Titel: Ueber die optische Messung hoher Temperaturen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1892, Band 286 (S. 63–66)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj286/ar286019

Ueber die optische Messung hoher Temperaturen.

Von H. Le Chatelier.

(Schluss von S. 43 d. Bd.)

Mit Abbildung.

Graduirung. Um das optische Pyrometer zu graduiren, habe ich mich meiner Thermoelemente bedient, deren Löthstelle mit verschiedenen Körpern Fe3O4, Pd, Pt u.s.w. bedeckt war.

Eine erste Reihe von Versuchen, welche in einem von aussen so regelmassig als nur möglich erwärmten Rohre mit einem mit Fe3O4 bedeckten Element angestellt wurde, hat folgende Resultate ergeben:

Intensitäten Temperaturen
0,0076 840°
0,029 920
0,064 960
2,6 1350

Aber die Schwierigkeit, eine hinreichende Regelmässigkeit der Temperatur der Umgebung zu erhalten, war bisher das Hinderniss, um vollständig diese Messungsreihe durchzuführen, welche offenbar das meiste Interesse hätte.

Eine zweite Reihe von Versuchen wurde angestellt, indem auf der Löthstelle des Elementes eine kleine Menge Fe3O4 geschmolzen und für die Messungen in der transparenten Flamme eines Luft- oder Sauerstoffgebläses erhitzt wurde. Die Resultate unterscheiden sich nicht in merklicher Weise von den im Ofen erhaltenen, wodurch das für Fe3O4 gefundene Maximalemissionsvermögen bestätigt wird. Es hat sich keine Aenderung im Emissionsvermögen dieses Oxyds bei seinem Schmelzpunkte (1340°) gezeigt.

Die Resultate der Beobachtungen können durch die Formel

dargestellt werden.


Intensitäten
Temperaturen Differenz zwischen
Berechnung und
Beobachtung
beobachtete berechnete
0,00038 680° 671° + 9°
0,00074 700 702 – 2
0,002 760 755 + 5
0,0054 810 815 – 5
0,0056 820 817 + 3
0,01 860 853 + 7
0,034 940 939 + 1
0,060 980 982 – 2
0,105 1020 1026 – 6
0,19 1080 1078 + 2
0,67 1220 1205 + 15
1,17 1270 1265 + 5
6,45 1495 1490 + 5
31,0 1775 1757 + 18

Eine dritte Reihe von Versuchen wurde mit mattem Platin angestellt. Man schmolz ein Kügelchen dieses Met alles auf der Löthstelle der Säule, hämmerte es, um eine ebene Oberfläche zu erhalten, und bedeckte diese Oberfläche wieder mit pulverförmigem Platin, welches aus der Zersetzung des Chlorids gewonnen wurde, und erhitzte dieses Platin auf 1500°, um es in einen stabilen Aggregatzustand zu bringen.

In derselben Tabelle steht auch die Helligkeit eines in der Flamme des Knallgasgebläses schmelzenden Platindrahtes. Die beobachtete Helligkeit scheint zu gross zu sein, denn sie schliesst sich ziemlich gut an die Curve der vorhergehenden Versuche mit mattem Platin an: während sie schwächer sein und sich auf polirtes Platin beziehen müsste; vielleicht hat die Helligkeit einiger Punkte der Knallgasflamme Veranlassung zu Reflexionen gegeben, welche die Messungen gefälscht haben. Indessen hat der Versuch, mehrere Male wiederholt; übereinstimmende Resultate gegeben.

|64|
Intensitäten Temperaturen
0,00031 730°
0,0011 800
0,0032 855
0,0043 880
0,011 950
0,073 1080
0,205 1180
0,210 1200
0,480 1290
0,60 1300
1,40 1420
1,90 1450
2,80 1500
Schmelzend. Platin 15,80 1775

Eine letzte Versuchsreihe mit Palladium hat folgende Resultate ergeben:

Intensitäten Temperaturen
0,00022 700°
0,0005 735
0,001 760
0,0033 840
0,0091 895
0,041 1000
0,087 1060
0,24 1120
0,31 1160
1,17 1310
1,7 1350
Schmelz. Palladium 4,8 1500

Die folgende Tabelle gibt von 100° zu 100° die Intensität der rothen Strahlen, welche von einem Körper mit dem Emissionsvermögen 1 ausgesandt werden. Diese Zahlen sind mittels der oben angegebenen Interpolationsformel berechnet worden.

