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Verbrennung und Wärmeeffekt unserer Brennmaterialien.

Von Rothberg- Lindener. ( Schluß.)

Die aus der chemischen Natur verschiedener Stoffe allein hervorgehenden Unterschiede der Brennkraft zeigen sich bei Ver­gleich einiger bekannten chemisch reinen Verbindungen; es er geben nämlich bei vollkommener Verbrennung:

1 Gewichtstheil Wasserstoff 34 462 Wärmeeinheiten. Kohlenstoff 8080 Kohlenoxyd 5 630

1

"

1

"

1

Aether

"

1

Alkohol

"

1

1

"

"

"

9027

"

7183

"

19

Terpentinöl 10 852 Wachs

10 496

Zur praktischen Ermittelung der Brennkraft, als absoluten Wärme­effekts, bedient man sich gewöhnlich der Methode von Karmarsch . Es wird darnach diejenige Wassermenge bestimmt, die durch ein Kilo verschiedener Brennstoffe in Dampf übergeführt wird. Da nach Regnaults Versuchen 652 Wärmeeinheiten erforderlich sind, um 1 Kilo Wasser von 0 Grad in Dampf von 150 Grad zu verwandeln, so braucht man die gefundenen Kilo Dampf nur mit dieser Zahl zu multipliziren, um die gesuchte Brennkraft in Wärmeeinheiten ausgedrückt zu erhalten. Gewöhnlich spart man sich das letztere Erempel, und man findet daher die Ver­gleichszahlen für die Brennkraft häufig in Kilo Dampf angegeben und dann als Verdampfungskraft bezeichnet.( Es mag passend sein, hier zu bemerken, daß es sehr wünschenswerth wäre, wenn auch auf diesem Gebiete etwas sparsamer mit der gebräuchlichen Bezeichnung Kraft" in vielerlei Zusammensetzung zur Bezeich­nung ähnlicher und unähnlicher Eigenschaften von Körpern um­gegangen würde. Es wird auf dem jezigen Wege nur viel Un­sicherheit und Verwirrung erzeugt!)

Statt der obigen Zahlen kann man also auch den absoluten Wärmeeffekt von Kohlenstoff gleich 12,4 Kilo, den von Wasser­stoff gleich 52,9 Kilo Wasserdampf von 150 Grad C. sezzen.

Die Heizkraft oder der pyrometrische Wärmeeffekt eines Brenn­materials wird durch die Temperatur ausgedrückt, welche bei vollständiger Verbrennung desselben herrscht. Die hierbei erhal­tenen hohen Temperaturen werden in Graden ausgedrückt, welche in letzter Reihe auf unsere bekannten Quecksilberthermometer be­zogen werden. Es ist dabei aber zu bemerken, daß die Zuver­lässigkeit dieser Zahlen an sich eine sehr schwankende ist; denn bei 360 Grad siedet das Quecksilber bereits, so daß Messungen höherer Temperaturen mit ihm gar nicht mehr ausführbar sind, während die von diesem Instrument gewährte Sicherheit sogar schon bei viel tieferen Graden aufhört, da die Ausdehnung des Quecksilbers schon viel früher aufhört regelmäßig zu sein. Nun hat man zwar sogenannte Pyrometer oder Hißemesser konstruirt, deren Mehrzahl durch Beobachtung der Ausdehnung schwer schmelzbarer Metalle, oder anderer Körper von gleicher Eigen­schaft, einen Schluß auf die Temperatur gewähren sollen. Es ist jedoch einmal die Handhabung solcher Instrumente in hohen Hißegraden mit großer Schwierigkeit verknüpft und gibt zu großen Ungenauigkeiten Anlaß, andererseits liegt ihnen die Voraussetzung zu Grunde, daß die bei niederer Temperatur festgestellte Aus­dehnung, welche durch Quecksilberthermometer beobachtbar ist, auch bei höheren Graden ebenso regelmäßig stattfinde, was nicht zu beweisen ist, da dann aber das ursprüngliche Maß zu exakten Beobachtungen nicht mehr geeignet und auch festgestellt ist, daß je näher den Schmelzpunkten, die Ausdehnung der Metalle um so mehr von ihrer sonstigen Gleichmäßigkeit abweicht. Man muß sich daher vorläufig mit der annähernden Ermittelung des pyro­metrischen Wärmeeffekts durch Rechnung begnügen, welche den in Wärmeeinheiten bestimmten absoluten Wärmeeffekt zum Aus­gang nimmt.

