Titel: Heumann, zur Theorie leuchtender Flammen.
Autor: Heumann, Hart
Fundstelle: 1877, Band 225 (S. 450–463)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj225/ar225142

Zur Theorie leuchtender Flammen; von Dr. Hart Heumann.

(Fortsetzung von Bd. 221 S. 274.)

Von vornherein wird zugegeben werden müssen, daß so gut ein Metallstab, welcher dicht neben dem Brennerkopf eine Schnittbrennerflamme (z.B.) berührt, in dieser einen ziemlich ausgedehnten dunklen Fleck hervorbringt, auch der Brennerkopf selbst durch seine Wärme entziehende Wirkung mit Schuld trägt an dem stets vorhandenen, mehr oder weniger großen, nicht leuchtenden Theil des direct über ihm befindlichen Flammenmantels. Doch ist noch ein zweiter Factor, das nachströmende kalte Leuchtgas, hierbei betheiligt.

Die entleuchtende Wirkung des Brenners tritt bei kleinen Flammen mehr hervor, deren Temperatur an und für sich in Folge von Leitung und Strahlung u.s.w. nicht zu der Höhe gelangt, welche eine größere Flamme erreicht; jene Wirkung kann bis zur völligen Entleuchtung getrieben werden, wenn man die Flamme durch Zudrehen des Gashahnes möglichst verkleinert.

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Auch dann wird die Wärmeentziehung bedeutend, sobald die von der Flamme berührte Fläche des Brenners recht groß ist und aus dickem Metall besteht, wie dies bei den sogen. Gassternen, Rostbrennern oder Gasöfen der Fall ist, bei welchen eine Menge kleiner Flämmchen aus einer dicken, von feinen Löchern durchbohrten Eisenplatte herausbrennen. Bei geringem Gaszufluß sind sämmtliche Flammen vollständig blau und somit der Leuchteffect gleich Null; daß auch der Heizeffect bei derartigen Rost- oder Siebbrennern im Verhältniß zum Gasconsum ein besonders bei kleinen Flammen sehr ungünstiger sein muß, glaube ich aus jenem Grunde gleichfalls schließen zu dürfen. – Bei Vergrößerung der Flammen beobachtet man, daß der entstehende Lichtmantel an der Spitze beginnt, sich aber niemals bis dicht zur Brenneröffnung herabzieht; stets bleibt der untere Theil der Flamme blau.

Wenn also dem Brenner in Folge der von ihm ausgeübten Wärmeentziehung eine lichtschwächende Wirkung zugeschrieben werden muß, so läßt sich auch a priori behaupten, daß die Lichtschwächung bei Brennern aus Metall eine bedeutendere sein muß, als bei Anwendung von Brennern aus einem die Wärme schlecht leitenden Material. Indeß ist der frühern Annahme, daß Brenner aus Porzellan oder Speckstein bezüglich der Lichtstärke einen Vorzug vor Metallbrennern besäßen, widersprochen worden1), und, wie mir ein competenter Gasfachmann freundlichst mittheilte, nimmt man auch in der Praxis an, daß der alleinige Nachtheil der Metallbrenner darin besteht, daß sie – besonders wegen der Anwesenheit des Schwefels im Leuchtgas – rascher zerstört werden. Hieraus ließ sich schon der Schluß ziehen, daß die vermehrte Schwächung des Lichtes bei einem die Wärme gut leitenden Brennermaterial – wenn überhaupt bemerkbar – jedenfalls nicht bedeutend sein würde. Nur das Experiment konnte hierüber aufklären.

