Titel: Neue Thermometer für sehr niedrige Temperaturen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1897, Band 304 (S. 57–58)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj304/ar304014

Neue Thermometer für sehr tiefe Temperaturen.

Zur Messung sehr niedriger Temperaturen ist bis jetzt fast ausschliesslich das Luftthermometer angewendet worden. Ein Luftthermometer besteht aus einem Glasgefäss, welches durch ein sehr enges Capillarrohr mit einem Quecksilbermanometer in Verbindung steht. Wird die Luft in diesem Gefäss abgekühlt, so wird ihr Druck kleiner; aus dem jeweiligen Druck der auf möglichst gleich bleibendem Volumen gehaltenen Luft wird die Temperatur berechnet. Das Luftthermometer ist aber so complicirt, so wenig transportabel und so schwierig zu behandeln, dass genaue luftthermometrische Bestimmungen selbst in den für wissenschaftliche Zwecke eingerichteten Laboratorien zu den Seltenheiten gehören. Man hat vielfach versucht, einfachere Formen des Luftthermometers zu construiren; dies kann aber nur auf Kosten der Genauigkeit und Zuverlässigkeit geschehen.

Das Quecksilber wird bei – 39° fest; Alkohol und Aether kann man jedoch weit unter – 100° abkühlen, bevor dieselben erstarren. Beim Siedepunkte der flüssigen Luft von – 190° erstarren jedoch fast sämmtliche Flüssigkeiten. Alkohol wäre somit zu solchen Temperaturmessungen geeignet, wo man das Quecksilber nicht mehr verwenden kann. Es ist bekannt, dass man vielfach Weingeistthermometer anwendet. Dieses Thermometer besitzt aber den grossen Uebelstand, dass man die Theilung nicht so einfach wie beim Quecksilberthermometer ausführen kann. Das Quecksilber besitzt die gute Eigenschaft, dass es sich bei Erwärmung regelmässig ausdehnt und bei Abkühlung ebenso zusammenzieht. Aus diesem Grunde sind die Grade an einem solchen Thermometer gleich gross und man braucht nur zwei feste Punkte an dem Quecksilberthermometer durch Versuche zu bestimmen (Eispunkt und Siedepunkt), um die Grösse der Grade zu erhalten.

Alkohol und alle anderen Flüssigkeiten ziehen sich bei Abkühlung unregelmässig zusammen; je niedriger die Temperatur wird, desto weniger nimmt das Volumen ab. Die Abnahme des Volumens mit der Temperatur kann nur durch eine Gleichung zweiten Grades ausgedrückt werden und die Herstellung der Scala für ein Weingeistthermometer nach dieser Gleichung ist deshalb ziemlich umständlich. Man kommt rascher und sicherer zum Ziel, wenn man die Angaben des Weingeistthermometers mit denen eines Luftthermometers vergleicht. Der Mechaniker Niehls in Berlin liefert solche Thermometer bis zu einer Temperatur von – 120° brauchbar. Dies ist der Siedepunkt flüssiger Kohlensäure unter kleinem Druck. Die Richtigkeit dieser Thermometer bis – 79° (Siedepunkt flüssiger Kohlensäure bei 1 at Druck) wird von der Physikalisch-technischen Reichsanstalt beglaubigt.

Nach le Chatelier misst man die höchsten Temperaturen am besten mit einem Thermoelement aus einem Platin- und Platinrhodiumdraht. Man kann nun dieses Thermoelement auch zur Messung der tiefsten Temperaturen benutzen; die Empfindlichkeit bei diesen Temperaturen ist aber bedeutend geringer als in hoher Temperatur. Aus diesem Grunde haben Holborn und Wien für diese Zwecke ein Thermoelement aus Eisen- und Constantandraht vorgeschlagen, Constantan ist der Name für eine Legirung von Kupfer mit 40 Proc. Nickel. Diese Legirung besitzt die Eigenschaft, dass ihr elektrischer Widerstand mit der Temperatur sich fast nicht verändert. Dieses Thermoelement wurde besonders deshalb vorgeschlagen, weil es nächst dem Wismuth-Antimonelemente die grösste Empfindlichkeit besitzt. Verglichen wurde dasselbe mit dem Luftthermometer in einem Bade von flüssiger Luft (– 190°), in einem Gemisch von Alkohol und fester Kohlensäure (– 79°) und bei 0°.

Bezeichnet e die elektromotorische Kraft in Mikrovolt und t die Temperatur, so ergibt sich für die Abhängigkeit beider von einander die Formel:

t = – 0,0178 e – 0,000000878 e2.

In Verbindung mit einem Zeigergalvanometer, wie bei dem Pyrometer von le Chatelier, ist dieses Thermoelement sehr bequem zur Messung der tiefsten Temperaturen.

Bei Versuchen, welche Holborn und Wien in dem Kältelaboratorium von Linde in München ausführten, hat man nach einer Flüssigkeit gesucht, welche in flüssiger Luft noch nicht fest wird. Man hat nur eine Flüssigkeit gefunden, nämlich das Gemisch von Kohlenwasserstoffen, welches man Petroläther nennt. Die übrigen erstarrten plötzlich krystallinisch oder allmählich glasartig.1)

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Einige Thermometergefässe wurden in der Werkstätte von Bender und Holbein in München ausgeführt. Die folgenden Zahlen beruhen auf den in Charlottenburg vorgenommenen Füllungen.2) Als Temperaturbäder dienten wieder ausser Eis die siedende flüssige Luft (– 190°), die mit Alkohol gemischte siedende Kohlensäure (– 79°) und eine Alkohol-Kohlensäuremischung von – 50°.

Interessant ist die bedeutende Gesammtabnahme des Volumens; bei – 188° beträgt das Volumen nur ⅘ von demjenigen bei 0° und ¾ von demjenigen bei + 30°. Quecksilber dehnt sich von – 40 bis 360° nur um 1/14 aus. Mit Ausnahme der Gase ist obige Volumenänderung eines Körpers vielleicht die grösste bisher gemessene. Der Ausdehnungscoëfficient zwischen 0 und 33° beträgt 0,00148 und zwischen – 80 und – 190° C. 0,00104. Die Volumenänderung wird also, wie man das von den anderen Flüssigkeiten schon kennt, nach unten immer schwächer. Aber während diese Abnahme in den höheren Temperaturen beträchtlich ist, wird sie, was man von vornherein nicht wissen konnte, nach unten immer unbedeutender.

Rr.

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Wied. Ann., 1897 S. 463.

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Der Siedepunkt dieses Petroläthers betrug 33° C. und das spec. Gew. 0,6515 bei einer Lufttemperatur von 17°.

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