| Titel: | Der Arbeitswert der Heizgase und seine Ausnutzung. | 
| Fundstelle: | Band 319, Jahrgang 1904, S. 152 | 
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                        Der Arbeitswert der Heizgase und seine
                           								Ausnutzung.
                        (Fortsetzung von S. 136 d. Bd.)
                        Der Arbeitswert der Heizgase und seine Ausnutzung.
                        
                     
                        
                           
                              
                              Die Molekelwärme der Heizgase.
                              
                           Da nach dem Carnot-Clausiusschen Satz, der seinen für
                              									die Anwendbarkeit bequemsten Ausdruck in der soeben aufgestellten Regel findet, die
                              									Temperatur für die Verwandlung von Wärmeenergie in Arbeit von höchster Bedeutung
                              									ist, so müssen wir,wenn wir den Arbeitswert der Heizgase feststellen wollen,
                              									zunächst die Temperaturen berechnen, welche auf dem Rost entstehen, wenn die
                              									Brennstoffe mit. verschiedenem Luftüberschuss verbrennen.
                           Die chemische Energie, welche in den brennbaren Bestandteilen der sogenannten
                              									Brennstoffe und der Luft enthalten ist, kann man zur Zeit noch nicht anders angeben als durch die
                              									Wärmeenergie, welche bei der vollständigen Verbindung beider frei wird, wenn sich
                              									die entstehenden Heizgase wieder bis auf ihre Anfangstemperatur, also im allgemeinen
                              									bis auf die atmosphärische Temperatur abkühlen; sie wird die Wärmetönung des
                              									betreffenden chemischen Vorganges genannt.
                           Dieses in der Wissenschaft gebrauchte Maass der chemischen Energie ist für die Praxis
                              									der Wärmekraftmaschinen nicht brauchbar, weil die in der Praxis angewendeten
                              									Brennstoffe fast sämtlich Wasserstoff enthalten und bei der Definition der
                              									Wärmetönung vorausgesetzt wird, dass der entstehende Wasserdampf zu Wasser von
                              
                              									atmosphärischer Temperatur kondensiert wird, während er in der Praxis, als Dampf
                              									meist sogar noch weit überhitzt, abzieht. In der Praxis darf man also als chemische
                              									Energie nur die Wärmeenergiemenge betrachten, welche bei der Abkühlung bis auf
                              									atmosphärische Temperatur frei wird, wenn das in den Heizgasen enthaltene Wasser
                              									dampfförmig bleibt. Man nennt diese Wärmeenergie den Heizwert des Brennstoffes.
                           Diese Definition des Heizwertes der Brennstoffe ist nun so eingerichtet, dass man
                              									annehmen darf, die aus der chemischen Energie entstehende Wärmeenergie würde den
                              									gleichzeitig entstehenden Heizgasen von irgend einer anderen Wärmequelle auf
                              									umkehrbarem Wege zugeführt. Man erhält somit die Temperaturdifferenz, um welche sich
                              									die Heizgase beim Verbrennen erwärmen, indem man den Heizwert durch das Produkt aus
                              									Molenzahl in die mittlere Molekelwärme dividiert.
                           Bei den hohen auf dem Rost vorkommenden Temperaturen hat die Molekelwärme durchaus
                              									nicht mehr denselben Wert, wie bei atmosphärischer Temperatur. Auf Grund einer im
                              									Laboratorium des Herrn Prof. Mollier, Dresden,
                              									ausgeführten Experimentaluntersuchung gibt Herr Dr. A.
                                 										Langen für die mittlere Molekelwärme bei konstantem Volumen zwischen der
                              									Temperatur des schmelzenden Eises und der Temperatur t
                              									folgende Werte:
                           
                              
                                 für
                                 einfache Gase:
                                 
                                    \overline{C_v}=4,80+0,0006\ t
                                    
                                 
                              
                                 „
                                 Wasserdampf:
                                 
                                    \overline{C_v}=5,61+0,00328\ t
                                    
                                 
                              
                                 „
                                 Kohlensäure:
                                 
                                    \overline{C_v}=6,70+0,0026\ t
                                    
                                 
                              
