Text-Bild-Ansicht Band 334

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bis der Faden sich nicht mehr von dem hellen Bilde des Gegenstandes abhebt. Die Temperatur entnimmt man mit Hilfe einer Tabelle aus, der am Amperemeter abgelesenen Stromstärke. Die Ausblendung einer bestimmten Wellenlänge erfolgt hier durch ein rotes Vorsatzglas. Mit dem Holborn- und Kurlbaum- Pyrometer kann man Beobachtungen von etwa 800° ab ausführen; um die Messungen auch auf tiefere Temperaturen ausdehnen zu können – etwa bis 650° –, verzichtet man auf das Filter und vergleicht den zu untersuchenden strahlenden Körper direkt mit der Glühlampe, da beide bei diesen Temperaturen praktisch nur rotes Licht aussenden. Bei dem Wanner-Pyrometer liegt die untere Temperaturgrenze bei etwa 900°, doch kann man auch bei diesen bis zu Temperaturen von 625° herunter beobachten, wenn man auf die spektrale Zerlegung verzichtet. Ein Nachteil des Wanner-Pyrometers liegt darin, daß es kein Bild des anvisierten Gegenstandes liefert, so daß man unter Umständen nicht genau weiß, ob man wirklich die Temperatur des gewünschten Gegenstandes oder etwa die eines anderen Ofenteiles mißt. Da die optischen Pyrometer bei jeder Beobachtung eine subjektive Einstellung auf gleiche Helligkeit erfordern, so sind Registrierungen mit ihm nicht auszuführen.

c) Strahlungspyrometer. – Im Gegensatz zu den optischen kann man mit den Strahlungspyrometern, die auf der Messung der gesamten Wärme- und Lichtstrahlung des Körpers beruhen, theoretisch bis zu beliebig tiefen Temperaturen heruntergehen; dafür sind sie jenen in anderer Hinsicht unterlegen. Da nämlich die Gesamtstrahlung nur proportional der vierten Potenz der absoluten Temperatur ist, so geht auch ein etwaiger Meßfehler der Gesamtstrahlung nicht wie bei den optischen Pyrometern nur mit einem Dreißigstel oder einem Zwölftel, sondern mit einem Viertel des Betrages in die Messung ein. Immerhin würde bei einer Meßgenauigkeit von 1 v. H. der Fehler bei 500° erst 1,25° und bei 1500° nur 3,75° betragen, so daß dieser größere Einfluß des Meßfehlers praktisch nicht in Frage kommt. Ein weiterer schon schwererer wiegender Nachteil liegt aber darin, daß bei nicht schwarzen Körpern die Korrektion wegen ihres Absorptionsvermögens nicht in einfacher Weise angegeben werden kann, da dieses ja auch selbst bei den Metallen, bei denen es zwar unabhängig von der Temperatur ist, noch eine Funktion der Wellenlänge bleibt. Man muß bei den Strahlungspyrometern somit strenger darauf achten, daß der zu untersuchende Körper die Voraussetzungen des schwarzen Körpers erfüllt; die Strahlungspyrometer sind also sehr empfindlich gegen selektive Strahlung.

Weiterhin lassen sich gegen die Verwendung der Strahlungspyrometer noch gewisse bei ihrem praktischen Gebrauch in Erscheinung tretende Bedenken erheben. Damit eine genügende Energiemenge zur Wirkung kommt, muß der zu untersuchende Ofen eine verhältnismäßig große Oeffnung haben, was leicht zu Störungen Veranlassung geben kann. Besonders wäre in dieser Hinsicht auf falsche Strahlung von Seitenwänden u.a. hinzuweisen; so geben Burgess und Le Chatelier5) an, daß, wenn man durch einen seiner ganzen Länge nach offenen Widerstandsofen von 75 mm jzf, der auf etwa 1000° angeheizt war, hindurch visierte, das Pyrometer einige hundert Grad zeigte. Im Gegensatz zu den optischen Pyrometern hängen die Angaben der Strahlungspyrometer ferner auch von der Natur des zwischen dem zu messenden Körper und dem Instrument befindlichen Mediums ab, da die Absorption mancher Gase, wie Wasserdampf und Kohlensäure, für ultrarote Wellen, die den Hauptteil der ausgestrahlten Energie enthalten, sehr groß ist; auch Rauchgase und Staub können in dieser Beziehung stark einwirken. Anderseits bieten aber die Strahlungspyrometer den Vorteil, daß sie, einmal aufgestellt, keiner subjektiven Einstellung mehr bedürfen, sondern die Temperatur direkt anzeigen, und somit auch eine Registrierung und Fernbeobachtung gestatten.

