mechanisches Wärmeäquivalent nach Callendar

In der Mitte des 19. Jahrhunderts veröffentlichte James Prescott Joule seine Ergebnisse zum mechanischen Wärmeäquivalent in den Philosophical Transactions der Royal Society. Der zentrale Gedanke, den Zusammenhang zwischen mechanischer Energie und Wärmeenergie durch einen Reibapparat zu messen, fand schnell Eingang in die Lehre und führte zu einer Vielzahl an verschiedenen Lehrapparaten, die dieses Prinzip nutzten. Eine weitere Variante dieser Reibeapparate ist der Callendar-Apparat.

Der Apparat nach Hugh Longbourne Callendar wurde im Jahre 1903 patentiert und besteht im Wesentlichen aus einem drehbaren, zylindrischen Kalorimeter aus dünnem Messing, in das ein Wasser eingebracht wird und in dessen Verschlussstopfen sich ein Thermometer zur Temperaturmessung im Inneren befindet. Um das Kalorimeter herum liegt ein Seidenband, an welches Gewichte bekannter Masse gehängt werden, um das Seidenband straff über den Zylinderkörper zu ziehen. Bei Drehung des Zylinders reibt das Band am Zylindermantel und die Erwärmung der Oberfläche wird sukzessiv an den Zylinderinhalt übertragen. Anhand der Anzahl der Umdrehungen kann man nun die mechanische Energie für die Bewegung des Zylinders berechnen und ins Verhältnis zum Wärmeeintrag setzen, der über die Temperaturänderung des Wassers bestimmt wird.

In den Versuchen mit dem im HistoLab befindlichen Callendar-Apparat gelang es unserem damaligen Studierenden und jetzigen Mitarbeiten Ruben Holländer, den Arbeitsprozess nachzuvollziehen. Der mit dem Callendar-Apparat ermittelte Wert des mechanischen Wärmeäquivalentes wurde schließlich mit einer Ungenauigkeit von etwa 0,5% ermittelt.

(nach Angaben von Ruben Holländer)

Literatur

J. P. Joule, "On the mechanical equivalent of heat," Philosophical Transactions of the Royal Society of London, vol. 140, pp. 61–82, 1850-01, doi: 10.1098/rstl.1850.0004.

H. L. Callendar, "Improvements in Apparatus for Measuring the Mechanical Equivalent of Heat," GB190213377 A, 1903-06-11 Accessed: 2019-09-12. [Online]. Available: https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?FT=D&date=19030611&DB=EPODOC&locale=en_EP&CC=GB&NR=190213377A&KC=A&ND=5

C. S. I. Company, Callendar’s Apparatus for measuring the Mechanical Equivalent of Heat. Cambridge, 1906. Accessed: 2019-08-08. [Online]. Available: https://sil.si.edu/DigitalCollections/Trade-Literature/Scientific-instruments/files/51711/index.htm