Thermoelektricität,
früher Bezeichnung der an erwärmten
Krystallen auftretenden Elektricität (s. Pyroelektricität).
Heute wird der
Name Thermoelek
tricität lediglich für die von
Th. Seebeck (1822) entdeckten Erscheinungen gebraucht. Seebeck wurde zu seiner
Entdeckung geführt, als er untersuchen wollte, ob die
Voltasche elektromotorische Kraft
[* 2] bei Berührung
zweier verschiedener Metalle von der
Temperatur abhängig sei, welche Vermutung sich in der That bestätigte.
Bildet man durch Verlöten einen
Ring aus Wismut und
Antimon mit den zwei Lötstellen
A und B (s. Fig. 1), so zeigt sich, wenn
man die eine
Stelle, z. B. A erwärmt, sofort ein
elektrischer Strom
(Thermostrom), der durch diese
Stelle
vom Wismut zum
Antimon geht, was man daraus erkennt, daß eine
Magnetnadel n s innerhalb dieses
Ringes mit ihrem Nordpol n hinter
die Ebene der Zeichnung ausweicht. Durch Versuche mit vielen Metallen gelangte Seebeck zur
Aufstellung einer der
Voltaschen
analogen thermoelek
trischen
Spannungsreihe
(Antimon,
Eisen,
[* 3]
Zink,
Silber,
Gold,
[* 4] Zinn,
Blei,
[* 5]
Quecksilber, Kupfer,
[* 6] Platin, Wismut).
Durch Verlötung abwechselnder Wismut- und Antimonstäbe nach [* 1] Fig. 2 stellte Seebeck sog. Thermosäulen her, an denen stärkere Ströme auftraten, wenn man alle geradzahligen oder alle ungeradzahligen Lötstellen erwärmte. Bei Erwärmung aller Lötstellen würden die Ströme der geradzahligen jenen der ungeradzahligen Stellen entgegenwirken und sie aufheben. Zum Zwecke der leichtern Handhabung sind alle Lötstellen der einen Art auf der einen, jene der andern Art auf der andern Seite angeordnet.
Von diesen Thermosäulen hat Melloni (1833) wichtige Anwendungen gemacht zum Studium der Wärmestrahlung. [* 7] Die Flächen der Thermosäule wurden zur leichtern Aufnahme der Wärmestrahlen berußt. Die durch die Bestrahlung entstehenden Thermoströme werden an einem Galvanoskop [* 8] (s. d.) sichtbar gemacht. Eine solche Verbindung von Thermosäule und Galvanoskop (Multiplikator) heißt Thermomultiplikator. Markus hat 1864 aus Legierungen eine Thermosäule von hoher elektromotorischer Kraft hergestellt, deren Wirkung jedoch beim Gebrauch bald abnimmt. Dauerhafter sind die Säulen [* 9] von Noë, Clamond und Gülcher, deren Elemente ebenfalls Legierungen sind.
Eine wichtige Ergänzung zur Entdeckung Seebecks bildet die
Beobachtung, daß der
Strom einer galvanischen
Batterie, durch die
Berührungsstelle von Wismut zu
Antimon gesendet, diese abkühlt, hingegen dieselbe erwärmt, sobald er durch die Berührungsstelle
von
Antimon zu Wismut fließt. Es ist dies eine Art Polarisation
[* 10] (s.
Elektrische Polarisation).
[* 11] W.
Thomson
hat nachzuweisen versucht, daß jeder elektrische
Strom einen Wärmestrom, und F. Kohlrausch, daß jeder Wärmestrom einen
elektrischen
Strom nach sich zieht, wodurch in
Bezug auf Thermoelek
tricität ganz neue
Gesichtspunkte gewonnen wurden.
Elemente, welche einen Thermostrom liefern und zur Konstruktion der Thermosäulen (s. Thermoelektricität) dienen.
