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Der Erstarrungspunkt von Iridium.

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620
Annalen der Physik. 5. Folge. Band 17. 1933
Der Erstarrufigspumkt v o n I r i d i u m I)
Port 3.H e m r t t h g zcnd E.T.Wertsel
(Mitteilung aus der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt
und dem Bureau of Standards)
(Mit 1Figur)
U b e r s i c h t . Im rotenLicht wurde dasHelligkeitsverhiiltnis zwischen
einem schwarzen Korper, der in erstarrendes Iridium eingetaucht ist,
und einem gleichartigen schwareen Kijrper , der in erstarrendes Gold
eingetaucht ist, sowohl unmittelbar als auch mittelbar bestimmt Die
mittelbare Methode beruht auf der Bestimmung des Helligkeitsverhaltnisses bei den Erstarrungspunkten yon Iridium und Platin und der Berechnung des Ergebnisses aus dem fruher bestimmten Verhaltnis von
Platin zu Gold. Beide Methoden fuhrten innerhalb der Beobachtnngsfehler zu demselbenwert fur das Helligkeitsverhaltnis Iridium xu Gold,
das sich bei der Wellenlange 0,652 p zu 4380 ergab. Hiernach folgt fur
die Erstarrungstemperatur des Iridinms in der internationalen Temperaturskala t = 2454O.
1. Einleitung
Wenn man den Erstarrungs- oder Schmelzpunkt eines
reinen Metalles mit grol3er Genauigkeit bestimmt, so ist eines
der Ziele gewohnlich die genauere Festlegung der Temperatur1) Die Untersuchung wurde im Bureau of Standards ausgefiihrt,
wo der zuerst genannte Verfasser wahrend der Monate April und Mai 1931
als Gast arbeitete. D a die Versuchseinrichtungen bereit standen, konnten
in dieser Zeit die hauptsachlichsten Messungen durchgefiihrt werden.
Erganzungen wurden von dem an zweiter Stelle genannten Verfasser
allein vorgenommen. Wahrend der ganzen Untersuchung leisteten die
Herren W. F. R o e s e r und F. R. C a l d w e l l vom Bureau of Standards
wertvolle Hilfe und zwar sowohl bei der Vorbereitung der Versuche als
auch bei den Messungen.
Die VerGffentlichung dieser Arbeit, welche zugleich im Bureau o f
Standards Journal of Research erscheint, wurde zuruckgehalten, bis die
vollstandige Analyse des verwendeten Iridiums vorlag. Sie ist nach der
chemischen und der spektroskopischen Metbode yon Herrn E d w a r d
W i c h e r s im Bureau of Standards ausgefiihrt und hat ergeben, daB
das Iridium beim AbschluB der Untersuchung uber den Erstarrungspunkt
insgesamt weniger als O,Olo/,, an metallischen Verunreinigungen enthielt.
Der Bericht uber die Analyse, der hier nicht wiedergegeben wird,
erscheint im Journal of Research.
F. Henning u. H. T. Wensel. Erstarrungspunkt von Iridium 621
skala, da jeder gut bekannte E'ixpunkt zur Priifung von Temperaturmefieinrichtungen von Bedeutung ist. Bei der vorliegenden Untersuchung war dieser Gesichtspunkt aber von
untergeordneter Bedeutung. Der hohe Preis des Metalles, die
Schwierigkeiten, es ausreichend zu reinigen und in geeigneter
Weise zu schmelzen, verhindern seine Anwendung fur einen
sekundaren thermometrischen Fixpunkt auger in ganz besonderen Fallen. I n der Tat wiirden die genannten Umstande
&e bei dieser Untersuchung anfgewendete Miihe kaum gerechtfertigt haben, wenn die Ergebnisse nicht zugleich fiir die Messungen auf anderen Gebieten von grundlegender Bedeutung
varen.
Die Farbtemperaturskalen der verschiedenen Laboratorien
sind nicht geniigend sichergestellt und man ist nur unzureichend
dariiber unterrichtet, wieweit diese Sknlen iibereinstimmen. Im
Bureau of Standards besteht der Plan, eine Farbtemperaturskala
auf die Farbe schwarzer Korper zu griinden, deren Temperatur
bei den Erstarrungspunkten von Platin, Rhodium und Iridium
konstant gehalten werden. Aus diesem Grunde ist es wichtig,
genaue Werte fur die Temperatur der Fixpunkte zu kennen.
