XCI. Ersparniss an Brennmaterial bei allen Feuerungen, durch die Umwandlung der Brennstoffe in die Form von Gassen und durch Verbrennung derselben unter einem constanten Volumen: von Paul Charpentier, Civilingenieur in Paris. Nach einer vom Verfasser herausgegebenen Brochüre frei aus dem Französischen übersetzt von Julius Robert, Groß-Seelowitz.Als Separatabdruck aus dem „Organ des Vereins für Rübenzucker-Industrie in der österreichisch-ungarischen Monarchie,“ Januarheft 1874, mitgetheilt. Charpentier, über Ersparniß an Brennmaterial bei allen Feuerungen durch die Umwandlung der Brennstoffe in die Form von Gasen etc. Die nachstehende Arbeit zerfällt in drei Abtheilungen: In der ersten derselben gelange ich zum Studium der jetzt üblichen Brennmethoden, wobei sich in Anbetracht der dabei stattfindenden Wärmeverluste ergibt, daß die möglichste Erzielung an Wärme nur erreicht werden kann durch die Verwandlung der Brennmaterialien in Gase mittelst des Einströmens von Luft und Wasserdampf in einem geeigneten Gaserzeugungsapparat. Das Brennen der Gase wurde aber bis jetzt nicht gut verstanden. Um eine vollständige Verbrennung zu erreichen, hatte man bisher nicht zweckmäßige Vertheilungsapparate angewendet, und außerdem beging man den großen Fehler, die gasförmigen Verbrennungsproducte freiwillig sich dillatiren zu lassen. In der zweiten Abtheilung werde ich beweisen, daß jede beliebige Feuerung, wenn sie ökonomisch seyn soll, erfordert, daß die Verbrennungsproducte unter einem constanten Volumen gehalten werden und ich werde die Mittel angeben, mittelst welchen ich eine vollständige Verbrennung unter constanten Volumen zu erzielen gedenke. Dieser zweite Theil, beinahe nur theoretischer Natur, entwickelt neue Ansichten in der Wärmetheorie, welche in Form von Gesetzen zusammengefaßt sind. In dem dritten Theil wiederhole ich die früher angegebenen Bedingungen unter Anwendung auf einen allgemeinen Fall. I. Die Frage des Verbrennens im Allgemeinen ist eine der wichtigsten und weitverbreitetsten und die Lösung derselben – nämlich die Ersparniß an Brennmaterial – interessirt die ganze Welt. – Es ist im wahren Sinn des Wortes eine sociale Frage. Ich werde im Laufe meiner Untersuchungen die Grundsätze dieser kolossalen Frage festzustellen, und die verschiedenen Schwierigkeiten, die sich ihrer Lösung entgegenstellen, zu beseitigen trachten. Dr. Percy in einem wichtigen Werk über Metallurgie sagt Folgendes: „Jedes calorische Element, welches in den metallurgischen Feuerungen verschwendet wird, repräsentirt einen Verlust an productiver Kraft, welche durch eine lange Periode von Jahrhunderten in unseren Kohlenvorräthen langsam angehäuft wurde. Der daraus entstandene ungeheure Schaden wird einstens die Anklagen der Nachwelt hervorrufen, indem sie sich um die reiche Erbschaft beraubt finden wird, da wir dieselbe durch Unachtsamkeit oder Unwissenheit vergeudeten.“ Diese Behauptung ist leider vollkommen richtig, indem diese Reichthümer hauptsächlich durch die Unkenntniß der Gesetze der Verbrennung vergeudet wurden und sich nicht mehr wieder ersetzen lassen. Ich beginne mit dem Studium der bisher üblichen Anwendung der Brennstoffe, ihrer theoretischen Brennkraft, des Antheiles welcher davon zur Verwendung kommt und der erlittenen Verluste, dann komme ich auf die Mittel, welche ich proponire, um diese Verluste größtentheils zu vermeiden. Der Zweck dieser Arbeit besteht in der Beweisführung, daß alle Brennmaterialien in Gase verwandelt werden müssen, um sie in diesem Zustande unter bestimmten Bedingungen auf das bestmögliche zu verwerthen. Nach meinem Begriff ist jeder Verbrennungsproceß eine chemische Verbindung. In dem industriellen Sinne versteht man unter Verbrennung die Erzeugung von Wärme, entstanden durch die Verbindung eines Brennstoffes mit Sauerstoff. Damit eine Verbrennung vollständig sey, ist erforderlich: 1) Daß der Brennstoff sowohl, als der verbrennende Stoff innig mit einander gemengt seyen. 2) Dieses Resultat kann nur erreicht werden, wenn beide Körper gasförmig sind. 3) Die beiden Körper sollen in Berührung gebracht werden bei einer Temperatur, bei welcher ihre Vereinigung vollkommen ist. 4) Zur Erfüllung dieser vorerwähnten Bedingung ist es nothwendig, der Flamme einen möglichst langen Lauf zu lassen. 5) Das Mengenverhältniß der beiden Stoffe soll jenes seyn, welches zu einer vollständigen Verbindung erforderlich ist. Beschäftigen wir uns zuerst nur mit der Kohle, indem das bei diesem Brennmaterial Gefundene, sich mit wenigen Varianten auf die anderen Brennstoffe anwenden läßt. Ich nehme als Beispiel eine Kohle, wie sie gewöhnlich angewendet wird, von folgender bekannter Zusammensetzung: In 100 Gewichtstheilen: Kohlenstoff   65 Asche     5 Hygroskopisches Wasser     5 Theer     5 Leuchtgas   20 in 27 Kubikmeter. –––––– 100 Die mittlere Zusammensetzung des Leuchtgases ist folgende: In Gewichtstheilen:Kilogrm. In Volumen:Kubikmeter. H     1,20   13,399 C²H⁴   70,80   99,070 C⁴H⁴     8,00     6,323 CO   13,00   10,392 NH³     2,50     3,244 HS     1,00     0,649 CO²     3,50   1,770 ––––– –––––– 100,00 134,850 Die vorerwähnten 20 Kilogrm. Gas werden dann enthalten: In Gewicht:Kilogrm. In Volumen:Kubikmeter. H   0,24   2,679 C²H⁴ 14,16 19,814 C⁴H⁴   1,60   1,264 CO   2,60   2,078 NH³   0,50   0,648 HS   0,20   0,129 CO²   0,70   0,354 ––––– ––––– 20,00 26,970 Bei der Voraussetzung dieser Zusammensetzungen wollen wir zuerst sehen welchen theoretischen Wärme-Effect man möglicherweise aus der Kohle hervorbringen kann. Ich nehme an, um mich der Wahrheit so viel als möglich zu nähern, daß die Formel C⁴H⁴ der chemische Ausdruck für den Theer sey. Ich bekomme dadurch folgende brennbare Elemente. Kilogrm. Reine Kohle 65,00 Theer C⁴H⁴   5,00 H   0,24 C⁴H⁴   1,60 C²H⁴ 14,16 CO   2,60 HS   0,20 ––––– 88,80 Wenn wir nun annehmen, daß es uns durch irgend ein Mittel gelänge, alle diese Brennstoffe zu verbrennen, und alle dadurch entwickelte Wärme zu benutzen, so haben wir erreicht, was wir erreichen wollten, nämlich den totalen Wärme-Effect von 100 Kilogrm. Kohle. Nach der Berechnung, und ausgehend von den, durch die HHrn. Favre und Silbermann angenommenen calorischen Zahlen findet man die Zahl: 803779,6, das wäre 8038 Calorien für ein Kilogrm. Kohle. Nehmen wir nun an, daß diese Wärme-Entwickelung vollständig zu benutzen wäre, und gehen wir aus von den durch Hrn. Regnault gefundenen Zahlen der zur Dampfbildung nöthigen Wärme-Einheiten, so finden wir, daß ein Kilogrm. Kohle im Stande wäre 12 Kilogrm. 618 Grm. trockenen Dampf mit 1 Atmosphäre Spannung hervorzubringen oder 12 Kilogrm. 