Titel: Fischer, über Thermometer und Pyrometer.
Autor: Fischer, Ferd.
Fundstelle: 1877, Band 225 (S. 463–469)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj225/ar225143

Ueber Thermometer und Pyrometer; von Ferd. Fischer.

Mit Abbildungen.

(Schluß von S. 278 dieses Bandes.)

5) Elektrische Erscheinungen. Pouillet (1837 63 221) berechnet die Temperaturen aus der Stromstärke eines thermo-elektrischen Elementes von Eisen und Platin. Solly 30) verwendet ein solches von Eisen und Kupfer, Becquerel, wie bereits erwähnt, Platin und Palladium. Schinz (* 1865 177 85. * 1866 179 436) zeigt, daß man mit dem Apparate von Becquerel völlig falsche Angaben erhält; er verwendet daher wieder Eisen und Platin. Nach den früheren Versuchen von Regnault 31) gibt jedoch auch ein Eisen-Platinelement unzuverlässige Resultate.32)

Empfehlenswerth ist dagegen das elektrische Pyrometer von Siemens (1869 193 516) 1870 198 258. 394. 1871 201 41. * 1873 209 419. * 1875 217 291), welcher bekanntlich den mit der Temperatur wachsenden Leitungswiderstand eines Platindrahtes verwendet. Wie bereits früher (1876 221 468) erwähnt, sollte bei Anwendung desselben nur der untere Theil des Eisenrohres der zu messenden Temperatur ausgesetzt werden.

Williamsen (1873 210 176) und Forster 33) haben bereits beobachtet, daß bei diesem Pyrometer mit Eisenhülle nach anhaltendem Glühen der Widerstand des Platindrahtes zunimmt. Ich kann diese Angabe nur bestätigen; auch bei dem von mir seit einem Jahre zur Bestimmung der Temperaturen von 600 bis 1100° benutzten Pyrometer hat der Leitungswiderstand, wenn auch nur wenig zugenommen. Es ist daher erforderlich, den Widerstand von Zeit zu Zeit genau zu bestimmen und bei der Verwendung des Apparates die erforderlichen Correctionen |464| anzubringen, wenn man nicht etwa das sehr theure Pyrometer mit Platinhülle (1875 217 294) vorzieht.

6) Vertheilung der Wärme. Zur Bestimmung hoher Temperaturen hat man mehrfach versucht, die Wärme durch Leitung oder Strahlung so weit zu vermindern, daß sie mittels eines Quecksilberthermometers bestimmt werden kann, oder aber den erhitzten Körper durch einen andern entsprechend abzukühlen.

Jourdes (1860 157 151) setzt das Ende einer Eisenstange der zu messenden Hitze aus und bestimmt mittels eines gewöhnlichen Thermometers die Temperatur von Oel oder Quecksilber, welche in die Höhlung des andern Endes gebracht sind. Schinz (* 1862 163 321) suchte aus der Temperatur der äußern Fläche der Ofenwand die im Innern des Ofens herrschende Hitze zu berechnen, überzeugte sich aber später (* 1865 177 85), daß wegen der ungleichen Wärmeleitungsfähigkeit des Mauerwerkes auf diese Weise keine brauchbaren Resultate zu erlangen sind. Main (* 1876 221 117) umgibt ein Quecksilberthermometer mit Asbest und berechnet aus den so erhaltenen Angaben die Temperatur heißer Gebläseluft, nachdem er für jeden Apparat die Wärmeleitungsfähigkeit der Asbestumhüllung festgestellt hat.

Sweeny 34) berechnet die Temperatur eines Ofens aus der strahlenden Wärme desselben, welche er mittels eines Hohlspiegels auf die Kugel eines Quecksilberthermometers concentrirt. Irgendwie zuverlässige Resultate sind hierdurch nicht zu erreichen.

Hobson (* 1876 222 46) erniedrigt die Temperatur des heißen Gebläsewindes durch Vermischen mit einer bestimmten Menge kalter Luft, so daß er die Temperatur des Gemisches mittels Quecksilberthermometer finden kann. Besser ist das auf gleichem Princip beruhende Pyrometer von Bradbury (* 1877 223 620).

