Hochsiedendes Petroleum als Leuchtmaterial, und die Feuergefährlichkeit der Petroleumsorten des Handels; von Dr. Carl Heumann. Heumann, über Petroleum. Bei der Beurtheilung einer Flamme, welche ein neues Brennmaterial, eine neue Lampen- oder Brennerconstruction liefert, darf man sich nicht auf die photometrische Bestimmung des gesammten „Leuchteffectes“ beschränken, wie ihn das Photometer, in gewöhnlicher Weise gebraucht, angibt, denn dasselbe ist ganz unempfindlich dafür, ob die gemessene Lichtmenge von einer großen oder kleinen Flamme ausgesendet wird. Nicht so das direct in die Flamme blickende Auge, welches einen sehr bedeutenden Unterschied macht zwischen einem kleinen, aber intensiven und einem zwar größern, doch weniger hellen Lichtmantel; von einer kleinen grellen Flamme wird das Auge geblendet, während es ruhig in eine größere Flamme blicken kann, welche dieselbe Gesammtlichtmenge ausstrahlt. Nehmen wir an, in der Flamme selbst ginge keinerlei Licht durch Absorption verloren, so ist der Leuchteffect gleich dem Product aus der Summe aller elementaren Theilchen des Lichtmantels, jedes multiplicirt mit seiner Lichtintensität. Letztere ist nun an verschiedenen Partien des Lichtmantels eine sehr verschiedene und wird bedingt durch die Anzahl der in einem Flammenelement enthaltenen glühenden Kohlenstofftheilchen und durch die Intensität ihres Glühens. Der Glanz oder die Helligkeit der Flamme steht nun in directer Beziehung zur Lichtintensität (d. h. der von einem Flammenelement ausgestrahlten Lichtmenge), hängt aber durchaus nicht allein von derselben ab. Da die Flamme in hohem Grade (wenn auch nicht absolut) durchsichtig ist, so dringen die Lichtstrahlen der hintern Flammenschichten durch die vordern und gelangen so gleichsam von einem Punkte aus in das beobachtende Auge, welches also um so mehr geblendet wird, je mehr leuchtende Schichten sich hinter einander befinden, d. h. je dicker der Leuchtmantel ist. Wenn man vollkommene Durchsichtigkeit der Flamme voraussetzt (was in Wirklichkeit nicht zutrifft), so läßt sich die Helligkeit eines Flammentheils ausdrücken als die Summe der hinter einander befindlichen Leuchtelemente, jedes multiplicirt mit der von ihm ausgesendeten Lichtmenge. Die Helligkeit der verschiedenen Flammenpartien ist natürlich nicht die nämliche; für die gewöhnliche Beurtheilung des Charakters einer Flamme genügt es aber, wenn man bei vergleichenden Untersuchungen grade die hellsten Partien beobachtet, da diese es sind, welche auf das Auge durch ihren Glanz vorzugsweise einwirken. Um hinsichtlich der Helligkeit einen relativen Zahlenausdruck zu erhalten, welcher zur Charakteristik der Flamme hinreicht, umgebe ich diese mit einem undurchsichtigen Schirm, in welchem sich eine kleine, genau gemessene Oeffnung befindet. In dieser Weise verdeckt, wird die Flamme dem Photometerdiaphragma gegenübergestellt und ihr eine solche Stellung hinter jener Oeffnung in bestimmter Entfernung von derselben gegeben, daß möglichst viel Licht auf das Diaphragma fällt; letzteres wird dann zum Verschwinden des Stearinfleckes eingestellt. Hat man noch andere Flammen in gleicher Weise hinter der nämlichen Oeffnung geprüft, so drücken die erhaltenen, direct vergleichbaren Zahlen die Helligkeit der hellsten Partien der verschiedenen Flammen aus. Bei flachen Flammen hat man noch deren Stellung in Betracht zu ziehen, denn eine Schnittbrennerflamme zeigt z. B. in der Richtung des Schnittes eine viel größere Helligkeit, aber geringere Ausdehnung als rechtwinklig dazu. Die Beurtheilung einer Flamme ohne Photometer hat große Schwierigkeit, und vor Allem lasse man sich durch auffallende Helligkeit der Flamme nicht bestechen, da die Größe und Dicke des Lichtmantels sehr wichtige Factoren sind, deren vergleichsweise Schätzung für das Auge oft eine kaum zu lösende Aufgabe ist. Bei Gelegenheit einer frühern Arbeit erwähnte ich ein im Handel vorkommendes, sehr hell brennendes Lampenöl, welches trotz seines hohen Preises vielfach gekauft wird, weil