I n erster Linie aber wurde diese Arbeit durchgefiihrt, urn
neue Daten fiir die Sicherstellung der photometrischen GrundmaBe zu gewinnen. Wenn die Helligkeit einer Kohlenfadenlampe, die bei der Farbtemperatur des Platinpunktes brennt,
verglichen wird mit der Helligkeit eines schwarzen Korpers,
der in erstarrendes Platin taucht, und wenn die Helligkeit einer
Wolframfadenlampe, die bei der Farbtemperatur des Iridiumpunktes brennt , verglichen wird mit der Helligkeit eines
schwarzen Korpers, der in erstarrendes Iridium eingetaucht ist,
dann kann das Verhaltnis der Kerzenstarken dieser beiden
Lampen aus der Temperatur der beiden schwarzen Korper
berechnet werden. Damit ist eine Methode gewonnen, um zwei
photometrische Normallampen von sehr verschiedener Farbtemperatur miteinander zu vergleichen, ohne auf die Schwierigkeiten zu stoBen, die bei der unmittelbaren Helligkeitsvergleichung von Lichtquellen verschiedener Farbe stets vorhaiiden sind.
2. Fruhere Arbeiten
Wahrend der letzten 25 Jahre ist fast allgemein der
Wert 2350O C fiir die Schmelztemperatur des Iridiums angenommen worden. Er erscheint in fast allen Tabellen iiber
Schmelzpunkte, so z. B. in den Tabellen von L a n d o l t und
B o r n s t e i n und in den International Critical Tables, wo man
622
Annalen deer Physik. 5. Folge. Band 17. 1933
zugleich erkennt, daB der Wert nur auf etwa looo genau ist.
Nachdem die vorliegende Untersuchung einen urn 100 O hoheren
Wert ergeben hat, als bisher angenommen wurde, hat eine
kritische Betrachtung der vorliegenden Literatur dazu gefiihrt,
daB man aus den friiheren Messungen den Iridiumschmelzpunkt zu 2435' C mit einer Unsicherheit von 25 bis 30° C
ableiten mug. Deshalb mag es erlaubt sein, die fruheren
Untersuchungen hier etwas ausfiihrlicher zu besprechen, als es
sonst ublich ist.
Die Strahlungstemperaturskala ist definiert durch die
Gleichung1
I
; i I
ln-,
= tAu+ 273
- -c,
IAu
wobei t die Celsiustemperatur, tAu die Erstarrungstemperatur
des Goldes, I / I A u das Helligkeitsverh&ltnis zweier schwarzer
Korper bei den genannten beiden Temperaturen und der Wellenlange A, endlich cz eine Konstante bedeutet. Sind t A u und c2
festgesetzt, so ist durch die Messung des Verhaltnisses I / I A u
und der Wellenlange il die Temperatur t adeitbar. Jede
h d e r u n g von t A u und cz hat natiirlich eine Anderung von t
zur Folge. Wahrend der letzten 30 Jahre sind I0 bis 12 verschiedene Werte von cz benutzt worden. In der gegenwartig
giiltigen internationalen Temperaturskala') ist c2 = 1,432 cm Grad
und t A u = 1063O zu setzen.
Der Wert einer Temperaturmessung, der auf die Messungen
von h und des Helligkeitsverhaltnisses gegriindet ist, wird nicht
dadurch gemindert, daB eine andere Skala angenommen wid,
weil der numerische Betrag der Temperatur auch fur die
neue Skala ebensogut berechnet werden kann. F u r die Zwecke
der Vergleichung mug man natiirlich alle TTTerte auf dieselbe
Skala beziehen.
Die ersten beachtenswerten Versuche iiber die Temperatur
des Iridiumpunktes wurden von N e r n s t 2 ) ausgefiihrt, der die
Gesnmthelligkeit von schwarzen Korpern am Platin- und am
Iridiumpunkt in Einheiten der Hefnerkerze bestimmte. Die
von ihm zunachst veroffentlichten Werte waren 91 und
1210 HK/cm2. Da es sich hierbei nicht urn einfarbiges Licht
handelte, kann die oben angegebene Gleichung nicht angewendet
werden. N e r n s t berechnete die Temperatur des Iridiumpunktes
zu 2203 O C unter der Voraussetzung, daB bei 1690 die Helligkeit
-
192s.
1) Ztschr. f. Phys. 49. S. 142. 1928; B. S. Journ. Research 1. S. 636.
2) W. N e r n a t , Phys. Ztschr. 4. S. 733. 1903.
P. Henning u. H. T. Wensel. Erstarrungspunkt von Iridium 623
eines schwarzen Korpers 47 HK/cm2 betragt und daB sie mit
der 14. Potenz der absoluten Temperatur ansteigt. Auf Grund
unserer gegenwartigen Kenntnis iiber die Beziehung zwischen
der photometrischen Helligkeit und der Temperatur konnte
man heute den Iridiumpunkt besser aus den von N e r n s t gemessenen Helligkeiten 1210 und 91 HK/cma ableiten. N e r n s t
teilte aber selbst spaterl) mit, daB in seiner friiheren Arbeit
die Helligkeit von 91 HK/cm2 auf eine Temperatur zu beziehen
sei, die wesentlich iiber dem Platinpunkt liegt, weil das Platiu
durch Iridium verunreinigt war, und daB auf Grund seiner
neueren Messungen der Helligkeitswert am Platinpunkt zu
63,4 HK/cm2 anzusetzen sei.