                           Unter einfache Gase versteht Langen im Anschluss an Mallard und le Chatelier
                              									die Gase: Sauerstoff, Stickstoff, also auch die Luft, und Kohlenoxyd.
                           Aus diesen Gleichungen ergibt sich die wahre Molekelwärme bei konstantem Volumen für
                              									die Temperatur t
                           
                              
                                 für
                                 einfache Gase:
                                 cv =
                                    											4,80 + 0,0012 t
                                 
                              
                                 „
                                 Wasserdampf:
                                 cv =
                                    											5,61 + 0,00656 t
                                 
                              
                                 „
                                 Kohlensäure:
                                 cv =
                                    											6,70 + 0,0052 t
                                 
                              
                           Ich habe die unmittelbaren Beobachtungen Langens einer
                              									Rechnung unterzogenD. p. J. 1903, 318. S. 433 ff., bei welcher ich mich
                              									strenger an die von ihm gefundenen Beobachtungsdaten gehalten habe als er selbst und
                              									bin dabei zu folgenden Werten gekommen für die wahre Molekelwärme bei konstantem
                              									Volumen für die Temperaturen T = t+ 273.
                           
                              
                                 für
                                 einfache Gase:
                                 cv =
                                    											4,625 + 0,00106 T
                                 
                              
                                 „
                                 Wasserdampf:
                                 cv =
                                    											6,840 + 0,00234 T
                                 
                              
                                 „
                                 Kohlensäure:
                                 cv =
                                    											6,774 + 0,00378 T
                                 
                              
                           Bedenkt man, dass die Beobachtungen Langens trotz der
                              									grossen Geschicklichkeit, mit welcher sie angestellt sind, noch immer eine gewisse
                              									Unsicherheit zulassen, wie aus der D. p. J. 1903, 318, S.
                              									435 gegebenen Tabelle 2 folgt, so ist man berechtigt, sich die Formeln für eine
                              									bequeme Anwendung etwas zurecht zu machen.
                           Zunächst nehme ich an, dass bei T = 0 also bei 273° unter dem Schmelzpunkt des Eises, das
                              									Gesetz von Petit und Dulong gilt, dass die Molekelwärme der Zahl der in der Molekel enthaltenen
                              
                              									Atome proportional sei. Setze ich die Proportionalitätszahl, d.h. die Atomwärme
                              									gleich 2,280, so erhalte ich für die konstanten Werte in der Molekelwärme der
                              									einfachen Gase 4,560 und bei der Kohlensäure 6,840, Die Abweichungen dieser Zahlen
                              									von den oben gegebenen Werten sind klein genug, um diese Vereinfachung berechtigt
                              									erscheinen zu lassen. Die Formel für den Wasserdampf darf bei diesem Vergleich nicht
                              									herangezogen werden, da bei ihrer Aufstellung schon das Petit-Dulongsche Gesetz benutzt worden ist.
                           Die zweite Vereinfachung, welche ich mir gestatte, ist aber rein willkürlich, ohne
                              									irgend welche theoretische Begründung und nur durch die gerade vorliegenden Zahlen
                              									veranlasst; sie wird sogleich fallen müssen, wenn genauere Beobachtungen vorliegen.
                              									Ich setze die Faktoren von T in den drei Formeln als
                              									Vielfache von 0,00120 und schreibe somit für die Molekelwärme bei konstanten Volumen
                              									bei der Temperatur T
                           
                              
                                 für die einfachen Gase:cv = 2 . 2,280 + 1 .
                                    											0,00120 T = 4,560 + 0,00120 Tfür Wasserdampf:cv = 3
                                    											. 2,280 +2 . 0,00120 T = 6,840 + 0,00240 Tfür Kohlensäure:cv = 3
                                    											. 2,280 + 3 . 0,00120 T = 6,840 + 0,00360 T
                                 8)
                                 