Jedermann über den blendenden Glanz der Flamme erstaunt. Die von mir angestellten photometrischen Messungen bewiesen jedoch, daß die Flamme jenes Oeles allerdings viel heller ist, wie die der gewöhnlichen, billigen Petroleumsorte, doch ihre Umgebung nicht heller erleuchtet, oder mit andern Worten: die Flamme des neuen Oeles besitzt größere Helligkeit ohne einen erhöhten Leuchteffect liefern zu können, da sie etwas kleiner und an vielen Stellen dünner ist als eine gewöhnliche Petroleumflamme von gleichem Consum, die also eine größere Anzahl leuchtender Flammenelemente aufzuweisen hat. Einer von betheiligter Seite erhaltenen Aufforderung, jenes neue Leuchtmaterial begutachtend zu prüfen, entsprach ich um so lieber, als mir die eigenthümlichen photometrischen Verhältnisse seiner Flamme auch in theoretischer Hinsicht von Interesse schienen. Das Oel soll von einer amerikanischen Gesellschaft aus Petroleum dargestellt werden und ist in Deutschland unter dem Namen Möhrings-Oel eingeführt. Es wird aus Lampen gebrannt, deren Brenner und Cylinder von den bei gewöhnlichem Petroleum angewendeten Constructionen abweichen. Die Farbe des mir zur Prüfung vorgelegten Oeles war ein tiefes Gelb, fast ohne bläuliche Fluorescenz, sein Geruch nur sehr schwach an Petroleum erinnernd. Das specifische Gewicht fand ich bei 14° gleich 0,846; es ist also erheblich höher als dasjenige des gewöhnlichen, amerikanischen Petroleums, von welchem eine zu spätern vergleichenden Versuchen dienende Sorte bei 14° ein spec. Gew. von 0,794 zeigte. Hieraus, sowie wegen des schwachen Geruches ließ sich schon der Schluß ziehen, daß jenes Oel ein Petroleum ist, von welchem alle niedrigsiedenden Antheile bis zu einem bestimmten Punkte abdestillirt sind. Zur nähern Prüfung wurden 100g des Oeles in einem Siedekölbchen der fractionirten Destillation unterworfen, wobei die Kugel des Thermometers und der bis 100° reichende Theil der Quecksilbersäule vom Dampf umgeben waren. Beim Erhitzen stiegen anfänglich nur wenige kleine Gasbläschen aus dem Oele auf, deren Zahl sich bei weiterer Temperaturerhöhung vermehrte. Der erste Tropfen Destillat wurde jedoch erst bei 263° erhalten, also ist das Oel im Wesentlichen frei von niedriger siedenden Bestandtheilen. Die zuerst übergehende Flüssigkeit war wasserhell und nicht im Stande an einem Glasstabe — also ohne Vermittlung eines Dochtes — zu brennen. Das Thermometer stieg langsam höher; das zwischen 263° und 300° übergehende Destillat betrug 26,3 Gew.-Proc. des angewendeten Oeles. Zwischen 300° und 330° destillirten 15,0 Gew.-Proc. einer blaß gelblichen Flüssigkeit, und der im Destillationsgefäß verbleibende, noch höher siedende Rückstand erstarrte theilweise bei 0°, vollständiger bei noch größerer Kälte; das Auskrystallisirende glich hinsichtlich der Krystallform etc. dem Paraffin. Diese Destillation hatte also den Beweis geliefert, daß das Oel keine leichtflüchtigen und darum feuergefährlichen Bestandtheile enthält, was aus dem specifischen Gewicht allein nicht gefolgert werden konnte, da auch aus einem sehr schwer- und einem leichtflüchtigen Stoff ein Gemisch hätte hergestellt sein können, welches das gefundene, ziemlich hohe specifische Gewicht von 0,846 aufweist. Zur Vergleichung wurden 100g eines gewöhnlichen, amerikanischen Petroleums (spec. Gew. 0,794 bei 14°) in analoger Weise der fractionirten Destillation unterworfen. Beim Erwärmen trat alsbald heftiges Aufperlen der Flüssigkeit ein und bei 120° begann eine lebhafte Destillation. Das zwischen 120° und 170° übergegangene, wasserhelle, stark riechende Destillat betrug 15,5 Gew.-Proc. des angewendeten Petroleums und brannte an einem Glasstab äußerst lebhaft und mit hellleuchtender Flamme. Zwischen 170° und 210° wurden 19,7 Gew.