LXXIX. Clément-Desorme's dritte Vorlesung uͤber die technische Chemie. Aus dem Recueil industr. Febr. 1829. S. 138. Fortsezung vom polyt. Journal Bd. XXXII. S. 29. Clément-Desorme's, Vorlesung uͤber technische Chemie. Ueber die Waͤrme. Der Gegenstand, womit wir uns in dieser Vorlesung zu beschaͤftigen haben, ist fuͤr die Industrie von der hoͤchsten Wichtigkeit; wir werden jedoch nicht von den sehr scharfsinnigen, aber complicirten Theorien sprechen, welche einige gelehrte Physiker ersonnen haben, um die Erscheinungen zu erklaͤren, welche die Entbindung von Waͤrme darbietet, weil der Fabrikant bei den Anwendungen, welche er von diesem maͤchtigen Agens machen muß, ihrer nicht als Leitfaden bedarf. Die einfachste Theorie, von der Kenntniß der Arithmetik und der Elementar-Geometrie unterstuͤzt, kann dem Techniker hinreichende Aufklaͤrung verschaffen und ihn gegen Fehler bewahren; und dieß ist auch ein Gluͤk, denn je leichter eine wissenschaftliche Kenntniß erlernt werden kann und einer je groͤßeren Anzahl von Personen sie zugaͤnglich ist, desto schneller werden sich die Verbesserungen, auf welche sie nothwendigerweise bei einer zwekmaͤßigen Anwendung fuͤhren muß, verbreiten. Da die Waͤrme, welche man in den Kuͤnsten benuͤzt, gewoͤhnlich das Resultat der Verbrennung ist, so muͤssen wir vor Allem diese Erscheinung studiren. Die Verbrennung ist immer das Resultat der Vereinigung eines Koͤrpers mit Sauerstoff; die theoretischen Chemiker betrachten auch die Wirkung des Sauerstoffgases auf alle einfachen Koͤrper und auf einige zusammengesezte Koͤrper, womit es sich vereinigt, als eine Verbrennung, und nennen alle diese Koͤrper brennbare. In der Praxis versteht man aber unter Verbrennung nur die Vereinigung des Sauerstoffs mit den gewoͤhnlichen Brenn-Materialien, die man in den Kuͤnsten anwendet, um Waͤrme hervorzubringen; wir werden uns also nur mit den Erscheinungen beschaͤftigen, welche bei der Verbrennung der Holzkohle, des Holzes, der Steinkohle und des Torfes Statt finden. Ueber die Holzkohle. Wenn man Holz in verschlossenen Gefaͤßen stark genug erhizt, verliert es alle fluͤchtige Substanzen, die es enthaͤlt, und es bleibt nur Kohle zuruͤk. Man hat lange Zeit geglaubt, daß diese immer eine gewisse Menge Wasserstoff zuruͤkhaͤlt, welchen man nicht davon abscheiden koͤnne, dieß war aber ein Irrthum; wenn die Hize waͤhrend der Verkohlung stark genug ist, erhaͤlt man reine, von allen fremden Substanzen freie Kohle. Die kaͤufliche Kohle enthaͤlt jedoch immer Wasser, Wasserstoff, Sauerstoff und andere Gasarten, weil sie nicht hinreichend erhizt wurde, und weil sie die Eigenschaft hat, die Feuchtigkeit und besonders die Kohlensaͤure aus der Atmosphaͤre zu absorbiren. Diese fremden Substanzen betragen oft zehn und sogar fuͤnfzehn Prozent ihres Gewichtes, wir werden sie aber nicht beruͤksichtigen, weil das Wasser sich verfluͤchtigt oder zersezt, die Kohlensaͤure sich entbindet, der Wasserstoff brennt, und der Sauerstoff mit dem Kohlenstoff sich vereinigt und als Kohlensaͤure oder