Zugleich rechnete N e r n s t seinen Wert von 1903 fur den
Iridiumpunkt urn und erhielt in der damaligen Skala der
Reichsanstalt den Wert 234S0, dem in der jetzigen Skala der
Wert 2394' entspricht. Man kann indessen jetzt einen zuverlassigeren Wert unmittelbar aus dem gemessenen Helligkeitsverhaltnis 1210/63,4 ableiten.
Nach Berechnungen, die man auf die internationala) angenommenen Faktoren fur die Farbempfindlichkeit des Auges
griindet, mussen zwei schwarze Korper, von denen sich der
eine auf 2428O C und der andere auf dem zu 1773,5O C angenommenen Platinpunkt3) befindet, das Helligkeitsverhaltnis
1210/63,4 fur einen normalsichtigen Beobachter besitzen. Das
von Nerns t beobachtete Helligkeitsverhaltnis fiihrt also unmittelbar zu dem Wert 2428O C fur den Iridiumpunkt. Dies
ist wahrscheinlich der beste in der Literatur vorhandene Wert,
da er unahhangig von der verwendeten photometrischen Einheit ist und nur von der Reinheit des Metalles sowie von der
Genauigkeit abhangt, mit der das beobachtete Helligkeitsverhaltnis fur ein normalsichtiges Auge als richtig angenommen
werden kann.
M e n d e n h a l l und Ingersol14) hestinimten den Schmelzpunkt an kleinen lridiumstiicken, die auf einen Nernstgluhfaden
gelegt wurden. Die Temperatur des Gliihfadens wurde durch
Extrapolation der empirischen isochromatischen Strahlungsformel
K2
logfi = q
+
1) W. N e r n s t , Phys. Ztschr. 7. S.380. 1906.
2) Recueil des Travaux I.C.I. 16. Sitzung, Genf, S. 67.
3) W. F. R o e s e r , F. R. Caldwell u. H. T. W e n s e l , 13. 8. Journal
Research. 6. S.1119. 1931.
4) C. E. M e n d e n h a l l u. L. R . I n g e r s o l 1 , Phys.Rev. 25. S. 1.1907.
Annalen der Physik. 5. Folge. Band 17. 1933
624
erhalten. Die Konstanten wurden unter Annahme des Goldpunktes zu 1065O C und des Platinpunktes zu 1545O oder
l789O ermittelt. Fu r den Iridiumpunkt ergab sich hiernach
2292 oder 2388O.
I n der Veroffentlichung werden keine TVerte fur Kl und K ,
mitgeteilt. Man kann aber die li-Werte aus den soeben angefiihrten Temperaturen berechnen und dann auf der Grundlage t = 1063 fur den Goldpunkt und t = 1773,5O fu r den
Platinpunkt den Wert t = 2360O f u r den Iridiumpunkt ableiten.
Nun steht dies Ergebnis aber nur in Einklang mit dem Wert
c, = 1,65 cm-Grad. Fuhrt man die Rechnung fur den jetzt
giiltigen Wert c2 = 1,432 cm.Grad und unter Annahme des
Platinpunktes zu 1773,5O durch, so erhalt man f u r den
Iridiumpunkt t = 2468 O . Gegen beide Berechnungsmethoden
konnen Einwande erhoben werden, und man kann aus den
Messungen nur ableiten, daB der Iridiumpunkt zwischen 2360 O
und 2468O liegt, deren Mittelwert 2414O ist.
Im Jahre 1905 veroffentlichten H o l b o r n und H e n n i n g l )
fur die schwarze Temperatur des schmelzenden Iridiums bei
der Wellenlange il = 0,643 p den Wert 2000°, indem sie
c
1,45 cm.Grad annahmen. Die gewonnene Zahl wurde nur
als Naherungswert angesehen und auf runde 100 Grad abgekurzt. Auch wurde damals nicht die Umrechnung auf die
wahre Temperatur versucht. Nun bestimmte 5 Jahre spater
H. v. W a r t e n b e rg2) das Reflexionsvermogen R einer Reihe
von IvIetallen und bediente sich des Wertes R = 0,75 (Emissionsvermiigen 0,25), den er f u r Iridium erhalten hatte, um die
von Holborn und H e n n i n g gefundene scheinbare Temperatur
auf die wahre Temperatur umzurechnen. Auf diese Weise
findet man fiir den Iridiumpunkt 2407 O in der internationalen
Skala.
v. W a r t e n b e r g q veroffentlichte auch einen von ihm selbst
ermittelten Wert, namlich 2360°, der sich unter Annahme
des Platinpunktes zu 1745O und der Strahlungskonstanten
c, = 1,46cm.Grad ergab. I n der jetzt angenommenen Skala
(c2 = 1,432 cm.Grad, Platinpunkt 1773,5O) ist jene Zahl in
2425 O umzuandern.
I m Jahre 3916 veriiffentlichte Bu rg ess 3 ) den Wert 2400°,
der in der jetzigen Skala durch 2418O zu ersetzen ist; indessen
wurde der Wert als nicht sicher angesehen.
