Read Ebook: Die Akkumulatoren: ihre Theorie Herstellung Behandlung und Verwendung. by Bermbach Willibald

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Otto Wigand, Verlagsbuchhandlung m. b. H., Leipzig

HANDW?RTERBUCH DER DEUTSCHEN SPRACHE

Neu bearbeitet, erg?nzt u. vermehrt

Achte Auflage Geheftet Mark 8.--, gebunden Mark 10.--

Der ,,Kleine Sanders", der bekannte von Sanders selbst besorgte Auszug aus seinem grossen vierb?ndigen ,,W?rterbuch", der seit seinem ersten Erscheinen vor gerade 40 Jahren sieben Auflagen erlebt hat und in rund 40000 Abdrucken verkauft worden ist, liegt in neuer, reich erg?nzter und vermehrter Bearbeitung und in ganz neuem Gewande vor uns. Vor der alten Ausgabe zeichnet sich die neue schon rein ?usserlich durch die vornehme Ausstattung und die gr?ssere Breite der Spalten aus; vor allem aber ist, wenn auch im ganzen die Druckanordnung der alten Ausgabe beibehalten wurde, doch in zahlreichen Einzelheiten alles getan worden, um dem Buch eine bei weitem gr?ssere ?bersichtlichkeit zu verschaffen. -- Der Bearbeiter Dr. E. W?lfing, hat das Buch mit besonderer Sorgfalt durchgesehen, es besonders, wo alte L?cken waren, aus dem ,,Grossen Sanders" erg?nzt und es anderseits durch zahlreiche neue W?rter vermehrt, die die verflossenen 40 Jahre, namentlich auf dem Gebiete der Technik aufgebracht haben. Auch wurde an manchen Stellen die bessernde Hand angelegt, wo das nach den Fortschritten der Sprachwissenschaft n?tig erschien, besonders bei so mancher Bedeutungsentwicklung, die von Sanders s. Z. nicht richtig erkannt und aufgestellt wurde oder werden konnte. An Reichhaltigkeit, besonders auf dem Gebiete der neuesten technischen Ausdr?cke und u. a. auch der Pflanzennamen, ?bertrifft der ,,Sanders-W?lfing", wie der ,,Kleine Sanders" wohl jetzt genannt werden wird, alle vorhandenen kleineren deutschen W?rterb?cher. Besonders sei noch erw?hnt, dass W?lfing an zahllosen Stellen daf?r gesorgt hat, dass durch Einf?gung von kurzen Belegen und Anf?hrungen aus dem Schrifttum, sowie von knappen Beispielen die Erl?uterungen, die ohne solche oft nicht ganz klar waren, belebt worden sind. Dass endlich die neue Rechtschreibung eingef?hrt worden ist, braucht nicht besonders betont zu werden.

Die Akkumulatoren, ihre Theorie, Herstellung, Behandlung und Verwendung.

Von

Zweite, vermehrte und verbesserte Auflage

~Mit~ 38 ~Abbildungen.

~Otto Wigand~ Verlagsbuchhandlung und Buchdruckerei m. b. H. Leipzig 1911.

Vorwort

zur ersten Auflage.

Die Literatur ?ber Akkumulatoren ist zwar eine ziemlich reichhaltige, jedoch fehlt es an einem nicht zu umfangreichen Buche, in dem sowohl die Theorie wie die Praxis, letztere, soweit sie gr?ssere Kreise interessiert, gen?gend ber?cksichtigt wird. Dieses d?rfte in dem vorliegenden Werkchen geschehen sein.

Wenn irgendwo, so gilt f?r den Bleiakkumulator der Satz: Eine gute Theorie ist die beste Praxis. Denn hier gibt uns die Theorie Aufschluss ?ber alle im Betriebe vorkommenden Erscheinungen. Aus diesem Grunde wurde die Theorie des Bleiakkumulators ausf?hrlich behandelt. Damit sich nun auch solche Leser, denen die Grundbegriffe der modernen Elektrochemie nicht gel?ufig sind, zurechtfinden k?nnen, habe ich in dem ersten Kapitel die neueren Ansichten ?ber die Elektrolyse und die Stromerzeugung in galvanischen Elementen gemeinverst?ndlich behandelt.

C?ln, Mai 1905.

Vorwort

zur zweiten Auflage.

Die meisten Kapitel wurden neu bearbeitet, die beiden letzten Kapitel ausserdem nicht unwesentlich erweitert. ?ber den ~Edison~-Akkumulator liegt jetzt gen?gend Material vor; dementsprechend wurde er in der neuen Auflage ausf?hrlicher behandelt.

Herrn Dr. H. ~Geisler~ spreche ich f?r seine Unterst?tzung bei dem Lesen der Korrekturbogen meinen verbindlichsten Dank aus.

C?ln, Juni 1911.

Inhalt.

Seite

Erstes Kapitel.

Theorie der galvanischen Elemente und der Elektrolyse.

~Vorl?ufige Erkl?rung der Vorg?nge im Bleiakkumulator~. Ein Bleiakkumulator in seiner einfachsten Gestalt besteht aus zwei Bleiplatten, die in verd?nnte Schwefels?ure eintauchen. Schickt man durch den elektrolytischen Apparat einen elektrischen Strom, so bildet sich an derjenigen Elektrode, die mit dem positiven Pole der Stromquelle verbunden ist, der Anode, Bleisuperoxyd, das eine braunrote Farbe hat; an der negativen Elektrode, der Kathode, wird Bleioxyd, das sich, bevor die Bleiplatten in die S?ure getaucht wurden, an der Luft gebildet hatte, zu metallischem Blei reduziert.

