Titel: | Thermophon, neues Verfahren zur Bestimmung von hohen Temperaturen. |
Autor: | Leo |
Fundstelle: | Band 301, Jahrgang 1896, S. 133 |
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Thermophon, neues Verfahren zur Bestimmung von
hohen Temperaturen.
Von Professor J.
Wiborgh, Stockholm.
Jernkont. Annal., II.
1896.
Mit Abbildungen.
Thermophon, neues Verfahren zur Bestimmung von hohen
Temperaturen.
Dieses von Prof. Wiborgh ausgearbeitete Verfahren zur
Bestimmung hoher Temperaturen ist auf das Princip begründet, dass für jede
Temperaturbestimmung ein Apparat geopfert werden muss; der Apparat muss deshalb ein
billiger sein. Er besteht aus kleinen cylindrischen Körpern, Thermophone genannt,
aus irgend welchem feuerfesten Stoffe, z.B. feuerfestem Thon, in der Mitte versehen
mit einer verschlossenen Metallkapsel, gefüllt mit einer geringen Menge Sprengstoff
von constanter Explosionstemperatur (Fig. 1).
Textabbildung Bd. 301, S. 133
Fig. 1.Wiborgh's Thermophonplatte.
Wird ein solcher Körper in seiner gewöhnlichen Temperatur – 18 bis 20° C. – plötzlich
einer höheren ausgesetzt, so wird derselbe erwärmt und nach Verlauf einer bestimmten
Zeit haben die Kapsel und der Sprengstoff die Temperatur angenommen, bei der die
Explosion des letzteren erfolgt; das Thermophon zerspringt mit schwachem Knall.
Hat man eine Menge solcher Thermophone, sämmtlich ganz gleich sowohl in Abmessung,
wie im Wärmeleitungsvermögen, so müssen auch alle eine gleich lange Zeit erfordern,
bevor die Explosion eintritt, wenn sie unter denselben Verhältnissen einer gleich
hohen Temperatur ausgesetzt werden. Die Zeit, gerechnet von dem Augenblicke an, in
welchem das Thermophon in die höhere Temperatur kommt und bis die Explosion erfolgt,
kann somit ein Maass für diese Temperatur abgeben; weil sie verschieden ist, je
höher diese Temperatur ist, um so kürzer wird diese Zeit. Alle Thermophone, welche
unter sich gleich sind, geben bei diesen Temperaturbestimmungen das gleiche
Resultat.
Die Scala des Thermophons. Nachdem man eine grössere
Anzahl Thermophone von einer bestimmten Form, Grösse und Zusammensetzung angefertigt
hat, wird man dadurch eine Scala für dieselben finden können, dass man experimental
einige derselben verschiedenen, aber bekannten Temperaturen, welche mittels
Luftpyrometer bestimmt wurden, aussetzt, und zugleich die Zeit beobachtet, welche
bis zur Explosion verstreicht. Dies würde jedoch eine sehr mühsame Arbeit sein und
man würde nicht viele Werthmaasse für sehr hohe Temperaturen erhalten, weil
Pyrometer zu deren Bestimmung fehlen. Die Scala ist auf viel einfachere Weise, durch
Berechnung, zu gewinnen.
Wenn ein Körper ABCD (Fig.
2) die Temperatur Θ hat, die Oberfläche A B aber eine höhere Temperatur t, so erwärmt sich der Körper nach einem gewissen Gesetze, welches beruht
auf der Zeit, auf der Wärmeleitungsfähigkeit des Körpers, auf seiner Dichte und
specifischen Wärme, sowie auf dem Temperaturunterschiede t – Θ. Nach Verlauf einer bestimmten Zeit ist
die Temperatur in die Masse des Körpers eingedrungen, aber natürlich in abnehmendem
Maasse von aussen nach innen; man kann sie darstellen in einer Curve BRN. An der Aussenfläche ist die Temperatur t = BO, in einem Abstande x von dieser Fläche ist sie y = Rk u.s.w.
Textabbildung Bd. 301, S. 133
Fig. 2.Temperaturcurve.