I
1) L. Holborn u. F. H e n n i n g , Berl. Ber. 1905, S. 311.
2) H.v. W a r t e n b e r g , Verh. d. D. Phys. Ges.12. S. 105u. 121.1910.
3) G. I(.Burgess, Journ. Frankl. Inst. 189. S. 19. 1916.
pr
!2
3.
~
1910
1916
1924
1932
1905
1910
Holborn u. Henning
v. Wartenberg
I
1963
1"
I
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__
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2440
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2414
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2428*
II
. . . . .
2400
-
2348
2358
2203
2348
2068
-
_
wahre gerechnet
Temp. 1
I
Temperatur
vom Autor mitgeteilt
_____
Mittel aller Werte
Mittel der drei besten (*) Werte
Au=1063'; c2=1,445cm.Grad
Au=1063"; c,=1,43 cm.Grad
international
1906 Au = 1064O; c, = 1,46 cm. Grad
1907(
,,
[
f 273
Thermometrische Grund-
t
1903 H = 47.
~~
Jahr
Mendenhall u. Ingerso
Autor
Burgess
Henning u. Heuse
v. Wartenberg, Werth
Reusch
g -
a -
_ _ ~- - ~ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ~ _ _
~~
~
~
~~
Bemerkungen
Das Emissionsvermtigen
des Ir ist zu 0,25 angesetzt
EmissionsvermGgen 0,25
Iieobachtung unsicher
Emissionsvermiigen 0;25
Einzelwerte zwischen
-2390 und 2470
Gesamthelligkeit, Skala
unsicher
Unmittelbar aus den
Messungen berechnet
Umrechnung unsicher
-
~
E,E
8
Tabelle 1
Altere Werte fur den Iridiumschmelzpunkt
Die umgerechneten Werte beziehen sich auf die durch A = 1063 und c, = 1,432 cm/Grad gekennzeichnete Skala
b-
&
8g
626
Annalen der Physik. 5. Folgge. Band 17. 1933
Ein zuverlassiger Wert fur die schwarze Temperatur des
Iridiumpunktes wurde v o n H e n n i n g u n d H e u s e ')im Jahre 1924
erhalten, namlich 2068" C fiir h = 0,622 p. Mit dem W a r t e n b ergschen Wert fur das Emissionsvermogen, namlich 0,245,
erhalt man fur die wahre Teniperatur 245dU C. Andert man
das Emissionsvermogen urn nur 1o/o, so wird die Temperatur
bereits um 30 verschoben. Mit dem Emissionsvermiigen 0,3,
das nach B u r g e s s und W a l t e n b e r g 2 ) einzusetzen ist, erhalt
man fur den Schmelzpunkt des I r i d i u m den TTert 2395O.
Neuerdings haben v. W a r t e n b e r g , W e r t h und R e u s c h 3 j
den ITert 2440 & 26" veroffentlicht, mobei zu bemerken ist,
daS die Einzelwerte zwischen 2390 und 2470O liegen.
Das Mittel der in Tab. 1 zusammengestellten Werte ist
2424O mit einer Ungenauigkeit von etwa 40O. Wurde man die
verschiedenen Ergebnisse nicht alle mit dem gleichen GeN icht
mitteln, so Tvurde man zweifellos einen Endwert von hoherer
Genauigkeit erhalten. Statt dessen sind drei Werte, die nach
drei verschiedenen Nethoden erhalten wurden, herausgehoben
und in der Tabelle durch einen Stern gekennzeichnet. Nach
unserer Ansicht ist jeder dieser drei Werte der beste fiir eine
bestimmte Methode. Das Mittel dieser drei Werte 24420 ist
um etwa 25O unsicher.
3. Die neusn Vereuohe
a) D a s I r i d i u m
Das bei dieser Untersuchung verwendete Iridium enthalt
wahrscheinlich weniger als O,O1",'o metallische Verunreinigungen
und ist ohne Zweifel das erste Iridium, das in einem so hohen
Reinheitsgrad hergestellt
orclen ist. Die Gewinnung von
einem Iridium dieses Reinheitsgrades ist von so hoher Bedeutung, daB wir Herrn Dr. E. W i c h e r s gebeten haben, die
von ihm ausgearheiteten Methoden in einer besonderen Abhandlung zu ljeschreiben.
