Titel: Ueber ein für Wärmestrahlen undurchlässiges Glas.
Autor: Zsigmondy, Richard
Fundstelle: 1893, Band 287 (S. 108–111)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj287/ar287039

Ueber ein für Wärmestrahlen undurchlässiges Glas.

Von Richard Zsigmondy.

(Schluss der Abhandlung S. 68 d. Bd.)

Versuche mit dem Thermometer.

Um nicht zu weitläufig zu werden, möchte ich die weiteren Versuche mit der Thermosäule übergehen und an dieser Stelle gleich einige, den Praktiker mehr interessirende Versuche mit dem Thermometer anführen.

Es ist hier das Augenmerk zunächst auf die richtige Verwendung des Thermometers zu lenken. Mit einem gewöhnlichen Quecksilberthermometer mit Glaskugel lässt sich die strahlende Wärme nicht bestimmen, denn das Glas reflectirt einen Theil der darauf fallenden Wärmestrahlen, ein anderer Theil derselben wird vom Quecksilber, nachdem dieselben ohne Absorption durch das Glas der Kugel gedrungen sind, reflectirt, so dass Strahlen, welche einmal durch dickere Glasschichten gegangen sind, das Quecksilberthermometer überhaupt nicht oder nur unmerklich erwärmen. Dass aber solche Strahlen noch in ganz bedeutendem Maasse von der menschlichen Haut empfunden werden, davon kann man sich leicht durch eine Probe überzeugen: Man setze den Cylinder einer Argandlampe auf den Brenner, nachdem man zuvor ein ganz kleines blaues Flämmchen angesteckt hat. Der Cylinder bleibt eine Weile kalt, die in die Nähe gebrachte Hand wird wenigstens keine Wirkung der geringen Cylinderstrahlung verspüren. Wohl aber empfindet man ein ganz bedeutendes Wärmegefühl in dem Augenblicke, in welchem die Flamme plötzlich hochgedreht wird. Die Wärmeempfindung verschwindet sofort wieder, wenn man die Flamme abdreht, während ein Quecksilberthermometer weder im ersten, noch im zweiten Falle reagirt. Wäre, was man da empfindet, Cylinderstrahlung, so müsste dieselbe eine Weile nach dem Verlöschen der Flamme anhalten, könnte auch nicht gleichzeitig mit dem Hochbringen der Flamme auftreten.

|109|

Nun haben wir ein ganz einfaches Mittel, um ein Quecksilberthermometer für alle Wärmestrahlen empfindlich zu machen: man russt die Thermometerkugel an.

Ein derartiges berusstes Thermometer wurde für die folgenden Versuche verwendet. Dasselbe wurde in einer kleinen, innen geschwärzten Holzschachtel, deren Vorderwand ausgebrochen worden war, befestigt und dann, 14 cm von der Mitte eines Erdölrundbrenners entfernt, in der Höhe der Flammenmitte aufgehängt.1)

Hinter der Holzschachtel wurde im Schatten derselben noch ein gewöhnliches Thermometer aufgehängt, das die Temperatur der Luft zu messen bestimmt war. Abwechselnd wurden nun Glasplatten, 6 cm von der Kugel entfernt, eingeschaltet und daselbst so lange belassen, bis der Stand des Thermometers constant wurde, oft auch eine halbe Stunde darüber. Zeit der Beobachtung und der jeweilige Thermometerstand finden sich in folgender Tabelle:

I II III IV


Zeit



Bemerkungen
Temperatur
des bestrahlten
Thermometers
Lufttemperatur Differenz
zwischen
I und II
Procent der
totalen Strah-
lung aus III
berechnet
Grad C. Grad C. Uhr Min.
38,2
39,3
39,2
17,5
17,5
17,7


21,5


6 50
7 –
7 10
Keine Platte zwischen-
geschaltet. Flamme war
schon eine Weile vorher
entzündet worden.
39,2
31,0
26,2
26,0
25,7
25,7
17,7
17,7
17,8
17,8
17,9
17,9





7,8





36
7 10
7 15
7 25
7 35
7 45
7 55
––––––
8 00


Platte A1 (3,5 mm) ein-
geschaltet.
27,7
28,3
28,5
28,5
28,5
18,0
18,0
18,0
18,0
18,0