Da es sich offenbar um geringe Lichtdifferenz handelte, so war ganz besondere Vorsicht bei der Wahl der Brenner anzuwenden, welche bei ganz identischer Form möglichst die gleiche Gasmenge bei der nämlichen Hahnstellung verbrauchen mußten, denn selbst bei gleichem Gasverbrauch konnte ein weiterer Hohlraum im Brenner ebenso wie geänderte Hahnstellung so viel Einfluß auf die Lichtstärke ausüben, daß der vom Brennermaterial herrührende Effect unkennbar würde. Derartige Brenner konnte ich im Handel nicht vorfinden und ließ sie mir deshalb besonders anfertigen. Sie bestanden aus gleich großen Köpfen, der eine von |452| Speckstein, der andere von Eisen, in deren Mitte mit demselben Bohrer eine kreisförmige Oeffnung gebohrt war. Die Brenner wurden auf gleich weite Glasröhren aufgekittet und die Flamme in derselben Weise mittels des Photometers geprüft. Es zeigte sich zwar sofort ein entschiedener Nachtheil für den Eisenbrenner, aber genaue Zahlen konnten nicht erhalten werden, da besonders innerhalb der ersten Minuten nicht nur fortwährende Schwankungen der Lichtstärke, sondern auch des Gasverbrauches eintraten. Dieser Umstand hat offenbar seinen Grund in der Erwärmung des Brenners; die hierdurch bewirkte Aenderung der Ausströmungsöffnung und Verminderung der Ausflußgeschwindigkeit des sich erhitzenden und ausdehenden Gases waren, ebenso wie die mit steigender Temperatur geringer werdende Wärmeentziehung von Seiten des Brenners, veränderliche Factoren, die zwar allmälig einem Gleichgewichtszustand zustrebten, offenbar aber für jeden andern Gasverbrauch in ihrer Intensität wechseln mußten.

Um diese störenden Einflüsse zu beseitigen, war es nöthig, den Brenner durch sich erneuerndes Wasser von 15° stets auf der Anfangstemperatur zu erhalten. Bei Anwendung dieser Vorsichtsmaßregel blieb Lichtstärke und Gasconsum ganz constant und die Messungen konnten in aller Ruhe und mit der nöthigen Präcision ausgeführt werden. Ich beschränke mich hier auf die Angabe der Resultate.

Textabbildung Bd. 225, S. 452

Hierzu wäre noch zu bemerken, daß unter Kerzen Stearinkerzen gemeint sind, und daß das von der Darmstädter Gasfabrik gelieferte Leuchtgas ein Gemisch aus Holz- und Steinkohlengas ist; der Druck betrug hier wie bei den übrigen Bestimmungen 3cm Wasser. Es erschien nicht gerathen, den Gaszufluß noch mehr zu steigern, da sonst die einzelnen Theile der Flamme in Folge deren lang gestreckten Gestalt nicht mehr |453| als gleichweit vom Diaphragma des Photometers abstehend angesehen werden konnten.

Aus den zweiten und dritten Zahlengruppen obiger Tabellen läßt sich sofort erkennen, daß der Specksteinbrenner entschiedenen Vortheil bietet, denn zur gleichen Lichtstärke bedarf er weniger Gas als der Brenner aus Eisen. Aus den ersten Zahlengruppen leuchtet diese Thatsache nicht ein, und wenn man versuchen wollte, z.B. für den Specksteinbrenner aus den Zahlen 14l,6 und 0,12 durch eine Proportion die Lichtstärke bei 19l,5 Gasverbrauch zu berechnen, so würde man im Gegentheil sogar eine etwas ungünstigere Zahl erhalten als diejenige, welche der Versuch beim Eisenbrenner lieferte. Prüft man jedoch die verschiedenen Versuchszahlen bei ein und dem nämlichen Brenner auf ihre gegenseitige Beziehung, so wird man finden, daß sie durchaus nicht proportional sind, sondern daß die Lichtstärke sehr kleiner Flammen weit unter den Zahlen zurückbleibt, welche sich aus den Versuchsergebnissen bei größerm Gasverbrauch durch Proportionen berechnen würden. Als Grund hierfür ist wohl zunächst die in solchem Falle relativ sehr große entleuchtende Wirkung des kalten Brenners anzuführen; dann aber sind, wie bereits erwähnt, auch die Wärmeverluste einer kleinen Flamme durch Leitung, Strahlung und überschüssig eindringende Luft bedeutender als bei großen Flammen.