41 Grm. bei 15 Atmosphären Druck. Wir werden nun sehen, was diese Zahlen in der Praxis bedeuten und warum sie durch die gewöhnlichen Brennmethoden bei weitem nicht erreicht werden können. Bisher erhalten alle Dampfkessel ihre Wärme durch das auf einer Rostfläche befindliche Feuer. Bei allen diesen Feuerungen wird das Feuer durch einen natürlichen Zug mittelst eines Kamines unterhalten. Daher eine Serie von Wärmeverlusten, welche man mit mehr oder weniger Fruchtlosigkeit zu beseitigen suchte. Es läßt sich die allgemeine Behauptung aufstellen, daß eine auf einem Rost durchgeführte Feuerung mit natürlichem Zug unmöglich eine vollkommene chemische Verbrennung seyn kann. Wir haben früher gesehen, daß eine Hauptbedingung zur Erreichung dieses Zieles eine vollkommene Mengung des Brennstoffes mit den Verbrennungsstoffen ist, und dieß kann unmöglich der Fall seyn, wenn der eine Stoff in fester Form und der andere in Gasform ist, wie es bei Kohle und Luft der Fall ist. Bei der Bestimmung des Dampf-Erzeugungsvermögens der Kohle hat nicht immer die nöthige Genauigkeit und das nöthige Wissen bei den Versuchen stattgefunden, woraus gewisse übertriebene Zahlen, deren Unmöglichkeit wir in der Folge nachweisen werden, ihren Ursprung gefunden. Die Methode, mittelst welcher man gewöhnlich das Dampf-Erzeugungsvermögen der Kohle zu berechnen pflegt, enthält mehrere Fehlerquellen, deren hauptsächlichste folgende ist: Der Dampf bei seiner Entwickelung reißt mehr oder weniger Wassertheilchen mit, so zwar, daß die verwendete Wassermenge nie der wirklich Producirten Dampfmenge entspricht. Man weiß heutzutage, daß die Menge des mitgerissenen Wassers 0,4 und noch darüber des ganzen Wasserquantums betragen kann. Ueber die bei den gewöhnlichen Brennmethoden stattfindenden Wärmeverluste. Ich werde mich nun im Allgemeinen mit der Benutzung der Kohle bei den in der Industrie vorkommenden Feuerungen befassen, insbesondere bei den Dampfkesselfeuerungen. Wir werden daraus finden, welche Wärmeverluste bei diesen Feuerungsmethoden stattfinden, und welche Mittel man bisher proponirte, um sie zu vermeiden; ich werde ihre Ungenügendheit nachweisen, sowie die Nothwendigkeit, die Gasverbrennung einzuführen, nach meiner Methode und mit Beseitigung aller anderen Brennmethoden. In der Industrie ist die Anwendung des Brennmateriales meistens auf falsche Principien begründet, oder besser gesagt auf gar keine Principien. Jede industrielle Brennvorrichtung gründet sich mit sehr wenigen Ausnahmen auf die Anwendung des durch einen Kamin hervorgebrachten natürlichen Zuges. Die Folge wird hoffentlich beweisen, daß der Kamin der Schandfleck aller Industrie ist. Gehen wir aus von dem Typus eines gewöhnlichen Rostherdes wie er unter den Dampfkesseln zu finden ist, und sehen wir, welche Wärmeverluste in diesem Falle vorkommen. Es sind folgende: 1) Verlust durch die entzogene Wärme, welche bei Anwendung eines Feuerrostes die überschüssigen Luftmengen mit sich führen. 2) Verlust durch die beim Kamin abgehende Wärme. 3) Verlust durch eine mangelhafte Rauchverzehrung. 4) Verlust bei der Bildung von Schlacken. 5) Verlust derjenigen Calorien, welche nöthig sind, um die aus 100 Kilogrm. verbrannter Kohle entstandene Wassermenge zu verdampfen, welche durch das Verbrennen von Wasserstoffgas entstanden sind und bei 48 Kilogrm. betragen. 6) Verlust durch die Ausstrahlung des Feuerherdes und des Dampfkessels. 1. Verlust, entstanden durch die mitgerissene Wärme, welche bei Anwendung eines Feuerrostes die überschüssigen Luftmengen mit sich wegführen. Wenn wir die verschiedenen brennbaren Stoffe, welche sich in der Kohle befinden, gruppiren wollen, so erhalten wir folgende Gruppirungen: Total-Menge des Kohlenstoffes 82,391 Kilogrm.     „        „      „    Wasserstoffes 4,734 „ Schwefel 0,188 „ –––––––––––––––––––– 87,314 Kilogrm. Die nöthige Menge von Sauerstoff, um alle diese Brennstoffe vollständig zu oxydiren und daraus CO², HO, SO² zu bilden, gibt die Berechnung; sie ist gleich 257 Kilogrm. 775 Grm. Zieht man davon 1 Kilogrm. 485 Grm. (O) ab, welcher in dem Leuchtgas vorfindlich ist, so erhält man 256 Kilogrm. 289 Grm. (O), welcher in 1114 Kilogrm. 304 Grm. Luft enthalten ist und bei einer Temperatur von 0° und einem barometrischen Druck von 760 Millimeter Quecksilber einen Raum von 861,797 Kubikmeter einnimmt. Nun gestattet nicht einmal die Anwendung der gewöhnlichen Roste und des natürlichen Zuges den Durchgang dieser zur Verbrennung nöthigen Menge Luft. Der Rost verstopft sich, in Folge dessen kann die Luft nicht frei durch das Feuer circuliren, und um dasselbe zu activiren, ist man in der Praxis genöthigt, die Querschnitte der Rostöffnungen zu vergrößern und die Durchzugsschnelligkeit der Luft zu befördern. Die meisten Pyrotechniker nehmen im Princip an, daß man die Anlage des Feuerherdes so machen soll, daß die doppelte Menge Luft, als die berechnete, durchziehen kann, und trotzdem ist die Verbrennung eine unvollständige. Die Ausgangstemperatur der Feuergase ist am Fuße des Kamines eine sehr variable; es gibt Fälle in der Metall-Industrie, wo sie 500° bei weitem überschreitet, hingegen ist sie geringer bei den Dampfkesselfeuerungen; ich werde sie aber als mittlere Temperatur bei allen industriellen Feuerungen annehmen. Nach Regnault ist die specifische Wärme der Luft bei 0° Temperatur 0,22, d.h. nahezu fünfmal kleiner als die des Wassers. Ich werde später Gelegenheit haben, den Beweis zu führen, daß ich mich hier eher an eine Minimalzahl halte. In dem gegebenen Fall, wenn man annimmt, daß die im Ueberschuß durchgezogene Luft 1114 Kilogrm. gewogen und mit einer Temperatur von 500° beim Abzug ausgetreten ist, so ergibt sich ein Wärmeverlust von 132195 Calorien, dieß ist 16 Proc. der durch 100 Kilogrm. Kohle zu producirenden Wärmemenge. Diese Menge ist sehr bedeutend. Hier ist sie nur ausgedrückt durch eine mittlere Zahl, denn sie wird sich offenbar ändern je nach der Temperatur der abziehenden Feuergase, je nach der Menge der Luft, welche nicht zum Oxydiren gelangte, und endlich je nach der angenommenen specifischen Wärme der Luft. In den Puddelöfen, wo die überschüssigen Luftmengen ungeheuer sind, wird dieser Wärmeverlust noch weit größer seyn. Ebenso bei den Maschinen der Eisenbahnschnellzüge. Es sey nun wie es wolle, man kann die Behauptung aufstellen, daß es von der höchsten Wichtigkeit sey, den Durchzug überschüssiger Luftmengen zu vermeiden. 