10,5



46,0
8 10
8 20
8 25
8 30
9 20
––––––
9 20

Platte A1 entfernt und eine
Platte aus weissem Spie-
gelglas (4,1 mm dick) ein-
geschaltet.
22,7
22,8
22,9
22,9
18,0
18,0
18,0
18,0



4,9



22,9
9 40
10 –
10 05
10 15
––––––
10 15


Spiegelglas durch Platte A1
4,5 mm dick) ersetzt.
24,0
25,8
26,6
26,7
17,4
17,6
17,6
17,6



9,1



42,5
10 20
10 30
10 40
10 50
––––––
11 00


Platte A1 durch Spiegelglas
7,5 mm dick) ersetzt.
39,0 18,0 21,1 11 30 Platte entfernt.

Die grosse Constanz der Lufttemperatur beweist, dass die Versuchsreihe durch Luftströmungen wenig beeinflusst wurde.

Obgleich die Platten A1 durchaus nicht vollkommenes Schirm glas waren, sondern, wie wir oben gesehen haben, noch 15 bis 20 Proc. der strahlenden Wärme hindurch lassen, so ist doch die bedeutende Schirmwirkung dieses Glases auf den ersten Blick zu erkennen. In Folge der Einschaltung der Platte A1 (4,5 mm) fiel nämlich die Temperatur um 16,3° C. Der Thermometerstand war noch um 4,2° tiefer, als bei Einschaltung einer viel dickeren Platte aus Spiegelglas, dagegen 5,6° tiefer als der Thermometerstand bei Einschaltung einer ungefähr gleich dicken Spiegelglasplatte.

Bei Benutzung eines grösseren Rundbrenners wären die Temperaturunterschiede jedenfalls in noch höherem Maasse zur Geltung gekommen.

Ebenso würde der Einfluss der Wärmeabsorption des Eisenoxydulglases noch besser hervorgetreten sein, wenn man richtig zusammengesetzte und construirte Schirme verwendet hätte.

Auf die richtige Construction des Schirmes kommt jedenfalls viel an.

Ohne mich auf die Besprechung der Formen einzulassen, die ich ersonnen habe und für die zweckmässigsten halte, möchte ich nur des wesentlichsten Gesichtspunktes Erwähnung thun, der dabei maassgebend ist: Es ist anzustreben, das Glas durch Strahlung nach rückwärts und durch Luftkühlung möglichst kühl zu halten.

Sollte jedoch aus Rücksicht für gebräuchliche Fabrikationsweisen dem Schirme eine Form gegeben werden, bei welcher für Kühlung nur in unvollkommenem Maasse Rechnung getragen wird, so wäre darauf zu achten, die Strahlung des Schirmglases nach der der Flamme abgewendeten Seite nach Möglichkeit herabzusetzen. Auch dies wird sich vermuthlich erreichen lassen, und ich beabsichtige darauf hinzielende Versuche demnächst anzustellen.

Es werden noch zahlreiche systematische Versuche nothwendig sein, um die beste Construction brauchbarer Schirme zu finden, nur möchte ich an dieser Stelle davor warnen, dass derartige, ohne die nöthige Sachkenntniss und Sorgfalt hergestellte Schirme als reine Reclameartikel verwendet werden, da hierdurch das Glas selbst in Misscredit gerathen könnte.

2. Gruppe.

Den Uebergang von der 1. zur 2. Gruppe bilden die Glasdachziegel. Dieselben werden schon vielfach verwendet und haben mancherlei Vortheile für sich, so den der Wetterbeständigkeit, Durchsichtigkeit u. dgl. mehr.

Allerdings haften ihnen zwei Uebelstände an: 1) erwärmen die durch das Glas dringenden Sonnenstrahlen den im Hochsommer ohnehin meist sehr heissen Dachraum mehr als nöthig ist, 2) wirken sie aber auch zuweilen als Sammellinsen. Die in den Ziegeln häufig enthaltenen Hohlräume sollen die Ablenkung der parallelen Lichtstrahlen verursachen, eine Wirkung, die so stark werden kann, dass die darunter liegende Holzconstruction Feuer fängt.

Um diesen Uebelstand zu beseitigen, hat man vorgeschlagen, das Glas weiss anzustreichen, dasselbe mit Riefen zu versehen oder zu mattiren.