(grch.), ein Instrument, welches die Temperatur selbstthätig aufzeichnet. Als Thermograph läßt sich jedes Thermometer [* 12] (s. d.) verwenden. Beim Quecksilberthermometer kann man den Stand des Meniskus photographisch registrieren; auch wendet man Sonden an, welche, mit einem Schreibstift niederbewegt, in dem Augenblick festgehalten werden, wo sie den Meniskus erreichen, und dann sich wieder heben. Der Stift zeichnet dann auf einem Papierstreifen parallele Striche von verschiedener Länge, deren untere Endpunkte den Verlauf der Temperatur erkennen lassen.
Metallthermometer verwendet man in Form von krummen Röhren, [* 13] wie sie beim Federbarometer zur Anwendung kommen. Die mit Weingeist gefüllten Röhren erleiden bei Temperaturänderungen ganz bestimmte Änderungen ihrer Krümmung, welche durch einen Stift auf eine Papierfläche übertragen werden. Auch das Luftthermometer läßt sich als Thermograph konstruieren und wird dann stets, um den Einfluß des Luftdrucks zu berücksichtigen, mit einem Wagebarometer zusammen aufgestellt, welche Vereinigung man als Barothermograph bezeichnet.
(grch.), die graphische Darstellung der Temperatur, insbesondere der Bluttemperatur der Fieberkranken.
soviel wie Hypsothermometer (s. d.). ^[= Barothermometer, Thermobarometer, ein 1724 von Fahrenheit erfundenes Instrument, ...]
(grch.), das Ätzen mittels hoher Hitzegrade.
(grch.) oder Thermocautère, ein von Paquelin erfundenes (daher auch Paquelinscher Brennapparat genanntes) Instrument zur Anwendung der Glühhitze bei chirurg. Operationen, besteht aus einem hohlen Platinbrenner, der über einer Flamme [* 14] bis zur Glühhitze erwärmt und sodann durch Benzindämpfe, die vermittelst eines Gummigebläses zugeführt werden, glühend erhalten wird.
Früher wurde statt dessen das Brenneisen oder Glüheisen (s. d.) verwendet.
s. Luminescenz ^[= (neulat.). Durch eine ganze Reihe verschiedener Ursachen können Körper zum Leuchten, zur Aussendun ...] (Bd. 17).
Maschinen, s. Pyromagnetische Maschinen (Bd. 17).
[* 12] (grch.), physik. Instrument zur Bestimmung der Temperatur (s. d.). Die gewöhnlichsten Thermometer bestehen aus einer engen, in ihrer ganzen Länge gleichweiten Glasröhre mit einer unten angeblasenen Kugel, die nebst einem Teil der Röhre mit Quecksilber oder Weingeist gefüllt, dann oben luftleer gemacht und zugeschmolzen ist (s. Fig. 1). Da sich das Quecksilber oder der Weingeist beim Erwärmen stärker ausdehnt und beim Erkalten stärker zusammenzieht als das Glas, [* 15] so muß die Flüssigkeit in der engen Röhre des Thermometer beim Erwärmen steigen und beim Erkalten fallen. Um dieses Steigen und Fallen [* 16] an allen Orten und mit verschiedenen Thermometer auf vergleichbare Weise messen zu können, hat man zwei feste Punkte (Fundamentalpunkte) an jedem Thermometer angenommen, die gewissen, überall leicht wiederzufindenden Wärmezuständen entsprechen. Der eine derselben (der Gefrier-, Eis- oder Frostpunkt, in der [* 1] Figur mit EP bezeichnet) wird bestimmt, indem man das in schmelzendes Eis [* 17] oder besser
Schnee, [* 19] der andere (der Siedepunkt, in der [* 18] Figur mit SP bezeichnet), indem man es in den Dampf [* 20] des bei 760 mm Quecksilberdruck siedenden Wassers taucht. Die festen Punkte, wo das Quecksilber in beiden Fällen steht, werden auf der Röhre durch Striche markiert. Der Raum zwischen beiden Punkten wird dann in eine gewisse Anzahl gleicher Teile (Grade) geteilt. Mehrere solcher Grade von derselben Große pflegt man dann auch noch oberhalb und unterhalb der Fundamentalpunkte aufzutragen.