2. Verluste durch die bei Anwendung eines Kamines abgehende Wärme. Gewisse Autoren begnügen sich zu sagen: Der Zug des Kamines beansprucht 25 Proc. der durch die Verbrennung der Kohle erzeugten Wärmemenge. Diese Zahl kann auf eine genauere Weise bestimmt werden. Der durch den natürlichen Zug entstehende Verlust ist allerdings in der abgehenden Wärme zu suchen, welche die Brenngase mit sich führen. Ich habe aber früher angenommen, daß diese abgehenden Gase beim Eintritt in den Kamin eine Temperatur von 500° besitzen. Wenn man nun annimmt (und zwar ist diese Annahme vom Standpunkt meiner Schlußfolgerungen eine ungünstige), daß die Verbrennung eine vollständige sey, ohne überschüssige Luftmengen, so würde man bei Annahme der oben aufgestellten Ziffern für die Brenngase folgende Zusammensetzung finden, und zwar in Kilogrammen ausgedrückt: Stickstoff enthalten in der verbrennenden Luft 858,0 Entwickelte Kohlensäure 302,0 Kohlensäure des Leuchtgases 0,7 Wasser durch Oxydation von Wasserstoff 42,6 Hygroskopisches Wasser 5,0 Ammoniak des Leuchtgases 0,5 Schweflige Säure der Oxydation von Schwefel 0,3 –––––– 1209,1 Wenn man für diese Gase die früher erwähnte specifische Wärme von 0,22 im Allgemeinen annimmt, und ich werde später Gelegenheit haben nachzuweisen, daß diese Annahme für meine Schlußfolgerungen ungünstig ist, so besitzen diese 1209 Kilogrm. Gase ein Wärme-Aequivalent von 1209 × 0,22 = 288 und multiplicirt man diese Zahl mit 500, da die Temperatur der abgehenden Gase mit 500° angenommen wurde, so erhält man einen Verlust von 144127 Calorien, welche von den ursprünglich erzeugten Calorien von 100 Kilogrm. Kohle per 803779, 18 Proc. betragen. Ich kann nicht unterlassen zu beweisen, daß diese Zahl bei weitem keine Maximalzahl ist, und zwar aus folgenden Gründen: Ich habe zuerst in meiner Berechnung den Werth der specifischen Wärme der Gase bei 0° Temperatur angenommen, während die specifischen Wärmezahlen für die Verbrennungsgase, wenn sie sich frei ausgedehnt haben, bei weitem größer sind. Ich werde dieß theoretisch und praktisch feststellen; so hat auch Hr. Regnault gefunden, daß, während die specifische Wärme für die CO² bei 0° 0,18 ist, dieselbe bei 200° 0,24 beträgt; ebenso ist es auch für die anderen Gase der Fall und hauptsächlich für den Wasserdampf. Ferner habe ich eine vollständige Verbrennung vorausgesetzt, welche man bei weitem noch nicht zu erreichen vermag; der Rauch enthält noch immer nicht unbedeutende Mengen von Kohlenwasserstoffen, Kohlenoxydgas und selbst freien Wasserstoff, deren specifische Wärmen bei weitem die der Luft, der Kohlensäure und des Stickstoffes überragen. Als Schluß folgt daraus die enorme Wichtigkeit, die ganze Wärme der Verbrennungsgase wieder zu gewinnen und keine überschüssige Luft durch den Rost durchziehen zu lassen. 3. Wärmeverlust durch unvollkommene Rauchverzehrung. Diese Frage ist seit vielen Jahren der Gegenstand unzähliger Untersuchungen. Viele Erfindungen wurden in dieser Richtung gemacht und keine hat bisher ein ganz befriedigendes Resultat gegeben. Dieß rührt hauptsächlich daher, daß die Erfinder diese Frage nur von einem einzigen beschränkten Standpunkt betrachteten, ohne sie gründlich zu behandeln. – Manche legen derselben mit Ausnahme der Sanitätsfrage gar keine ökonomische Wichtigkeit bei. Andere haben wiederum diese Wichtigkeit übertrieben, ohne zu sehen, inwiefern das Studium dieser Frage sich nothwendigerweise auf das allgemeine Problem der Brennmaterialersparniß bezog. Ich habe früher die verschiedenen Bedingungen einer guten Verbrennung erwähnt und nicht ein einziger dieser neu erfundenen Apparate erfüllt sie vollständig. Was das allgemein angewendete Brennverfahren anbelangt, so kann man sagen, daß es gar keiner der Bedingungen genügt. In der That, das Brennmaterial, nämlich die Kohle und der Verbrennungsstoff, die Luft, sind niemals innig mit einander vermengt und können es auch nicht seyn, weil sie sich nicht in demselben physikalischen Zustande befinden. Man ist daher genöthigt einen großen Ueberfluß von Luft anzuwenden, wodurch die fünfte Bedingung zu einer guten Verbrennung unerfüllt bleibt. Was die dritte und vierte Bedingung anbelangt, so sind selbe häufig nur durch Zufall erfüllt und die Röhrenkessel der Locomotiven sind von diesem Standpunkt sehr unglückliche Apparate. Durch diese unvollständige Verbrennung gelangt man dahin, daß der Kamin raucht. Der Rauch aber erzeugt zwei wesentliche Nachtheile. Den ersteren, welcher die Verunreinigung der Luft nach sich führt, werde ich übergehen; der zweite Nachtheil aber wird durch einen Geldverlust der Industriellen ausgedrückt, und man sage ja nicht, daß dieser Verlust ein geringer sey; er ist beinahe immer bedeutend und erreicht sogar oft unglaubliche Dimensionen. Wer den abgehenden Rauch eines Eisenwerkes, eines Kohksofens, eines Ziegelofens, einer Glashütte gesehen hat, wird mir gern Glauben schenken. Außerdem braucht der Rauch nicht eben schwarz zu seyn, um bedeutende Mengen von unverbrannten Gasen mit sich zu führen, denn was den Rauch mehr oder weniger schwarz macht, sind nicht immer die durch den Herd mitgerissenen Kohlenstaubtheilchen, sondern auch jener unendlich fein vertheilte Kohlenstoff, welcher sein Entstehen in der theilweisen Zersetzung der Kohlenwasserstoffe findet, indem sie während der Abkühlung einen Theil von ihrem Kohlenstoff abgeben. Nicht einen einzigen Moment während des ganzen Verbrennungsprocesses finden wir die richtige Mischung von Luft und brennbaren Gasen, und die durch den Zutritt überschüssiger Luft hervorgerufenen Verluste verstärken sich durch die Unvollkommenheit der Mischung und bringen dadurch die größten Nachtheile hervor. Mehrere Analysen wurden durch verschiedene Gelehrte unternommen, um die in dem Rauch noch befindlichen Brenngase zu bestimmen. Außer der Schwierigkeit, welche diese Analysen bieten und sie mehr oder weniger ungenau machen, ist es fast unmöglich aus diesen so verschiedenen Zahlen bestimmte Schlüsse zu ziehen. Hr. Debette findet im Rauch einen Wärmeverlust von 9 Proc., eine andere Analyse läßt einen Verlust von 24 Proc. berechnen. Verschiedene im Elsaß gemachte Experimente gaben ein Resultat von 15 Proc. Ebelmen gelangte früher nur auf einen Verlust von 7 Proc. Endlich Hr. Ser in einem Werke über den Rauchverzehrer von Thierry, fand einen Verlust von 40 Proc. Wenn ich nun in Betracht ziehe, daß diese Verlustzahlen aus Experimenten mit Dampfkesselfeuerungen herrühren, und daß in den meisten Industriefächern, welche früher citirt wurden, eine viel größere Raucherzeugung stattfindet, als in dem angegebenen Falle, so wird man zugeben, daß ich mich innerhalb einer sehr bescheidenen Grenze bewege, wenn ich den mittleren Wärmeverlust, durch den Kamin entstanden, mit 20 Proc. annehme. 4. Verlust an Wärme durch die Bildung von Schlacken. Dieser Verlust ist an und für sich sehr variabel. In den Locomotiven z.B. ist er trotz der geringen Zwischenräume der Roststäbe sehr wesentlich, da die durchfallenden Kohkstheilchen nicht mehr benutzt werden. In den Eisenöfen erreicht dieser Verlust kolossale Dimensionen. Es wird häufig geschürt, wodurch viele Kohlentheilchen unter den Rost fallen, wo sie dann weiter glühen und die ausstrahlende Wärme der Oefen nur noch vermehren. Bei Versuchen, welche in Cherbourg mit Dampfkesselfeuerungen angestellt wurden fanden die HHrn. Tresca und Silbermann in den Schlacken 25 Proc. der verbrauchten Kohle; ich glaube unter der Minimalgrenze zu bleiben, wenn ich 15 Proc. Kohlenverlust annehme. 