Kohlenoxyd entweicht. Es bleibt nach der Verbrennung nur eine geringe Menge Asche als Ruͤkstand. Ueber das Holz. Das Holz, welcher Art es auch seyn mag, besteht immer aus denselben Elementen; das Holz der Eiche enthaͤlt wie das des Kastanienbaums, wenn es vollkommen troken ist, 52 Theile Kohlenstoff und 48 Theile Sauerstoff nebst so viel Wasserstoff als noͤthig ist, um mit jenem Wasser zu bilden. Das Holz, welches man gewoͤhnlich gebraucht, enthaͤlt außerdem viel Wasser. Wenn es so eben geschlagen ist, enthaͤlt es davon ungefaͤhr 40 Prozent, die es allmaͤhlich durch Austroknen verliert; nach Verlauf eines Jahres haͤlt es davon ungefaͤhr noch 20 Prozent zuruͤk, und 100 Kilogrammen davon bestehen dann gewoͤhnlich aus: Kohlenstoff   41,60 Kilogr. Suaerstoff,Wasserstoff,   38,40   – Wasser als Feuchtigkeit,   20,      – ––––––– 100   Kilogr. Das Holz erzeugt um so weniger nuzbare Waͤrme, je feuchter es ist, weil ein Theil des durch die Verbrennung entbundenen Waͤrmestoffs zur Verfluͤchtigung des darin enthaltenen Wassers verwandt wird. Obgleich alle Hoͤlzer aus denselben Elementen bestehen, so sind sie doch in Hinsicht auf ihre Anwendung als Brenn-Material, sehr von einander verschieden. Diese Verschiedenheiten beruhen auf ihrer Struktur und auf der groͤßeren oder geringeren Menge Kohlenstoff, die sie in demselben Volum enthalten. Ueber die Steinkohle. Die Anzahl der Steinkohlenarten ist sehr betraͤchtlich, wie wir dieses schon bemerkten, als von ihrer Anwendung zur Gasbeleuchtung die Rede war. Daß sie ihre Bestandtheile auch in sehr verschiedenen Verhaͤltnissen enthalten, kann man aus folgender Tabelle ersehen, die aus einem wichtigen Werke des Hrn. Karsten entnommen istEs fuͤhrt den Titel: „Untersuchungen uͤber die kohligen Substanzen des Mineralreichs uͤberhaupt, und uͤber die Zusammensezung der in der Preußischen Monarchie vorkommenden Steinkohlen insbesondere; vom Geh. Ober-Bergrath C. J. B. Karsten. Berlin 1826.“ – A. d. R.. Analysen von Steinkohlen. Textabbildung Bd. 32, S. 358 Spec. Gew.; Wasser; Kohks; Kohlenstoff; Wasserstoff; Sauerstoff; Asche; Steinkohle von Newcastle; Steinkohle von Wellesweiler, Saarbruͤken; Blaͤttrige Steinkohle aus Westphalen; Canel-Kohle Man sieht aus dieser Tabelle, daß die Steinkohle gewoͤhnlich 80 bis 90 Prozent Kohlenstoff enthaͤlt und daß sie, wie die Oehle und Harze, eine groͤßere Menge Wasserstoff enthaͤlt, als zur Saͤttigung ihres Sauerstoffs noͤthig waͤre. Der Kohlenstoff- und Wasserstoffgehalt der Steinkohle macht sie zu einem vortrefflichen Brenn-Material, und sie wird bei ihrer großen Verbreitung auch immer mehr in den Werkstaͤtten angewandt. Der Anthracit, welchen man als eine sehr trokne Steinkohlenart betrachten kann, enthaͤlt keinen uͤberschuͤssigen Wasserstoff, daher er auch so schwer zu entzuͤnden ist. Ueber den Torf. Der Torf ist ein leichtes Brenn-Material, welches seine Bestandtheile in sehr wandelbarem Verhaͤltnisse enthaͤlt. Er brennt langsam und gibt nur wenig Waͤrme; er enthaͤlt uͤbrigens in demselben Volum bei