Das Schmelzen des in schwammiger Form gewonnenen
Metalles und die Herstellung eines kleinen Metallbarrens, der
in den Tiegel passen muI3te und der zwecks Einfuhrung eines
Rohres zur Beobachtung der schwarzen Strahlung mit einer
Rohrung versehen werden muBte, war keinesweg eine einfache
dngelegenheit. \ATegen des hohen Scbmelzpunktes konnte nicht
1) F. H e n n i n g u. W. H e u s e , Ztschr. f. Phys. 29. S. 157. 1924.
2) G.K. B u r g e s s u. R.G.Waltenberg,B. S. Bull. 11. S. 591.1915.
3) H. v. W a r t e n b e r g , H. W e r t h u. K. J. R e u s c h , Ztschr. f.
Elektrochem. 38. S. 50. 1932.
F . Henning u. H. T. Wensel. Erstarrungspunkt von Iridium 627
damn gedacht werden, den Iridiumblock zu gieBen, wie es so
leicht mit Platin geschehen kann.
Der Iridiumschwamin nurde zuniichst durch Pressen auf
das spezifisclie Gewicht 12-14 gebracht. Dann tvurden einige
SO gepreRte Stiicke in dem Schmelztiegel, der f u r die endgiiltigen Versuche verwendet wurde, niedergeschmolzen. Hierbei
trat eine betrachtliche Schrumpfung des Metalles ein. Nach
jeder Schmelze wurden weitere Stucke in den Tiegel geworfen,
bis ein Barren von etwa 200 g mit dem spezifischen Gewicht 22,5
erhalten murde.
Nachdeni der Barren aus dem Tiegel entfernt war, wurde
festgestellt, dab sich der Tiegel deformiert hatte und daB der
Barren infolge VerBnderung seiner Gestalt nicht in einen
gleichartigeu neuen Tiegel eingefiihrt werden konnte. Der
Barren wurde von Hand heiB geschmiedet, bis er lose in einen
neuen Tiegel paBte.
Iridium hoher Reinheit lafit sich an5erst schwer hohren.
Es gelang ein Loch von 3,5mm Durchmesser langs der Achse
durch Bohrer herzustellen, die mit Wolframkarbid in Beriihrung
gebracht wurden.
Nach dem Schmieden und Bohren wurde der Barren fur
etma 30 Minuten in geschmolzenes Kaliumpyrosulfat getaucht,
um alle Verunreinigungen zu entfernen.
b) O f e n und T i e g e l
Die Anordnung des Tiegels, des eingetauchten schwarzen
Korpers bzw. des Strahlungsrohrchens, der lsolierung und des
Metalles war dieselbe wie bei der Untersuchung iiber die Lichteinheit’) nach J T a i d n e r und B u r g e s s vgl. Fig. 1. Die Vorzuge der Heizung im elektrischen Induktionsofen sind dort
ebenfalls auseinandergesetzt.
Der einzige Unterschied zwischen den Untersuchungen
iiber Platin und Iridium besteht, abgesehen Ton dem verwendeten Metall, darin, daB in letzterem Falle die Tiegel und
Strahlungsrohrchen vor dem Gebrauch bis zu 2 5 0 0 C gebrannt
wurden. Dies geschah im Induktionsofen, indem die Tiegel in
einen Graphitzylinder gestellt wurden, in dem der Raum
zwischen Tiegel und Graphitrohr mit Zirkonoxyd ausgefiillt war.
Bei der in dieser Weise vorgenommenen Heizung wurde zwar
die niichst dem Graphitrohr befindliche Schicht des Zirkonoxyds mit Kohle verunreinigt, aber die Tiegel wurden nicht
angegriffen.
1) H. T. W e n s e l , W. F. R o e s e r , L. E. B a r b r o w u. F.R. C a l d w e l l , B. H. Journ. Research 6. S. 1103. 1931.
41 *
628
Annabn der Physik. 5 . Folge. Band 17. 1933
Iridium
Ungeschmolzenes
Thoriumoxyd
Geschmolzenes
Thoriumoxyd
Fig. 1. Schmelztiegel.
7-8 cms des Metalles werden in einem Tiegel aus Thoriunioxyd geschmolzen. I n das Metal1 taucht ein Rahrchen aus Thoriumoxyd
(Strahlungsrohrchen), das als schwarzer Korper dient und dessen
Strahlung beobachtet wird. Der Tiegel ist gegen Wirmeverluste von
einer Schutzhiille (Lutlere Hiibe 25 cm, Durchmesser 14 cm) umgeben
und wird in die Spule eines Induktionsofens eingefiihrt
c) B e o b a c h t u n g s m e t h o d e
Die Beobachtungsmethode und die verwendeten Pyrometer
waren dieselben wie bei der Bestimmung des Platinschmelzpunktes l), und auch die Bestimmung des Helligkeitsverhaltnisses von Gold bis Iridium wurde, ebenso wie friiher beschrieben, in zwei Stufen vorgenommen. Die Beobachtungen
am schwarzen Korper, der in Iridium eintauckte, wurden unter
Verwendung eines rotierenden Sektors mit der Offnung 2O 44' 38"
(Durchlassigkeit 0,007622) vorgenommen. Die Pyrometerlampe
brannte infolgedessen bei etwa 1425O C. Der genaue Wert
dies?? Temperatur wurde mit Hilfe eines zweiten Sektors mit
der Offnung 9 O 27' 16" (Durchlsssigkeit 0,02626) vorgenommen.