5. Wärmeverlust durch die Dampfverwandlung von 48 Kilogrammen Wasser, entstanden durch die Oxydation des Wasserstoffes. Ich hatte früher bei Berechnung des theoretischen Wärme-Entwickelungs-Vermögens der Kohle angenommen, daß das calorische Vermögen des darin enthaltenen Wasserstoffes 34462 Calorien betrage, aber nicht erwähnt, daß die Verwandlung der daraus entstandenen Wassermenge in Dampf eine gewisse Menge Wärme absorbire. Um diese Wärme zu berechnen, muß ich den Werth der bei der Verdampfung des Wassers gebundenen Wärme mit 606 Calorien annehmen; da wir 48 Kilogrm. Wasser zu verdampfen haben, so entsteht daraus ein Verlust von 48 × 606 = 29102 Calorien, oder 3 Proc. der erzeugten Wärme. 6. Verlust durch die ausstrahlende Wärme und das Schmelzen der Schlacken. Ich werde vorläufig die Ziffer dieser Verluste nicht fixiren, da sie weniger wesentlich und überhaupt sehr veränderlich ist. Ich komme dadurch abermals in die Lage, in meinen Schlußresultaten unter der Grenze zu bleiben. Wenn ich nun diese verschiedenen Verlustberechnungen zusammenstelle, so komme ich auf folgendes Resultat: 1. Verluste durch überschüssige Luft 16 Proc. 2. „ „ die Esse 18   „ 3. „ „ die unvollständige Rauchverzehrung 20   „ 4. „ „ den Abfall von Kohlen- und Kohkstheilchen 15   „ 5. „ „ die Verdampfung des gebildeten Wassers   3   „ 6. „ „ Ausstrahlung unberechnet –––––––––– 72 Proc. Dieß gibt also durch die Anwendung eines Feuerrostes mit natürlichem Luftzug einen Total-Verlust von 72 Proc. der gesammten Menge, welche der verbrauchten Kohle entspricht. Ich wiederhole es noch einmal, diese Zahl ist nur als eine mittlere anzunehmen, aber in der Metall-Industrie wird sie immer übertroffen Wendet man diese Zahl auf die Dampfkesselfeuerungen an, so berechnet sich dadurch eine Entwickelung von 3 3/10 Kilogrm. trockenen Dampfes per Kilogrm. Kohle. Diese Zahl ist zwar sehr gering, wenn man aber bedenkt, daß der entwickelte Dampf bis zu 40 Proc. seines Gewichtes Wassertheilchen mitgerissen hat, so wird man finden, daß diese Zahl leider in den meisten Fällen mit der Wahrheit übereinstimmt. Ich füge noch hinzu, daß in den meisten Fällen von Verdampfung diese Zahl nicht einmal erreicht ist. Ueber die zur Beseitigung der vorerwähnten Verluste gemachten Versuche. Die Frage der Brennmaterialersparniß hat schon viele Geister beschäftigt, und in der That ist der Aufwand an Kohle eine wirkliche Steuer, die wir Alle zahlen müssen, indem sie auf allen fabricirten Gegenständen lastet. Man kann daher mit Recht sagen, daß dieser Gegenstand eine wichtige sociale Frage bildet. Es sind viele und verschiedene Versuche gemacht worden, um sie zu lösen. Einige haben sich der Lösung ziemlich genähert, häufig aber sind scharfsinnig angestellte Versuche in dieser Richtung daran gescheitert, daß sie nicht auf wahre wissenschaftliche Principien gegründet waren. Die meisten Erfinder haben sich hauptsächlich auf die Ranchverzehrung geworfen und deßhalb nannten sie ihre Apparate vor Allem Rauchverzehrungsapparate. Die Beseitigung des Rauches gibt allerdings ein bedeutendes Resultat von Ersparniß, aber immer nur unter der Bedingung, daß sie nicht erreicht werde durch einen zu großen Ueberschuß von Luft in dem Feuerherd. Nach dem, was wir aber vorher erwähnten, haben wir gezeigt, daß der Hauptfeind in dem natürlichen Zug zu suchen ist, mit einem Wort in der Verwendung der Esse. Keiner der bisherigen Erfinder hat auf ihre Beseitigung angetragen. Eine weitere Ursache von Wärmeverlust ist außerdem bei der Anwendung der Essen darin zu suchen, daß die Verbrennung bei einen: variablen Volumen der Verbrennungsgase stattfindet; das späterhin theoretisch sowohl als praktisch durchgeführte System, mit dem Zwecke, den Gebrauch der Essen zu beseitigen und die Unveränderlichkeit des Volumens der Brenngase zu erhalten, ist daher die einzige wahre Lösung der gegenwärtigen Frage. Ich werde nur die, seit mehreren Jahren proponirten Apparate ganz kurz erwähnen. Man kann sie classificiren auf folgende Weise: 1. Bewegliche Feuerroste. 2. Apparate zur nachträglichen Einführung von kalter oder warmer Luft. 3. Sogenannte rauchverzehrende Roste mit Einströmung von Dampf über die Flamme oder auf den Brennstoff, oder in den Kamin. 4. Endlich verschiedenartige, sogenannte Gasfeuerungen. Die Apparate der zweiten Kategorie sind mehr mechanischer Natur und schon größtentheils beseitigt wegen ihrer Complication. Die Apparate der zweiten Kategorie haben gar keinen Erfolg. Im Allgemeinen fehlt es nicht an Luft in dem Feuerherd, sondern ganz einfach an der richtigen Mischung derselben mit den brennbaren Gasen. Jeder Apparat daher, welcher nur einen Ueberschuß von Luft zum Zwecke hat, trägt nur zur Vermehrung des Wärmeverlustes bei. Die Apparate der dritten Kategorie greifen schon etwas tiefer in den Grund des Uebels. Sie versuchen wenigstens eine Mischung der gasförmigen Körper, aber der eingeführte Dampfstrahl absorbirt Wärme durch seine theilweise Zersetzung, ohne dieselbe Wärme durch die Verbindung seiner Elemente wieder herzustellen, und vermehrt daher den Verlust welchen die Esse verursacht; mit einem Wort, dieses Mittel kostet sehr viel und gibt fast gar keinen Effect. Der Rauchverzehrungsapparat von Thierry, der vorzüglichste dieser Apparate, verspricht eine Brennmaterialersparniß von 10 Proc., gegründet auf die Rauchverzehrung, und macht man dann die Rechnung mit Zugrundelegung der Zahlen des Erfinders selbst, so findet man einen Aufwand von 8 Proc. Dampf, welcher die versprochene Ersparniß zunichte macht. – Endlich kommen wir zu den Gasherden. Die Anwendung des Principes einer vorhergehenden Gasumwandlung der Brennstoffe geht schon ziemlich weit zurück. Die erste industrielle Erscheinung eines solchen Verbrennungsverfahrens hat man in Frankreich den HHrn. Thomas Laurens und Ebelmen zuzuschreiben. Seit den Arbeiten dieses Letzteren kann man wohl sagen, daß kein namhafter Fortschritt bisher stattgefunden hat, obwohl diese Frage häufig und unter verschiedenen Formen auf's Tapet kam. Ein Hauptversuch, welcher in der neueren Zeit innerhalb gewisser Grenzen einigen Erfolg hatte, ist der von Siemens. Ich will nicht das Verdienst und die Neuheit dieser Erfindung einem Urtheil unterwerfen, sondern werde nur einige Worte über das zu Grunde gelegte Princip und die erlangten Resultate anführen. Bei diesem Verfahren kommt keine geblasene Luft in den Gasgenerator; die Wärme, welche die Umwandlung von Kohlenstoff in Kohlenoxyd