                              
                           Diese zur Anwendung bequem gemachten Formeln für die Molekelwärme sind nur dann
                              									zulässig, wenn sie zu denselben Resultaten führen, wie die aus den unmittelbaren
                              									Beobachtungen errechneten Formeln von Langen und mir.
                              									Ich will diese Probe an einem der unten zu berechnenden Brennstoffe vornehmen.
                           Die hierzu nötige Molekelwärme bei konstantem Druck erhält man, indem man die, nur
                              									von der Bedingung, dass die betreffenden Gase vollkommene Gase sind, abhängige
                              									Grösse
                           cp– cv =
                              									1,970
                           hinzuaddiert. Man erhält dann auf jeden Fall die Molekelwärme
                              									bei konstantem Druck, dargestellt durch eine Gleichung cp = a + b t, bezw. cp = a + b T, wo nun a und b je nach dem Gas und je nachdem man
                              									die Zahlen von Langen oder
                              									eine der von mir gegebenen zugrunde legen will, verschiedene Zahlen darstellen. Die
                              									Molekelwärme der Heizgase wird sich dementsprechend ebenfalls durch eine Gleichung
                              									von der Form cp
                              									= a + b T darstellen
                              									lassen, wo die Konstanten a und b nach der Mischungsregel aus den für Bestandteile gegebenen Werten von
                              										a und b zu berechnen
                              									sind.
                           Verbrennt die hier als Beispiel gewählte Kohle, die erste der unten benutzten, mit
                              									der chemisch nötigen Luftmenge, so sind in den Heizgasen enthalten:
                           
                              
                                 nk =
                                    											0,07132
                                 Molen
                                 Kohlensäure
                                 
                              
                                 nw =
                                    											0,02292
                                 „
                                 Wasserdampf und
                                 
                              
                                 nn =
                                    											0,30434
                                 „
                                 einfache Gase, hier reiner Stickstoff.
                                 
                              
                           Es sind also im ganzen G = 0,39858 Molen Gase vorhanden,
                              									welche sich bei dem Verbrennen von 1 kg der betreffenden Steinkohle bilden.
                           Man erhält also für das vorliegende Heizgas mit den Zahlen von Langen
                           
                              a=1,970+\frac{n_a\,\cdot\,4,80+n_w\,\cdot\,5,61+n_k\,\cdot\,6,70}{G}
                              
                           
                              b=\ \ \ \ \ \frac{n_a\,\cdot\,0,0012+n_w\,\cdot\,0,00656+n_k\,\cdot\,0,0052}{G}
                              
                           mit den von mir aus den Beobachtungen Langens unmittelbar berechneten:
                           
                           
                              
                              a=1,970+\frac{n_n\,\cdot\,4,625+n_w\,\cdot\,6,840+n_k\,\cdot\,6,774}{G}
                              
                           
                              b=\ \ \ \ \ \frac{n_n\,\cdot\,0,00106+n_w\,\cdot\,0,00234+n_k\,\cdot\,0,00378}{G}
                              
                           dagegen mit den jetzt von mir zur Vereinfachung der Rechnung
                              									vorgeschlagenen:
                           
                              
                                 
                                    a=1,970+2,280\,\cdot\,\frac{2\,n_n+3\,n_w+3\,n_k}{G}
                                    
                                    =1,970+2,280\,\left(3-\frac{n_n}{G}\right)=1,970+2,280\,\left(2+\frac{g}{G}\right)
                                    
                                    b=\ \ \ \ 0,00120\,\frac{1\,\cdot\,n_n+2\,\cdot\,n_w+3\,\cdot\,n_k}{G}
                                    
                                    =0,00120\,\left(2-\frac{n_n}{G}+\frac{n_k}{G}\right)=0,00120\,\left(1+\frac{g+n_k}{G}\right)
                                    
                                 9)
                                 
                              
                           wenn man unter g die bei der
                              									Verbrennung entstehenden Wasserdampf- und Kohlensäuremolen zusammenfasst, deren Zahl
                              									ja von dem zur Verwendung gelangenden Luftüberschuss unabhängig ist und nur durch
                              									die Zusammensetzung des Brennstoffes bedingt wird. Da G
                              									mit dem Luftüberschuss zunimmt, so zeigen die letzten Formen sehr bequem, wie mit
                              									wachsendem Luftüberschuss die Molekelwärme der Heizgase der der einfachen Gase sich
                              									nähert.
                           Rechnet man diese Zahlen aus, so erhält man nach
                           
                              
                                 
                                    Langen:
                                    
                                 cp = 1,970 +
                                    											5,187
                                 + 0,002224 t= 7,157 + 0,002224 t
                                 