-Proc. eines Destillats erhalten, welches gleichfalls wasserhell war und am Glasstabe brannte, sich aber als nicht so leicht entzündlich erwies wie das erste Destillationsproduct. Der Inhalt des Destillationsgefäßes wurde nun noch so lange erhitzt, bis der Siedepunkt auf 263° gestiegen war, d. h. bis zu der Temperatur, bei welcher das Möhrings-Oel zu sieden begann. Die zwischen 210° und 263° übergegangene, wasserhelle Flüssigkeit, ließ sich ebenfalls am Glasstab entzünden, doch weniger leicht als die frühern Destillate; die Menge des Productes betrug 23,5 Gew.-Proc. des angewendeten Petroleums. War meine Voraussetzung über die Natur und Gewinnungsweise des Möhrings-Oeles richtig, so mußte jetzt der im Destillationsgefäß enthaltene Rückstand mit jenem Oel identisch sein. Die Höhe des Siedepunktes, der schwache Geruch, die dickflüssige Beschaffenheit und die schwere Endzündlichkeit stimmte in der That bei beiden Substanzen vollkommen überein; nur war das von mir aus Petroleum erhaltene Product dunkler braungelb gefärbt und setzte nach längerer Ruhe einen braunen Bodensatz in geringer Menge ab. Ohne Zweifel erforderte daher der Destillationsrückstand einen Reinigungsproceß, etwa mit Schwefelsäure und Natronlauge, um die gelbe Farbe des Möhrings-Oeles zu erlangen. Wirklich gelang es, dem Rohproduct durch abwechselnde Digestion mit jenen Substanzen eine hellgelbe Farbe zu ertheilen. Um die Identität meines Destillationsproductes mit dem Möhrings-Oel noch weiter sicher zu stellen, bestimmte ich das specifische Gewicht des erstern, welches 0,828 bei 14° betrug und also mit dem des Möhrings-Oeles (0,846) sehr nahe übereinstimmt. Hiernach taucht unter dem Namen „Möhrings-Oel“ wiederum das Solaröl auf, welches seiner Zeit so vielfach im Gebrauch war. Es wird jedenfalls direct aus dem Rohpetroleum gewonnen, wobei man die leichten Oele bis etwa 280° abdestillirt. Diese Temperatur nenne ich deshalb, weil bei meiner Probedestillation des Oeles das Thermometer längere Zeit hier constant blieb; daß bereits bei 263° Destillationsproducte übergingen, beweist nur, daß über diese Temperatur hinaus bei der Fabrikation abdestillirt worden war, weil bei etwas rascher Destillation stets niedriger siedende Theile zurückbleiben. Daß das specifische Gewicht meines Productes noch etwas kleiner war als das des Möhrings-Oeles, spricht gleichfalls für die Annahme einer höhern Grenztemperatur. Die zum Brennen des Oeles dienenden Lampen sind in einer seinem Charakter entsprechenden Weise sehr zweckmäßig construirt. Der Docht ist nicht im Stande, das dickflüssige Oel bis zu einer solchen Höhe aufzusaugen, wie dies bei gewöhnlichem Petroleum der Fall ist; darum beträgt die Höhe des Dochtrandes über dem als Reservoir dienenden Glasgefäß nur 7 bis 7cm,5, während die analoge Entfernung bei Petroleumlampen 8,5 bis 9cm zeigt; auch ist der Docht für das schwerere Oel dickwandiger, als man für Petroleum anzuwenden pflegt. Das kohlenstoffreiche Oel erfordert einen besonders starken Luftzug; die Cylinder der gebräuchlichen Rundbrennerlampen sind daher höher als gewöhnlich. Die kleine Lampensorte von 1cm,5 Durchmesser des vom Docht gebildeten Schlauches besitzt einen 27cm hohen Cylinder, welcher unten 3cm,5 weit ist, in einer Höhe von 5cm,5 jedoch sich allmälig verjüngend in eine 2cm weite, cylindrische Röhre übergeht. Die größere Lampensorte von 2cm,3 Dochtweite ist mit einem 29cm hohen Cylinder versehen, dessen Durchmesser unten 4cm,5 beträgt, in einer Höhe von 8cm aber sich zu 3cm Weite verjüngt. Bei Petroleumlampen von derselben Dochtweite beträgt die Höhe der Cylinder 25cm. Ganz besonders wichtig für die intensive Ausnutzung der zugeführten Luft ist eine Kappe aus Messingblech, ähnlich wie bei den Petroleumflachbrennerlampen, doch oben mit einem kreisförmigen Ausschnitt versehen. Diese Kappe befindet sich in solcher Höhe über dem Dochtrande, daß die schon ziemlich ausgebreitete Flamme genöthigt ist, sich mit der unten zugeführten Luft durch die Oeffnung hindurch zu zwängen. Die Flamme nimmt daher hier eine etwas verengte Gestalt an, wobei das Licht des unterhalb der Kappe befindlichen Theiles der Flamme für den Leuchteffect verloren geht. In ähnlicher Weise, wenn auch lange nicht so intensiv wie jene Messingkappe, wirkt auch