weitem nicht so viele zur Verbrennung geeignete Substanzen, wie die anderen Brenn-Materialien. Wenn man einen der Koͤrper, womit wir uns so eben beschaͤftigt haben, auf eine gewisse Temperatur erhizt, so entzuͤndet er sich und absorbirt dann den Sauerstoff aus der Luft; aber die Temperatur, welche erforderlich ist, um dieses Resultat zu erhalten, ist nach der Natur des Brenn-Materiales und dem Zustande, worin es sich befindet, verschieden. Der Sauerstoff verbindet sich mit dem Kohlenstoff und Wasserstoff und bildet Kohlensaͤure und Wasser. Wenn man z.B. die Temperatur einer Masse Kohlen hinreichend erhoͤht, so durchdringt die tust dieselbe und ihr Sauerstoff verbindet sich mit dem Kohlenstoff, bildet Kohlensaͤure, die, obgleich schwerer als die atmosphaͤrische Luft, durch die erhoͤhte Temperatur leichter gemacht wird, und in die Hoͤhe steigt. Der Sauerstoff verbindet sich auch mit Wasserstoff und bildet Wasser, welches in Daͤmpfen entweicht. Der nicht verbrennende Theil der Luft, der Stikstoff, welcher darin 69 Prozent betraͤgt, steigt auch in die Hoͤhe, sowohl wegen seines spec. Gew. als wegen der erhoͤhten Temperatur. Da die verbrannte Luft und die Produkte ihrer Verbrennung, weil sie leichter sind, emporsteigen, so tritt eine neue Portion Luft an ihre Stelle, zersezt sich und steigt ebenfalls in die Hoͤhe. Die Verbrennung entwikelt Waͤrme, wovon ein Theil ausstrahlt und der andere in der verbrannten Luft zuruͤkbleibt und mit ihr entweicht. Erstere nennt man strahlende Waͤrme; sie wird durch einen gluͤhenden Koͤrper in alle Richtungen ausgestrahlt und hat die Eigenschaft, sich mit großer Schnelligkeit in gerader Linie fortzubewegen und die Luft zu durchstreichen, ohne sie merklich zu erhizen. Die strahlende Waͤrme, welche sich bei der Verbrennung entwikelt, ist aber sehr wenig betraͤchtlich und in den technischen Kuͤnsten von gar keiner Wichtigkeit; fast den ganzen Waͤrmestoff reißt die Luft mit sich fort. Hingegen wird bei dem Heizen unserer Zimmer bloß der strahlende Waͤrmestoff benuzt und bei der Einrichtung unserer Kamine, auch nur 1/800 tel der entwikelten Waͤrme nuͤzlich verwandt. Wenn man die von einem Feuerherd erzeugte Quantitaͤt nuͤzlicher Waͤrme erfahren will, muß man hauptsaͤchlich seine Temperatur aus Mitteln, denn diese ist der entbundenen Waͤrme nicht proportional. Unter Temperatur versteht man die Kraft, womit der Warmestoff aus dem Koͤrper oder dem Raume, worin er sich befindet, zu entweichen sucht, und man kann sie mit nichts besser vergleichen, als mit der Anstrengung, welche ein comprimirtes Gas macht, um aus dem Gehaͤuse, worin es eingeschlossen ist, zu entweichen; und so wie das Maß dieser Anstrengung nicht hinreicht, um das Volum des Gases zu bestimmen, so reicht auch das der Tension, womit der Warmestoff sich zu entbinden strebt, nicht hin, um seine Quantitaͤt kennen zu lernen. Durch diese scharfsinnige Vergleichung wird der Unterschied zwischen der Temperatur und der von einem Brenn-Material entbundenen Waͤrme-Quantitaͤt vollkommen deutlich. Die