entwickelt, geht vollständig verloren; denn es ist unmöglich die geringste Menge davon wieder zu gewinnen, durch die Zersetzung einer gewissen Menge in den Herd eingelassenen Wasserdampfes. Das Princip des Apparates widersetzt sich ebenfalls der Anwendung der freien Wärme, welche die entwickelten Gase besitzen, da selbe wegen des Zuges abgekühlt werden müssen, bevor sie zum Verbrennen gelangen. Berechnet man nun die durch die erste Oxydation des Kohlenstoffes entwickelte Wärme, so findet man für je 100 Kilogrm. Kohle 160745 Calorien, welche dabei verloren gehen, was einem Verlust von 20 Proc. entspricht. Addirt man zu diesem ersten Verlust den aller theerigen Producte, welche sich in den Röhren ablagern, und nimmt man an, daß ihre Verwerthung kaum die Geldverluste und die durch ihre häufige Entfernung verursachten Unzuträglichkeiten auszugleichen vermag, so kommt man neuerdings auf einen Verlust von 11858 × 5 = 59290 Calorien, das ist 7 4/10 Proc. Die Wärme-Ausstrahlung des Feuerherdes kann auch nicht wesentlich zur Verwendung kommen aus derselben Ursache, welche den ersten Verlust nach sich führte, und die Ausstrahlung ist in diesem Falle eine viel größere als wie bei allen anderen Systemen. Hr. Krans ist in seinem Studium über das Siemens'sche Verfahren nach einer Reihe von mühsamen Berechnungen auf das Resultat gekommen, daß die Nichtanwendung der Ausstrahlung einen Verlust per 100 Kilogrm Kohle von 27750 Calorien beträgt, d.h. 3 1/2 Proc. Da der Gasgenerator von Siemens nur mit natürlichem Luftzug arbeitet, so muß man nothwendigerweise eine begrenzte Schichtung des Brennmateriales, welches die Luft durchziehen soll, anwenden, und diese Aufschichtung ist fast immer unzulänglich, um allen Sauerstoff der durchziehenden Luft zu absorbiren. Die Kohlensäure tritt manchmal in dem Gasgenerator in großen Mengen auf, wenn sich bei dem Brennmaterial Aufblähungen bilden, welche in der zu destillirenden Kohle große Zwischenräume hinterlassen. Würde man comprimirte Luft einführen, so kann man die Kohle derartig aufschichten, daß die gebildete Kohlensäure gänzlich zu Kohlenoxyd reducirt wird. Der doppelte Zug, welcher bei diesen Feuerungen angewendet wird, macht ihre Benutzung sehr prekär und allen Launen des Windes unterworfen. Der erste Zug drückt die Gase aus dem Generator zu dem Verbrennungsherd durch den sogenannten kühlenden Canal. Durch eine zweite Zugvorrichtung werden die Verbrennungsgase angesaugt und der Atmosphäre zugeführt. Beim ersten Zug entsteht jener früher erwähnte Wärmeverlust von 20 Proc. Der zweite Verlust wird bestimmt durch die Temperatur der zur Esse gelangenden Brenngase. Hr. Krans behauptet, daß sie noch eine Temperatur von 200° besitzen. Diese Zahl ist für mich ein Minimum. Ich habe zu wiederholten Malen eine höhere Temperatur gefunden; aber diese Zahl vorausgesetzt, so berechnet sich ein Wärmeverlust von 10 Proc. Zieht man nun die Rauchverzehrung dieses Apparates in Betrachtung, so findet man, daß sie durchaus nicht vollständig ist. Ich habe Essen von Siemens'schon Oefen ebenso stark rauchen gesehen, als die von einem gewöhnlichen Ofen. Die Ursache liegt darin, daß der Vertheilungsmodus der Luft, sowie ihre Mischung mit den Brenngasen sehr unvollständig sind. Es ist gar keine Einrichtung vorhanden, um sie in eine innige Mischung zu bringen. Endlich haben wir noch den schon einmal erwähnten Wärmeverlust von 3,6 Proc., entstanden durch die Verdampfung der 48 Kilogrm. gebildeten Wassers. Ich übergehe hier die Behauptungen mehrerer Schriftsteller bezüglich des unbegrenzten Wärmeeffectes, welchen man mit diesem Apparate erreichen kann; eine ganz einfache Berechnung zeigt deutlich welche Temperatur man nicht überschreiten kann. Ohne mich mehr bei den verschiedenen Unzukömmlichkeiten aufzuhalten, welche diesem Apparate anhängen, und wenn ich die Bedingungen seiner Arbeit zusammenstelle so finde ich folgende Verluste, welche seine Anwendung nothwendigerweise mit sich führt: 1. bei der Umwandlung der Kohle in Oxyd 20,0 2. durch die Nichtverwendung der Theerproducte 7,4 3. durch den Kaminabzug 10,0 4. durch unvollständige Rauchverzehrung 5,0 5. durch Wärmeausstrahlung 3,5 6. durch Verdampfung von 48 Kilogrm. Wasser 3,6 ––––– 49,5 oder ungefähr 50 Proc. Unter diesen Bedingungen würde also diese Heizmethode über die gewöhnlichen Heizungen eine Ersparniß von 20 Proc. verschaffen, und dieß ist auch die Zahl welche in gewissen Fällen verschiedene Werksdirectoren gefunden haben. Ueber andere Versuche, welche in ähnlicher Richtung gemacht wurden, will ich mich nicht aufhalten. Wenn sie im Allgemeinen keine Erfolge hatten, so war es, wie ich schon sagte, deßhalb, weil sie nicht die Frage in ihrer Totalität auffaßten, und weil sie nicht das Haupthinderniß in Angriff nahmen, welches in der freien Ausdehnung der Brenngase besteht und seinen Hauptsitz in der Esse hat. Das neue Verbrennungssystem, welches ich nun entwickeln werde, löst meines Erachtens vollständig die beiden Schwierigkeiten, sowohl die unvollständige Verbrennung als die freie Ausdehnung der Brenngase. Verbessertes Heizverfahren mit Gasen durch die vollständige Verbrennung derselben bei Erhaltung der gasförmigen Verbrennungsproducte unter einem constanten Volumen. Die neue Heizmethode, welche ich sowohl vom theoretischen als praktischen Standpunkte beleuchten will, kann von zwei Seiten betrachtet werden, wovon die eine sich auf die Anwendung von neuen Principien bezieht, während die andere verschiedene Verbesserungen mit Bezug auf die Gasheizung zeigt. Das Ganze bildet ein Verfahren, anwendbar in allen Industrien und bietet ein Resultat, welches sogleich in die Augen springt, nämlich die Beseitigung der Esse, und führt zu dem Endresultat, dessen Titel ist: Oekonomisches Brennverfahren durch vollständige Verbrennung unter constanten Volumen. Dieses neue Verfahren besteht hauptsächlich darin, daß man alle Verbrennungsstoffe, ob fest oder flüssig, in den gasförmigen Zustand überführt. Diese Umwandlung geschieht in einem Gasgenerator von eigenthümlicher Form unter Einwirkung eines Luftgebläses oder Ventilators und unter Dampfeinströmung. Ein Theil der durch die Verbrennung der Kohle entwickelten Wärme wird verwendet zur Zersetzung einer gewissen Menge Wasserdampf. Von dem Gasgenerator begeben sich die ersten Oxydationsgase durch einen kurzen Canal in eine düsenförmige Röhre, wo ein zweiter Theil der freigewordenen Wärme zur Verwendung kommt. Ein dritter Theil dient zur Erwärmung der Luft mit welcher der Gasgenerator gespeist wird; und endlich der vierte und letzte Theil der entwickelten Wärme kommt zur Verwendung durch die Verdampfung des unter dem Roste befindlichen Wassers, in welches die Schlacke sowohl als die Kohkstheilchen hinabfallen. Die