd. Sauerstoffgas erzeugen z.B. so viel Hize, als nöthig ist, um 104 Pfd. Eis zu schmelzen, während 1 Pfd. Terpenthinöhl durch die Verbindung mit 3,14 Pfd. Sauerstoff nur 60 Pfd. Eis zu schmelzen vermag. Wenn man auch füglich annehmen kann, daß 1/3 des Terpenthinöhles als Lampenschwarz unzersezt davon ging, so würde, wenn sich auch das ganze Pfd. Terpenthinöhl in Folge irgend einer eigenthümlichen Einrichtung mit Sauerstoff verbinden ließe, zur vollkommenen Verbrennung statt der 3,14 Pfd. Sauerstoff doch nur 4,71 Pfd. erforderlich seyn, und folglich würden statt der 60 Pfd. Eis 90 Pfde. geschmolzen werden, so daß das Verhältniß der Hize immer noch geringer stünde, als beim Olivenöhle.

1 Pfd. Terpenthinöhl braucht nämlich 4,71 Pfd. Sauerstoff = 3,71 Pfd., und schmilzt 90 Pfd. Eis.

1 Pfd. Olivenöhl braucht 3,033 Pfd. Sauerstoff = 4,033 Pfd., und schmilzt 104 Pfd. Eis.

Nimmt man jedoch für das Terpenthinöhl jene Zahlen an, die in obiger Tabelle stehen, – und diese Annahme ist nicht mehr als billig, da die Verbrennung sämmtlicher Materialien unter gleichen Umständen vorgenommen wurde, so ergibt sich folgendes Verhältniß:

Olivenöhl und Sauerstoff 4,033 Pfd. schmelzen 104 Pfd. Eis.
Terpenthinöhl – 4,14 – – 60 – –

Verhältniß zu Gunsten des Olivenöhles wie 5,2 zu 3.

So interessant und wichtig diese Versuche des Hrn. Dalton auch sind, so deuten sie doch bloß jene Resultate an, die sich aus der Anwendung des Sauerstoffes ergeben; um sie vollkommen nüzlich und noch werthvoller zu machen, sollten sie mit atmosphärischer Luft wiederholt werden, wobei die Quantität Sauerstoff, die dieser unter verschiedenen Umständen entzogen wird, genau angegeben werden müßte.

|191|

Daß der Steinkohlentheer in quantitativer Hinsicht in seinen Bestandtheilen dem Terpenthinöhle sehr nahe komme, läßt sich nicht läugnen; die bei dessen Verbrennung bemerkbaren Erscheinungen deuten offenbar auf einen Mangel an Wasserstoffgas, und dafür auf einen Ueberschuß an Kohlenstoff. Soll daher der Steinkohlentheer mit Vortheil als Brennmaterial angewendet werden, so ist zur Erreichung eines gewissen Resultates offenbar eine größere Quantität von diesem Körper und von Sauerstoffgas nöthig, als von einem anderen Körper, dessen Elemente sich leichter mit Sauerstoff verbinden, zu demselben Zweke erforderlich wäre. Die Praxis bewahrt dieß. In einigen englischen Gaswerken verwendet man nämlich den Steinkohlentheer als Brennmaterial, und zwar in einigen in Verbindung mit festen Brennstoffen, in anderen ohne dieselben. Er ist jedoch in lezterem Falle nichts weniger als ein ökonomisches Ersazmittel von festem Brennmaterial, und daher wird er auch an mehreren Orten nur verbrannt, weil man dieses lästigen Körpers auf andere Weise nicht besser los werden kann. Der Steinkohlentheer enthält nicht so viel Wasserstoff, als nöthig ist, um durch seine Entzündung und Verbrennung allein jene Scheidung und Wiedervereinigung seiner Elemente zu erzeugen, welche eine wesentliche Bedingung zur vortheilhaften Anwendung eines jeden Heizmittels ist. Es läßt sich zwar aller Kohlenstoff der Steinkohle mit Sauerstoff verbinden, allein dieß kann, wie Hr. Witty sagte, nur durch eine eigenthümliche Vorrichtung und bei einer sehr hohen Temperatur geschehen. Je vollkommener die auf diese Weise bewirkte Verbindung, um so größer wird die Quantität des angewendeten Sauerstoffes, und um so größer wird folglich auch die Quantität Stikstoff seyn, welche erhizt werden muß: eine Bedingung, die einen großen Aufwand an Brennmaterial mit sich bringt.

