Temperaturmessung rasch und sicher bewirken zu können, waren die äußeren Schrauben der Glasröhren D durch je zwei Platin- bez. Konstantandrähte von 0,2 mm Durchmesser mit den vier mittleren Quecksilbernäpfen Q in dem Schaltkasten S verbunden. Ebenso waren die nach außen führenden Kupferleitungen an Quecksilbernäpfe angeschlossen. Die Ausführung dieser Quecksilbernäpfe ist aus Fig. 5 ersichtlich. In das Grundbrett des Schaltkastens, das zwischen E Fig. 5. den Führungsleisten F am Boden des schmalen Kastens I angeschraubt ist, sind Glasröhren G von 9 mm äußerem Durchmesser eingekittet; auf diesen sitzen, mit einer Bohrung und Klemmschraube versehen, Messingstücke E, und diese erst tragen die eigentlichen Quecksilbernäpfe H aus Hartgummi. Der Kontakt des Quecksilbers mit den Messingzylindern E erfolgt durch die an die letzteren angedrehte durchgehende Befestigungsschraube. Durch amalgamierte Kupferbügel konnte jede beliebige Verbindung zwischen den einzelnen Leitungsenden hergestellt werden. Die Leitungen selbst waren sämtlich vermittelst dünner Glasröhren durch die Wände des Kastens geführt, der noch zum Schutz gegen Luftströmungen durch einen übergreifenden Deckel vollkommen abgeschlossen war. Die Konstanz der Temperatur im Innern dieses Kastens S wurde mittels eines durch den Deckel eingeführten Thermometers des öfteren kontrolliert. Es zeigte sich dabei, daß die Temperatur entweder ganz konstant blieb, oder daß eine Änderung derselben nur so langsam auftrat, daß zwischen den einzelnen Verbindungsstellen keine Temperaturdifferenzen bestehen konnten. IV. Schaltungsschema, allgemeine Messungsmethode und Die Wahl des Schaltungsschemas war durch folgende Überlegungen bedingt: 1. Die Messung der thermoelektrischen Kräfte der Selenpräparate mußte aus den schon eingangs erwähnten Gründen elektrometrisch erfolgen, und zwar wurde, da Spannungsmessungen durch direkte Ablesung der Ausschläge wegen etwaiger Änderungen) der Empfindlichkeit der Instrumente während einer Messungsreihe nicht genügend sicher erschienen, der Messung durch Kompensation der Vorzug gegeben, so daß das Elektrometer nur als Nullinstrument zu dienen hatte. 2. Die hohen Widerstände der Selenpräparate konnten nur durch direkte Ausschläge eines Galvanometers von hoher Empfindlichkeit, also auch hohem Widerstand gemessen werden. (Durch Strom- und Spannungsmessung.) 3. Die zur Temperaturmessung dienenden KonstantanPlatin-Thermoelemente hatten bei den einzelnen Präparaten je nach der eingespannten Länge der 0,05 mm dicken Platinbez. Konstantandrähte etwas verschiedenen Widerstand, der aber schon so hoch war, daß diese Unterschiede nicht durch Vorschalten eines großen Widerstandes genügend unschädlich gemacht werden konnten. Es mußten deshalb zur eigentlichen Temperaturbestimmung stets die thermoelektrischen Spannungen der Konstantan-Platin-Thermoelemente gemessen werden, was am bequemsten durch Vergleichung der Ausschläge eines geeichten Galvanometers bei verschiedenen Vorschaltwiderständen geschehen konnte (vgl. später). Hierzu ist aber, im Gegensatz zu dem bei der Widerstandsmessung Gesagten, ein Galvanometer von geringem Widerstand erforderlich. Es wurde deshalb des benutzte Siemenssche astatische 1) In der Tat zeigte sich später, daß das Elektrometer (nach Dolezalek) bei seiner großen Empfindlichkeit sehr leicht durch äußere elektrische Störungen beeinflußt wurde. Nun war aber in dem Zimmer, in dem die Messungen stattfanden, häufig mit größeren Mengen von Emanium und Radium gearbeitet worden; offenbar hatte dadurch der Raum eine gewisse induzierte Radioaktivität angenommen, denn das Elektrometer konnte mitgeteilte Ladungen nicht lange halten, trotz seiner sorgfältigen Isolation aller Teile durch Bernstein. Es hätte also überhaupt schon deshalb nur bei unbegrenzt zur Verfügung stehenden Strommengen für direkte Ablesungen Verwendung finden können, nicht aber hier, wo infolge des hohen inneren Widerstandes der Selenthermoelemente nur geringe Ströme geliefert werden konnten. Galvanometer1) mit zwei verschiedenen Spulenpaaren versehen: Auf den unteren Glocken magneten wirkten zwei hintereinander geschaltete Spulen von zusammen 3,2 2 