Fourier hat nachfolgende Formel aufgestellt, welche
unter diesem Verhalten die Temperatur y in einem
Abstande x von der Aussenfläche angibt:
y-\Theta=(t-\Theta)\,\left(1-\frac{2}{\sqrt{n}}\,\int\limits_0\varphi\,e-\varphi^2\,d\,\varphi\right)
In dieser Formel bedeutet:
t die Oberflächentemperatur,
y die Temperatur im Innern des Körpers
in einer Entfernung x von der Oberflache und nach
Verlauf der Zeit z,
\varphi=\frac{x}{2\,\sqrt{\frac{C}{c\,d}\,.\,z}}
C = das Wärmeleitungsvermögen des
Körpers,
c = die specifische Wärme des
Körpers,
d = das Gewicht von 1 cbm des Körpers
in Kilogramm,
z = die Zeit in Stunden,
x = die Entfernung des Punktes von der
Oberfläche, an welchem die Temperatur = y sein
soll.
Setzt man die Integrale
\frac{2}{\sqrt{\pi}}\,\int\limits_0\varphi\,e-\varphi^2\,d\,\varphi=ADie Integrale
\int\limits_0\varphi\,e-\varphi^2\,d\,\varphi kommt
oft im Probabilitätscalcul vor, wo sie die sogen. Probabilitätscurve
darstellt. e ist die Basis im natürlichen
Logarithmensysteme = 2,71828..... so wird erhalten y – Θ = (t – Θ) (1 – A).
Die Werthe, welche die Integrale für verschiedene Werthe von g gibt, finden sich angegeben in einer Tabelle im Dictionnaire de Mathématiques appliquées, II, 1112; aus dieser Tabelle
stammt der folgende Auszug, dessen man sich zur Berechnung der Explosionszeit für
das Thermophon bei verschiedenen Temperaturen bedienen kann. Mit Hilfe dieser
Tabelle und der oben angegebenen Formel kann die Explosionszeit bei jeder beliebigen
Temperatur leicht berechnet werden. Da indessen die specifische Wärme des
Thermophons in die Formel gehört und diese schwer zu berechnen ist, so ist es am
einfachsten, die Explosionszeit für eine bekannte Temperatur mittels Pyrometer zu
bestimmen, wobei die specifische Wärme u.s.w. eliminirt werden kann.
Angenommen, die Temperatur des Thermophons sei Θ und im
Centrum desselben sei ein Stoff, welcher bei einer Temperatur y explodirt; wird dann das Thermophon in einen Ofen
geworfen, in welchem die Temperatur t herrscht, so muss
das Thermophon, wenn t grösser ist als y, nach einer gewissen Zeit z explodiren, da die Temperatur von Θ° auf
y° stieg.
Diese Zeit kann auf folgende Weise berechnet werden.
Nach Obigem gibt es für diese Berechnung nachfolgende drei Formeln:
1) y-\Theta=(t-\Theta)(1-A)
2) A=\frac{2}{\pi}\int\limits_0\varphi\,e-\varphi^2\,d\,\varphi
3) \varphi=\frac{x}{2\,\sqrt{\frac{C}{c\,d}\,.\,z}}
Aus 1) erhält man:
A=1-\frac{y-\Theta}{t-\Theta}=\frac{t-y}{t-\Theta} und aus 3)
3\,z\,\varphi^2=\frac{c\,d}{4\,c}\,.\,x^2
Der Werth der Integralen
A=\frac{2}{\sqrt{\pi}}\,\int\limits_0\varphi\,e-\varphi^2\,d\,\varphi
φ
A
φ
A
φ
A
φ
A
0,32
0,34913
0,64
0,63459
0,96
0,82542
1,28
0,92973
0,33
0,35928
0,65
0,64203
0,97
0,82987
1,29
0,93190
0,34
0,36936
0,66
0,64938
0,98
0,83423
1,30
0,93401
0,35
0,37938
0,67
0,65663
0,99
0,83851
1,31
0,93606
0,36
0,38933
0,68
0,66378
1,00
0,84270
1,32
0,93806
0,37
0,39921
0,69
0,67084
1,01
0,84681
1,33
0,94001
0,38
0,40901
0,70
0,67780
1,02
0,85084
1,34
0,94191
0,39
0,41874
0,71
0,68467
1,03
0,85478
1,35
0,94376
0,40
0,42839
0,72
0,69143
1,04
0,85865
1,36
0,94556
0,41
0,43797
0,73