Besonders häufig sind hohe Temperaturen dadurch bestimmt worden, daß man die von einem festen Körper aufgenommene Wärme, welcher auf die zu messende Temperatur erhitzt war, durch Eintauchen auf eine größere Menge Flüssigkeit vertheilte. Coulomb 35) bestimmte so die zum Härten von Stahl angewendete Hitze, Clement-Deformes (1829 33 145) mittels einer in Wasser getauchten Eisenplatte die Temperatur der aus dem Schornstein entweichenden Gase. Auch Gay-Lussac (1837 63 285) empfahl, Metallringe der zu messenden Hitze auszusetzen und aus der Temperaturzunahme des durch Einlegen derselben erwärmten |465| Wassers dieselbe zu berechnen. Pouillet (1837 63 219) bestimmte gleichzeitig hohe Temperaturen mittels einer 178g schweren Platinkugel und Wasser.

Miller (* 1848 108 115) kühlt den erhitzten Platincylinder in Quecksilber – ein Verfahren, welches L. Schwartz bereits im J. 1826 anwendete und von dem Schubarth (1848 110 32) zeigt, daß es ungenau ist.

Wilson (* 1852 125 432) verwendet wieder Wasser mit Platin oder kleinen Thonstücken. Auch Schinz36) bespricht die Bestimmung hoher Temperaturen mittels Platinkugel und Wasser. Ein diesem ähnliches Pyrometer hat sich Bystrom 37) im J. 1862 in England patentiren lassen. Siemens (1860 * 158 108) nimmt als Calorimeter ein Kupfergefäß mit 1 Pinte (568cc) Wasser und einen Kupfercylinder, dessen Wärmecapacität genau 1/50 von dem des mit Wasser gefüllten Calorimeters beträgt, so daß die Temperaturzunahme desselben, mit 50 multiplicirt, die zu messende Hitze angibt.

J. Salleron 38) füllt in das Calorimeter 500cc Wasser, wirft einen auf die messende Wärme erhitzten 100g schweren Kupfercylinder hinein und rührt um. Die Temperatur berechnet er mittels der Formel T = 50 (t't) + t'. Hat z.B. vor dem Einsenken des Kupfercylinders das Wasser im Calorimeter die Temperatur t = 15°, nach Beendigung des Versuches t' = 25°, so ist die gesuchte Temperatur T = 50 (25 – 15) + 25 = 525°. Da hier und bei dem Pyrometer von Siemens keine Rücksicht genommen ist auf die bei höherer Temperatur voraussichtlich zunehmende specifische Wärme des Kupfers, so sind die mit diesen Pyrometern erhaltenen Resultate wohl nicht ganz genau.

Weinhold zeigt in seiner mehrfach erwähnten Arbeit (S. 32), daß sich beim Platin eine Zunahme der mittlern specifischen Wärme bis gegen 250° zeigt; dann nimmt dieselbe ab, später wieder zu. Die specifische Wärme des Schmiedeisens wächst dagegen mit der Temperatur so regelmäßig, daß sie die Anwendung einer Interpolationsformel zuläßt. Die wahre specifische Wärme des Schmiedeisens bei der Temperatur t ist hiernach: c t, = c₀ + α t + β t², die mittlere specifische Wärme zwischen t₁ und t₂ : W/(t₂ – t₁) = c₀ + α/2(t₂ + t₁) + β/3 (t₂² + t₁² + (t₂ + t₁)²)/2. Die Constanten sind c₀ = 0,105907; α = 0,00006538 und β = 0,00000066477.

|466|
Textabbildung Bd. 225, S. 466
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Schneider 39) bedient sich dieser Formel zur Bestimmung hoher Temperaturen mittels einer schmiedeisernen Kugel. Er hat zu diesem Zweck eine Anzahl von Tabellen berechnet, welche S. 466 verkürzt wiedergegeben sind. Dieselben enthalten die von 1k Schmiedeisen abzugebende Wärmemenge, wenn dasselbe von der Temperatur T auf t₁ abgekühlt wird, also den Werth cm (Tt₁) = (G s + W)(t₁ – t₀)/P Soll z.B. die Temperatur T bestimmt werden, und hat man eine schmiedeiserne Kugel vom Gewichte P = 14g,352 auf dieselbe Temperatur erwärmt, und findet man, nachdem die Kugel im Calorimeter, dessen Wasserwerth 23g,6 ist und welches 1020g,4 Wasser von t₀ = 16,4° enthält, eine Endtemperatur t₁ = 18,8°, so ergibt sich die Temperatur T aus der Gleichung