Obige Resultate stellen sich viel übersichtlicher dar, wenn man die Lichtstärken z.B. als Ordinaten, den correspondirenden Gasverbrauch als Abscisse auf ein Coordinatensystem aufträgt und die Erscheinung bei Vermehrung des Gasverbrauches durch eine Curve versinnlicht. Die Curve des Eisenbrenners bleibt dann überall hinter derjenigen des Specksteinbrenners zurück. Hiernach wird man nicht mehr sagen können, wie das von Seiten der Commission des Board of Trade geschah, daß der Vortheil eines die Wärme schlecht leitenden Brennmateriales „vollständig imaginär“ sei. Im vorliegenden Fall ist der Vortheil gar nicht unbedeutend, allerdings hauptsächlich aus dem Grunde, weil der eiserne Brenner durch künstliche Mittel auf seiner Anfangstemperatur erhalten wurde. Selbstverständlich erhitzt sich ein ohne solche Kühlvorrichtung fungirender Gasbrenner sehr rasch und gelangt zu ziemlich hoher Temperatur; daß dann der Nachtheil eines eisernen Brenners viel geringer wird und besonders bei sehr heller Flamme ohne auffallenden Einfluß auf die Lichtstärke bleiben kann, ist leicht begreiflich; die Thatsache indeß, daß eine Lichtschwächung bei Metallbrennern eintritt, glaube ich durch meine Versuche bewiesen zu haben.

Auch noch auf eine andere recht instructive Weise macht sich die |454| Wärme entziehende Wirkung eines Metallbrenners geltend. Dicht um die Ausströmungsöffnung eines metallenen Einlochbrenners bildet sich alsbald nach dem Anzünden ein nasser, theeriger Fleck, herrührend von der Condensation von Dämpfen, welche der Flamme entzogen werden. Wenn sich der Brenner nach und nach erhitzt, so verdampft jener Flüssigkeitsring wieder; wird indeß der Brenner kühl gehalten, so sammelt sich so viel theerige Flüssigkeit an, daß die Oeffnung verschlossen werden kann.

Früher wurde constatirt, daß ein Metalldraht, in eine Lichtflamme eingeführt, dieselbe in großem Umkreis entleuchtet, daß er aber in glühendem Zustand keine derartige Erscheinung verursacht. Aus dem gleichen Grund muß auch die Lichtschwächung, welche eine Flamme durch die Wärme entziehende Wirkung des Brenners erfährt, aufhören, sobald dieser zum Glühen erhitzt ist. Leider läßt sich bei der Ausführung dieses Versuches nicht vermeiden, daß auch der Gasstrom mit erhitzt wird, und also das Ergebniß, welches durchaus obige Ueberlegung bestätigt, nicht allein auf die Aufhebung der vom Brenner ausgeübten Wärmeentziehung bezogen werden kann, sondern auch auf die Verminderung der vom kalten Gasstrom gebundenen Wärme ausgedehnt werden muß. Der gesammte Leuchteffect der Flamme erniedrigt sich also um so mehr, je kälter Brenner und Gasstrom ist, und wird bedeutend gesteigert, wenn man letzterm im Voraus eine höhere Temperatur ertheilt. Jener Wärme bindende, die Lichtentwicklung hindernde Einfluß ist völlig gleich Null, sobald das zutretende Gas und der Brenner bereits durch eine andere Wärmequelle auf die Temperatur der Flamme erhitzt sind.

Soweit hatten mich die theoretischen Schlüsse geführt, als mir die Abhandlung A. Vogel's 2) über die Vermehrung der Lichtstärke durch Erhitzen des Gases und das direct widersprechende Gutachten der Commission des englischen Board of Trade 3) zu Gesicht kam. Vogel leitete das Gas durch eine U-Röhre, welche nach einander in Eis, Kältemischung, kochendes Wasser und erhitztes Paraffin getaucht wurde. Auf das offene Ende der U-Röhre war ein Specksteinbrenner aufgesetzt, aus welchem die Flamme brannte. Die photometrischen Messungen ergaben für die Annahme, daß die Lichtstärke bei + 18° durch die Zahl 100 ausgedrückt wird, bei 0°: 76 und 85; bei – 20° nur: 33 und 44; bei + 100°: 104 und bei + 160°: 118. Hierdurch erschien |455| der Einfluß niederer Temperatur sehr bedeutend, während durch Erhitzen zwar ein nicht unwesentlicher, aber immerhin viel geringerer Effect erzielt wurde. Diesen Versuchen widersprach die genannte englische Commission ganz entschieden und gab an, daß Leuchtgas von 0° und von 145° keinen Unterschied in der Lichtstärke erkennen ließ. Leider ist es mir ungünstiger localer Verhältnisse halber zur Zeit nicht möglich gewesen, jene Versuche zu wiederholen; indeß mögen folgende Bemerkungen zur Erklärung der Sache beitragen.