0,69810
1,05
0,86244
1,37
0,94731
0,42
0,44747
0,74
0,70468
1,06
0,86614
1,38
0,94902
0,43
0,45689
0,75
0,71116
1,07
0,86977
1,39
0,95067
0,44
0,46623
0,76
0,71754
1,08
0,87333
1,40
0,95228
0,45
0,47548
0,77
0,72382
1,09
0,87680
1,41
0,95385
0,46
0,48466
0,78
0,73001
1,10
0,88020
1,42
0,95538
0,47
0,49374
0,79
0,73610
1,11
0,88353
1,43
0,95686
0,48
0,50275
0,80
0,74210
1,12
0,88679
1,44
0,95830
0,49
0,51167
0,81
0,74800
1,13
0,88997
1,45
0,95969
0,50
0,52050
0,82
0,75381
1,14
0,89308
1,46
0,96105
0,51
0,52924
0,83
0,75952
1,15
0,89612
1,47
0,96237
0,52
0,53790
0,84
0,76514
1,16
0,89910
1,48
0,96365
0,53
0,54646
0,85
0,77067
1,17
0,90200
1,49
0,96490
0,54
0,55494
0,86
0,77610
1,18
0,90484
1,50
0,96611
0,55
0,56332
0,87
0,78144
1,19
0,90761
1,51
0,96728
0,56
0,57162
0,88
0,78669
1,20
0,91031
1,52
0,96841
0,57
0,57982
0,89
0,79184
1,21
0,91296
1,53
0,96952
0,58
0,58792
0,90
0,79691
1,22
0,91553
1,54
0,97059
0,59
0,59594
0,91
0,80188
1,23
0,91801
1,55
0,97162
0,60
0,60386
0,92
0,80677
1,24
0,92050
1,56
0,97263
0,61
0,61168
0,93
0,81156
1,25
0,92290
1,57
0,97360
0,62
0,61941
0,94
0,81627
1,26
0,92524
1,58
0,97455
0,63
0,62705
0,95
0,82089
1,27
0,92751
1,59
0,97546
Bestimmt man nun mittels Pyrometer die Temperatur t1, welche der Explosionszeit z1 entspricht, so wird nach Formel 1) als
Werth der Integralen erhalten
A_1=1-\frac{y-\Theta}{t_1-\Theta}
und aus der Tabelle der A1 entsprechende Werth φ1.
Nach 3) erhält man in diesem Falle
z_1{g_1}^2=\frac{c\,d}{4\,C}\,.\,x^2
Entsprechend der Annahme, dass sämmtliche Thermophone aus demselben Materiale
hergestellt wurden, folgt, dass der Ausdruck
\frac{c\,d}{4\,C}\,.\,x^2 für alle gleich ist und dass
somit
zg2= z1φ12 oder
4) z=z_1\,\left(\frac{\varphi_1}{\varphi}\right)^2.
Für Thermophone, von denen bekannt ist, dass sie eine gewisse Zeit z1 zur Explosion
erfordern, ist somit die Explosionszeit leicht für jede beliebige Temperatur zu
finden, weil aus der Gleichung 1) und aus der Tabelle der entsprechende Werth für
φ und dann die Zeit z
nach der Formel 4) erhalten wird.
Auf diese Weise kann man für das Thermophon eine Tabelle aufstellen; welche die
Explosionszeiten für verschiedene Temperaturen enthält, oder man kann auch die ganze
Explosionscurve graphisch herstellen, indem man die Abscissen dieselben
repräsentiren lässt und die Ordinaten die Temperaturen.
Die Anfangstemperatur Θ der Thermophone. Die
Anfangstemperatur ist von grossem Einfluss; es muss deshalb scharf darauf geachtet
werden, dass das Thermophon bei der Anwendung die gewöhnliche Temperatur – 18 bis
20° C. – besitzt. Wird ein Thermophon benutzt, das eine davon erheblich abweichende
Temperatur hat, so muss eine Correctur bewerkstelligt werden. Man kann dieselbe
leicht berechnen und ebenso graphisch darstellen.
Angenommen, das Thermophon habe bei Bestimmung der Explosionscurve eine Temperatur
Θ gehabt, man habe später aber ein gleiches
Thermophon mit einer Temperatur Θ1 benutzt, so erhält man eine Explosionszeit, welche
beim Ablesen der Curve die Temperatur t angibt,
obgleich diese in Wahrheit t1 ist in Folge der bestandenen Ungleichheit der Anfangstemperaturen.
