DE33405C - Neuerung an der Methode und den Apparaten zur Vornahme thermometrischer Bestimmungen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 42: Instrumente.

GEORGE THOMAS BEILBY in MIDCALDER

(Grafsch. Midlothian, Nordbritannien).

Patentirt im Deutschen Reiche vom 31. December 1884 ab.

Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bilden Neuerungen an der Methode und den Apparaten zur Vornahme thermometrischer Bestimmungen besonders oberhalb und unterhalb der Wirkungsgrenzen der gewöhnlichen Quecksilberthermometer.

Das Verfahren besteht darin, dafs man ' ein bei annähernd constanter Temperatur und constantem Druck aus einem mit trockener Luft oder Gas gefüllten Gefäfs von gegebenem cubischen Inhalt unter der Wirkung der zu messenden Temperatur ausgetriebenes Luft- bezw. Gasvolumen mifst, und dasselbe beruht darauf, dafs sich unter gleichmäfsigem Druck befindliche Gase auch bei der Erwärmung gleichmäfsig ausdehnen.

Der zur Ausführung der vorstehend gekennzeichneten Methode der Wärmemessung dienende Apparat ist auf beiliegender Zeichnung in den Fig. 1 bis 4 in mehreren Varianten dargestellt. Die gleichen Buchstaben zeigen in allen Figuren die gleichen Theile an.

Der Apparat besteht aus folgenden fünf Haupttheilen:

i. einem mit trockener Luft oder einem anderen zweckdienlichen Gase gefüllten und der Einwirkung der zu. messenden Temperatur auszusetzenden' Gefäfs α (Expansionsgefäfs);_

■ 2. einer Mefsröhre b, in" welcher das Volumen des durch Expansion aus α ausgetriebenen Luft - oder Gasquantums durch einen Pfropfen c aus Quecksilber (oder anderem zweckentsprechenden Material) von der äufseren Luft abgeschlossen wird;

3. einer Verbindungsröhre d zwischen dem Expansionsgefäfs α und der Mefsröhre b von so enger Bohrung, dafs der cubische Inhalt derselben, verglichen mit dem ,des Gefäfses a und der Mefsröhre b, verschwindend klein ist;

4. einem durch ein um b gelegtes Gehäuse f gebildeten Mantelraum e, in welchen Dampf oder ein anderes geeignetes Medium von annähernd constantem Druck geleitet wird, so dafs die Röhre b und ihr Inhalt constant auf einer bekannten Temperatur erhalten bleiben;

5. einem selbstthätigen Druckregulator, bei dessen in Fig. 2 dargestellter Form das freie Ende der Mefsröhre b durch eine enge Röhre g von entsprechender Länge mit- einer vertical gestellten, am oberen Ende luftdicht geschlossenen Röhre h (Barometerröhre genannt) verbunden ist, in welcher sich eine Quecksilbersäule i von solcher Höhe befindet, dafs sie den verlangten Druck auf das in der Mefsröhre b enthaltene Gas bezw. die Luft ausübt. Das Rohr h ist ferner bedeutend länger als die darin eingeschlossene Quecksilbersäule, so dafs diese unter der Wirkung der im Apparat eintretenden Volumenveränderungen ohne Aenderung ihrer Höhe und damit des von ihr ausgeübten Druckes sich frei heben und senken kann. . . · .

Anstatt den Druck des in der Röhre b ent-

' haltenen Gases durch den barometrischen Apparat, Fig. 2, zu reguliren, kann man sich

auch der später mit Bezug auf Fig. 3 und 4 beschriebenen Anordnungen bedienen.

Die Arbeitsweise des Apparates ist folgende:

Sobald das Expansionsgefäfs α erwärmt wird, wird ein Theil der darin enthaltenen Luft bezw. des Gases infolge der eintretenden Volumenvergröfserung durch das Verbindungsrohr d in die Mefsröhre b gedrückt und treibt in dieser den Quecksilberpfropfen c in die Höhe, so dafs durch die veränderte Stellung des letzteren zur Gradtheilung von .b das Volumen der aus α nach b gedrückten Luft bestimmt werden kann. Hierbei kann man das .in der Verbindungsröhre d enthaltene Gas, da es von dem Temperaturwechsel unbeeinflufst bleibt, vernachlässigen, ohne die Genauigkeit der Messung ernstlich zu gefährden. ■

Temperatur und Druck des in der Röhre b enthaltenen Gases bezw. der Luft sind bekannt und constant, und die Ausdehnung des Stoffes, aus welchem das Gefäfs α besteht, kann berechnet werden, und ist es daher möglich, die unter der Einwirkung irgend einer unbekannten Temperatur in α stattfindende Ausdehnung der Luft durch Messung des in die Röhre b gedrückten Theiles derselben mit grofser Genauigkeit ,zu bestimmen.

Bei den mit Bezug auf Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausführungsweisen kann der Druck des Gases innerhalb des Apparates durch eine specielle Form desselben regulirt werden oder man läfst denselben mit der Atmosphäre variiren.