Durch Verbiudung beider Sektoren la& sich die Helligkeit am
Iridiumpunkt abschwachen bis zu einer Helligkeit, die auf
etwa loo dem Goldpunkt entspricht. Vier Beobachter be1) W. F. R o e s e r , F. R. C a l d w e l l u. H. T. W e n s e l , a. a. 0.
F. Henning u. H . T . Wenset. Erstarrungspunkt von Iridium 629
teiligten sich an der Bestimmung des Helligkeitsverhaltnisses
zwischen den1 Iridium- und dem Goldpunkt.
Nach einer Reihe von 9 Erstarrungspunkten wurde das
Iridium auf Zimmertemperatur abgekuhlt. Bei der nachsten
Schmelze stellte sich heraus, daB das Strahlungsrohrchen zerbrochen war. Deshalb war es notwendig, das Iridium wieder
zu schmieden, zu bohren und mit heiBem Kaliumpyrosiilfat
zu behandeln. Nach jeder Bbkuhlung des vorher mehrfach
geschmolzenen Iridiums wurde dann der Barren in einen neuen
Tiegel gebracht.
Zusatzliche Unterlagen fur die Berechnung des Iridiumpunktes im AnschluB an den Platinpunkt wurden durch Bestimmung des Helligkeitsverhaltnisses von Iridium zu Platin
gewonnen. I n diesem Falle muBte die Pyrometerlampe bei der
Temperatur des Platinpunktes gebrannt werden. Es wurde unmittelbar auf den in erstarrendes Platin getauchten schwarzen
Korper eingestellt und unter Verwendung eines Sektors der
Durchlassigkeit 0,0696 auf den in erstarrendes Iridium eingetauchten schwarzen Korper.
Gewohnlich werden die Pyrometerlampen nicht bei einer
so hohen Temperatur gebrannt. Indessen kann man geringe
Veranderungen der Lampe leicht unschadlich machen, wenn
man die Ablesungen am Platin vor und nach den Ablesungen
am Iridium vornimm t. Tatsachlich wurde festgestellt , da8
wahrend dieses Teils der Untersuchung die ganze Veranderung
der Lampe nur 0,3O im Betrag fur die Temperatur des Iridiumpunktes ausmachte.
An diesem Abschnitt der Untersuchungen nahmen nur
drei Beobachter teil, weil sich die ganze Arbeit nicht wahrend
der nur zweimonatlichen Anwesenheit eines der vier Beobachter
fertigstellen lieB.
d) Bestimmung der effektiven Wellenlange
Infolge des grogen Intervalls vom Gold- zum Iridiumpunkt
waren die personlichen Unterschiede in der Farbenempfindlichkeit der einzelnen Beobachter von merklichem EinfluB. Deshalb ist nicht fur alle dieselbe Wellenlange (etwa der Mittelwert
fur alle Beobachter, wie es bei der Bestimmung des Platinpunktes geschah) in dnsatz gebracht worden. AuBerdem war
es notwendig, die effektive Wellenlange sehr genau zu kennen.
Infolgedessen wurde das folgende Verfahren eingeschlagen.
Eine Milchglasscheibe wurde mit Magnesiumoxyd angeraucht und dann durch eine Wolframbandlampe beleuchtet,
die bei einer Farbtemperatur von etwa 2600O abs. brannte.
630
Annalen der Physik. 5. Folge. Band I?'. 1933
Der Abstand zwischen der Platte und der Lichtquelle wurde
so bemessen, daB ein auf die Platte gerichtetes optisches Pyrometer ohne Einschaltung einer Lichtabsorption etwa 1300 O abs.
anzeigte. So wurde also die Helligkeit des Gliihfadens, dessen
Farbtemperatur nahe dem Goldpunkt lag, mit der Helligkeit
der Platte, deren Farbtemperatur nahe dem Iridiumpunkt lag,
verglichen.
Die Augen yon acht Beobachtern aus anderen Laboratorien
cles Bureau of Standards, deren Farbenempfindlichkeiten durch
G i b s o n und T y n d a l l l ) seinerzeit bestimmt wurden, so daB
man fur diese Beobachter die effektive Wellenlange eines Rotglases mit Sicherheit angeben kann, wurden mit den Augen
derjenigen Beobachter verglichen , welche die Messungen am
Erstarrungspunkt des Iridiums vorgenommen haben. Die Vergleichsmethode war die folgende: J e vier Beobachtungsreihen
wurden ausgefiihrt von Beobachter A. dann von Beobachter B ,
sodann wieder von Beobachter A und B und endlich noch
einmal von Beobachter A.