Zur Berechnung der Correction hat man nach Formel 1) folgende Gleichungen:
A=1-\frac{y-\Theta}{t-\Theta}
welcher die Curve entspricht, und
A_1=1-\frac{y-\Theta_1}{t_1-\Theta_1}
durch Aenderung der Anfangstemperatur.
Da die Werthe A und A1 nach Formel 2) und 3) nur von der Zeit abhängig
sind und in diesem Falle die Zeit die gleiche ist, so wird
A = A1
und \frac{y-\Theta}{t-\Theta}=\frac{y_\Theta_1}{t_1-\Theta_1}
oder
y . t1
– Θ . t1 – y . t = y . Θ1
– Θ1 . t – y . Θ
und wenn Θ . t beiderseits hinzugefügt wird:
y (t1
– t) – Θ (t1
– t) = (Θ – Θ1) . t – (Θ – Θ1) y.
und schliesslich
5) t-t=\frac{\Theta-\Theta}{y-\Theta}\,(t-y).
Aus dieser Gleichung folgt, dass die falsche Angabe des Thermophons, t1
– t, wenn die Anfangstemperatur geändert wird,
proportional zu der Differenz, Θ – Θ1, der Anfangstemperaturen ist und dass eine
graphische Darstellung dieser falschen Angabe leicht erfolgen kann, weil die
Gleichung 5) eine gerade Linie ergibt, bei der die Abscisse die Temperaturdifferenz
darstellt und die Ordinate die abgelesene Temperatur t1 vermindert um die Explosionstemperatur
y. Für t – y wird der
Temperaturunterschied t1
– t = Θ.
Die Gleichung zeigt ferner, dass, wenn Θ1 grösser ist als Θ,
d.h. wenn das Thermophon eine höhere Temperatur besitzt, als die bei der Berechnung
der Curve angenommene, der Temperaturunterschied t1
– t negativ wird, und die Curve zeigt dann eine zu
hohe, ist das Verhältniss umgekehrt, Θ1
kleiner als Θ, eine zu niedere Temperatur an.
An einem Beispiele soll gezeigt werden, wie die Explosionscurve und die Correction
der Anfangstemperatur berechnet und aufgezeichnet wird.
Angenommen, die Explosionstemperatur y eines
Sprengstoffs sei 150° und die Anfangstemperatur des Thermophons 20°.
Zuerst wird die Explosionszeit für eine mit Pyrometer ermittelte Temperatur bestimmt.
Diese Temperatur sei 540° und die dafür gefundene Explosionszeit betrage 74
Secunden.
Werden in der Formel 1) t = 540, Θ = 20 und y = 150 gesetzt, so erhält man A1
= 0,75 und aus der Tabelle φ1
= 0,8134; dieser Werth entspricht der Zeit z1 = 74 Secunden.
Wird eine andere beliebige Temperatur t, z.B. 1000°,
gewählt, so erhält man auf gleiche Weise A = 0,8674 und
φ = 1,0636, wonach die Explosionszeit, welche 1000°
entspricht, nach Formel 4) berechnet werden kann:
z=z_1\,\left(\frac{\varphi_1}{\varphi}\right)^2=74\,\left(\frac{0,8134}{1,0636}\right)^2=43,28
oder 43⅕ Secunden.
Um die Curve graphisch darzustellen, wird die Abscisse des Coordinatensystems in
Minuten und Secunden, die Ordinate aber in Temperaturgrade getheilt, worauf eine
genügende Anzahl von Punkten für die Curve durch auf vorher angeführte Weise
bestimmte Explosionszeiten festgelegt werden, um über dieselben die Curve
auszuziehen (Fig. 3).
Diese Curve gibt indessen völlig richtigen Werth nur für eine Anfangstemperatur des
Thermophons = 20°, andernfalls ist eine Correction nöthig nach Formel 5); dieselbe
kann in folgender Weise auch graphisch dargestellt werden.
Angenommen, t sei = 2000° und die Temperatur des
Thermophons messe 30° anstatt 20°. Wird der dadurch entstandene
Temperaturunterschied t1
– t nach Formel 5) berechnet, so erhält man
t_1-t=\frac{20-30}{150-30}\,(2000-150) oder t1
– t = – 154 °.
Die an der Curve abgelesene Temperatur muss also um 154° vermindert werden: sie
beträgt in Wirklichkeit nur 1846°.