Erhoͤhung der Temperatur bestimmt man durch Instrumente, die man Thermometer oder Pyrometer nennt; durch diese erfaͤhrt man aber nicht die Waͤrme-Quantitaͤt, und um diese leztere zu messen, bedient man sich eines unter dem Namen Calorimeter bekannten Apparates. Am haͤufigsten bedient man sich des von Lavoisier erfundenen, wobei der entwikelte Warmestoff der Menge des geschmolzenen Eises proportional ist. Das Schmelzen des Eises eignet sich sehr gut, um ein genaues Maß zu erhalten, weil dieser Koͤrper immer bei derselben Temperatur schmilzt und unter allen Umstaͤnden hiezu einer dem Gewichte des hervorgebrachten Wassers proportionalen Waͤrmemenge bedarf. Wenn man ein Kilogramm Eisen mehrere Stunden lang in kochendes Wasser legt, welches bekanntlich die Temperatur von hundert Centestmalgraden bestaͤndig beibehaͤlt, und es dann schnell in eine hohle Eiskugel oder in den Calorimeter bringt, so wird es allen Waͤrmestoff verlieren, den es enthaͤlt und der die Temperatur des Eises uͤbertrifft. Ein gewisser Theil dieses lezteren wird schmelzen und dadurch das genaue Maß der Waͤrme-Quantitaͤt geben, welche das Kilogramm Eisen absorbirte, um auf die Temperatur von hundert Centesimalgraden zu kommen. Wenn man an Statt eines Kilogrammes Eisen, in den Calorimeter ein Kilogramm kochendes Wasser bringt, so wird acht Mal mehr Eis, als im vorhergehenden Versuche schmelzen. Da die Temperatur der beiden Koͤrper dieselbe ist, und die Quantitaͤt des geschmolzenen Eises sich wie Eins zu Acht verhaͤlt, so kann man daraus schließen, daß ihre respektive Quantitaͤten fuͤr den Waͤrmestoff, oder die Quantitaͤt, welche sie von diesem Fluidum enthalten, wenn sie auf gleicher Temperatur sind, sich auch wie Eins zu Acht verhaͤlt. Man darf also die Temperatur mit der Waͤrme-Quantitaͤt nicht verwechseln; um aber diese leztere zu berechnen, muͤssen wir uns uͤber eine Einheit verstaͤndigen, wodurch man sie leicht messen kann; denn es gibt noch keine in dieser Hinsicht allgemein angenommene. Hr. Clément schlaͤgt vor, zu dieser Einheit die Waͤrme-Quantitaͤt anzunehmen, welche erforderlich ist, um die Temperatur eines Kilogrammes Wasser um einen Centesimalgrad zu erhoͤhen und nennt sie Calorie (Waͤrme-Einheit). Der Gebrauch dieser Einheit ist außerordentlich bequem und erleichtert die Anwendung der Theorie der Waͤrme sehr. Um die absolute Quantitaͤt der Waͤrme-Einheiten, welche in dem Calorimeter durch die Erkaͤltung oder Verbrennung eines Koͤrpers erzeugt werden, abzuleiten, muß man die Waͤrme-Quantitaͤt kennen, welche bei der Schmelzung eines bestimmten Gewichtes Eis absorbirt wird; nach den von Lavoisier angestellten Versuchen geben Ein Kilogramm Wasser von 75° (C.) und Ein Kilogr. Eis von 3°, zwei Kilogr. Wasser von 0°: eine Waͤrme-Einheit kann also 1/75 Kilogr. oder 0,0133 Kilogr. Eis schmelzen; oder es sind fuͤnf und siebenzig Waͤrme-Einheiten noͤthig, um Ein Kilogramm Eis zu schmelzen. Man hat vermittelst des Calorimeters die Quantitaͤt der Waͤrme-Einheiten bestimmt, welche die Verbrennung der