                              
                                 
                                    Schreber I:
                                    
                                 cp = 1,970 +
                                    											5,137
                                 + 0,001620 T= 7,107 + 0,001620 T
                                 
                              
                                 
                                    Schreber II:
                                    
                                 cp = 1,970 +
                                    											5,099
                                 + 0,001699 T= 7,069 +0,001699 T
                                 
                              
                           Wie schon oben gesagt, rechnet man mit diesen Werten der Molekelwärme die
                              									Rosttemperatur aus, indem man annimmt, es würde den Heizgasen die dem Heizwert H entsprechende Wärme von aussen zugeführt. Man erhält
                              									somit die Gleichungen:
                           
                              
                                 
                                    H=G\,[a\,(t_r-t_0)+\frac{b}{2}\,({t_r}^2-{t_0}^2)]
                                    
                                    =G\,(t_r-t_0)\,(a+\frac{b}{2}\,[t_r+t_0])
                                    
                                    \mbox{bezw. }H=G\,[a\,(T_r-T_0)+\frac{b}{2}\,({T_r}^2-{T_0}^2)]
                                    
                                    =G\,(T_r-T_0)\,(a+\frac{b}{2}\,[T_r+T_0])
                                    
                                 10)
                                 
                              
                           Nehmen wir als Anfangstemperatur der Heizgase, d.h. als Kesselhaustemperatur 20° an,
                              									setzen somit t0 = 20
                              									bezw. T0 = 293, so
                              									erhalten wir
                           
                              \left{{t_r=\frac{H}{G\,(a+\frac{b}{2})\,[t_r+20]}}\atop{\mbox{bezw. }T_r=\frac{H}{G\,(a+\frac{b}{2}\,[T_r+293])}}}\right\}\
                                 .\ .\ 11)
                              
                           Da der Heizwert des als Beispiel gewählten Brennstoffes 8080 cl beträgt, so erhält
                              									man:
                           
                              
                                 nach
                                 
                                    Langen
                                    
                                 
                                 tr =
                                    											2145
                                 
                              
                                 „
                                 
                                    Schreber I
                                    
                                 Tr =
                                    											2463
                                 tr =
                                    											2190
                                 
                              
                                 „
                                 
                                    Schreber II
                                    
                                 Tr =
                                    											2449
                                 tr =
                                    											2176
                                 
                              
                           Die Abweichung der dritten Zahl von den beiden anderen ist so gering, dass man sich
                              
                              									der ihr zugrunde liegenden bequemen Formeln wohl bedienen darf, obgleichsie
                              									nicht aus Beobachtungen abgeleitet sind; um somehr da sie zwischen den beiden
                              									anderen Zahlen liegt, welche sich aus den direkt berechneten Formeln ergeben haben.
                              									Weil in der Langenschen Formel der
                              									Temperaturkoeffizient wesentlich grösser ist als in den beiden anderen, so wird bei
                              									Luftüberschuss, durch den eine niedrigere Rosttemperatur erzielt wird, die
                              									Abweichung des nach Langen berechneten Wertes von den
                              									beiden anderen noch geringer ausfallen.
                           Man erkennt übrigens auch umgekehrt aus dem geringen Unterschiede der Rosttemperatur,
                              									welchen die scheinbar doch so verschiedenen Formeln für die Molekelwärme ergeben,
                              									wie schwierig die Untersuchungen zur Bestimmung der Molekelwärme sind.
                           Aus der Definition der Entropie Gleichung 2 können wir jetzt, nachdem die
                              									Molekelwärmen bestimmt sind, auch die Entropie der Heizgase berechnen. Nach der
                              									Definition der Molekelwärme ist die Wärmemenge dQ,
                              									welche einer Molekel zugeführt wird, mit der dadurch erreichten Temperatursteigerung
                              										dT durch die Gleichung verbunden
                           dQ = cpdT = (a + bT) dT
                           Setzen wir das in Gleichung 2 ein, so erhalten wir für die gleichzeitige
                              									Entropieänderung
                           