Lässt man nun jeden Secundentheil der Abscisse = 10° bezeichnen und zieht man
parallel zur Abscisse durch den Punkt der Curve, welcher 2000° entspricht, eine
Linie, setzt man weiter auf dieser Linie von der Ordinate eine Länge cb = 15,4 Secunden (d.h. 154°) ab, so ist diese Länge
die Correction im vorliegenden Falle. Ferner, nachdem für t = y der Temperaturunterschied t1 – t = 0 ist, so erhält man die ganze Correction, indem
man die Punkte y und b mit
einander verbindet.
Die verschiedenen Abstände zwischen der Ordinate und der Linie yb sind somit die Correctionen für die entsprechenden
Temperaturen der Curve, wenn die Temperatur des Thermophons 30 ° anstatt 20 °
betrug, und können direct abgelesen werden.
Ist die Temperatur des Thermophons 25°, so beträgt natürlich die Correction nur die
Hälfte der vorhergehend gezeigten, wenn sie 21° maass, nur 1/10 derselben
u.s.w. Sollte das Thermophon eine niedrigere Temperatur haben als die für die
Curve angenommene, z.B. 10° anstatt 20°, so ersieht sich leicht, dass die Grösse der
Correction die gleiche, aber positiv anstatt negativ wird.
Die graphische Darstellung der Correction folgt nachstehender Regel:
Ist die Temperatur des Thermophons höher als 20 °, so muss die gefundene Correction
abgezogen, ist sie niedriger, so muss sie der auf der Curve abgelesenen Temperatur
hinzugefügt werden.
Mit der Correctionslinie y b, welche in Fig. 3 aufgetragen ist, können somit ohne weitere
Berechnung Correctionen für weit aus einander liegende Anfangstemperaturen beim
Thermophon bewerkstelligt werden, mögen jene über oder unter den für die Curve
angenommenen 20° liegen.
Textabbildung Bd. 301, S. 135
Fig. 3.Curve zu Wiborgh's Thermophon.
Durch Berechnung der Explosionszeiten für verschiedene Temperaturen und systematische
Zusammenstellung derselben kann man leicht eine Tabelle erhalten, mittels der man
bei Benutzung des Thermophons bequem ablesen kann. Die folgende Tabelle gibt ein
Muster dazu; dieselbe ist bestimmt für die gleichen Thermophone, deren
Explosionscurve Fig. 3 zeigt.
Tabelle zur Temperaturbestimmung mit Wiborgh's Thermophon, zur Curve Fig. 3.
Temperatur
Explo-sionszeit
Temperatur
Explo-sionszeit
Temperatur
Explo-sionszeit
Cels.
Fahr.
Min.
Sec.
⅕ Sec.
Cels.
Fahr.
Min.
Sec.
⅕ Sec.
Cels.
Fahr.
Min.
Sec.
⅕ Sec.
300
572
3
2
4
820
1,508
–
50
1
1,340
2,444
–
35
4
320
608
2
39
3
840
1,544
–
49
1
1,360
2,480
–
35
3
340
644
2
22
–
860
1,580
–
48
2
1,380
2,516
–
35
1
360
680
2
8
2
880
1,616
–
47
2
1,400
2,552
–
35
–
380
716
1
57
2
900
1,652
–
46
4
1,420
2,588
–
34
3
400
752
1
48
2
920
1,688
–
46
–
1,440
2,624
–
34
2
420
788
1
41
–
940
1,724
–
45
1
1,460
2,660
–
34
1
440
824
1
34
4
960
1,760
–
44
3
1,480
2,696
–
33
4
460
860
1
29
2
980
1,796
–
43
4
1,500
2,732
–
33
3
480
896
1
24
4
1,000
1,832
–
43
1
1,520
2,768
–
33
2
500
932
1
20
4
1,020
1,868
–
42
3
1,540
2,804
–
33
1
520
968
1
17
1
1,040
1,904
–
42
–
1,560
2,840
–
32
4
540
1,004
1
14
–
1,060
1,940
–
41
3
1,580
2,876
–
32
3
560
1,040
1
11
1
1,080
1,976
–
41
1
1,600
2,912
–
32
2
580
1,076
1
8
3
1,100
2,012
–
40
3
1,620
2,948
–
32
1
600
1,112
1
6
1
1,120
2,048
–
40
1
1,640
2,984
–
32
–
620
1,148
1
4
1
1,140
2,084
–
39
3
1,660
3,020
–
31
4
640
1,184
1
2
1
1,160
2,120
–
39
1
1,680