Alle drei Mittel haben aber den Nachtheil, das Deckmaterial unnöthig zu vertheuern und ausserdem dem Glase seinen Charakter zu nehmen. Wenn man aber ein Glas verwendet, welches überhaupt nur 10 Proc. der strahlenden Wärme der Sonne hindurchlässt, so wird die Fähigkeit der Sonnenstrahlen, das Dach zu entflammen, diesen von vornherein genommen sein.

Ob bei Verwendung von Schirmglas auch die Lufttemperatur des sonnenbestrahlten Dachraumes erheblich niedriger sein wird, als bei Verwendung von Dachziegeln aus gewöhnlichem Glase, darüber können nur directe Versuche |110| Aufschluss geben. Leider standen mir nicht grössere Platten aus Schirmglas zur Verfügung, so dass es mir nicht möglich war, die betreffende Untersuchung selbst anzustellen.

Ob ein derartiger Effect wahrscheinlich ist, das möge jedoch aus folgender Betrachtung entnommen werden, die für Gläser der 2. Gruppe überhaupt gelten soll.

Wie wir weiter oben gesehen haben, lässt gutes Schirmglas (in 8 mm Stärke) 10 bis 14 Proc. der Energie der darauffallenden Sonnenstrahlen hindurchgehen, weisses Glas von gleicher Dicke aber 80 bis 90 Proc.

Ist nun ein Raum nach aussen durch Glas abgeschlossen, so wird es im ersten Augenblick der Bestrahlung nicht gleichgültig sein, ob die Scheiben aus Spiegelglas oder aus Schirmglas bestehen. Durch ersteres dringen 80 bis 90 Proc. strahlender Wärme, durch letzteres nur 10 bis 14 Proc. Die durch das Glas gedrungenen Strahlen werden von den im Räume befindlichen Gegenständen aufgenommen und in Körperwärme verwandelt, die dann durch Mittheilung auch die Luft des Innenraumes erwärmen wird. Für die von den massig erwärmten Körpern ausgesandten dunklen Wärmestrahlen sind nun alle Gläser undurchlässig, so dass die Wärme des Innenraumes nicht durch directe Strahlung, sondern nur durch Wärmeleitung oder durch Ventilation wieder nach aussen abgegeben werden kann. Bei andauernder Bestrahlung wird demnach der mit gewöhnlichem Glase versehene Raum sich viel schneller erwärmen als der, welcher mit Schirmglas gedeckt ist, dringt ja durch gewöhnliches Glas die 7- bis 8fache Energie, die durch Schirmglas dringen würde.

Wir alle kennen die lästige Wirkung der durch die Fensterscheiben in die Stube fallenden Wärmestrahlen. Es spricht sehr zu Gunsten des Schirmglases, dass diese Wirkung durch dasselbe erheblich abgeschwächt wird.

Wäre nun die Temperatur des Innenraumes nur von den durch das Fenster dringenden Sonnenstrahlen abhängig, so könnte die Sonne den ganzen Tag lang in einen mit Schirmglas verschlossenen Raum scheinen, ohne diesen erheblich zu erwärmen. Nun ist die Zimmertemperatur aber von manchen anderen Umständen abhängig, vor allem von der Temperatur der Wände des Raumes.

Vorausgesetzt indess, das Holz- und Mauerwerk würde in beiden Fällen die gleiche Temperatur besitzen, so gilt dies durchaus nicht von den Glaswänden bei dauernder Bestrahlung. Während das eine Glas die Wärme hindurchlässt, nimmt das andere sie auf, erwärmt sich dabei selbst und wird schliesslich durch Mittheilung und Eigenstrahlung auch zur Erwärmung der Luft des zu schützenden Raumes beitragen.

Dass dabei nicht alle vom Glase aufgenommene Wärme zur Erwärmung des Innenraumes dienen wird, leuchtet sofort ein, wir brauchen uns ja nur an die Erklärung der Schirmwirkung nach Tyndall zu erinnern. Das erwärmte Glas wird vielmehr sowohl nach innen, als auch nach aussen in den freien Raum strahlen, nach aussen wahrscheinlich mehr, weil das Glas an der Aussenseite durch Zurückhaltung der Strahlen schneller Absorption am meisten erwärmt wird. Ein anderer Theil der Wärme des Glases wird durch Mittheilung an die Luft abgegeben. Da nun sowohl die Luft als der Raum, gegen welchen das Glas nach aussen strahlen kann, meist kälter sind als Luft und Wände des Innenraumes, so haben wir einen Grund mehr, anzunehmen, das Glas werde den grösseren Theil seiner aufgenommenen Wärme nach aussen abgeben.