Intensitäten Temperaturen Intensitäten Temperaturen
0,00008 600° 39,0 1800°
0,00073 700 60,0 1900
0,0046 800 93,0 2000
0,020 900 1800 3000
0,078 1000 9700 4000
0,24 1100 28000 5000
0,64 1200 56000 6000
1,63 1300 100000 7000
3,35 1400 150000 8000
6,7 1500 224000 9000
12,9 1600 305000 10000
22,4 1700

Diese Daten sind in Fig. 3 zusammengestellt. Es ist von Interesse, diese Resultate mit denjenigen, welche früher von Violle über denselben Gegenstand erhalten wurden, zu vergleichen. Die Experimente dieses Gelehrten bezogen sich alle auf glühende Körper in einer warmen Umgebung; sie stehen also in Beziehung zu meiner Reihe von Messungen über die Strahlung von Fe3O4. Diese letzteren haben sich überdies auf merklich einfarbige Strahlen (λ = 650) bezogen, vermöge des gleichzeitigen Gebrauches von rothem Glas und passend gewählten Absorptions-gläsern; sie müssen also mit den Versuchen Violle's über den Strahl λ = 656 verglichen werden und nicht, wie man auf den ersten Blick glauben könnte, mit denjenigen, welche mit einfachem rothen Glase gemacht worden sind; dieses Glas gibt für das Maximum des durchstrahlenden Lichtes ein mit der Temperatur des glühenden Körpers variables λ.

Bei den folgenden Zahlen ist in jeder Reihe für die Strahlungen die Strahlung bei 1000° als Einheit angenommen.


Temperaturen
Intensitäten
Violle Le Chatelier Verhältnisse
775° 0,113 0,037 3,05
954 0,55 0,54 1,02
1045 1,80 1,65 1,09
1500 85,00 86,00 0,99
1775 280,00 385,00 0,72

Da die photometrische Methode mir nicht gestattet, Intensitätsmessungen auf mehr als 10 Proc. Genauigkeit zu bringen, müssen die Resultate bezüglich der drei Temperaturen 954, 1045, 1500 als übereinstimmend angesehen werden. Dagegen haben wir eine absolute Nichtübereinstimmung bei den äussersten Temperaturen. Violle sieht seine Messungen bei der Temperatur 775 als sehr unsicher an, weil das benutzte Photometer sich für die Messung so schwacher Strahlen nicht eignete; die Interpolationsformel, welche er angegeben hatte, um die Gesammtheit seiner Versuche darzustellen, würde auf den Werth 0,045 führen, welcher sich sehr dem meinigen nähert.

Textabbildung Bd. 286, S. 64
Die von diesem Gelehrten für die Temperatur von 1775° gefundene Zahl scheint mir unbestreitbar zu klein zu sein, ich schreibe dieses Resultat dem Mangel an Temperaturgleichgewicht in dem Ofen zu, in welchem das Platin geschmolzen wurde. Die Wölbung des Ofens ist sicher kälter als das Metall, welches direct von der Stichflamme des Knallgasgebläses getroffen wird. Es genügt eine Temperaturdifferenz von 200°, um den zwischen unseren Bestimmungen bestehenden Unterschied zu erklären.

Versuche in Fabriken. Die optischen und thermo-elektrischen pyrometrischen Methoden, welche ich studirt habe, haben mir erlaubt, die genaue Messung der in den. industriellen Heizräumen entwickelten Temperaturen auszuführen. Die so erhaltenen Resultate stehen bei gewissen Industrien in absolutem Widerspruche zu den anderweitigen Schätzungen, und sie werden ohne Zweifel nicht ohne Widerspruch angenommen werden. Es würde mich freuen, wenn ihre Publication Gegenversuche über denselben Gegenstand veranlassen würde.