meisten gewoͤhnlichen Brennmaterialien erzeugt und so ihren relativen Werth bestimmt. Die Kohle, das Holz und der Torf koͤnnen leicht verbrannt werden; man kann bei dem Versuche leicht alle Quellen des Irrthums vermeiden, wenn man nur Luft von 0° in den Apparat hinein und sie erst dann entweichen laͤßt, wenn sie neuerdings diese Temperatur erhalten hat. Die Steinkohle bietet groͤßere Schwierigkeiten dar, weil sie einer hoͤheren Temperatur bedarf, um sich zu entzuͤnden; auch hat keiner von den Versuchen, welche so oft mit diesem Brennmaterial wiederholt worden sind, genuͤgende Resultate gegeben. Die verschiedenen Arten von Holz gaben immer dieselbe Quantitaͤt Waͤrme, wie man dieses schon nach ihrer Zusammensezung vermuthen konnte, obgleich ihre Verbrennung nicht bei gleicher Temperatur Statt fand. Was die Steinkohle betrifft, so kann man ihre waͤrmeerregende Kraft aus ihrer Analyse ableiten und man wird sich wenig von der Wahrheit entfernen, wenn man den durch ihren Gehalt an fremden Koͤrpern entstehenden Waͤrmeverlust dadurch ausgleicht, daß man die durch den freien Wasserstoff hervorgebrachte Waͤrme vernachlaͤssigt; es bleibt dann nur noch der Kohlenstoff zuruͤk, welcher der troknen Holzkohle gleich gestellt werden kann. Der Torf erzeugt ungefaͤhr nur ein Fuͤnftel der durch die Holzkohle entbundenen Waͤrme. Die folgende Tabelle zeigt den relativen Werth der gewoͤhnlichen Brennmaterialien hinsichtlich ihrer Waͤrmeproduktion und gibt die Quantitaͤt der durch ihre Verbrennung erzeugten Waͤrme-Einheiten an. Die erste Zahlenreihe gibt die Quantitaͤt des in dem Calorimeter geschmolzenen Eises an und aus der zweiten Columne, wo diese Quantitaͤt mit fuͤnf und siebenzig multiplicirt ist, ersieht man die Anzahl der Waͤrme-Einheiten. Textabbildung Bd. 32, S. 361-362 Geschmolzenes Eis; Waͤrme-Einheiten; 1 Kilogr. Wasserstoff; Kilogr. trokne Holzkohle; Kilogr. Kohks von 10% Asche; Kilogr. Steinkohle, 1ste Qualitaͤt; dieselbe schlechtere Qualitaͤt, 20% Asche; Kilogr. Vollkommen ausgetroknetes Holz; 1 Kilogr. Gewoͤhnlich troknes Holz mit 20% Wasser; Kilogr. Gewoͤhnlicher Torf Aber die Kenntniß des waͤrmeerzeugenden Werthes der Brennmaterialien reicht noch nicht hin, um ihren relativen Werth als Brennmaterial zu bestimmen; denn wenn die entbundene Waͤrme uͤber einen groͤßeren Raum verbreitet ist, ist die Temperatur nicht so hoch. Das trokne Holz z.B., dessen waͤrmeerzeugende Kraft halb so groß als die der Steinkohle ist, bringt dessenungeachtet eine nuzbare Waͤrme hervor, die auf 60 Procent von derjenigen steigt, welche lezteres Brennmaterial gibt. Dessenungeachtet kann man sich obiger Tabelle in der Praxis sehr vortheilhaft bedienen und wir wollen, um dieses deutlicher zu machen, jezt einige Beispiele anfuͤhren. Ein Faͤrber hat stuͤndlich 4000 Kilogr. kochendes Wasser noͤthig, und wuͤnscht zu wissen, wie viel Brennmaterial er anwenden muß, um diese Quantitaͤt zu erhalten. Da eine Waͤrme-Einheit diejenige Quantitaͤt Waͤrme ist, welche erfordert wird, und Ein Kilogramm Wasser und einen (Centesimal-) Grad zu erhizen, so sind, um 4000 Kilogr. Wasser auf 100 Grade zu erhizen, 400,000 Waͤrme-Einheiten noͤthig; dividirt man diese ganze Summe durch 7050, welches die Anzahl der durch die Verbrennung Eines Kilogrammes Steinkohlen erzeugten Waͤrme-Einheiten ist, so findet man, daß man davon beinahe 56 Kilogrammen verbrennen muͤßte, wenn alle Waͤrme benuzt wuͤrde; man verliert aber davon immer wenigstens ein Drittel durch die Seitenwaͤnde des Herdes und man muß also den 56 Kilogr. noch die Haͤlfte dieser Quantitaͤt oder 28 Kilogr. zusezen; um daher 4000 Kilogr. kochendes Wasser zu erhalten, muß man in Allem 84 Kilogrammen Steinkohlen verbrennen. Wenn man Wasser in Dampf verwandeln will, so ist mehr Waͤrme noͤthig; denn ein Kilogramm Wasser absorbirt, wenn es bei 100 Grad verdampft, eine Quantitaͤt Waͤrmestoff, welche hinreichend ist, dieselbe Quantitaͤt Wasser um 550 Grade zu erhizen; Ein Kilogramm Dampf kostet also 650 Waͤrme-Einheiten. Wenn man annimmt, daß die Unterhaltung einer Dampfmaschine 600 Kilogrammen Wasserdampf erfordert, so sind, um diese zu erzeugen, 390,000 Waͤrme-Einheiten noͤthig oder das Produkt von 600 in 650, dividirt durch 7050; man findet 55 fuͤr die Anzahl von Kilogrammen Steinkohle, welche erforderlich ist, um das Wasser zu verdampfen, und diese muß man, wie in dem vorhergehenden Beispiele, noch um die Haͤlfte vermehren, um die Waͤrme, welche die Seitenwaͤnde des Herdes entziehen, auszugleichen. Man muß also 87 und ein halbes Kilogramm Steinkohlen anwenden, um 600 Kilogramm Wasser in Dampf zu verwandeln. Man koͤnnte auf aͤhnliche Weise alle anderen Wirkungen der Waͤrme berechnen. Die Verbrennung der so eben besprochenen Substanzen bringt eine hohe Temperatur hervor; um sie zu messen, bedient man sich gewoͤhnlich des Pyrometers von Wedgwood. Er gruͤndet sich auf die Eigenschaft des Thones, sich beim Erhizen zusammenzuziehen; man mißt diese Zusammenziehung vermittelst der beiden graduirten kupfernen Staͤbe, die einen Winkel Hilden, in welchen man die calibrirten Thoncylinder, welche dem Feuer ausgesezt worden sind, hineinbringt. Der Grad, welchen die auf einem der Staͤbe angebrachte Scale anzeigt, bestimmt die Temperatur des Feuerherdes, in welchen der Koͤrper gebracht worden ist. Man hat versucht, die von dem Pyrometer angezeigten Grade auf Thermometergrade zu reduciren und berechnet, daß die Temperatur eines Herdes sich auf zehn bis zwoͤlf tausend Centesimalgrade erhoͤhen kann. Hr. Clément wollte sich von der Richtigkeit dieser Thatsache uͤberzeugen und hat in dieser Absicht verschiedene Substanzen, wie Eisen, Platin, Thon, einem heftigen Feuer ausgesezt; er warf sie sodann in den Calorimeter und berechnete den Temperaturgrad aus der Quantitaͤt der entbundenen Waͤrme, indem er die specifische Waͤrme der zum Versuche angewandten Substanzen beruͤksichtigte. Er fand auf diese Art, daß die Temperatur eines Herdes zwei tausend, bis zweitausend fuͤnfhundert Grade des hunderttheiligen Thermometers nicht uͤbersteigt. (Die Fortsezung folgt.)