Bezüglich der Schwächung der Lichtstärke durch Abkühlung des Gases unter die gewöhnliche Temperatur scheint mir die Zusammensetzung des Leuchtgases vom allergrößten Einfluß, so daß eine Controle der Vogel'schen Versuche nur mit einem Leuchtgase von ähnlicher Natur ausgeführt werden darf. Es ist wohl möglich, daß zwei Sorten Leuchtgas, welche bei 18° etwa die nämliche Lichtstärke bei gleichem Consum zeigen, bei 0° oder – 20° sehr erheblich differiren, indem das eine Gas viel, das andere wenig an seiner Leuchtkraft einbüßt. Ein Leuchtgas, das seine Lichtintensität zum großen Theil einem hohen Gehalt an Aethylengas verdankt, wird auch bei niederer Temperatur noch viel Licht entwickeln, während Leuchtgas, dessen Lichteffect vorzugsweise auf der Anwesenheit condensirbarer Benzoldämpfe u. dgl. beruht, durch Abkühlung sehr bedeutenden Verlust an Lichtstärke erleiden muß. Hiernach wird man sagen können, daß, wenn Vogel durch Abkühlung des Gases beträchtliche Lichtverminderung beobachtete, die englische Commission dem jedoch widerspricht, so beweist dies nur, daß letztere mit einem an condensirbaren Kohlenwasserstoffen sehr armen Leuchtgase gearbeitet hat.

Was dagegen die von Vogel behauptete, von jener Commission aber bestrittene Zunahme der Lichtstärke beim Erhitzen des Gases bis gegen 160° betrifft, so läßt sich ein Einfluß der verschiedenen Zusammensetzung der Gassorten nicht mit Sicherheit behaupten. Die Theorie sagt allerdings eine Wirkung im Sinne der Vogel'schen Versuche voraus, aber die englische Commission leugnet sie.

Die Möglichkeit anscheinend so schroffer Gegensätze finde ich, wenn nicht grobe Versuchsfehler gemacht wurden, allein darin begründet, daß die betreffenden Versuche sich auf viel zu geringe Temperaturdifferenzen bezogen. Unsere photometrischen Instrumente leiden an ziemlicher Unvollkommenheit, und es wäre wirklich überraschend, wenn eine Erhöhung der vielleicht 1500° betragenden Flammentemperatur um 100 oder 145° eine durch unser Photometer nachweisbare, einigermaßen erhebliche Lichtvermehrung zur Folge haben würde. Ich sah mich deshalb veranlaßt, |456| sofort Glühhitze anzuwenden, resp. das Leuchtgas durch eine glühende Brennerröhre austreten zu lassen.

Es wurden zu den Versuchen zwei 10cm lange Platinröhren verwendet, von welchen die engere 4mm, die weitere 8mm Durchmesser besaß. Die Röhre wurde durch eine untergestellte Bunsen'sche Lampe in der Nähe ihres offenen Endes zum Glühen erhitzt, wobei gleichzeitig eine nicht unwesentliche Verminderung der ausströmenden Gasmenge eintrat. In nachfolgender Tabelle sind die Resultate zusammengestellt. Um vergleichbare Zahlenwerthe für den wirklichen Gewinn an Lichtstärke zu erhalten, war es nöthig, letztere bei kalter und glühender Röhre auf denselben Gasverbrauch zu beziehen. Wenn auch das Verhältniß zwischen Lichtstärke und Gasconsum noch nicht genau erkannt ist (die seitherigen Untersuchungen harmoniren nur sehr wenig), so halte ich mich doch für berechtigt, bei den in nachstehender Tabelle vorkommenden, sehr geringen Differenzen im Gasverbrauch directe Proportionalität anzunehmen und hiernach die in Spalte 7 angegebenen Zahlen zu berechnen. Zur Vergleichung ist in Spalte 8 nochmals die Spalte 2 wiederholt. Die Spalte 9 enthält den hiernach berechneten, auf den gleichen, in Spalte 4 angegebenen Gasconsum bezogenen Gewinn an Lichtstärke in Procente ausgedrückt.