Bei dem hundertteiligen Celsiusschen Thermometer (1742) ist der Abstand zwischen beiden Fundamentalpunkten in 100 Grade, bei dem Réaumurschen Thermometer (1730) in 80 Grade, bei dem Fahrenheitschen Thermometer (1709) in 180 Grade geteilt. (S. Celsius, Réaumur und Fahrenheit.) Bei dem Celsiusschen und Réaumurschen Thermometer ist der Eispunkt mit 0°, der Siedepunkt des Wassers bei dem erstern mit 100°, bei dem letztern mit 80° bezeichnet; bei dem Fahrenheitschen Thermometer aber ist der Eispunkt mit 32°, der Siedepunkt mit 212° bezeichnet, wodurch Fahrenheit den Vorteil erreichen wollte, daß man im täglichen Leben meist nur mit positiven Graden auskommt; die Grade unter Null werden mit - (minus) bezeichnet. Bedeutet R Réaumur, C Celsius, F Fahrenheit und will man einen beliebigen Temperaturgrad n° einer Skala in Graden einer der beiden andern Skalen ausdrücken, so gilt:
n° C. = 4/5 n° R. = (9/5 n + 32) °F.;
n° R. = 5/4 n° C. = (9/4 n + 32) °F;
n° F. = 5/9 (n-32) °C. = 4/9 (n-32) °R.
Vergleichstabelle der drei Skalen.
C | R | F | C | R | F | C | R | F |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
-40 | -32 | -40 | 5 | 4 | 41 | 55 | 44 | 131 |
-35 | -28 | -31 | 10 | 8 | 50 | 60 | 48 | 140 |
-30 | -24 | -22 | 15 | 12 | 59 | 65 | 52 | 149 |
-25 | -20 | -13 | 20 | 16 | 68 | 70 | 56 | 158 |
-20 | -16 | - 4 | 25 | 20 | 77 | 75 | 60 | 167 |
-17,8 | -14,2 | 0 | 30 | 24 | 86 | 80 | 64 | 176 |
-15 | -12 | 5 | 35 | 28 | 95 | 85 | 68 | 185 |
-10 | - 8 | 14 | 40 | 32 | 104 | 90 | 72 | 194 |
- 5 | - 4 | 23 | 45 | 36 | 113 | 95 | 76 | 203 |
0 | 0 | 32 | 50 | 40 | 122 | 100 | 80 | 212 |
Gegenwärtig ist, nach dem Vorgehen Frankreichs, im wissenschaftlichen Leben fast durchgehends die Celsius-Skala im Gebrauch, und dieselbe verbreitet sich auch immer mehr im gewöhnlichen Leben fast aller Kulturländer; nur in England und Nordamerika [* 21] hat die Fahrenheit-Skala im alltäglichen Leben noch Geltung, während die bis auf die Neuzeit allgemein verbreitete Réaumur-Skala immer mehr von der Celsius-Skala verdrängt wird. Das Quecksilber ist im allgemeinen dem Weingeist und andern Flüssigkeiten zur Verfertigung des Thermometer vorzuziehen, weil es einen sehr tiefen Gefrierpunkt (-40° C.) und einen sehr hohen Siedepunkt (+360° C.) hat, mithin innerhalb weiter Temperaturgrenzen seine Anzeigen geben kann.
Zur Beobachtung größerer Kältegrade empfehlen sich Weingeistthermometer, da der Weingeist auch bei den größten künstlichen Kältegraden nicht gefriert. Auch Toluol ist als thermometrische Substanz versucht worden; da es den fünffachen Ausdehnungskoefficienten hat von dem des Quecksilbers, so wird dadurch die fünffache Empfindlichkeit des Instruments erzielt. Die Anfertigung genauer Thermometer erfordert so viel Vorsicht, eine so sorgfältige Auswahl der Glasröhren, Reinheit des Quecksilbers, Genauigkeit bei Bestimmung der Fundamentalpunkte und der Graduierung u. s. w., daß die billigen Thermometer meistens sehr ungenau sind. Alle genauen Thermometer, besonders die zu wissenschaftlichen Zwecken bestimmten, müssen aus Thermometerglas (s. Glas für wissenschaftliche Zwecke) gefertigt sein. Zu den empfindlichsten Thermometer gehören die Fieberthermometer (s. d.) der Ärzte.