Die hier mitgetheilten Temperaturen sind auf die durch Violle's Fixpunkte definirte Scala bezogen.

|65|
Schwefel Gold Palladium Platin
448° 1045° 1500° 1775°
Schmelzpunkte:
Guss Stahl
weisser
schwedischer
1135°
grauer
Formguss
1220°
weich
c = 0,1
1475°
halbhart
c = 0,3
1455°
hart
c = 0,9
1410°
Manganstahl
13 Proc.
1260°
Nickeleisen
25 Proc.
1230°
Al. Bronze
10 Proc.
980°
Sn. Bronze
20 Proc.
790°
Zn. Messing
35 Proc.
880°
Bessemer Ofen.
Flamme eines Robert'schen Converter.
Periode der Funken Ende der Operation
1330° 1580°
Bessemerbirne von 6 t Gehalt.

Abstich
der
Schlacke
Abstich des Stahls Erstarrung
des Eisen-
oxydul-
oxyds

Schweiss-
ofen
Gussblock
unter dem
Fall-
hammer
in die
Giesskelle
in die
Gussform
1580° 1640° 1580° 1340° 1200° 1080°
Walzen einer Schiene.

Ankunft
in der
Vorwalze


Fünftes
Kaliber
Rück-
kehr
zum
Ofen
Ankunft
in der
Zang-
walze
Durchgang
von der
Zang- zur
Formwalze

Verlassen der
Formwalze
Seele Schenkel
1195° 1130° 1110° 1250° 1150° 1100° 1000°
Siemens-Martin-Ofen. – Abstich halbharten Stahls.
Regenerativgas Luft den
Regene-
rator ver-
lassend
Rauch
zum
Kamin
gehend
Verlassen
des
Generators
Eintritt
in den Re-
generator
Verlassen
des Re-
generators
720° 400° 1200° 1000° 300°
Ofen Abstich des Stahls
Ende des Ein-
schmelzens d. Roh-
eisenbeschickung
Garen
des
Stahls
in die Giesskelle
in die
Gussform
Anfang Ende
1420° 1500° 1580° 1490° 1520°

Für weichen Stahl sind die Temperaturen um 50° höher und man beobachtet denselben Unterschied zwischen Anfang und Ende des Abstiches, woraus mit Sicherheit hervorgeht; dass das Stahlbad im mittleren Theile des Ofens wärmer ist als gegen die Enden. In den Siemens-Pernod-Oefen ist im Gegentheil das Ende des Abstiches am heissesten.

Siemens-Ofen mit Schmelztiegeln für Stahl.
Zwischenraum zwischen den Tiegeln 1600°.
Rotationspuddelofen.
Abstich des Roheisens
Fertiger
Gussblock
in die
Giesskelle
in den
Ofen
1340° 1230° 1330°
Hochofen für graues Roheisen zum Bessemern.
Arbeitsöffnung
gegenüber der
Düte
Abstich des Roheisens
Anfang Ende
1930° 1400° 1570°
Ofen mit Glasschmelzhäfen.
Ofen
zwischen den
Häfen
Glas in den Häfen Fensterglas
im
Streckofen
bei der
Gare
während
der Arbeit
1375° 1310° 1045° 600°
Siemens-Tiegelofen zum Glasschmelzen.
Ofen Glasfluss Flaschenkühlofen
1400° 1300° 585°
Siemens-Ofen für Leuchtgas mit Generatorheizung durch Koks.
Ofen Destillationsretorte Rauch
zum Kamin
abziehend

oben

unten
1 m vom
Mündungs-
deckel
1,5 m vom
Mündungs-
deckel
1190° 1045° 875° 950° 680°

Ofen für Hartporzellan. Ende des Brennens: 1370°.