Textabbildung Bd. 225, S. 456

Die Resultate dieser Tabelle lassen sich leichter übersehen, wenn man aus den Zahlen der Spalte 1 und 3, 2 und 4 Curven construirt, wie bereits früher angegeben wurde. Zunächst ergibt sich in allen Fällen eine beträchtliche Steigerung der Lichtstärke beim Erhitzen der Brennerrohre; dann lehrt die Spalte 9 der Versuchsreihe I, II und III, daß |457| der Gewinn an Lichtstärke bei kleinen Flammen ein viel bedeutenderer ist als bei größerm Gasverbrauch. Offenbar liegt die Ursache dieser Erscheinung nicht allein in der bei großen Flammen relativ geringern Entleuchtungswirkung des Brenners (welche durch das Erhitzen aufgehoben wird), sondern auch wesentlich darin, daß bei vermehrtem Consum das Gas rascher die glühende Röhre passirt und deshalb weniger hoch erhitzt wird. Die mit der weiten Platinröhre erhaltenen Zahlen zeigen eine Abweichung hiervon, insofern bei sehr gesteigertem Gasverbrauch die Wirkung der glühenden Brennerröhre wiederum erheblich zunimmt. Dieses auf den ersten Blick unerwartete Ergebniß erkläre ich mir in folgender Weise. Wie aus den Versuchsreihen III und VI zu ersehen ist, gelangt bei Anwendung einer so weiten Ausströmungsröhre (resp. Ausströmungsöffnung) das Leuchtgas nur zu sehr ungünstiger Lichtentwicklung; so gaben 123l Gas aus weiter Röhre nur 4,9 Kerzen, während 83l aus der engern Röhre 5,6 Kerzen Lichtstärke lieferten. Offenbar ist die Oberfläche der Flamme bei so weiter Oeffnung im Verhältniß zum Volum viel zu gering, um auch im Innern der Flamme durch lebhafte Verbrennung genügend hohe Temperatur hervorzurufen; da jedoch leuchtfähiges Gas in großer Menge vorhanden ist, so kann Steigerung der Flammentemperatur durch Erhitzen der Brennerröhre einen so bedeutenden Gewinn von 87,5 Proc. Lichtstärke bewirken. Dieser Effect muß bei größerer Ausflußgeschwindigkeit, wie erwähnt, kleiner werden, was auch Versuch V bestätigt; da aber bei noch mehr vergrößerter Ausflußmenge aus kalter Röhre die Flamme flackernd und rußend wird, so nimmt die Helligkeit in immer geringerm Maße zu, und bei noch rascherm Gasstrom erreicht sie einen Höhepunkt, von dem aus sie bei weiterer Vergrößerung des Consums rasch abnimmt und schließlich Null wird; denn Benevides fand, daß bei sehr großer Ausflußgeschwindigkeit die Leuchtgasflamme blau ist. Obgleich der Nutzeffect der glühenden Brennerröhre bei Steigerung des Gasverbrauches abnimmt, so vermindert sich doch die Lichtstärke aus kaltem Brenner bei sehr starkem Gasstrom in noch viel höherm Grade und hieraus muß nothwendig folgen, daß der relative Nutzeffect der glühenden Röhre von einem gewissen Punkt an wiederum steigt.

Was den Einfluß des Erhitzens der Röhre auf den Gasconsum betrifft, so zeigen die Versuche I, II und III, daß, wie vorausgesehen, eine Verminderung desselben eintritt; bei der weitern Röhre machte sich eine solche Wirkung nur bei sehr raschem Gasstrom erkennbar.

Somit wäre der Beweis erbracht, daß durch starke Erhitzung des Brenners und des ausströmenden Gases |458| eine außerordentliche Steigerung des Leuchteffectes erzielt wird. Es schien jedoch wünschenswerth, auch das Verhalten flacher, ausgebreiteter Flammen zu untersuchen, wie solche aus schnittförmigen Oeffnungen austreten, und es wurde darum das engere Platinrohr an seiner Mündung so weit zusammengebogen, daß nur eine schmale Spalte blieb und eine flache Flamme entstand. Die Resultate, welche der so erhaltene Brenner lieferte, sind die folgenden:

Textabbildung Bd. 225, S. 458

Auch hier zeigt sich wie bei den früheren Versuchsreihen I, II und III, daß im Allgemeinen ein um so bedeutenderer Gewinn an Lichtstärke erzielt wird, je weniger Gas der Röhre entströmt. Besonders auffallend erscheint indeß die viel beträchtlichere Verminderung des Gasconsums (Spalte 6), offenbar eine Folge davon, daß bei enger Ausströmungsöffnung die Wirkung des sich ausdehnenden Gases auf die Stromgeschwindigkeit viel mehr zur Geltung kommt, als dies bei weiter Oeffnung der Fall sein würde.