die Einschnürung im Cylinder der Petroleumrundbrennerlampen. Die Flamme einer Möhrings-Lampe ist im Vergleich zu der einer gewöhnlichen Petroleumlampe auffallend glänzender, und ohne nähere Prüfung ist man alsbald zur Annahme geneigt, daß das Möhrings-Oel hinsichtlich seiner Leuchtkraft dem Petroleum überlegen sei. Die Verkäufer geben an, der Consum jenes Oeles sei pro Stunde geringer als bei Petroleum und darum stelle sich ersteres trotz seines höhern Preises (1l kostet in Darmstadt 80 Pf.) billiger als die Beleuchtung mit Petroleum. Um hierüber ein maßgebendes Urtheil zu erhalten, wurden neben einander zwei Möhrings-Lampen und 2 Petroleumlampen (alle Rundbrenner) hinsichtlich ihrer Helligkeit, ihres Leuchteffectes und ihres Consums verglichen. Die kleinere Möhrings-Lampe besaß ebenso wie die kleinere Petroleumlampe eine Dochtweite von 1cm,5, während die größere Möhrings-Lampe 2cm,3 und die größere Petroleumlampe 2cm Dochtweite aufwies. Jede der Lampen wurde gewogen, entzündet und dann allmälig den Flammen die größtmögliche Höhe ertheilt, welche sie, ohne zu rußen, annehmen konnten. Von Zeit zu Zeit bestimmte ich den Leuchteffect und die Helligkeit der Flammen durch das Photometer. Bei den Petroleumlampen sank die Leuchtkraft während der Beobachtungszeit von Stunde zu Stunde um ein Geringes dagegen blieb diejenige der Möhrings-Lampen etwas constanter und nahm im Gegentheil allmälig etwas zu, wenn der Docht nicht gleich anfangs zu weit herausgeschraubt worden war. In nachfolgender Tabelle gibt die erste Rubrik diejenigen Zahlen, welche ausdrücken, wie viel Stearinkerzen-Leuchteffect die betreffende Flamme durch eine kreisförmige Oeffnung von 8mm Durchmesser zu senden vermochte, wenn ihre hellsten Partien zur Wirkung kamen. Die zweite Rubrik enthält die den gesammten Leuchteffect der Flammen ausdrückenden Zahlen, wobei als Maß wiederum die Flamme einer Stearinkerze diente, welch letztere 2cm dick und 26cm hoch war und 75g wog. Die Kerzenflamme verbrauchte in 1 Stunde 9g,1 Stearinmasse. Die dritte und vierte Spalte gibt den Consum der Lampen. In der letzten Rubrik sind die Beleuchtungskosten unter der Annahme ausgerechnet, daß 1l Möhrings-Oel 80 Pf. und 1l Petroleum 50 Pf. koste. Bei geänderten Preisen kann man sich mit Leichtigkeit die Kosten aus der vierten Spalte berechnen. Textabbildung Bd. 224, S. 413 Relative Helligkeit.; Gesammt-Leuchteffect.; Consum pro Stunde.; Beleuchtungskosten pro Stunde.; Möhrings-Oel Kleine Lampe.; Große Lampe.; Petroleum.; Kleine Lampe.; Große Lampe.; g; cc; Pf. Aus dieser Tabelle ergibt sich 1. Die Helligkeit der Flamme des Möhrings-Oeles ist größer als die der Petroleumflamme. 2. Der Leuchteffect des Möhring-Oeles übertrifft denjenigen des gewöhnlichen Petroleums nicht, sondern ist demselben höchstens gleich zu stellen.Der scheinbare Widerspruch zwischen 1 und 2 beruht auf dem geringen Volum der Flamme des hochsiedenden Oeles im Gegensatz zu der voluminösern (größern) Flamme des wasserstoffreichen Petroleums. (Wenn es auch möglich ist, mit Hilfe der großen Möhrings-Lampe durch Hochschrauben des Dochtes auf wenige Minuten hinaus einen Leuchteffect von 21 bis 22 Kerzen zu erhalten, ohne daß Rußen eintritt, so darf ein solcher Effect doch nicht zur Leistungsfähigkeit der Lampe gerechnet werden, da alsbald der Docht verkohlt und der Leuchteffect nach kurzer Zeit nicht einmal mehr auf die ursprüngliche, mittlere Höhe gebracht werden kann.) 3. Der Consum ist bei annähernd gleichem Leuchteffect bei Möhrings-Oel nicht kleiner, sondern eher etwas größer als bei Petroleum. Daß die Differenzen, in Gewichten ausgedrückt, bedeutender sind, hat seinen Grund in der größern Schwere des Möhrings-Oeles; da jedoch beide Oele im Detailhandel dem Volum nach verkauft werden, so find die auf Liter berechneten Zahlen die maßgebenden. 4. So lange der Preis von 1l Möhrings-Oel demjenigen von 1l Petroleum nicht gleich steht, muß letzteres entschieden als das billigere bei gleicher Leistung bezeichnet werden. (Schluß folgt.)