Tt₁ =(G s + W)(t₁ – t₀)/c m P = (1044 × 2,4)/14,352 c m

in welcher c mj die mittlere specifische Wärme des Schmiedeisens innerhalb der Temperaturen T und t₁, also eine Function der noch unbekannten Temperatur T ist. Statt für c mj, den oben angegebenen Werth in die Gleichung einzusetzen, deren Lösung sehr zeitraubend wäre, findet man leicht c mj (Tt₁) = (1044 × 2,4)/14,352 = 174,58°. Für t₁ ist die Differenz für 0,1° zwischen 10 bis 20° 0,0107, 20 bis 30° = 0,0108, 30 bis 40° = 0,0108, somit cm(T – 19) = 174c,601. In der Horizontalreihe für t₁ = 19 findet man für den zunächst kleinern Werth 170,87 die Temperatur 1050°. Mit Hilfe der unten angegebenen Differenzwerthe für 1° von T ergibt sich für 174,60 – 170,87 der Zuschlag 3,73 : 0,253 = 15, also eine Gesammttemperatur von 1065°.

Die Differenzwerthe für T = 1° betragen für

300 bis 350° = 0,1342 700 bis 750° = 0,1883
350 „ 400 = 0,1398 750 „ 800 = 0,1965
400 „ 450 = 0,1457 800 „ 850 = 0,2051
450 „ 500 = 0,1520 850 „ 900 = 0,2140
500 „ 550 = 0,1586 900 „ 950 = 0,2233
550 „ 600 = 0,1655 950 „ 1000 = 0,2329
600 „ 650 = 0,1728 1000 „ 1050 = 0,2428
650 „ 700 = 0,1803 1050 „ 1100 = 0,2530.

Die von Weinhold und von Schneider angegebenen Calorimeter sind etwas schwerfällig; ich habe mir daher folgenden einfachen Apparat herstellen lassen, dessen Durchschnitt Figur II in 1/4 natürlicher Größe zeigt. Der 145mm hohe und 50mm weite Cylinder A aus dünnstem |468| Kupferblech hängt in der Holzbüchse B, welche mit einem bequemen Handgriff versehen ist.

Fig. 2., Bd. 225, S. 468 Fig. 3., Bd. 225, S. 468

Bei Bestimmung hoher Temperaturen ist es kaum zu umgehen, den eisernen Cylinder nach jedem Versuch abzuputzen und wieder zu wiegen, so daß man sich mit einer entsprechenden Anzahl derselben versehen muß; zur Vermeidung dieser raschen Oxydation will ich Cylinder aus Nickel und aus platinirtem |469| Eisen versuchen. Das Kühlwasser muß gewechselt werden, sobald dasselbe etwa 40° warm wird.

Die mit diesem Pyrometer erhaltenen Angaben stimmen zwar mit denen des Siemens'schen elektrischen Pyrometers hinreichend genau; für manche Zwecke ziehe ich aber doch das elektrische Pyrometer vor; nur schade, daß dasselbe so schwierig zu transportiren und so theuer (450 M.) ist, während das von mir vereinfachte Pyrometer nur wenige Mark kostet und mit Zubehör kaum 1k wiegt.

|463|

Philosophical Magazine, II. v. 19 p. 391.

|463|

Relation des exp. Mém. de l'Académie, t. 21 p. 246.

|463|

Vielleicht gehört hierher auch das Pyrometer von Wurm (1847 106 152).

|463|

Chemical News, t. 30 p. 138.

|464|

Poggendorff's Annalen, 1828 Bd. 14 S. 531.

|464|

Poggendorff's Annalen, 1828 Bd. 14 S. 530.

|465|

Schinz: Wärmemeßkunst, 1858 S. 53.

|465|

Mechanics' Journal, II. v. 8 p. 15.

|465|

Scientific American, Juli 1875 S. 50.

|467|

Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 1875 S. 16.

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