Die in obiger Tabelle verzeichneten Versuche stehen mit einem Umstande in Verbindung, der nicht mit Stillschweigen übergangen werden darf. Ich erinnere mich nämlich nicht, daß auf den Grundsaz, der sich hierin offenbar erkennen läßt, je direct angespielt worden wäre: ich meine hier die Hize, welche das Resultat der chemischen Wirkung ist. Wenn wir z.B. das öhlerzeugende Gas nehmen, in welchem, wie man meinen sollte, die Elemente, aus denen es besteht, durch die vorläufige Behandlung auf eine Weise zusammengesezt sind, die ihrer Verbindung mit Sauerstoff und der daraus folgenden Wärmeentwikelung sehr günstig sind, so finden wir, daß 1 Pfd. öhlerzeugendes Gas 4,375 Pfd. Sauerstoff zu seiner Verbrennung braucht, und dadurch 85 Pfd. Eis zu schmelzen im Stande ist, während 1 Pfd. Olivenöhl doch nur 3,033 Pfd. Sauerstoff verbraucht, |192| und damit 104 Pfd. Eis schmilzt. Sollte sich hieraus nicht schließen lassen, daß die Verdampfung, wenn sie zugleich und unmittelbar mit Entzündung, Zersezung und Wiederzusammensezung von Statten geht, durchaus kein abkühlender, sondern vielmehr ein Wärme entbindender Proceß ist?

Hr. Witty sagt in Bezug auf meinen Vorschlag, eine kleine Quantität Wasser mit dem zu verbrennenden Theere zu vermengen: „daß hier zwei kräftige chemische Wirkungen durch ein Volumen Luft unterhalten werden, welches jede dieser Wirkungen schon einzeln für sich erfordert.“ Diese Stelle ist aus dem früher von mir gegebenen Prospectus entnommen, sie ist entstellt und unverständlich; es sey mir daher erlaubt, sie durch folgende Einschaltungen deutlich zu machen. „Bei meinem hier beschriebenen Processe oder Verfahren wird der Sauerstoff nicht von Außen eingeführt (wie dieß nöthig ist, wenn unter gewöhnlichen Umständen die gänzliche Verbindung der Elemente der Steinkohle oder des Steinkohlentheeres erzielt werden soll), sondern er wird in dem Ofen selbst erzeugt (und zwar durch die Zersezung der Wasserdämpfe in Verbindung mit dem Steinkohlentheere), und statt daß der auf diese Weise in dem Ofen erzeugte Sauerstoff von Stikstoff begleitet ist, wodurch die Verbrennung verzögert und die Flamme ausgelöscht würde, besteht dessen Begleiter aus Wasserstoff, einem der brennlichsten Gase, die es gibt.“

Der praktische Werth und Nuzen meines Verfahrens ist bereits vollkommen bewahrt und hergestellt; er wird sich gewiß von selbst Allen empfehlen, die sich die Mühe geben wollen, sich mit dessen Bedingungen bekannt zu machen, und besonders denen, die bei Gasoperationen betheiligt sind; denn die Gaswerke sind der Geburtsort meiner Erfindung, und sie sind es, die gegenwärtig auch als dessen Heimath betrachtet werden können. Bei einem zwekmäßig eingerichteten Ofen dürfte mein Verfahren jedoch auch an den Dampfkesseln, und überhaupt überall, wo in einer eingeschlossenen Feuerstelle ein sehr hoher Hizgrad erreicht werden soll, anwendbar seyn.

Die Theorie des ganzen Processes scheint mir außerordentlich einfach und auf folgende Weise erklärlich. Der Steinkohlentheer enthält einen Ueberschuß an Kohlenstoff, allein zu wenig Wasserstoff; das Wasser wird in Verbindung mit den Elementen des brennenden Theeres leicht zersezt, und gibt dadurch 2 Volumen Wasserstoff und 1 Volumen Sauerstoff. Der Wasserstoff verbindet sich in bestimmten Verhältnissen mit dem Kohlenstoffe, und erzeugt dadurch öhlerzeugendes und gekohltes Wasserstoffgas, welche Gase durch das Hinzutreten des Sauerstoffes aus der atmosphärischen Luft zersezt werden, indem sich deren Elemente mit bestimmten Quantitäten Sauerstoff |193| verbinden, und Wasserdampf (1 Vol. Sauerstoff und 2 Vol. Wasserstoff) und Kohlensäure (1 Vol. Sauerstoff und 1 Vol. Kohlenstoff) bilden. Der bei der Zersezung des Wassers frei werdende Sauerstoff dient nicht zur Unterhaltung der Verbrennung, sondern er bildet, indem er sich mit Kohlenstoff verbindet (1 Vol. Kohlenstoff und 1/2 Vol. Sauerstoff), Kohlenoxyd, und dieses verbindet sich bei der Entzündungshize leicht mit noch einem halben Vol. Sauerstoff, um dann Kohlensäure zu bilden.