                              d\,\tau=\frac{a\,d\,T}{T}+b\,d\,T
                              
                           Integrieren wir diese Gleichung zwischen der Temperatur T, welche die Heizgase nach Abgabe einer beliebigen Wärmeenergiemenge noch
                              									haben, und der Temperatur des schmelzenden Eises, welche wir oben als Ausgangspunkt
                              									für die Zählung der Entropie gewählt haben, so erhalten wir für den vorliegenden
                              									Wert der Entropie der Heizgase:
                           \tau_h=a \,lg_n\,\frac{T}{273}+b\,(T-273) . . . 12)
                           
                        
                           Die Zusammensetzung der
                                 										Heizgase.Dosch: D. p. J. 1902, 317, S. 773 ff.
                           Um die Anwendbarkeit der vorliegenden Rechnungen in der Praxis zu erleichtern, soll
                              									der Arbeitswert von solchen Heizgasen berechnet werden, wie sie aus bestimmten
                              									Kohlensorten entstehen, auf dass man sofort den ähnlicher Kohlensorten schätzen
                              									kann.
                           Ich lege zu dem Zwecke meiner Rechnung einige der von BunteBunte: Zeitschr. d. V. d. Ing. 1900, S.
                                    											669. untersuchten Kohlensorten zugrunde, und zwar wähle ich aus
                              									den Ruhr-, Saar- und schlesischen Stein- und den sächsischen Braunkohlen, jedesmal
                              									die mit dem grössten kalorimetrisch bestimmten Heizwert H.
                           Die Zusammensetzung derselben ist nach Bunte in
                              									Gewichtsverhältnissen:
                           I.
                           
                              
                                 
                                 Kohlen-stoff
                                 Wasser-stoff
                                 Sauer-stoff
                                 Schwefel
                                 Wasser
                                 Asche
                                 H
                                 
                              
                                 1
                                 0,8518
                                 0,0438|
                                 0,0439
                                 0,0106
                                 0,0184
                                 0,0315
                                 8080
                                 
                              
                                 2
                                 0,8149
                                 0,0499
                                 0,0831
                                 0,0065
                                 0,0173
                                 0,0283
                                 7798
                                 
                              
                                 3
                                 0,8112
                                 0,0423
                                 0,0493
                                 0,0123
                                 0,0165
                                 0,0683
                                 7646
                                 
                              
                                 4
                                 0,4540
                                 0,0373
                                 0,1072
                                 0,0359
                                 0,2927
                                 0,0727
                                 4319
                                 
                              
                           Bunte gibt in seiner Tabelle an Stelle der hier
                              									gebrauchten Ueberschrift „Sauerstoff“ die Ueberschrift „Sauerstoff und
                                 										Stickstoff“. Da nun der Stickstoffgehalt jedenfalls bedeutend kleiner ist
                              									als der an Sauerstoff und andererseits der Einfluss dieser Kolumne auf die ganze Rechnung überhaupt nur
                              									von ganz geringem Einfluss ist, so habe ich den Stickstoff auch als Sauerstoff mit
                              									in Rechnung gezogen.
                           Aus der Zusammensetzung des Brennstoffes erhält man die der entstehenden Heizgase mit
                              									Hilfe der chemischen Reaktionsgleichungen:
                           C + O2= CO2; S + O2= SO2; 2 H2 + O2 = 2 H2O.
                           Wir haben also die in 1 kg Brennstoff enthaltene Menge Kohlenstoff und Schwefel
                              									mittels Division durch das Atomgewicht auf Atome und die übrigen Bestandteile
                              									mittels Division durch das Molekelgewicht auf Molen umzurechnen:
                           II.
                           
                              
                                 
                                 
                                    C
                                    
                                 
                                    H
                                    2
                                    
                                 
                                    O
                                    2
                                    
                                 
                                    S
                                    
                                 
                                    H
                                    2
                                    O
                                    
                                 
                              
                                 1
                                 0,07099
                                 0,02190
                                 0,00137
                                 0,00033
                                 0,00102
                                 
                              
                                 2
                                 0,06791
                                 0,02495
                                 0,00260
                                 0,00020
                                 0,00096
                                 
                              
                                 3
                                 0,06760
                                 0,02120
                                 0,00154
                                 0,00038
                                 0,00092
                                 