2. Das Féry-Pyrometer.

Als Typus der Strahlungspyrometer sei zunächst das Instrument von Féry6) genannt. Bei diesem wird durch eine Flußspatlinse ein Bild des zu untersuchenden Körpers auf die Lötstelle eines kleinen Thermoelementes aus Eisen-Konstantan geworfen, die durch eine kleine Silberscheibe verbreitert ist (die scharfe Einstellung wird hierbei mit Hilfe des Okulares beobachtet). Ihre Erwärmung und damit auch der Ausschlag eines mit dem Thermoelement verbundenen Millivoltmeters ist dann proportional der vierten Potenz der absoluten Temperatur. Nun sind genügend große Flußspatlinsen nur schwer zu erhalten; bei Glaslinsen würde aber infolge der Absorption der ultraroten Strahlen diese Gesetzmäßigkeit nicht mehr bestehen bleiben. Es werden deshalb in der Praxis meist Instrumente gebraucht, bei welchen die Linse durch einen auf der Oberfläche vergoldeten Hohlspiegel ersetzt ist. Die scharfe Einstellung bei diesem Instrument, welche übrigens nicht von großer Bedeutung ist, wird dadurch kontrolliert, daß man durch ein Loch durch den Spiegel hindurch das von ihm entworfene Bild beobachtet. Neben der Lötstelle sind zwei in bestimmter Weise gegeneinander geneigte kleine Spiegel angebracht, welche zwei unmittelbar übereinander liegende Teilbilder des Gegenstandes entwerfen. Bei nicht scharfer Einstellung erscheinen diese beiden Bilder gegeneinander verschoben und ergänzen sich nur bei richtiger Fokussierung zu einem einheitlichen vollständigen Bilde. Die Angaben des Instrumentes können selbstverständlich nur so lange richtig sein, als noch die ganze Lötstelle des Thermoelementes von der Strahlung getroffen wird; es ist also bei der Einstellung darauf zu achten, daß das vom Hohlspiegel entworfene Bild des glühenden Körpers größer als jene Lötstelle ist. Statt des Thermoelementes hat Féry bei einer anderen Konstruktion eine kleine Metallspirale aus zwei Metallen mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten benutzt; bei dieser Konstruktion beobachtet man die Temperatur, ähnlich wie bei dem Breguetschen Metallthermometer, direkt durch den Ausschlag eines mit der Spirale verbundenen Zeigers. In der Regel benutzt man dagegen das empfindlichere Thermoelement, welches mit einem geeigneten Millivoltmeter mit Temperaturskala in Verbindung steht. Die von dem Ofen auf das Thermoelement gestrahlte Energie ist streng proportional der Größe (T4 – t4), wo T und t die absoluten Temperaturen des zu messenden Körpers und des Thermoelementes sind. Damit also die vom Thermoelement angezeigte Temperatur angenähert proportional T4 bleibt, darf sich t nicht wesentlich ändern. Nach Angabe von Féry steigt auch die Temperatur des Thermoelementes im Pyrometer niemals über 100°. Will man höhere Temperaturen messen, so hilft man sich in einfacher Weise dadurch, daß man vor das Instrument eine Blende setzt, welche die auffallende Strahlung in einem bestimmten Verhältnis vermindert. Das dem Instrument beigegebene Millivoltmeter wird dann mit zwei verschiedenen Temperaturteilungen für volle und abgeblendete Oeffnung versehen.

5)

Ch. Burgess und H. Le Chatelier, Messung hoher Temperaturen. Deutsche Uebersetzung von G. Leithäuser, 1913, S. 270.

6)

Ch. Féry, C. R. 134, 977, 1902. Journ. d. Phys. 6, 889, 1907. Referate in ZS. f. Instrkd. 22, 378, 1902; 27, 94, 1907; 28, 159, 1908.