Soll ein Quecksilberthermometer über 100° gebraucht werden, so darf es nicht luftleer sein, weil das Quecksilber im luftleeren Raum bei wenig Graden über 100° zu sieden beginnt und so leicht Abtrennungen der Quecksilbersäule eintreten. Man muß es dann mit Stickstoffgas über dem Quecksilber füllen. Von Recklinghausen [* 22] erzeugt bei seinem neuen Thermometer den Druck im Kapillarrohr durch flüssige Kohlensäure; das Glas dieses Thermometer ist so widerstandsfähig, daß es für Temperaturen bis zu 550° zu brauchen ist. Umfaßt das Thermometer nur wenig Grade, fehlt ihm namentlich einer oder beide Fundamentalpunkte, so kann die Einteilung nur nach einem Normalthermometer richtig gewonnen werden. Ein solches Normalthermometer, nach welchem die Teilung eingerichtet wird, kann nur ein fundamental bestimmbares Instrument sein.
Neben den gewöhnlichen hat man Thermometer zu besondern Zwecken. Unter diesen sind zunächst die sog. Ausflußthermometer zu erwähnen. Man füllt nämlich ein gläsernes Gefäß [* 23] von der im Artikel Ausdehnung [* 24] durch [* 18] Fig. 3 und 4 dargestellten Form bei 0°, während es in schmelzendem Eise liegt, bis zur Spitze der Röhre oder bis zur Marke mit Quecksilber. Wenn die Kugel nun bis zum Siedepunkte des Wassers erhitzt wird, so fließt aus der offenen Spitze oder über die Marke ein Teil Quecksilber, dessen Gewicht man genau bestimmt. Um dann die Temperatur eines Ortes zu messen, stellt man die von neuem bei 0° mit Quecksilber gefüllte Kugel dort hin, sammelt das aus der Spitze ausgeflossene oder über die Marke getretene Quecksilber und kann aus der Vergleichung seines Gewichts mit dem Gewicht des beim Siedepunkt des Wassers ausgeflossenen Quecksilbers die Temperatur berechnen. Die Ausflußthermometer dienen als Geothermometer (s. d.) zum Messen der Temperatur des Erdinnern.
Weit empfindlicher als die mit Flüssigkeiten gefüllten Thermometer sind die Gasthermometer, in denen die Ausdehnung oder Spannkraftzunahme eines Gases zur Bestimmung der Temperatur dient. Gasthermometer aus verschiedenem Glase und mit verschiedener Gasfüllung stimmen namentlich außerhalb des Intervalles von 0° bis 100° C. viel besser untereinander überein, als Quecksilberthermometer aus verschiedenem Glase. Dies erklärt sich daraus, daß erstens verschiedene Gase, [* 25] unter gleichen Umständen miteinander erwärmt, sich sehr nahe gleich verhalten und zweitens, daß die den Quecksilberausdehnungen nicht ganz proportionalen Volumenänderungen des Glasgefäßes bei Gasthermometern ihren Einfluß viel weniger geltend machen können, da sich das Quecksilber etwa 7 mal, das Gas aber 146 mal stärker ausdehnt als das Glas.
Deshalb giebt man für genauere wissenschaftliche Untersuchungen die Temperatur nach dem Luftthermometer an. Gewöhnlich pflegt man das Volumen des Gases konstant zu halten und ermittelt die Temperatur durch Druckmessungen. Eine zweckmäßige Form des Gasthermometers ist das in [* 18] Fig. 2 dargestellte Luftthermometer von Jolly. Ein größeres Glasgefäß a steht durch eine enge Röhre b mit einem Barometer [* 26] in Verbindung, die Höhe H der Quecksilbersäule giebt ¶