E s moge die effektive Tellenlange des Rotglases fur das
in Betracht gezogene Temperaturintervall und fu r das Ange
des Beobachters A , dessen Farbenempfindlichkeit bekannt ist,
LA genannt werden, wahrend die effektive Wellenlange fur das
unbekannte Auge des Beobachters B mit hB bezeichnet sei.
Ferner sei 0, die Farbtemperatur der Lichtquelle, OA die
scheinbar schwarze Temperatur der weiljen Platte, wie sie sich
nnch den Beobachtungen von A ergibt und OA+ AOa die entsprechende Temperatur nach den Beobachtungen von B. Dann
gilt, wenn R eine wesentlich durch die Lichtschwachung bedingte Grolje bezeichnet,
_1 _ _ _1 - -0,
0,
1
-
0,
-
LA
lnR,
cq
1
0,+A0,
,1
= -1n
c,
R.
Nach Elimination von R folgt hieraus ohne Vernachlassigungen
-
Da nun die Differenz IiB j l A nur auf etwa loo/, bekannt zu
sein braucht, und irn gegenwartigen Fall 0, = 2 @ A = 2600O abs.
ist, so brauchten O A und 0,nur auf 100 oder 200° genau be1) K.
S. G i b s o n u. E. P.T. T y n d a l l , B.S.Bul1. 19. S. 131. 1923.
F. Henning u. H. T . Wensel. Erstarrungspunkt von Iridium 631
-
lrannt zu sein und das Glied @A AOA kann vernachliissigt
werden. As ist annahernd 0,65 p, also reicht es aus
zu setzen.
Das negative Zeichen bedeutet, daB die M7ellenl&nge f u r
denjenigen Beobachter die groflere ist, der die niedrigere
Teinperatur einstellt. Das Ergebnis dieser Beobachtung ist
f u r einen Beobachter (HTW) in der Tab. 2 enthalten.
Tabelle 2
Effektive Wellenlange fur Beobachter H T W
Beobachter A
(mit Augen bekannter
Farbempfindlichkeit)
-
~
~
AA
~
ECC
GEM
R M
CFS
%
FPP
JCG
~
'*€Il'TV
in p
_O,ti322
0.6519
0;6526
0,6522
0,6516
0.6515
Oi6521
0,6521
0,6520,
_
- 'A
"HTW
in p
in p
0,0000
0,6522
0,6520
0,6525
0.6522
+ 0,0001
- 0,0001
0,0000
0,0002
0,0003
+
+
- 0,0003
+ 0,0003
O;G51 S
~~
0,6518
0,6518
O,ti524
0,6520,
Dieser indirekt ermittelte Wert, der auf die Farbenempfindlichkeit von acht Beobachtern gegriindet wurde, ist ohne
Prage zuverlassiger als der friiher von dem Beobachter HTlY
benutzte Wert, aber der Unterschied ist so klein, daB er zu
vernachlgssigen ist.
Die effektiven 1-ellenlangen der vier bei der oorliegenden
Untersuchung titigen Beobachter sind in Tab. 3 zusammengestellt:
Tabelle 3
Effektive Wellenlangen
~
-
~
Beobachter
-_________
--
FH
HTW
WFR
FRC
___-
0,6530
0,6521
0,6522
0,6526
____
Mittel 0,6525
632
Annalen der Physik. 5. Folge. Band
I?'. 1933
e) E r g e b n i s s e
Die Nethode zur Berechnung der Temperaturen aus den
beobachteten Helligkeitsverh~ltnissenund der effektiven Wellenlange ist in der friiheren drbeit iiber den Erstarrungspunkt
des Platins ausfiihrlich beschrieben worden. Wenn man die
mittlere Wellenlange der vier Beobachter zur Berechnung der
einzelnen Erstarrungspunkte verwendet, so liegen die Mittelwerte fiir die einzelnen Beobachter zwischen 2451 und 2455O C.
Wenn indessen jeder Erstarrungspunkt mit der fur den betreffenden Beobachter geltenden Wellenlange berechnet wird,
so gewinnt man die in der linken Seite von Tab. 4 enthaltenen
Werte. Die auf den Platinpunkt gegriindeten Ergebnisse sind
nur wenig von der verwendeten Wellenlange abhangig. Bei
diesen Beobachtungen war das Gesichtsfeld im Pyrometer zu
hell, um mit aller Scharfe einstellen zu konneu, wodurch die
groBere Streuung der Ergebnisse begriindet ist. Diese Streuung
folgt aber den Gesetzen des Zufalls und der MitteIwert ist
darum ebenso gut mie der auf den Goldpunkt gegriindete.