bei der Düse zugeführte Verbrennungsluft kann heiß oder kalt seyn, je nach Umständen. Die Verbrennungsgase, sowie die Flammen werden unter die zu heizenden Gefäße geführt und geben ihre letzte Wärme dadurch ab, daß sie genöthigt werden, einen mit Wasser gefüllten Apparat zu durchstreichen, welchem ich den Namen „Hydraulischer Wärme-Regenerator“ gegeben habe, so zwar, daß sie unter dem Druck der Atmosphäre nach Abgabe ihrer überschüssigen Temperatur sich mit der Luft bei ihrem Austritt vermengen. Es leuchtet ein, daß die Anwendung dieses Regenerators zum Zwecke hat, die Verbrennung unter einem bestimmten Volumen der Verbrennungsgase zu vollbringen, und die folgenden Betrachtungen werden sowohl die Nützlichkeit als die Nothwendigkeit desselben darstellen. Bevor ich in die Einzelheiten dieser Frage übergehe, um genau die Grundsätze festzustellen, auf welchen meine praktischen Anordnungen beruhen, will ich mit wenigen Worten die verschiedenen Principien meiner Theorie entwickeln, auf welcher die Construction meiner Apparate basirt. Die Anwendung dieser Principien führt zu folgenden Consequenzen: 1. Zur Anwendung der ökonomischen Gasverbrennung, welche man zwar mehrfach versucht hatte, aber nicht mit den Anordnungen und Verbesserungen, welche den höchsten Brenneffect von jedem Brennmaterial gestatten. 2. Außer diesen Detail-Verbesserungen, welche durch den Generator eine namhafte Wärme-Ersparniß gestatten, erziele ich nebstbei eine wesentliche Ersparniß in der ganz neuen Durchführung von theoretischen Principien, welche noch nie in der Weise aufgestellt wurden, um eine Lehre zu bilden, aus welcher schätzenswerthe praktische Resultate zu erzielen sind. Diese neuen theoretischen Principien stimmen in allen Punkten mit der neuen mechanischen Theorie der Wärme überein, die heutzutage die vorzüglichsten Physiker, welche diese Materie behandelten, aufgestellt haben. Vorläufig setze ich die verschiedenen Bestimmungen über spec. Wärme und spec. Gewicht als richtig voraus; nach den Angaben des berühmten Physikers Regnault bin ich genöthigt, um mich bestimmter auszudrücken, über die neuen Anordnungen behufs der Brennstoffersparniß und zur Beweisführung ihrer Nützlichkeit einige Worte über den Zustand der Materie vorauszuschicken. Alle Körper, sowie sie sich uns darstellen, sowohl die einfachen als die zusammengesetzten, bestehen meiner Ansicht nach nur aus einem einzigen Stoffe, welcher zweierlei Combinationen von Molecülen annehmen kann, wovon die einen unter einer bestimmten Form erscheinen, währenddem die anderen unsichtbar sind. Wir wollen sie durch die Ausdrücke „morphe“ und „amorphe“ bezeichnen. Beide besitzen die Eigenschaft sich nicht zu dehnen. Die ersten sind fähig, verschiedene krystallinische Formen anzunehmen und durch ihre verschiedenen Aneinanderreihungen die verschiedenen Körper der Natur zu bilden. Zerreißt man das Gefüge dieser Molecüle durch eine Kraft, welche größer ist als jene, die sie zusammenhält, so erzeugt man, wie wir uns auszudrücken pflegen, eine physikalische Erscheinung, so lange man die Molecüle nur getrennt von einander hält. Wenn aber diese krystallinischen Molecüle von verschiedener krystallinischer Form in neuen Gruppirungen sich mit einander verbinden oder lösen, so haben wir vor uns eine chemische Erscheinung. Die einzige Kraft, und zwar die einzige Ursache aller Bewegungserscheinungen, welche die Welt unseren Augen in der sichtbaren Materie vorführt, ist die Anziehungskraft. Zwischen diesen krystallisirbaren Molecülen, welche die wägbare Materie bilden, sind auch unwägbare Molecüle eingeschlossen von einer außerordentlich flüssigen Beschaffenheit, deren Gesammtheit unter dem Namen Aether oder kosmische Materie bekannt ist. Ich nehme an, daß diese Molecüle nicht die Eigenschaft besitzen zu krystallisiren oder sich gleichsam zu fixiren, sie nehmen für uns keine wahrnehmbare Gestalt an. Die kosmische Materie ist von außerordentlich leichter Flüssigkeit. Sie ist der Träger aller Wärme-Erscheinungen, denn die Wärme ist nichts anderes als die Bewegung ihrer Molecüle; so zwar, daß mit Voraussetzung des Anstoßes einer schöpfenden Kraft alle Erscheinungen der physischen Welt in der Bewegung der morphen und amorphen Molecüle zu suchen ist, indem sie den Einwirkungen einer einzigen Kraft unterworfen sind, welche uns bald als Wärme, bald als Licht und bald als Elektricität erscheint. Ich begebe mich nun schnell zum Studium zweier Begriffe, welche nothwendig zum Verständniß meines Gegenstandes erscheinen, nämlich: die specifische Wärme und die innere Molecular-Arbeit der Körper. Das, was man in der gewöhnlichen Sprache der Physik die spec. Wärme nennt, ist eigentlich nur die scheinbare specifische Wärme. Herr Hirn in seinem vortrefflichen Werk unter dem Titel: „Mechanische Theorie der Wärme“ sagt Folgendes: „Was man bisher Wärme-Capacität nannte, ist eine variable Größe, weil die den Körpern mitgetheilte Wärme nicht allein verbraucht wird, um die Temperatur zu erhöhen.“ Die absolute Wärme-Capacität ist jene Wärmemenge, welche nöthig ist, um die Gewichtseinheit eines Körpers um 1 Temperaturgrad zu erwärmen. Diese constante Größe nennt er k. Meine Definition ist nicht dieselbe. Ich treibe die Analyse weiter und definire sie folgendermaßen: „Die specifische Wärme ist nichts anderes als jene Wärmemenge, welche die Volumeneinheit der kosmischen Materie braucht, um ihre Temperatur um einen Grad zu erhöhen.“ Das heißt, wenn ich diese Wärmemenge, welche, wohlverstanden, constant für alle Körper ist, mit y bezeichne, und andererseits mit u jene Menge kosmischer Materie, welche in der Gewichtseinheit eines Körpers bei 0° Temperatur enthalten ist, so werde ich zwischen der Zahl k von Hirn und diesen neuen Größen folgende Relation haben. k = y . u. Da ich schon erwähnt hatte, daß die kosmische Materie nicht wägbar sey, so folgt daraus: „je mehr ein Körper davon enthält, je geringer wird sein Gewicht seyn,“ woraus hervorgeht, daß das spec. Gewicht eines Körpers berechnet wird durch das Verhältniß der morphen Molecüle zu den amorphen, welche in der Gewichtseinheit dieses Körpers bei einer bestimmten Temperatur enthalten sind. Bezeichnen wir die Anzahl der morphen und amorphen Molecüle eines Körpers mit m und u, so erhalten wir das spec. Gewicht eines Körpers bezeichnet mit d = m/u woraus man auf folgende neue Definition kommt. Das spec. Gewicht eines Körpers mit Bezug auf einen anderen Körper, dessen spec. Gewicht als Einheit genommen wurde, ist gegeben durch das Verhältniß der kosmischen Materie, welche in dem Einheitsgewicht des zweiten Körpers enthalten ist zur kosmischen Materie, welche das Einheitsgewicht des ersten Körpers enthält, die beiden Körper bei derselben Temperatur angenommen. Denn wenn d', u' und