Auf diese Weise hat man gefunden, daß der pyrometrische Wärmeeffekt des reinen Kohlenstoffs größer, der des Wasserstoffs kleiner ist, als der jedes anderen brennbaren Körpers. Da nun die Flammbarkeit der Brennstoffe hinsichtlich ihrer chemischen Zu sammensetzung von ihrem Gehalt an Wasserstoff abhängt, so geht daraus hervor, daß der pyrometrische Wärmeeffekt um so geringer sein muß, je größer der Antheil flammbarer Bestandtheile in einem Brennstoff ist, also der von Holz geringer, als der von Steinkohle, der von jüngeren Steinkohlen geringer, als der von

geologisch älteren, sowie daß durch Verkohlen oder Verkoken dieser Materialien ihr pyrometrischer Effekt erhöht werden muß; während bezüglich des absoluten Wärmeeffekts das Gegentheil stattfindet. Der Grund davon liegt darin, daß der durch Ver­brennen von Wasserstoff entstehende Wasserdampf fast viermal so viel Wärme bedarf, um zu derselben Temperatur erhitzt zu wer­den, als die aus der Kohle entstandene Kohlensäure.

Der pyrometrische Wärmeeffekt der Brennstoffe ist einer ganz ungemeinen Steigerung dadurch fähig, daß man dieselben statt mit Luft, durch Zuführung von reinem Sauerstoff verbrennt. So ergibt Kohlenstoff, an der Luft verbrannt, eine Temperatur von 2700 Grad, mit Sauerstoff dagegen eine von 10082 Grad. Es wird von diesem Umstand z. B. beim Schmelzen von Platin Gebrauch gemacht.

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Der Gehalt der Brennstoffe an hygroskopischem, das ist durch Erwärmen bis wenig über Siedhize austreibbarem Wasser kommt allemal bei Bestimmung des Brennwerths in Betracht, und zwar als ein schädlicher Bestandtheil, welcher den Werth vermindert. Das ist ebenso der Fall, wenn die Feuchtigkeit schon von Natur, von Anbeginn an sich in dem Material befindet, wie etwa in frisch gefälltem Holz, oder wenn beim Lagern durch Regen, oder gar- wie so viele Leute es für vortheilhaft halten den Steinkohlen kurz vor dem Verbrennen reichlich Wasser zugesetzt wird. Denn jeder Gewichtstheil Kohlenstoff kann nur einmal sein Aequivalent an Wärme ergeben, und wenn dasselbe im Heiz­loch zum Verdampfen von Wasser verbraucht und als Wasser­dampf in den Schornstein gejagt wird, so kann das gleiche Quantum Wärme weder der Zimmerluft zugute kommen, noch auch zum Sieden von Wasser im Topf oder im Dampfkessel zum zweiten mal dienstbar gemacht werden. Um dennoch den be­nöthigten Effekt hervorzubringen, muß also ein Mehraufwand an Brennstoff stattfinden.

Am brennbarsten sind aus schon angeführtem Grunde von unseren gebräuchlichen Brennstoffen die Holzarten; und zwar nehmen in dieser Beziehung die weichen Hölzer, weil am poröse­sten, die erste Stelle ein, und es lassen sich unter ihnen die Nadelhölzer am leichtesten entzünden und brennen am besten fort. Diesen steht das Birkenholz am nächsten. Die harzreichen Nadel­hölzer sind zugleich die flammbarsten.

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Auf das Volumen bezogen, hat man die Heizkraft verschie­dener Arten von Holz durch folgende Verhältnißzahlen aus­drückbar gefunden, wobei das beste, Eichenholz, als Einheit gesetzt ist: Eiche gleich 1 Weide gleich 0,64 Ulme Ahorn Birke Buche Tanne

"

"

11

"

"

0,94 Pappel 0,90 Föhre 0,88 Fichte 0,84 Linde 0,66

"

0,63

0,62

"

"

0,59

0,55

"

Der Unterschied in dieser nach abnehmenden Werthen geordneten Reihe ist ein so bemerkenswerther, daß z. B. mit 1 Kubikmeter Tannenholz mur 2/3, mit demselben Quantum Lindenholz wenig über die Hälfte des Heizeffekts erzielt wird, als mit einem Kubik­meter Eichenholz. Es ist hier zunächst die Heizkraft auf das Raummaß bezogen, da Holz wohl fast überall nach dem Raum, nicht nach Gewicht verkauft wird.

Dagegen ist nach Scheerer der absolute, auf Gewicht bezogene Wärmeeffekt der verschiedenen, gleichförmig getrockneten Hölzer als gleich groß anzunehmen. Der pyrometrische Wärmeeffekt kann nach demselben bei halbgedarrtem Holz( mit 10 pCt. Wasser) gleich 1850 Grad, der des ganz gedarrten auf 1950 Grad ge­setzt werden. Nach Péclet entwickelt sich eine Temperatur von 1683 Grad beim Verbrennen von reinem und trockenem Holz unter der Voraussetzung, daß aller Sauerstoff der Verbrennungs­luft verbraucht wird, dagegen nur eine Temperatur von 960 Grad, wenn nur die Hälfte davon konsumirt wird, was in den gebräuchlichen Feuerräumen gewöhnlich der Fall ist.

Die Verdampfungskraft der verschiedenen Holzarten im un­getrockneten Zustand wechselt von 3,4 bis 4,2 kilo Dampf; falls sie getrocknet sind, steigt sie bei denselben Arten auf 4,3 bis 5,1 Kilo Dampf( d. h. es werden die angegebene Zahl Kilo Wasser