Die Wärme, die bei dem eben kurz beschriebenen Processe frei wird, ist nicht ganz den Qualitäten der in Behandlung kommenden Materialien zuzuschreiben, sondern ein Theil derselben kann füglich auf Rechnung verschiedener chemischer Agentien und Verwandtschaften, die unter den der Zersezung und Wiedervereinigung verschiedener Elemente günstigsten Umständen in Wirksamkeit kommen, geschrieben werden.

Worin steht die Zersezung des Wasserdampfes, wenn derselbe in inniger Verbindung mit dem Kohlenstoffe befindlich ist, mit der Analogie oder mit der Erfahrung in Widerspruch? Der Wasserdampf ist mit ein Bestandtheil des Weingeistes und selbst des Aethers, und nach dem Verhalten eines jeden dieser beiden Körper zu schließen, läßt sich annehmen, daß der Kohlenstoff weit entzündlicher ist, wenn er mit Wasserdampf verbunden ist, als unter irgend anderen Umständen. Es läßt sich nun wohl unmöglich behaupten, daß die Theorie der Verbrennung des Steinkohlentheeres wesentlich von jener des Weingeistes oder Aethers abweicht; ja ich glaube sogar, daß lezterer die geeignetste Parallele für den Theer bildet, obschon die vorbereitenden Bedingungen wesentlich verschieden sind.

Wasser in Berührung mit einer oxydirbaren Oberfläche in geschlossenen Gefäßen zu zersezen, ist ein langweiliger und schwieriger Proceß. Die Wahlverwandtschaften der Elemente der Körper, und besonders jener, mit deren Untersuchung wir uns hier beschäftigen, hängen sehr materiell von verschiedenen Umständen ab; wir wissen z.B. aus täglicher Erfahrung, welchen Einfluß Veränderungen der Form und der Temperatur auf dieselben üben, und bei jedem Schritte, den wir in den Experimentalwissenschaften machen, finden wir neue Thatsachen, die dieses wichtige Princip bestätigen.

In der Praxis lassen sich die Verhältnisse des Steinkohlentheeres oder anderer ähnlicher Körper zu dem Wasser nicht mit mathematischer Genauigkeit und in solcher Art bestimmen, daß jedes Atom Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff geschieden und wieder verbunden wird. Daß jedoch bei weitem der größere Theil der Bestandtheile diese Veränderungen wirklich eingeht, erhellt aus der |194| Quantität oder Intensität der Hize, die sich mit einer Verhältnißmäßig geringen Quantität entzündlicher Stoffe erzeugen läßt, und durch andere Umstände, die ich hier nicht anzuführen brauche, beweisen.

Hr. Witty erwähnt, wie wir oben gesehen haben, einer zum Rothglühen erhizten Luftschichte; ich erlaube mir zu fragen, ob er sich je von dieser Erscheinung mit eigenen Augen überzeugt habe? Der sel. Wedgwood stellte mehrere, sehr interessante Versuche über diesen Gegenstand an; er erhizte atmosphärische Luft so weit, daß sie metallene Körper, die mit ihr in Berührung kamen, schnell zum Glühen brachte; allein alle seine Bemühungen, die Luft selbst glühend oder auch nur im leisesten Grade leuchtend zu machen, waren vergebens. Es läßt sich durch einen sehr einfachen Versuch beweisen, daß die Luft bei einer Temperatur, bei welcher metallene und feste kohlenstoffhaltige Körper glühen, durchaus nicht leuchtet. Wenn man einen angezündeten Wachsstok unter einen Brenner hält, durch welchen Steinkohlengas strömt, so wird das Gas durch den erhizten Luftstrom, der von dem Wachslichte aus emporsteigt, entzündet werden, ohne daß es wirklich mit der Flamme in Berührung kommt. Derselbe Versuch läßt sich auch anstellen, indem man einen Strom Steinkohlengas quer durch die von einem Gasbrenner emporsteigende, erhizte Luftsäule strömen läßt, wo das Gas gleichfalls entzündet wird. Auf gleiche Weise kann ein Wachslicht in einer Entfernung von mehreren Zollen von der Gasflamme entzündet werden. Da nun allgemein angenommen ist, daß das Steinkohlengas von keinem festen Körper, dessen Temperatur sich unter der Rothglühhize befindet, entzündet werden kann, so läßt sich annehmen, daß die von einem Wachslichte emporsteigende Luftsäule, obschon sie nicht leuchtet, doch eine Temperatur besizt, die jener rothglühender fester Körper gleichkommt, oder sie sogar übertrifft. Die Entzündung und Zersezung gasartiger Körper hängt daher unter anderen Umständen von der specifischen Temperatur ab, und es hat keinen Einfluß, ob sich der entzündliche Körper in unmittelbarer Nachbarschaft (denn eine wirkliche Berührung läßt sich nicht denken) eines leuchtenden Körpers, oder in einer solchen Entfernung von demselben befindet, daß eine gewisse Temperatur erhalten wird.