Widerstand, auf den oberen dagegen zwei Spulen von zusammen 6500 2 in Hintereinanderschaltung. Beide Spulenpaare liefen in besondere Klemmen aus und gaben Empfindlichkeiten von 500.10-10 bez. 16.10-10 Amp, pro Millimeter Ausschlag. Als Elektrometer sollte ursprünglich das Kapillarelektrometer zur Anwendung kommen. Indessen gelang es wohl nach langwierigen Versuchen, die Empfindlichkeit auf ein außerordentlich hohes Maß zu treiben, ohne die präzise Einstellung einzubüßen. Ich habe etwa gegen 20 Kapillarelektrometer von verschiedener Weite und mehreren Formen besonders nach den von Ostwald) angegebenen Methoden zusammengestellt und, wenn ich dieselben für gewöhnliche Messungen anwandte, zum Teil eine größere Empfindlichkeit erhalten, als sie z. B. von Ostwald als unter normalen Verhältnissen erreichbar bezeichnet wird; bei einer Form wurden nämlich schließlich Empfindlichkeiten von 0,00004 Volt pro 1 Proz. des Okularmikrometers erreicht. Ich hoffe hierüber vielleicht gelegentlich an anderer Stelle ausführlicher berichten zu können. Jedoch funktionierten sämtliche Kapillarelektrometer nur so lange sicher, als die Widerstände des Elektrometerkreises nicht mehr als ca. 1, Millionen 2 betrugen, abgesehen von der langsameren Einstellung bei hohen Widerständen. Bei den enorm hohen Widerständen der Selenpräparate ergaben sich nämlich schon verschiedene Einstellungen je nach der Größe des Widerstandes des Stromkreises, weil das Elektrometer stets selber Sitz einer elektromotorischen Kraft war. Trotz des verschiedenartigsten Vorgehens und peinlicher Sauberkeit ist es nicht gelungen, diese zu beseitigen, indem es offenbar unmöglich ist, die beiden in Betracht kommenden Quecksilberoberflächen auf genau gleicher Beschaffenheit zu erhalten. Bei Messungen unter normalen Verhältnissen macht sich dies allerdings in keiner Weise störend bemerkbar, weil hier der 1) Eingehend beschrieben in L. Grunmach, Lehrb. d. magnet. und elektr. Maßeinheiten und Meßmethoden, p. 353–357. 1895. 2) Ostwald - Lutter, Physiko- chemische Messungen, II. Aufl. p. 333-342. Widerstand des Stromkreises im Verhältnis zu dem sehr hohen inneren (scheinbaren) Widerstand des Kapillarelektrometers verschwindend klein ist. Da die Nullage nämlich als die Einstellung des Instrumentes in kurzgeschlossenem Zustand definiert ist, so ändert sich hier, wenn man das Elektrometer jetzt an die zu messende Stromquelle von nicht zu großem Widerstand anlegt (bis zu 1000 2 und mehr, je nach dem Widerstand des Kapillarelektrometers), der Widerstand des Elektrometerkreises praktisch nicht, sondern nur die elektromotorische Kraft desselben. Hat dagegen die Stromquelle einen nicht zu vernachlässigenden Widerstand, so müßte man als Nulllage diejenige Einstellung betrachten, die sich herstellt, wenn man das Instrument durch einen Widerstand gleich dem der Stromquelle schließt. In der Tat ließ sich leicht durch den Versuch beweisen, daß die Kapillarelektrometer infolge ihrer hohen Empfindlichkeit schon verschiedene Nullstellungen ergaben, wenn man sie einmal ganz kurz schloß und dann durch verschiedene sehr hohe Widerstände. Schon beim Schließen durch 500000 zeigten sich deutliche Differenzen gegen vollkommenen Kurzschluß. Es mußte deshalb schließlich von der Verwendung der Kapillarelektrometer leider abgesehen werden, und es wurde statt dessen ein Quadrantelektrometer nach Nernst-Dolezalek') benutzt. Durch eine kleine Kohle-Zinkbatterie von 100 Zellen, deren einer Pol zur Erde abgeleitet war, wurde die Nadel auf konstantem Potential erhalten. Ferner war das eine Quadrantenpaar zur Erde abgeleitet, während dem anderen. die zu messende Spannung zugeführt wurde. Es ergab sich so eine Empfindlichkeit von 0,00027 Volt pro Millimeter Ausschlag bei 2400 mm Skalenabstand. Das eigentliche Schaltungsschema ist in Fig. 6 dargestellt. I und II sind die schon oben erwähnten Kasten, die das Selenpräparat, bez. die Lampe enthalten, S ist der Schaltkasten mit den Quecksilbernäpfen a bis i. Von dem nur schematisch gezeichneten Selenpräparat Se führen die beiden Platinelektroden zu den inneren Quecksilber 1) Beschreibung vgl. F. Dolezalek, Zeitschr. f. Instrumentenkunde 21. p. 345. 1901. |