3,056
–
31
3
660
1,220
1
–
2
1,180
2,156
–
38
4
1,700
3,092
–
31
2
680
1,256
–
58
4
1,200
2,192
–
38
2
1,720
3,128
–
31
1
700
1,292
–
57
1
1,220
2,228
–
38
–
1,740
3,164
–
31
–
720
1,328
–
55
4
1,240
2,214
–
37
3
1,760
3,200
–
30
4
740
1,364
–
54
3
1,260
2,300
–
37
1
1,780
3,236
–
30
3
760
1,400
–
53
2
1,280
2,336
–
36
4
1,800
3,272
–
30
2
780
1,436
–
52
1
1,300
2,372
–
36
3
1,900
3,452
–
29
3
800
1,472
–
51
1
1,320
2,408
–
36
1
2,000
3,632
–
29
–
Das Thermophon kann aus verschiedenen Massen gefertigt werden, auch in verschiedener
Form und Grösse; mit jeder Art können alle Temperaturen bestimmt werden, welche höher liegen als die
Explosionstemperatur des dabei angewendeten Sprengstoffes; daraus folgt jedoch
nicht, dass alle Arten Thermophone gleich geeignet sind zur Bestimmung hoher und
niedriger Temperaturen.
Betrachtet man die vorstehende Explosionscurve, so findet man, dass Temperatur und
Zeit in einem solchen Verhältnisse zu einander stehen, dass die praktische Anwendung
des Thermophons innerhalb gewisser Temperaturgrenzen sich bewegt, weil für niedrige
Temperaturen, die nur wenig höher sind als die Explosionstemperatur des
Sprengstoffs, die Zeit reichlich lang dauert, für sehr hohe dagegen so kurz
ausfällt, dass ein Observationsfehler von nur ½ Secunde bereits einen grossen Fehler
bei der Temperaturbestimmung constituirt. Mit anderen Worten: nur ein gewisser Theil
der Curve, welcher solchen Zeiten entspricht, ist so beschaffen, dass die Bestimmung
der Temperaturen rasch und sicher erfolgen kann; bei der vorstehenden
Explosionscurve umfasst dieser Theil die Temperaturen von etwa 400 bis 1000°.
Mit Thermophonen des gleichen Schlags kann man aus diesem Grunde weit aus einander
liegende Temperaturen nicht mit der gleichen Sicherheit feststellen; es ist deshalb
von Vortheil, wenigstens zwei Sorten zu haben, die eine für hohe, die andere für
niedrige Temperaturen. Es genügt, dazu zweierlei Grössenabmessungen zu führen oder
auch Maasse mit grösserem und kleinerem Wärmeleitungsvermögen dazu zu verwenden; in
beiden Fällen kann man nach Belieben höhere oder niedrigere Temperaturen bestimmen,
die in den günstigen Theil der Curve fallen.
Das Thermophon hat jedoch auch schwache Seiten.
Die Erhitzung oder Abkühlung eines Körpers ist ein complicirtes Phänomen. Nicht
allein durch Strahlung wird dem Körper Wärme zugeführt, sondern auch durch Contact
mit einem wärmeren Körper, und die Wärmemenge, welche auf letztere Weise übergeführt
wird von einem Körper zum anderen, ist nicht bloss abhängig von der Temperatur des
Wärme gebenden Körpers, sondern auch von dessen Wärmeleitungsfähigkeit und deren
relativer Aufnahmegeschwindigkeit. Wenn somit das Thermophon erwärmt wird, wird die
Wärme von der Aussenfläche nach dem Innern übergeführt, allerdings gemäss einem
gegebenen Gesetze, über welches im Vorangegangenen berichtet wurde; aber je nachdem
die Aussenfläche die Wärme schneller übernimmt, erfolgt auch die Erhitzung des
Thermophons rascher, obschon die Temperatur dieselbe bleibt. Hieraus folgt, dass das
Thermophon nur die Temperaturen völlig richtig angibt, wenn es unter den gleichen
Verhältnissen erwärmt wird, wie sie vorlagen, als die Scala für dasselbe bestimmt
wurde.