Hr. Witty sagt: „2 Gallons Wasser dürften vielleicht mehr seyn, als 1 Gallon Steinkohlentheer zu zersezen im Stande sind.“ Ich wende beide Substanzen gewöhnlich so an, daß auf ein Volumen Theer 1 1/2 Volumen Wasser kommen; ich habe jedoch auch schon 3 Volumen Wasser mit einem Volumen Theer in den Ofen gebracht, und habe auch hiemit genügende Resultate erhalten; dieß |195| ist jedoch nur dann möglich, wenn die auf den Roststangen befindliche Kohksschichte aufs lebhafteste brennt, und wenn der ganze Flächenraum des Ofens beinahe in weißglühendem Zustande begriffen ist. Um sämmtliche Bedingungen, die mit der Theorie dieses Processes in Verbindung stehen, richtig zu erfassen, ist eine genaue Analogie des Steinkohlentheeres nöthig; mir ist noch keine solche bekannt, und es würde mich hier zu weit führen, wenn ich gegenwärtig in eine Erörterung meiner hierüber angestellten Versuche und Beobachtungen eingehen wollte. Nur so viel will ich bemerken, daß man eine weit größere Menge Wasser mit Vortheil und in Verbindung mit dem Steinkohlentheere anwenden kann, als man nach unseren gewöhnlichen Ansichten über die Bestandtheile dieser Körper glauben sollte. Unter vortheilhafter Anwendung verstehe ich eine solche Operationsweise, bei welcher sich durch eine Erhöhung der relativen Verhältnisse des Wassers zum Steinkohlentheere eine successive Vermehrung der Hize genügend beurkundet.

Hr. Witty sagt endlich, indem er von den Dampfkesseln spricht: „meiner Erfahrung nach sind die Seitenwände der Dampfkessel oft um mehrere 100 Grade heißer, als das in ihnen enthaltene Wasser, und zuweilen sind sie sogar an der äußeren Fläche rothglühend.“ Ist Hr. Witty wohl auch ganz sicher, das, was er hier angibt, auch wirklich gesehen zu haben?26)

|188|

Unsere Leser finden hie Abhandlung des Hrn. Rutter, auf welche sich hier bezogen wird, im Polytechn. Journale Bd. L. S. 174, 253 mitgetheilt; wir bemerken nur, daß derselbe Verf. in No. 564 des Mechanics' Magazine einen kleinen Nachtrag hinzufügte, aus welchem jedoch nichts weiter hervorgeht, als daß er nun auch die Abhandlungen Simm's und Thomson's eingesehen und gefunden habe, daß diese Auctoren großen Theils mit seinen Ansichten übereinstimmen. – Was den hier angezogenen Aufsaz des Hrn. Witty betrifft, so haben wir denselben nicht mitgetheilt, indem er rein theoretisch und weder auf Erfahrungen noch Versuche begründet war. Wir machen nur noch darauf aufmerksam daß Hr. Witty in das Mechanics' Magazine No. 570 neuerlich wieder einen Aufsaz einrüken ließ, in welchem er einige der Rutter'schen Ansichten über de Natur der Flamme zu widerlegen sucht. Wir werden hierauf zurükkommen, in Falle Hr. Rutter eine Erinnerung dagegen und eine weitere Reihe von Versuchen folgen läßt, wie er dieß versprochen. A. d. R.

|195|

Hr. Witty sucht dieß in dem zulezt angeführten Aufsaze durch folgende Bemerkungen zu beweisen: „Daß die Oberflächen der Dampfkessel manchmal rothglühen, davon kann man sich überzeugen, wenn man an Kesseln, in welchen man die Dampfentwikelung sehr hoch treibt, und wenn das Feuer ganz hell brennt, durch ein Loch in dem Feuerzuge hineingukt; in diesem Falle sah ich wenigstens deutliche Zeichen des Rothglühens. Ein anderer Beweis dürfte auch noch darin liegen, daß der Kohlenstoff, der dem Metalle anhangt, wenn das Feuer zuerst angezündet wird, verschwindet, sobald das Feuer lebhaft zu brennen, und das Wasser zu sieden beginnt.“ Wir zweifeln sehr, daß diese Beweise genügen dürften. Eben so wenig Glauben verdient es, wenn Hr. Witty sagt: „das Glühen der Luft ist zwar sehr schwer zu beweisen, allein es dürfte sich vielleicht aus der Lichtsäule, die man des Nachts aus manchen Schornsteinen emporsteigen sieht, darauf schließen lassen.“ Er scheint dieß auch selbst zu fühlen, denn er bemerkt gleich darauf selbst, daß man dagegen einwenden könne, dieses Licht rühre von dem Feuer her, und werde bloß von der Luft zurükgeworfen. A. d. R.

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