Temperaturmessung

das Pyrometer in Aktion

Zur Temperaturmessung bei unseren Experimenten eignen sich zwei verschiedene Messmethoden. Berührungsloses Messen mittels Pyrometer oder Messung per Thermoelement. Erstere Methode beruht auf dem Effekt, dass jeder Körper Wärmestrahlung in Abhängigkeit seiner Temperatur abstrahlt, die das Pyrometer misst. Die oftmals vorhandenen Laser sind lediglich eine Zieleinrichtung, mit der eigentlichen Messung haben sie nichts zu tun. Thermoelemente sind Sensoren, die auf den von Thomas Johann Seebeck erstmals beschriebenen thermoelektrischen Effekt beruhen. Einfach gesprochen erzeugen zwei unterschiedliche Metalle an ihrer Berührungsstelle in Abhängigkeit ihrer Temperatur eine (sehr kleine) Spannung. Das ist so zwar nicht vollständig korrekt, reicht aber als Anschauung aus.

Viele Multimeter bieten die Möglichkeit Temperaturmessungen mittels Thermoelement durchzuführen. Meistens arbeiten sie mit NiCr-Ni Elementen, die theoretisch bis zu 1350°C messen können. Das ist allerdings stark abhängig von der Bauform (Isolation, Länge der Messspitze, etc) des Thermoelementes. Mit dieser Methode lassen sich relativ gut und preiswert einzelne Messungen vornehmen.

Im Oktober 2007 haben wir bei Conrad Elektronik ein halbwegs erschwingliches Pyrometer für den Temperaturbereich bis 1600°C entdeckt. Seitdem haben wir immer wieder Messungen im und um den Ofen vorgenommen. Ein kräftiges Feuer ohne weitere Luftzufuhr kommt auf gut 1000°C. Der Ofen erreicht mit den beiden großen Blasebälgen gelegentlich 1500°C. Die Temperatur der Bronze beim Guss liegt zwischen 1100°C und 1200°C an der Oberfläche der Schmelze.

Temperaturverlauf

Um den Prozess des Bronzeschmelzens und -gießens besser zu verstehen, ist es hilfreich, statt einzelner Messungen, den Temperaturverlauf an verschiedenen Stellen messen und automatisch protokollieren zu können. J hat im Rahmen seiner Diplomarbeit ein solches Gerät ("Therm-O-Log") gebaut. Aufgrund der Verwendung eines NiCr-Ni Thermofühlers, der Temperaturen bis 1350°C messen kann, ließ sich die Temperatur im Ofen damit nur teilweise nachvollziehen. Wie die Messung mit dem Pyrometer gezeigt hat, liegen die Temperaturen im Ofen teilweise deutlich darüber. Temperaturfühler für höhere Temperaturen ("Platin-Elemente") sind so teuer, dass sie für uns zur Zeit nicht in Frage kommen.