m' Zahlen sind, welche sich auf den ersten Körper beziehen, während d, u und m sich auf den zweiten Körper, dessen spec. Gewicht zur Einheit genommen wurde, beziehen, und wenn man die Gewichtseinheit in Betracht zieht, welche der morphen Materie entspricht, und die sich nicht ausdehnt, so daß man findet, daß die in beiden Körpern enthaltene Menge morpher Molecüle gleich sey, woraus m = m', so folgt durch die Anwendung der ersten Definition d' = m/u' woraus man durch Division erhält d' = m/u' ×  u/m = u/u'. Man wird weiter ersehen, daß diese Definition streng durch den jetzigen Stand der Wissenschaft bestätigt wird. Sowie ich früher erwähnte, hat die Erwärmung eines Körpers nicht die Eigenschaft, die morphen und amorphen Molecüle desselben auszudehnen. Ihr Volumen bleibt unveränderlich, aber sie entfernen sich mehr oder weniger von einander. Ohne mich länger dabei aufzuhalten, will ich bloß anführen, daß diese Behauptung keine Hypothese sey: für mich ist sie eher ein Axiom, denn die Annahme der Ausdehnungsfähigkeit irgend eines Molecüls setzt die Existenz eines mit Nichts erfüllten Raumes voraus, was jedenfalls vernunftwidrig ist. Wenn wir also einen Körper erwärmen, was wird dabei entstehen? Die zwischen den morphen Molecülen vertheilte kosmische Materie wird mit einer zunehmenden Intensität in Schwingung gerathen, denn sie ist der Träger der Kraftäußerung unter Erscheinung von Wärme, die morphen Molecüle werden sich unter einander entfernen, und der vergrößerte Raum, welcher sich zwischen ihnen bildet, wird augenblicklich mit neuen Mengen kosmischer Materie ausgefüllt; mit einem Wort, die in dem Körper ursprünglich enthaltene cosmische Materie wird in dem Verhältniß der empfangenen Wärme vergrößert. In Folge dessen wird dieser Körper, dessen Volumen zugenommen hat, eine größere Menge kosmischer Materie enthaltend, an specifischem Gewicht abgenommen haben, sowie es die Erfahrung und die früher angegebene Definition lehren. Das Umgekehrte findet statt, wenn ein Körper sich zusammenzieht. Die Consequenz der vorhergehenden Definitionen wird seyn: „Daß sowohl die wirkliche als die scheinbare spec. Wärme der Körper zunimmt mit ihrer Ausdehnung und abnimmt mit ihrer Zusammenziehung.“ Wir wollen nun versuchen, diesen Fundamentalsatz bei dem soeben zu behandelnden Gegenstand festzustellen. Es wurde früher erwähnt, daß die in den Tabellen angeführten Zahlen für die specifische Wärme der Körper nicht der wirklichen spec. Wärme entsprechen, da die Wärme nicht allein zur Erhöhung der meßbaren Temperatur verwendet wird. Bezeichne ich nun durch Cp die spec. Wärme wie sie in den Tabellen angegeben wird, und durch i und e diejenigen Mengen Wärme, welche als innere und äußere Arbeit während der Ausdehnung des Körpers verbraucht wird, so erhalte ich mit Vernachlässigung der ausstrahlenden Wärme folgende Gleichung: Cp = yu + i + e. Beim ersten Anblick ersieht man, daß, wenn man den erwärmten Körper sich frei ausdehnen läßt, die Größe i abnimmt, während e zunimmt, sowie yu durch die Zunahme von u; woraus folgt, daß Cp zunimmt, wenn auch i abgenommen, weil diese Größe bei den Gasen verhältnißmäßig zu den anderen Größen eine verschwindend kleine ist. Ueberhaupt ersieht man durch diese Formel, daß die spec. Wärme eines Körpers zunimmt mit der größeren Ausdehnung desselben. Die Zunahme-Coefficienten der specifischen Wärme für einige feste Körper sind sogar berechnet worden, und man hat gefunden, daß die spec. Wärme des Eisens für jeden Grad Temperaturzunahme oder Volumenzunahme um 0,0000595 zunimmt. Regnault fand bei der Kohlensäure eine spec. Wärme von 0,187 bei 0° und bei 200° von 0,2396, für die atmosphärische Luft bei 0° 0,23727 und bei 200° 0,23783, wenn man diese Gase sich frei ausdehnen ließ. Beim Wasser ist die spec. Wärme bei 0° = 1 angenommen, und bei 230° = 1,0204. Dadurch wird man auf folgenden Satz geführt: „Daß für ein und denselben Körper die spec Wärme zunimmt, während sein spec. Gewicht abnimmt.“ Die Erfahrung hat auch diesen Satz bestätigt. So findet man, daß, während die spec. Wärme des flüssigen Broms 0,111 ist, die desselben Körpers im festen Zustande 0,084 wird. So ist es auch beim flüssigen Quecksilber, dessen spec. Wärme 0,0333 ist, während die des festen Quecksilbers 0,0319 ist. Die scheinbare spec. Wärme nimmt ebenfalls zu, namentlich in dem Moment, wo der erwärmte Körper sich zu erweichen beginnt, und im Allgemeinen ist sie größer im gasförmigen als im festen Zustand. Betrachtet man endlich die Tabelle der spec. Gewichte der Körper gleichzeitig mit jener ihrer spec. Wärme, so wird man wahrnehmen, daß die scheinbare spec. Wärme im umgekehrten Verhältniß mit der Abnahme ihrer spec. Gewichte steht. Der leichteste bekannte Körper, der Wasserstoff, und der schwerste, das Platin, bestätigen dieses Gesetz, indem wir für die spec. Wärme des ersteren die Zahl 3,4046 finden und für die des zweiten = 0,03243. Diese Ziffern, denen ich keine weiteren nachfolgen lasse, führen uns wohl zur Wahrscheinlichkeit der früher gemachten Annahme, deren strenge Folgerung wir durchführen werden. Wenn die früher angefühlte Definition des spec. Gewichtes richtig ist, und man mit d, d', d'', etc. und u, u', u'' etc, die spec. Gewichte der Körper und die darin eingeschlossenen Mengen kosmischen Fluidums bezeichnet (wir wollen uns vorläufig nur mit den gasförmigen Körpern befassen), so erhalten wir folgende Relationen: d'/d = u/u'; d''/d = u/u''; d'''/d = u/u''' etc. Oder was auf dasselbe kommt: d'/d = yu/yu' = k/k'; d''/d = yu/yu'' = k/k''; d'''/d = yu/yu''' = k/k''' etc. Wenn wir uns nun erinnern, daß k, k', k'', k''' etc. die Zahlen der absoluten Wärme-Capacitäten darstellen, nach den Angaben von Hirn, welcher durch Rechnung gefunden, daß diese verschiedenen absoluten Wärme-Capacitäten sind: für Wasserstoff k = 2,4448 = yu „ Sauerstoff k' = 0,15 = yu' „ Stickstoff k'' = 0,17143 = yu'' „ Kohlenoxydgas k''' = 0,17143 = yu''' Wenn wir ferner annehmen für die specifischen Gewichte dieser verschiedenen Gase im Verhältniß zum Wasser nach den Angaben von Regnault: für Wasserstoff d = 0,000089578 „ Sauerstoff d' = 0,001429802 „ Stickstoff d'' = 0,001256167 „ Kohlenoxydgas d''' = 0,0012505, so finden wir: k/k' = annähernd 16 d'/d = annähernd 16. Man kann daher schreiben: d'/d = k/k'; dann: k/k'' = annähernd 14 d''/d = annähernd 14. Woraus: d''/d = k/k''. Endlich: k/k''' = annähernd 14 d'''/d = annähernd 14, folglich: k/k''' = d'''/d. Diese merkwürdigen Resultate beweisen zwei Sachen: 1. Daß meine Definition sowohl, als die daraus folgenden Deductionen richtig sind. 2. Daß, zur Ehre der französischen Wissenschaft, die durch Hirn berechneten Zahlen für diese Gase, sowie die allgemein angenommenen Zahlen für ihre spec. Gewichte sehr nahe richtig sind. Wenn ich diese verschiedenen Resultate zusammenziehe, so finde ich Folgendes: du = d'u' = d''u'' = d'''u''' etc. = constante, welches sich auf folgende Weise ausdrücken läßt: „Das Product des spec. Gewichtes eines gasförmigen Körpers mit der Menge kosmischen Fluidums, enthalten in der Gewichtseinheit dieses Körpers, ist eine constante Größe.