Durch die Anordnung Fig, 3 wird in dem Apparat während der Arbeitszeit ein annähernd constanter Druck dadurch erhalten, dafs man das freie· Ende der Mefsröhre b sich in ein luftdicht geschlossenes Gefäfs j von verhältnifsmäfsig grofsem Inhalt endigen läfst. Das Gefäfs j ist gleich der Mefsröhre b von einem Gehäuse/ so umschlossen, dafs rundum ein freier Raum e zum Einleiten von Dampf behufs Aufrechterhaltung einer constanten Temperatur: gebildet ist. Wenn das Verhältnifs der cubischen Inhalte der Mefsröhre b und des Gefäfses j bekannt ist, so kann die Correctur für die schwachen Druckvariationen innerhalb des Apparates leicht an der Gradtheilung angebracht werden.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Instrument nimmt der Druckregulator die Form einer Röhre k an, welche längs der Mefsröhre b nach unten geht und bei / damit communicirt. e ist der aus den übrigen Varianten bekannte, mittelst des Gehäuses / gebildete Mantelraum zur Aufnahme von Dampf behufs Erhaltung einer constanten Temperatur.

Die Dampf-Ein- und bezw. -Auslässe im Mantel f e sind mit m bezw. η bezeichnet.

Durch die Anwendung des Druckgefäfses oder Regulators j oder k wird das Instrument zu einem geschlossenen Thermometer. Nachdem dieses einmal mit trockener Luft oder Gas. gefüllt worden ist, so kann es nicht mehr durch Anlaufen der Innenseiten der Röhren oder des Quecksilbers in Unordnung gebracht werden.

Die Anwendung eines selbstthätigen Druckregulators ,. wie er in verschiedenen Ausführungsformen in obigem beschrieben ist, erspart die Vornahme besonderer barometrischer Bestimmungen, die beim Offenlassen des freien Endes der Mefsröhre b immer unerläfslich sind. Wird jedoch ein solcher Druckregulator nicht benutzt, so ist es angezeigt, die Gradtheilung beweglich zu machen, so dafs sich ihr Nullpunkt je nach dem bei der Messung herrschenden atmosphärischen Druck . einstellen läfst.

Bisher sind noch nie Thermometer in Gebrauch gekommen, welche Temperaturen oberhalb des Siedepunktes des Quecksilbers genau anzuzeigen vermochten und die Bestimmung der Temperatur durch blofses Ablesen der Stellung eines beweglichen Index gestatteten. Mit Hülfe des beschriebenen verbesserten Thermometers können Temperaturen bis zum Erweichungspunkt des Glases ebenso leicht wie niedrigere Temperaturen mittelst Quecksilbers gemessen werden. ■

Die Graduirung eines dieser Erfindung gemäfs construirten Thermometers kann so hergestellt werden, dafs man zunächst die cubischen Inhalte des Expansionsgefäfses α und der Mefsröhre b feststellt und dann an letzterem das Volumen an Gas bezw. Luft markirt, welches jeder Temperatur entspricht,, indem man bei der Berechnung Gebrauch von dem Ausdehnungscoefficienten des Gases für constanten Druck macht. Die Ausdehung der Luft bezw. des Gases in α läfst mit wachsender Temperatur ein bei höherem Temperaturgrad immer kleiner werdendes Volumen nach b gedrückt werden, so dafs also die Grade gegen den oberen Endpunkt der Scala hin immer mehr an Höhe abnehmen. Man kann 'auch gewisse feste Punkte der Scala, wie bei der Graduirung der gewöhnlichen Quecksilberthermometer, auf experimentellem Wege fesstellen und alsdann die übrige Theilung durch Inter- bezw. Extrapolation vervollständigen. Um die Graduirung , zu erleichtern, stellt man sich zweckmäfsig nach bekannter geometrischer Methode Scalen oder Diagramme her, welche die Verhältnisse der verschiedenen Scalentheile darstellen.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche: .

   ι. Zur Ausführung thermometrischer Messungen ein Apparat, bestehend aus der Combination des Expansionsgefäfses a, des kurzen Capillarröhrchens d und der von einem

   Dampf kanal e umschlossenen, durch einen beweglichen Quecksilberpfropfen (Index) c luftdicht geschlossenen Mefsröhre b, Fig. ι, 2, 3 und 4.

   An Apparaten der unter 1. beschriebenen Art in Combination mit der Mefsröhre b die Vorrichtung zur Erhaltung eines annähernd constanten Druckes, bestehend entweder aus dem 'über dem Index c angebrachten Röhrensystem g h, Fig. 2, wel·^. dies mit trockener Luft oder Gas gefüllt und durch die den verlangten Druck ausübende Quecksilbersäule i geschlossen ist, oder aus dem ebenso wie b mit einem Dampfmantel umschlossenen Gasbehälter j, Fig. 3, bezw. der Röhre k, Fig. 4.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.