                              
                                 4
                                 0,03783
                                 0,01865
                                 0,00335
                                 0,00112
                                 0,01626
                                 
                              
                           Aus dieser Tabelle erhält man mittels der eben aufgeschriebenen Reaktionsgleichungen
                              									die zum vollständigen Verbrennen nötige Sauerstoffmenge. Zieht man von dieser die
                              									schon im Brennstoff enthaltene Sauerstoffmenge ab, so erhält man die aus der Luft
                              									zuzuführende Menge. Und da diese in der Luft durch Stickstoff im Verhältnis von N2 : O2 = 79,00 : 21,00
                              									verdünnt ist, so erhält man durch Multiplikation der Zahl der zuzuführenden O2 Molen mit \frac{79,00}{21,00}=3,762
                              									die gleichzeitig mit eingeführte Zahl N2 Molen, welche mit der O2 Zahl zusammen die gesamte Luft ergibt.
                              									Würde man die letztere mit dem Molekelgewicht der Luft 28,89 multiplizieren, so
                              									würde man die zum vollständigen Verbrennen von 1 kg Brennstoff nötige Luft in kg
                              									erhalten. Da aber diese Zahl nicht gebraucht wird, so habe ich auch die Rechnung
                              									nicht durchgeführt.
                           III.
                           
                              
                                 
                                 „C“
                                 „H2“
                                 „S“
                                 ∑O2
                                 
                                    O
                                    2
                                    
                                 
                                    N
                                    2
                                    
                                 
                                    L
                                    
                                 
                              
                                 1
                                 0,07099
                                 0,01095
                                 0,00033
                                 0,08227
                                 0,08090
                                 0,30434
                                 0,38524
                                 
                              
                                 2
                                 0,06791
                                 0,01248
                                 0,00020
                                 0,08059
                                 0,07799
                                 0,29041
                                 0,36840
                                 
                              
                                 3
                                 0,06760
                                 0,01060
                                 0,00038
                                 0,07858
                                 0,07704
                                 0,28982
                                 0,36686
                                 
                              
                                 4
                                 0,03783
                                 0,00933
                                 0,00112
                                 0,04828
                                 0,04493
                                 0,16899
                                 0,21392
                                 
                              
                           IV.
                           
                              
                                 
                                 
                                    CO
                                    2
                                    
                                 
                                    SO
                                    2
                                    
                                 [H2O]
                                 
                                    H
                                    2
                                    O
                                    
                                 
                                    g
                                    
                                 
                                    N
                                    2
                                    
                                 
                                    G
                                    
                                 
                              
                                 1
                                 0,07099
                                 0,00033
                                 0,02190
                                 0,02292
                                 0,09424
                                 0,30434
                                 0,39858
                                 
                              
                                 2
                                 0,06791
                                 0,00020
                                 0,02495
                                 0,02591
                                 0,09402
                                 0,29041
                                 0,38443
                                 
                              
                                 3
                                 0,06760
                                 0,00038
                                 0,02120
                                 0,02212
                                 0,09010
                                 0,28982
                                 0,37992
                                 
                              
                                 4
                                 0,03783
                                 0,00112
                                 0,01865
                                 0,03491
                                 0,07386
                                 0,16899
                                 0,24285
                                 