Schon bei Gelegenheit eines frühern Versuches, bei welchem ein blau brennendes Gemisch aus Leuchtgas und Kohlensäure oder Luft durch Erhitzen der Brennerröhre hellleuchtend werden sollte, hatte ich die Wahrnehmung gemacht, daß die gewünschte Wirkung nicht eintritt, wenn die Brennerröhre weiter rückwärts, einige Centimeter vom offenen Ende entfernt, ins Glühen gebracht wird. Als Grund für diese Erscheinung ergab sich die Wärme entziehende Wirkung des weiter stromab gelegenen Theiles der Metallröhre auf das erhitzte Gas. Es lag sehr nahe, eine ähnliche Wirkung der als Brenner dienenden Platinröhre auch bei den |459| letzterwähnten photometrischen Versuchen anzunehmen, sobald nämlich der Brenner nicht bis dicht an seine Mündung glüht; und in der That zeigte es sich, daß der Effect ganz außerordentlich von der Stellung der Heizflamme abhängt. In folgender Tabelle sind zwei Versuchsreihen angegeben, bei welchen zunächst Lichtstärke und Gasconsum bei kalter, dann bei vorn glühender Brennerröhre bestimmt wurde. Nach dem Erkalten der Röhre wurde die Heizflamme so gestellt, daß zwischen dem glühenden Theil und der Ausströmungsöffnung der Röhre etwa 4cm Abstand blieb.

Textabbildung Bd. 225, S. 459

Diese Versuchszahlen constatiren, daß ein viel geringerer Effect erzielt wird, wenn man die Brennerröhre nicht dicht an der Mündung, sondern ein wenig rückwärts ins Glühen bringt. Im letztern Falle geht nicht nur ein Theil der zugeführten Wärme für die Flamme verloren, sondern zugleich bleibt die Wärme entziehende (entleuchtende) Wirkung des Brennerkopfes auch mehr oder weniger bestehen.

Es liegt nun noch die Frage vor: Ist die Vermehrung der Lichtstärke beim Erhitzen der Brennerröhre nur eine Folge der directen Wärmezufuhr zur Flamme, oder spielen auch chemische Processe eine hervorragende Rolle bei jener Erscheinung?

Die zuletzt angeführten Versuche weisen darauf hin, daß der Wärmezufuhr als solcher das Hauptgewicht zukommt, denn für eine chemische Umbildung schwach leuchtender Bestandtheile des Gases in stark leuchtende müßte es offenbar gleichgiltig sein, welche Stelle der Brennerröhre erhitzt wird; doch um ein genaueres Urtheil zu gewinnen, war es nöthig, den Einfluß photometrisch zu beobachten, welchen das Passiren eines glühenden Platinrohres auf das alsdann wieder zur gewöhnlichen Temperatur abzukühlende Leuchtgas ausübt. Das der Uhr entströmende Gas wurde |460| daher zunächst durch eine Platinröhre und dann durch ein Schlangenrohr geleitet, welches durch Wasser von 15° abgekühlt war. Die Versuche ergaben indeß beim Erhitzen des Platinrohres bis zum starken Glühen entweder gar keine oder nur sehr unbedeutende Lichtverminderung, welche auch als Beobachtungsfehler gelten konnte. In der Platinröhre fand sich nur außerordentlich wenig Kohle abgelagert und in der Kühlröhre sammelten sich Tröpfchen, welche theils aus Wasser, theils braunen theerigen Stoffen bestanden, aber hinsichtlich der Quantität sehr unbedeutend waren. Ich glaube jedoch, daß dies keine allgemein giltigen Versuchsresultate sind, sondern von der Qualität resp. Zusammensetzung des Leuchtgases wesentlich beeinflußt werden.

Nach diesen Beobachtungen kann die vielfach constatirte bedeutende Zunahme der Lichtstärke beim Erhitzen der Brennerröhre nicht einer zersetzenden Wirkung der Wärme auf das Leuchtgas in der Röhre selbst zugeschrieben werden, denn sonst müßte auch das wieder abgekühlte Gas vermehrte Leuchtkraft zeigen. Es bleibt somit nur übrig, die directe Wärmezufuhr als alleinige oder doch bedeutend vorwiegende Ursache der vermehrten Lichtentwicklung anzusehen.