Das Thermophon hat keinen Anspruch darauf, dass es ein wissenschaftlicher
Temperaturmesser sei, es ist in erster Reihe nur für den praktischen Gebrauch
bestimmt; dazu dürfte es genügend genau functioniren und nebenbei den Vorzug
überraschender Einfachheit und bequemster Benutzbarkeit besitzen.
Hinzuzufügen bleibt, dass das Thermophon, sofern es unter gleichen Verhältnissen
angewendet wird, Temperaturveränderungen mit grosser Sicherheit angibt und dass die
gleichmässige Herstellung von Thermophonen nicht schwierig ist; man kann mit dieser
Art von Temperaturbestimmungen einen Wechsel von nur 20° bei 1000° C. ermitteln.
Anwendung des Thermophons. Mit dem Thermophon
können Temperaturen von 300° bis 2000° C. und darüber bestimmt werden. Es ist
trocken aufzubewahren und soll bei seiner Benutzung gewöhnlich 18° bis 22° C.
haben.
A. Temperaturbestimmung im Flammofen, Muffelofen, Schornstein
u.s.w. oder in Fällen, in denen das Thermophon auf einem festen Gegenstande
liegen kann und von heissen Gasen umfluthet wird. Das Thermophon wird auf
den Platz geworfen, wo man die Temperatur zu wissen wünscht; man beobachtet mittels
eines Chronographen genau die Anzahl der Secunden, welche von dem Augenblicke an
verfliessen, in welchen es diesen Platz erreichte, bis zur Explosion. Diese
Zeitdauer gibt die gesuchte Temperatur an, welche auf einer Curve oder aus einer
Tabelle abgelesen wird.
B. Temperaturbestimmung an Gebläsewind. Für diesen Zweck
ist ein dünnes Kupfer-, Eisen-, Nickel- oder Silberrohr an passender Stelle in das
Windrohr, möglichst in Nähe der Düse einzusetzen. Das Rohr, welches eine Wandstärke
von 2 bis 3,5 mm und eine Weite von 25 mm haben muss, ist in etwas geneigter
Stellung (Fig. 4) einzubringen und ungefähr in der
Mitte der Länge mit einem losen Boden zu versehen, welcher an einem Eisenstäbchen
b befestigt ist; die obere Oeffnung des Rohres wird
mit einem Deckel a geschlossen. Bei der
Temperaturbestimmung wird der Deckel a weggenommen, das
Thermophon in das Rohr eingebracht und dasselbe wieder mit dem Deckel geschlossen.
Die Zeit von der Einbringung bis zur Explosion des Thermophons gibt die Temperatur
des Gebläsewindes nach der gleichen Curve oder Tabelle an.
Textabbildung Bd. 301, S. 136
Fig. 4.Temperaturbestimmung an Gebläsewind.
Damit der Deckel bei der Explosion des Thermophons nicht fortgeworfen wird, ist
derselbe mittels einer kleinen Kette an dem Gebläserohre zu befestigen. Das Rohr
wird von den Resten des Thermophons unter Herausnahme des losen Bodens
gereinigt.
C. Zu einer Temperaturbestimmung bei flüssigem Metall (Zink,
Blei, Kupfer, Silber, Gold) wird ein gezogenes Eisenrohr von 1,5 bis 3,0 mm
Wandstärke und 30 mm innerem Durchmesser, von passender Länge und am unteren Ende
geschlossen, verwendet. Dieses Eisenrohr wird in das Metallbad eingeführt und,
nachdem nach einiger Minuten Verlauf sein unterer Theil die Temperatur des Bades
angenommen hat, das Thermophon in dasselbe eingelegt. Die Zeit von Einbringung des
Rohres an bis zur Explosion ist festzustellen, sie gibt die Temperatur nach
besonderer Curve und Tabelle.
D. Bei Temperaturbestimmung in Oefen, in denen Theile des
Thermophons die zu erhitzenden Stoffe beschädigen können, z.B. beim
Brotbacken, wird dasselbe Rohr in gleicher Art wie bei C angewendet.
E. Bei Temperaturbestimmung bei Metall- oder Schlackenbädern
mit sehr hoher Temperatur, z.B. flüssigem Eisen oder Stahl, wird das
Thermophon einfach auf des Bades Oberfläche geworfen und nach erfolgter Explosion
die Temperatur an besonderer Curve abgelesen oder in der Tabelle aufgesucht.
Dr. Leo.