                              
                           Das Resultat dieser Rechnung ist in obenstehender Tabelle III zusammengefasst, in
                              									welcher unter „C“, „H2“
                              									„S“ die zum Verbrennen dieser Bestandteile
                              									nötige Zahl O2 Molen
                              									stehen; die nächste Kolumne gibt unter ∑ O2die Summe dieser drei. O2 ist die aus der Luft zuzuführende Zahl
                              										O2 Molen und N2 und L geben dann die mitgeführten Stickstoffmolen und die
                              									gesamte Luft.
                           In der nächsten Tabelle IV sind nun mit Hilfe der chemischen Reaktionsgleichungen aus
                              									Tabelle II die durch Verbrennen entstehenden Molen CO2, SO2 und [H2O] aufgeführt; mit dieser letzten Menge ist dann aus
                              									Tabelle II die schon im Brennstoff enthaltene Wassermenge zusammengezählt und unter
                              										H2O als Gesamtgehalt der Heizgase an Wasserdampfmolen
                              									aufgeführt. Die nächste Kolumne gibt unter g die Summe
                              									von CO2, SO2 und H2O, also aller dreiatomigen Molekeln der Heizgase,
                              									welche nach Gleichung 9 für die Berechnung der Molekelwärmen gebraucht wird. Unter
                              										G steht die durch Zusammenzählen von g mit N2 aus Tabelle III sich ergebende Gesamtzahl der
                              									Molen der Heizgase.
                           Diese Tabelle gibt also die Menge und Zusammensetzung der Heizgase, wie sie beim
                              									Verbrennen von 1 kg Brennstoff mit der chemisch nötigen Luftmenge entstehen.
                           Nun wird aber in der Praxis die Verbrennung niemals mit der gerade nötigen Luftmenge
                              									durchgeführt, vielmehr wird stets ein Luftüberschuss angewendet.
                           Bezeichnen wir mit μ das Verhältnis \frac{100,00}{21,00}=4,762 der
                              									Luftmolen zu den in ihnen enthaltenen Sauerstoffmolen und nennen die in Tabelle III
                              									aufgeführte Zahl Sauerstoffmolen, welche von aussen zugeführt werden müssen, n0, so ist nn =(μ – 1) n0 die in Tabelle III unter N2 angeführte Zahl der Stickstoffmolen und
                              										G = g + nn
                              									= g + (μ – 1) n0 ist die Gesamtzahl
                              									der Molen der Heizgase, welche aus 1 kg, Brennstoff entstehen. Geht aber die
                              									Verbrennung mit der φfachen Luftmenge vor sich, werden
                              									also nicht nn + n0 Luftmolen zugeführt,
                              									sondern φ . (nn + n0), so dass also die überschüssige Luft (φ – 1) (nn + n0) beträgt, so kommt
                              									diese Molenzahl noch zu der beim Verbrennen mit der chemisch nötigen Luftmenge
                              									entstehenden Molenzahl hinzu und die Gesamtzahl der jetzt entstehenden Molen der
                              									Heizgase ist
                           G = g
                                 										+(μ – 1) n0
                              									+(φ – 1) (nn + n0) = g + (μ . φ – 1) n0 . . . . . . . .
                              									13)
                           Die Molekelwärme der Heizgase lässt sich nun berechnen, indem man in die Gleichung 9
                              									an Stelle von nn setzt
                              										(μ . φ – 1) n0, denn es ist gleichgültig, wie sich diese Zahl auf
                              									Sauerstoff und Stickstoff verteilt, da beide Gase bei jeder Temperatur dieselbe
                              									Molekelwärme haben. Ferner greife ich noch, da die Abhängigkeit der Molekelwärme der
                              									schwefligen Säure von der Temperatur noch nicht festgestellt ist, SO2 mit CO2 zusammen, denn nach
                              									dem Gesetz von Petit und Dulong müsste die Konstante der Molekelwärme für beide dieselbe sein und
                              									falls wirklich die Abhängigkeit von der Temperatur eine etwas andere wäre, was aber
                              									wenig wahrscheinlich ist, so würde der Einfluss dieses Unterschiedes doch zu gering
                              									sein, um das Resultat zu beeinflussen.
                           Zur Berechnung der Molekelwärmen der Heizgase gebrauchen wir also nur die Zahl g der dreiatomigen Molen, die Zahl nk die Kohlensäuremolen
                              									zusammengefasst mit den Schwefligsäuremolen, und die Zahl n0 der aus der Luft zuzuführenden
                              									Sauerstoffmolen. Ich stelle diese Werte hier noch einmal zusammen.
                           V.
                           
                              
                                 
                                 
                                    g
                                    
                                 
                                    n
                                    k
                                    
                                 
                                    n
                                    0
                                    
                                 
                              
                                 1
                                 0,09424
                                 0,07132
                                 0,08090
                                 
                              
                                 2
                                 0,09402
                                 0,06811
                                 0,07799
                                 
                              
                                 3
                                 0,09010
                                 0,06798
                                 0,07704
                                 
                              
                                 4
                                 0,07386
                                 0,03895
                                 0,04493
                                 
                              
                           
                        
                           
                              Die Abhängigkeit des Arbeitswertes der Heizgase von
                                 										Brennstoff und Luftüberschuss.
                              