Erinnern wir uns des Zweckes, welchem die photometrischen Messungen ursprünglich dienen sollten, durch was sie veranlaßt waren. Es handelte sich darum, die entleuchtende3) Wirkung des Wärme entziehenden Brennerkopfes und des nachströmenden kalten Gases zu constatiren und festzustellen, daß durch vorherige Erhitzung des Gases und Brenners jene für die Leuchtkraft schädlichen Einflüsse zu beseitigen sind. Wohl von gleicher Tendenz waren die Erfinder verschiedener neuer Brennerconstructionen geleitet, welche nach den betreffenden Publicationen einen mehr oder minder hohen Nutzeffect liefern sollen, der angeblich darauf beruht, daß das Gas vor seiner Verbrennung erwärmt wird. Als Beispiel führe ich den Cremin'schen Brenner (* 1872 204 187) an, bei welchem das Gas zunächst um die Brennerröhre herumgeführt wird; diese erhitzt sich von oben herab und erwärmt das vorbeistreifende Gas. Cremin's Brenner soll 64 Proc. mehr Licht liefern als ein Fischschwanzbrenner. – Derartige Brennerconstructionen erwärmen das Gas jedenfalls nur sehr wenig und die Wärme, welche also nach den frühern Auseinandersetzungen dazu dient, die abkühlende Wirkung des kalten Gasstromes auf die Flamme zu vermindern, wird bei jenen Brennereinrichtungen letzterer selbst entzogen, da der kalte Gasstrom die Brennerröhre |461| stets auf einer niedern Temperatur erhält, so daß die Wärme entziehende Wirkung des Brenners auf die Flamme eine um so bedeutendere ist. Die Logik derartiger Brennerconstructionen ist dann eine sehr sonderbare: Einerseits nimmt man der Flamme Wärme und führt sie ihr anderseits, natürlich mit erheblichem Verlust, wieder zu! Daß solche Brenner unter Umständen (z.B. hohem Gasdruck) vortheilhaft sein mögen, will ich a priori nicht bestreiten, wohl aber, daß die so bewirkte Erwärmung des Gasstromes die Ursache der Lichtvermehrung ist. Andere Gründe, worunter besonders Mäßigung der Ausströmungsgeschwindigkeit hervorzuheben sein dürfte, sind es, welche eventuell eine Lichtvermehrung veranlassen könnten.

Brennerconstructionen, deren größerer Nutzeffect auf vorheriger Erhitzung des Gases (und Brenners) beruhen soll, müssen derart beschaffen sein, daß die nöthige Wärme nicht der Flamme selbst entzogen wird, sondern den heißen Verbrennungsproducten oder einer besondern Wärmequelle, z.B. einer Heizflamme nach Bunsen'schem System. Ob freilich im letztern Fall der damit verbundene Mehraufwand an Gas durch die gesteigerte Leuchtkraft übertroffen oder auch nur ausgeglichen wird, ist eine ganz andere – rein ökonomische Frage.

Es wurde oben betont, daß die durch Erhitzen der Brennerröhre bewirkte Steigerung der Leuchtkraft der directen Wärmezufuhr und nicht wesentlich einer chemischen Umbildung der Leuchtgasbestandtheile zuzuschreiben ist. Auf den ersten Blick scheint die Wirkung einfach darin zu bestehen, daß die Flammentemperatur gesteigert wird, also der ausgeschiedene Kohlenstoff in stärkeres Glühen gelangt. Betrachtet man jedoch die Flamme genauer, wenn das Brennerrohr zum Glühen erhitzt wird, so zeigt sich allerdings, daß der leuchtende Theil der Flamme ein intensiveres Licht ausstrahlt, glänzender wird; gleichzeitig ist aber untrüglich eine bedeutende Vergrößerung des Lichtmantels zu beobachten. Während derselbe für gewöhnlich erst in einer gewissen Entfernung über der Brenneröffnung beginnt und von da an nur in dünner, nach oben zu dicker werdender, gelber Schicht den unten und innen befindlichen dunkelblauen Theil der Flamme umgibt, wird der Lichtmantel beim Erhitzen des Brenners viel dicker und zieht sich weit herunter bis fast zum Brenner. Der bei kalter Röhre ziemlich ausgedehnte, direct über dem Brenner befindliche blaue Theil der Flamme wird also theilweise selbst zum leuchtenden Kegel.