“ Wenn wir diese gleichen Größen alle mit y multipliciren, erhalten wir: dyu = d'yu' = d''yu'' = d'''yu'''... constant, welches zu folgendem Gesetze führt: „Das Product des spec. Gewichtes eines gasförmigen Körpers mit seiner wirklichen spec. Wärme ist eine constante Größe.“ Oder mit anderen Worten: Wenn man das spec. Gewicht eines gasförmigen Körpers einer Veränderung unterwirft, so verändert sich seine spec. Wärme im umgekehrten Verhältniß oder im directen Verhältniß mit der Veränderung seines Volumens. Dieß war der Satz, den wir beweisen wollten. Ich werde nicht zu beweisen versuchen, daß dieser Satz allgemein gilt, und sich auf alle Körper der Natur anwenden läßt; es würde mich zu weit führen, und wir wollen nur gewisse Gase in Betracht ziehen. Sehen wir einmal, zu welchen praktischen Folgerungen uns die Aufstellung dieses Theoremes führt: Wir wollen zuerst in Betracht ziehen, was vorgeht, wenn man eine gewisse Menge Wärme Q einer gegebenen Menge Gas vom Gewichte P zuführt? Diese Wärme theilt sich in zwei Theile: 1. Jener Theil, welcher sich der umgebenden kosmischen Materie mittheilt in Form von Wärme-Ausstrahlung, wir wollen sie mit Qr bezeichnen. 2. Jener Theil, welcher verwendet wird zu einer Kraftäußerung nach außen, und daher auf die umgebenden Körper einwirkt in Form von Druck, wie z.B. in den: Cylinder einer Dampfmaschine, wir wollen sie mit Qex bezeichnen. 3. Jener Theil, welcher verwendet wird zur Aufhebung der Atraction, welche die morphen Molecüle aneinander fesselt und eine innerliche Moleculararbeit vollbringt. Sie möge mit Qi bezeichnet seyn. 4. Jener Theil, welcher verwendet wird zur Erhöhung der Temperatur, wie sie durch das Thermometer angegeben wird. Wir wollen sie Qt nennen. Man wird also erhalten: Q = Qr + Qex + Qi + Qt Ich setze nun zwei Fälle voraus, daß nämlich die Verbrennungsgase sich frei ausdehnen können oder nicht. In dem ersten Falle, welcher der gewöhnliche ist, wird sowohl die scheinbare als die wirkliche Wärme-Capacität, wie es früher nachgewiesen wurde, vergrößert. Sie waren z.B. C und c bei der Temperatur des Beginnes, welche angenommen 0° war, und sie sind bei der nun erreichten Temperatur, welche wir mit t' bezeichnen wollen, C' und c' geworden. Wir haben also in dem ersten Falle: Q – Qr = Qex + Qi + Qt Nun ist: Qt' = P × c' t'. Man erhält aber auch, da die scheinbare Wärme-Capacität die Wärmemengen Qt', Qex und Qi vorstellt, folgende Gleichung: PC't' = Qex + Qi + Qt' = Q – Qr. In dem zweiten Fall, vorausgesetzt, daß durch die Anwendung meines später zu beschreibenden hydraulischen Apparates die Verbrennungsgase bei constanten Volumen erhalten bleiben, sieht man, daß Qi = 0 ist; was die Wärmemenge Qex anbelangt, so nehme ich sogar zu meinem Nachtheil an, daß sie nicht abgenommen hätte, und dieses ist theilweise der Fall, denn diese Wärme hat eine Arbeit verrichtet in Form eines Druckes, gemessen durch die Höhe der gehobenen Wassersäule in meinem Apparate, so zwar, daß wir in diesem zweiten Falle folgende Gleichung erhalten: Q – Qr = Qex + Qt = PCt wenn t die neue Temperatur ist, welche in dem zweiten Falle erreicht wurde. Außerdem hat man die Gleichung Qt = Pct, denn: C und c habe sich nicht verändert. Daraus zieht man: t = (Q – Qr)/PC = (Qex + Qt)/PC und t' = (Q – Qr)/PC' = (Qex + Qi + Qt')/PC'. Man sieht wohl augenblicklich, daß t > t', denn die Nenner sind dieselben. Man hat PC < PC' weil C' > C ist; folglich erhält man t > t'. Ich werde diesen erhaltenen Fundamentalsatz für unseren Zweck auf folgende Weise formuliren: „Wenn man zwei Heizsysteme mit einander vergleicht, wovon das eine bei constantem Volumen der Verbrennungsgase und das andere bei veränderlichem Volumen derselben stattfindet, so wird die erhaltene Temperatur in dem ersten Fall größer seyn als in dem zweiten unter sonst gleichen Bedingungen.“ – Wenn man die früheren Formeln näher betrachtet, so findet man, daß die Temperaturerhöhung durch zwei Gründe hervorgebracht wird. 1. Durch die nicht stattfindende Vermehrung der wirklichen specifischen Wärme; 2. dadurch, daß keine innere Arbeitsproduction stattgefunden. Wir wollen zwar sogleich anführen, daß für die constanten Gase diese letztere Ursache wenig Einfluß hat, aber wir müssen dennoch derselben Rechnung tragen, weil in den Verbrennungsgasen sich eine ziemliche Menge Kohlensäure befindet und selbst Wasserdampf, bei welchem die innere Arbeit durchaus nicht zu vernachlässigen ist. Wollen wir uns Rechenschaft geben über die praktische Wichtigkeit dieser Temperaturvermehrung, so finden wir wohl zuerst ein Hinderniß in den ungenügenden Angaben. Wir haben bloß die durch Hrn. Regnault bestimmten scheinbaren spec. Wärmen zu unserer Disposition, sowie ihre Zunahmen für die Kohlensäure und für den Stickstoff. Es fehlen uns leider noch die genauen Angaben über die wirkliche specifische Wärme und ihrer Zunahme, sowie die berechneten Werthe der inneren Arbeit eines Körpers mit jedem Grad Temperaturzunahme. Meine Erfahrungen und meine Studien über diesen Punkt müssen noch vervollständigt werden, und ich will sie erst später und zwar anderweit veröffentlichen. Zwar wurde früher hinreichend nachgewiesen, daß sowohl die scheinbare als die wirkliche spec. Wärme der Gaskörper zunimmt, je mehr man sie sich ausdehnen läßt. Wenden wir z.B. die von Hrn. Regnault gefundenen Zunahme-Coefficienten an, welche für die Luft mit 0,0000028 und mit 0,000263 für die Kohlensäure gefunden wurden; jede Volumzunahme war dabei correspondirend mit einer Temperaturerhöhung von 1° Cels. Berechnen wir nun mittelst der früheren Formeln den Werth für t und t', indem wir für Q die Wärmemenge setzen, welche durch die Verbrennung der verwendeten Gase entwickelt wird und bezeichnen wir mit P das Gewicht der durch die Verbrennung entstandenen Gase, so findet zwischen t und t' ein Unterschied von 500 Graden statt, wodurch man einen Temperaturgewinn von 25 Proc. der theoretischen Temperatur erreicht, und zwar bloß durch Zurückhaltung der Ausdehnung der Verbrennungsgase. Täuschen wir uns nicht, hier findet nicht die Schaffung einer neuen Wärmequelle statt, sondern ganz einfach eine Wärmegeneration, indem man eine Wärme, welche sonst im latenten Zustand blieb, sich zu äußern zwingt und sie dadurch verwendbar macht. Ich werde hier meine Betrachtungen über die spec. Wärme schließen, um einige Worte über die innere Moleculararbeit zu sagen. (Der Schluß folgt.)