Es unterliegt hierbei keinem Zweifel, dass auch die Dicke der durchstrahlten Glasschicht eine Rolle spielt; je dicker das Glas, um so weniger Wärme wird nach innen dringen.

Wenn es sich jedoch darum handelt, die Strahlung und Mittheilung des erwärmten Schirmglases möglichst vollständig vom Innenraume abzuhalten, wird es nothwendig sein, eine zweite Glasschicht dahinter anzubringen, eine Art Doppelfenster zu construiren. Das innere Glas könnte aus gewöhnlichem, dünnem Fensterglas bestehen, der Zwischenraum braucht nicht breit zu sein und müsste zur Ventilation oben und unten eine Oeffnung besitzen, die obere nach aussen zu. Es würde dann die innere Glasschicht die dunklen, von der äusseren abgegebenen Wärmestrahlen vollständig absorbiren und sich – dabei selbst etwas erwärmen. Die beiden erwärmten Glaswände würden ihrerseits die zwischenliegende Luft erwärmen, die dann – specifisch leichter geworden – oben entweichen würde. Die dadurch bewirkte Luftcirculation endlich würde dazu dienen, die Glasschichten zu kühlen und damit einer übermässigen Erwärmung des Innenraumes vorzubeugen.

Diese Betrachtungen mögen bei der Verwendung von Schirmglas für Fenster, Glasjalousien u.s.w. in wärmeren Gegenden Beachtung finden.

In vielen Fällen wird der Verwendung von Schirmglas allerdings seine Färbung hinderlich im Wege stehen.

Könnte man ein farbloses Schirmglas mit hoher Absorption für die Wärme der Sonnenstrahlen herstellen, so würde dasselbe auch für Fenster von Wagen und Eisenbahncoupees im Hochsommer oft gute Dienste leisten.

Ich möchte nicht schliessen, ohne noch einer Einrichtung Erwähnung zu thun, bei welcher die Anwendung von Schirmglas gewiss von Vortheil sein wird. Ich meine die der Treibhäuser. Es mag vielleicht als Widerspruch erscheinen, wenn ich Treibhäuser, die ja dazu dienen, tropische Gewächse gegen den verderblichen Einfluss unseres rauhen Klimas in der kalten Jahreszeit zu schützen, mit Schirmglas gedeckt wissen möchte.

Die Pflanzen sind aber nicht nur empfindlich gegen Kälte, häufig sind sie es ebenso sehr gegen übermässige Hitze, und wir sehen darum auch die Gärtner ihre Pflanzen im Hochsommer gegen die durch das Glas dringenden Sonnenstrahlen durch Kalkanstrich, Stroh- und Bretterbekleidung der Glastafeln schützen.

Es ist nicht schwer, das Unvollkommene eines derartigen Schutzes auf den ersten Blick zu erkennen; nimmt man doch durch Strohdecken u. dgl. mit den schädlichen Wärmestrahlen gleichzeitig die chemisch wirksamen, für das Wachsen und Gedeihen der Pflanzen unbedingt nothwendigen Strahlen weg.

Das Gedeihen der Pflanzen hängt innig zusammen mit der Assimilation des Kohlenstoffes. Nun hat schon Senebier den Nachweis erbracht, dass die Zersetzung der Kohlensäure durch Pflanzen nur durch das Licht, nicht aber durch die dunklen Wärmestrahlen bewirkt wird.

Spätere Forschungen haben dann festgestellt, dass speciell das gelbe Licht und Lichtstrahlen der benachbarten Partien des Spectrums die Kohlensäurezerlegung besonders begünstigen.

Gerade diese Strahlen dringen aber selbst durch intensiver gefärbtes Schirmglas noch ganz gut hindurch. |111| Die Färbung des Glases würde demnach der Kohlensäurezerlegung und damit dem Wachsthume der Pflanzen keinen Eintrag thun.