Ich habe mich überzeugt, dass Hartporzellan von verschiedenem Herkommen: Sèvres, Mehun-sur-Yèvre, Bayeux, beinahe genau denselben Punkt der Gare hatten.

Hoffmann-Ofen für rothe Backsteine. Garbrennen: 1100°.

Die hier mitgetheilten Temperaturen sind viel kleiner als die im Allgemeinen für die fraglichen Industrien angenommenen: 2000° für Stahl4), 1800° für Porzellan5), 1200° für Leuchtgas. Die zu grosse Höhe dieser letzten Zahlen kommt von verschiedenen Ursachen her. Zwischen verschiedenen nicht übereinstimmenden Temperaturbestimmungen wählte man vorzüglich die höchsten in Folge eines instinctiven Gefühls, welches zur Annahme einer gewissen Proportionalität zwischen der Temperatur eines Körpers und seiner Helligkeit oder der Menge des zu seiner Erhitzung aufgewandten Brennmaterials drängt, während in Wirklichkeit diese beiden Grössen äusserst rasch wachsende Functionen der Temperatur sind. Zweitens ist das bisher am häufigsten in der Industrie gebrauchte Verfahren für pyrometrische Messungen das calorimetrische gewesen, wobei man Eisenstücke benutzte, deren specifische Wärme man mit Unrecht als unveränderlich annahm. Endlich haben besondere Fehlerquellen die Vergleichungen dann gefälscht, wenn man sich des Schmelzpunktes von Palladium oder Platin bediente. So war die Temperatur der Bessemerbirne von Langley auf 2000° fixirt worden, weil das Platin in ihrer Flamme rasch zu schmelzen schien. Ich habe erkannt, dass es nicht schmolz, sondern sich in den Tröpfchen geschmolzenen Stahls, die vom Gasstrome fortgerissen wurden, auflöste. Ebenso nahm man vom Palladium an, dass es in verschiedenen Oefen schmilzt, wo es sich in Wirklichkeit ohne Schmelzung in einen schwammigen Schaum umbildet in Folge vorübergehender Wasserstoffaufnahme oder Oxydation.

Elektricität. Einige Versuche mit Glühlampen haben mir folgende Resultate gegeben: Glühlampen 1800°.

Diese Messung ist an einer Lampe im normalen Zustande, welche zur Beleuchtung der Ecole Polytechnique diente, gemacht worden.

Sehr überangestrengte Lampen können 2100° überschreiten. Die so überangestrengten Lampen erleiden sofort eine permanente Widerstandsverringerung, welche bei der untersuchten Lampe auf 10 Proc. anstieg.

Die Widerstandsänderung einer Glühlampe von 10 Volt wurde bei verschiedener Temperatur folgendermaassen gefunden:

Temperaturen Widerstände
15° 1
700 0,75
1000 0,66
1400 0,57
1800 0,49
2100 0,44

Die Bogenlampen haben für den heissesten Punkt der Kohlen eine Temperatur von 4100° ergeben, die von der Intensität des Stromes und dem Lampensystem unabhängig ist. In den Lampen mit constantem Strome ist die negative Spitze kälter, sie erreicht nur 3000°. Diese Resultate stimmen mit denjenigen überein, welche Rosetti früher erhalten hat.

|66|

Die Sonne. Dieselbe optische Methode gab mir, auf die Bestimmung der effectiven Sonnentemperatur angewandt, die Zahl 7600°, wobei ich mich der oben angegebenen Formel zur Extrapolation bediente.

Diese Zahl ist aus drei Messungsreihen der Sonnenstrahlung abgeleitet worden, welche für die Intensität der rothen Strahlen ausserhalb der Atmosphäre auf den Werth 125000 führten.

|65|

Grüner hatte schon für den Siemens-Martin-Ofen die Temperatur von 1500° angegeben, indem er von der Wärmemenge ausging, welche das Metall während seiner Abkühlung freigab.

|65|

Vogt hatte schon lange erkannt, dass die Temperatur beim Brennen des Porzellans 1550° nicht übersteige.

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