Da der Lichtmantel seine Helligkeit ausgeschiedenem Kohlenstoff verdankt4) und weil er sich gegen die Richtung des Gasstromes vergrößert, |462| so muß diese Vergrößerung darin begründet sein, daß bei erhitzter Brennerröhre der Kohlenstoff früher in der Flamme ausgeschieden wird, als dies sonst der Fall sein würde. Steigerung der Lichtintensität der glühenden Kohletheilchen und frühere Ausscheidung der letztern in der Flamme (d. i. Vergrößerung des Lichtmantels) sind daher zwei wesentlich verschiedene Wirkungen der glühenden Brennerröhre; die Summe beider Effecte bildet die Zunahme der Gesammtlichtstärke, die das Photometer constatirte.

Der Charakter einer Flamme wird offenbar nicht nur durch die Gesammtlichtstärke, sondern sehr wesentlich auch durch die Intensität des Lichtes, d.h. durch die von einem einzelnen elementaren Theil des Leuchtmantels ausgesendete Lichtmenge bedingt. Mir scheint noch viel zu wenig Rücksicht auf dieses für die Beurtheilung einer Flamme so wichtige Verhältniß genommen worden zu sein. Das Photometer zeigt freilich keinen Unterschied Zwischen einem kleinen, aber intensiven und einem größern, doch weniger hellen Lichtmantel, wohl aber das direct in die Flamme blickende Auge, welches von einer kleinen, grellen Flamme geblendet wird, während es ruhig in eine größere Flamme blicken kann, welche dieselbe Gesammtlichtmenge ausstrahlt. Hier ist also ein wesentlicher und wichtiger Unterschied zwischen der Empfindlichkeit des Auges und der des Photometers zu constatiren. Indeß lassen sich auch mit Hilfe des letztgenannten Instrumentes jene verschiedenen Effecte erkennen, sobald nicht die Totalwirkung der ganzen Flammen, sondern nur ein kleiner Theil derselben zur Geltung gelangt, was durch Einschaltung eines mit kleiner Oeffnung versehenen Schirmes zu erreichen ist. Man mißt dann das Licht, welches gleich große Partien der zu prüfenden Flammen ausgeben. Da der Lichtmantel nicht überall gleiche „Lichtintensität“ besitzt, womit die von den einzelnen Flammenelementen ausgesendete Lichtmenge bezeichnet sei, so ist es für vergleichende photometrische Versuche nicht gleichgiltig, auf welchen Theil einer Flamme man die Oeffnung des eingeschalteten Schirmes einstellt. In allen Fällen wird man die hellsten Partien der Flamme auswählen, d.h. den Schirm so stellen, daß die größtmögliche Lichtmenge auf das Photometerdiaphragma fällt.

Streng genommen haben die so erhaltenen Versuchszahlen nur für den hellsten Theil des Leuchtmantels Geltung; aber grade dieser ist es, welcher für die Beurtheilung einer Flamme am wichtigsten erscheint. In letzterer Hinsicht wird man also nicht nur, wie seither üblich, die Gesammtmenge des abgegebenen Lichtes, die ich mit Leuchteffect bezeichnen will, einer zu prüfenden Flamme mit dem „Leuchteffect“ einer |463| Normalflamme vergleichen, sondern auch die Zahl angeben, welche das Verhältniß der „Lichtintensität“ der beiden zu vergleichenden Flammen erkennen läßt. Die Wichtigkeit dieser doppelten Bestimmung wird ein demnächst zu besprechendes, praktisches Beispiel genügend darthun.

(Schluß folgt.)

|451|

Deutsche Industriezeitung, 1871 S. 386. Polytechnisches Centralblatt, 1872 S. 138.

|454|

Bayerisches Industrie- und Gewerbeblatt, 1869 S. 124.

|454|

Deutsche Industriezeitung, 1871 S. 386. Polytechnisches Centralblatt, 1872 S. 138.

|460|

Richtiger wäre es, jene Wirkung eine „die volle Entwicklung der Leuchtkraft hindernde“ zu nennen.

|461|

Directe Beweise hierfür beabsichtige ich in einer spätern Mittheilung zu geben.

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