Wohl aber würde das Glas die dunklen Wärmestrahlen ziemlich vollständig zurückhalten und auch der Erwärmung des Raumes vorbeugen, ebenso gut wie ein dünnes Brett, vorausgesetzt, dass die Platten aus Schirmglas unter Beachtung der weiter oben gegebenen Vorsichtsmaassregeln zur Bekleidung des äusseren Theiles eines Doppelfensters verwendet würden.

Ich habe derartige Wände aus zwei Glasschichten mit einem ventilirbaren Zwischenraum von etwa 1 dm Dicke an Treibhäusern in Schönbrunn bei Wien gesehen. Zum Schütze gegen die Wirkung der Sonne im Hochsommer werden hier Roletten aus dünnen Holzlatten über die Glaswand herabgelassen. An Stelle dieser Roletten würde man mit Vortheil Schirmglas verwenden, ja ich glaube sogar, dass die äussere Glaswand durch Schirmglas ersetzt werden könnte, ohne dass man zu befürchten brauchte, dass den Gewächsen dadurch zuviel Licht im Winter entzogen würde.

Ich glaube kaum, dass Besitzer von kostbaren tropischen Pflanzen die Kosten scheuen werden, welche der Versuch, den Pflanzen die durch eine unzweckmässige Beschirmung genommenen Lichtstrahlen wieder zurückzuerstatten, mit sich bringen wird.

Fassen wir nun in einigen Worten die Hauptergebnisse der vorliegenden Untersuchung zusammen, so sind zunächst folgende Thatsachen hervorzuheben:

1) Der Thonerde kommt weder in wässeriger Lösung, noch wenn dieselbe im Glase gelöst wird, eine hohe Absorption ultrarother Strahlen zu.

2) Eisenoxydul absorbirt in hohem Maasse die dunklen Wärmestrahlen, gleichgültig, ob dasselbe als Salz in Wasser oder als Silicat im Glase gelöst ist.

3) Die kräftige Absorption der Wärmestrahlen durch eisenoxydulhaltige Gläser verspricht mancherlei Nutzen von der Verwendung derselben als Schirm gegen die mit den Lichtstrahlen gemeinsam auftretenden Wärmestrahlen in allen jenen Fällen, in welchen undurchsichtige Schirme untauglich sind.

Das Glas kann demnach verwendet werden: 1) um eine Fläche zu schützen (als Schutzbrille, Ofenschirm, Lampenschirm, Dachziegel u.s.w.), 2) um einen Raum zu schützen (als Dachziegel, Fensterglas, als Deckglas für Treibhäuser u. dgl. m.).

Ich bin mir wohl bewusst, in der vorliegenden Abhandlung den Gegenstand nicht erschöpft zu haben. Es wäre Anmaassung, wollte ich heute schon behaupten, dass in allen hier erwähnten Fällen das Glas sich wohl bewähren wird, und gern hätte ich – wären mir Zeit und Mittel zur Verfügung gestanden – die praktische Verwendbarkeit des Glases mit dem Thermometer in der Hand geprüft, um an Stelle der theoretischen Betrachtungen die viel überzeugenderen Thatsachen zu setzen.

Dennoch übergebe ich die Abhandlung in ihrer jetzigen Form der Oeffentlichkeit, überzeugt davon, dass eine erfolgreiche Bearbeitung der technischen Seite des Gegenstandes ohne Mitwirkung der Industriellen nicht möglich ist. Die hier gegebenen Erörterungen mögen die Grundlage sein für Arbeiten, welche zum Zwecke haben, einem Glase, dessen Eigenschaften ich festgestellt habe, eine neue Stellung unter den Gebrauchserzeugnissen der Industrie zu verschaffen.

Einige der hier angeregten Fragen, so unter anderen das Studium des Verhaltens von Eisenoxydul zu Gläsern verschiedener Zusammensetzung, ferner die Aufgabe, das Schirmglas nach Möglichkeit zu entfärben, möchte ich selbst in einer späteren Arbeit zum Gegenstande weiterer Untersuchung machen.

Zum Schlusse sei es mir noch gestattet, allen jenen Herren, welche so freundlich waren, mich bei dieser in das Gebiet der Technik ebenso wohl, als in das Gebiet der Chemie und Physik spielenden Arbeit zu unterstützen, meinen aufrichtigsten Dank auszusprechen.

Wien, im October 1892.

|109|

Diese Anordnung wurde gewählt, um die Strahlung des erwärmten Thermometers nach rückwärts hintanzuhalten.

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