Tabelle 4
Zusammenstellung der einzelnen Beobachtungen
uber den Erstarrungspunkt des lridiums in " C
Auf den Goldpunkt (1063O)
gegriindete Werte
Beobachter
Nr. des
Versuches
PH
I H T W ~WFR
~
1
I
I
Nr. des
Beobaehter
I
FRC Versuches H T W WFR FRC
2453,21 2453,5 2452,3
2452,9 2452,s 2454,9
1
Auf den Platinpunkt (1773O)
gegriindete Werte
1,
4,
F,
3,
2458,2 2454,4 2456,6
6 2455,8 2461,8 2455,4
7, 8, 9 2455,O 2453,iI 2455,l
10,
11, 12 2454,l 2463,7 2455,5
Mittel 2452,61 2453,OI 2453,Ol 2453,6
I
~~
die auf den Goldpunkt und auf den Platinpunkt gegriindet
sind, ist nicht iiberraschend, da ieder dieser Einzelwerte nur
daB der Unterschied nicht allein auf zufalligen Fehlern beruht.
Spalte 2 von Tab. 5 enthalt drei Helligkeitsverhaltnisse
von schwarzen Korpern, die in erstarrendes Metal1 eingetaucht
sind. Bei derartigen Messungen wird der groBte Wert f u r
das Helligkeitsverhaltnis am starksten von Fehlern in der
F. Henning u.H.T.Wensel. Erstarrungspunkt von Iridium
633
effektiven Rellenlange und der Durchliissigkeit des Sektors
beeinflutit. Deshalb ist das Verhaltnis Iridium zu Platin von
den drei Verhaltniszahlen am sichersten bekannt. Dennoch ist
der auf dieses Verhaltnis gegriindete Wert fur den Iridiumpunkt nicht notwendigerweise der beste, weil die Unsicherheit
im Platinpunkt unmittelbar in das Resultat eingeht und auBerdem die Beobachtungen nicht entsprechend genau durchgefiihrt
werden konnen.
Tabello 5
Die Helligkeitsverhaltnisse und zugeharigen Temperaturen der Fixpunkte
_.
IFixpunkte
Iridium/Platin
Platin/Gold .
Iridium/Gold.
Iridium/Gold
Platin/Gold
Gemessene Werte
Helligkeitsverhiiltniv
A = 0,652 p
1
~
1
Temperatur
"C
14,GO f 0,l (Ir) 2455 f3
301,O f 1,5 (Pt) 1773,5 i-1,0
4366 rt 43 (Ir) 2453 f 3
(14,50+_0,15)
-
ritsI
-
-
Ausgeglichene Werte
verhaltnis
Temrytur
= 0,652~
~
I
14,57
300,G
4380
(Ir) 2453,8
(Pt) 1773,2
(Ir) 2453,s
(14,5S)
-
Die nach dem iiblichen Verfahren ausgeglichenen Werte
zeigen, daB der Platinpunkt etwas niedriger als 1773,5 O liegt.
Das Ergebnis ist folgendes:
Erstarrungspunkt von Platin 1773 f l o
Erstarrungspunkt von Iridium 2454 & 3 O.
Die in das Resultat eingehenden Beobachtungsfehler sind ziemlich schwierig abzuschatzen. Tab. 6 enthalt dariiber einige
bngaben. Die wahrscheinlichen Fehler sind naturgemaB kleiner
und es darf mit einiger Sicherheit angenommen werden, daB
die wirklichen Fehler nicht die in der Tabelle angegebenen
GroBen uberschreiten.
Das aus dem Helligkeitsverhaltnis Iridium zu Gold abgeleitete Ergebnis hangt nicht von alteren Beobachtungen ab
und wird darum holier bewertet. Seine Genauigkeit wird auf
& 3O geschatzt, denn es ist nicht wahrscheinlich, daB die
angegebenen Fehler samtlich ihren Hochstwert und das gleiche
Vorzeichen besitzen. Das Ergebnis wird in sehr befriedigender
Weise durch die auf den Platinpunkt gegriindete Messung
bestatigt, so daB die Schatzung von f 3O C auch hiernach
als zuverlassig gelten muB.
634
Annalen der Physik. 5. Folge. Band I?'. 1933
Tabelle 6
Abschatzung der Fehler
. . .
.. .. ..
Durchlassigkeit des Sektors
Effektive Wellenlange
.
Photometrische Einstellung
Abweichung von der Schwarze
des Strahlers
Unreinheit des Metalles
. . .
Bezugstemperatur
. . .
Summe aller Fehler
.
. . . . . . .
.
. .
.
~
075
,o
1
I
11
071
0,3
0,3
170
0,7
0,7
170
120471
1,o
0.0
3,7
(Eingegangen 9. Juni 1933)
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