                           Auf Grund des Carnot-Clausiusschen Satzes kann von dem
                              									in den Heizgasen enthaltenen Heizwert des Brennstoffes nur ein ganz bestimmter Teil
                              									in Arbeit verwandelt werden, während der Rest als Wärmeenergie bestehen bleibt und
                              									vom Wärmeträger nach aussen hin an eine Wärmesenke abgegeben werden muss, damit
                              									dieser wieder in seinen Anfangszustand zurückkehren kann.
                           Aus Gleichung 1 ergibt sich nun, dass die aus einer bestimmten Wärmeenergiemenge bei
                              									gegebener Temperatur Tq
                              									der Wärmequelle zu gewinnende Arbeit um so grösser ist, je tiefer die Temperatur Ts der
                              									Wärmesenke ist. Die tiefste Temperatur, welche uns ohne weiteres, d.h. ohne
                              									besondere Kosten zur Verfügung steht, ist die atmosphärische; wir werden somit als
                              									Temperatur der Wärmesenke 20° annehmen, d.h. Ts = 273 + 20 = 293 setzen.
                           Die Temperatur, bei welcher der Wärmeträger die Wärmeenergie aus der Wärmequelle
                              									aufnimmt, muss nach derselben Gleichung möglichst gross sein. Sie ist uns also durch
                              									die Temperatur der Heizgase gegeben, denn grösser als die Temperatur der
                              									Wärmequelle, d.h. der Heizgase kann sie nach dem Prinzip von Clausius nicht sein. Diese ist aber veränderlich, denn sie nimmt ja ab in
                              									dem Masse wie die Heizgase Wärme abgeben. Es ist also, da nur die Wärmesenke, nicht
                              									aber auch die Wärmequelle eine konstante Temperatur hat, nicht möglich, zur
                              									Ausnutzung der Wärmeenergie der Heizgase einen einfachen Carnotschen Prozess durchzuführen.
                           Zeichnen wir uns, um trotzdem zu einem Ausdruckfür das Maximum der aus den
                              
                              									Heizgasen zu gewinnenden Arbeitsmenge, für den Arbeitswert der Heizgase, zu gelangen
                              									nach Gleichung 12 die Temperatur-Entropie-Kurve der Heizgase in das
                              									Temperatur-Entropie-Diagramm ein (Fig. 10) und
                              									tragen in dasselbe auch die Temperatur Ts = 293 der Wärmesenke ein, dann muss, da
                              									wir oben bei der Berechnung der Rosttemperatur angenommen hatten, dass die zum
                              									Verbrennen verwendete Luft mit der Temperatur 20° auf den Rost gelange, nach der
                              									Bedeutung des Diagrammes die Fläche [A B b a] den
                              									Heizwert H des Brennstoffes darstellen. Von dieser
                              
                              									Fläche schneidet nun die Isotherme der Wärmesenke T0 = 293 die Fläche [A b' b
                                 										a] ab.
                           
                              
                              Textabbildung Bd. 319, S. 155
                              Fig. 10.
                              
                           Die durch diese Fläche dargestellte Wärmeenergie muss an die Wärmesenke abgegeben
                              									werden, denn alle Elemente derselben haben schon eine Temperatur, die kleiner ist
                              									als die der Wärmesenke, sie können also kein Temperaturgefälle nach Wärmesenke hin
                              									mehr entwickeln, also nach dem Carnotschen Satz keine
                              									Arbeit mehr leisten. Dagegen haben alle oberhalb \overline{A\,b'} liegenden Wärmeteilchen
                              									ein Gefälle nach der Wärmesenke, können also Arbeit liefern, und man wird
                              									dementsprechend den Arbeitswert der Heizgase erhalten, wenn man sämtliche so zu
                              									gewinnende Arbeit wirklich gewinnt; d.h. der Arbeitswert ist gegeben durch die
                              									dreieckartige Fläche [A B b'], welche übrig bleibt wenn
                              									man vom Heizwert H = [A B b
                                 										a] die Fläche [A b' b a] abzieht.
                           
                              
                                 (Fortsetzung folgt.)