Wenn an beiden Elektroden Gasentwicklung erfolgt -- was bei unserem Laboratoriumsversuch schon nach kurzer Zeit der Fall ist --, so unterbricht man den Ladestrom. Wir haben jetzt die Kombination vor uns Blei und Bleisuperoxyd in verd?nnter Schwefels?ure:

Pb | H?SO? + aqua | PbO? - | | +

Das Minuszeichen unter Blei bedeutet, dass die betreffende Platte der negative Pol des Elementes ist. Unsere Kombination ist, wie wir leicht mittels eines Galvanoskops nachweisen k?nnen, ein galvanisches Element, ?hnlich wie

Zn | H?SO? + aq | Cu. - | | +

Wie wir sp?ter sehen werden, bildet sich bei der Entladung auf beiden Elektroden Bleisulfat. Die beiden Platten werden also einander um so ?hnlicher, je mehr Elektrizit?t unser Akkumulator abgibt. Wenn man aber zwei ~gleiche~ Elektroden in denselben Elektrolyten eintaucht, so erh?lt man kein galvanisches Element. Die elektromotorische Kraft unseres primitiven Akkumulators muss also w?hrend der Stromabgabe mehr oder weniger schnell abnehmen.

Bei dem beschriebenen Laboratoriumsversuch findet man, dass nach Beendigung der Entladung die braunrote Farbe keineswegs ganz verschwunden ist, dass also Reste von PbO? zur?ckbleiben.

Laden wir den Akkumulator jetzt wieder, so wird Bleisulfat an der negativen Elektrode in metallisches Blei und an der positiven Platte in Bleisuperoxyd verwandelt.

Bei der Ladung sowohl wie bei der Entladung spielen sich im Akkumulator chemische Prozesse ab. Bei der Ladung wird ein chemisches System gleichsam gewaltsam ver?ndert , das ver?nderte System hat das Bestreben, in seinen urspr?nglichen Zustand zur?ckzukehren. Bei der Ladung wird in dem Akkumulator chemische Energie aufgespeichert, und zwar entsteht diese aus elektrischer Energie. In dem Akkumulator wird also keineswegs elektrische Energie als solche aufbewahrt, gerade so wenig wie dies bei einem Gewichte der Fall ist, das durch einen Elektromotor gehoben wurde. Den Charakter eines galvanischen Elementes erh?lt der Akkumulator erst dadurch, dass man ihm elektrische Energie zuf?hrt. Man bezeichnet ihn daher auch als ~Sekund?relement~.

Im Prinzip unterscheidet sich ein geladener Akkumulator in nichts von einem gew?hnlichen Prim?relement . Wir m?ssen daher im Folgenden auf die Theorie der galvanischen Elemente n?her eingehen.

An den chemischen Vorg?ngen im Akkumulator ist der Elektrolyt in hervorragender Weise beteiligt. Es ist daher jedem, der nur etwas tiefer in die Theorie des Bleiakkumulators eindringen will, anzuraten, sich ein m?glichst klares und vollst?ndiges Bild von den Vorg?ngen, die sich bei der Elektrolyse der verd?nnten Schwefels?ure abspielen, zu verschaffen.

Da die neueren elektrochemischen Theorien, soweit es der Raum gestattet, in unserer Schrift Ber?cksichtigung finden sollen, so wollen wir mit einer Besprechung einiger wichtiger Grundbegriffe dieses Gebietes beginnen.

Der ~osmotische Druck~. Um diesen ausserordentlich wichtigen Begriff klar zu machen, wollen wir von einem Nichtelektrolyten ausgehen; als Beispiel diene eine Zuckerl?sung. Ein Standglas mit vorspringendem Rande f?lle man mit einer Zuckerl?sung und verschliesse das Glas mittels einer vorher in lauwarmem Wasser aufgeweichten Schweinsblase, wobei darauf zu achten ist, dass keine Luftblasen eingeschlossen werden. Durch einen Bindfaden ist die Membran unterhalb des Glasrandes gut zu befestigen. Stellt man das Pr?parat in ein gr?sseres, mit Wasser gef?lltes Gef?ss, so findet man nach etwa 24 Stunden, dass sich die Membran sehr stark gew?lbt hat, und wir schliessen daraus, dass von der Zuckerl?sung auf die Membran ein Druck ausge?bt wurde. Da die W?lbung nicht erfolgt, wenn wir das Standglas mit Wasser f?llen, so schliessen wir weiter, dass der eben erw?hnte Druck von den Zuckermolek?len herr?hrt. -- Die Schweinsblase hat die Eigenschaft, den Wassermolek?len den Durchgang zu gestatten, nicht aber den Zuckermolek?len, sie ist ~halbdurchl?ssig~ oder semipermeabel. Denken wir uns nun die Zeit in sehr kleine Intervalle geteilt, so k?nnen wir die Vorg?nge in dem Standglase folgendermassen erkl?ren: Die Zuckermolek?le ?ben einen Druck auf die Membran aus; diese wird um ein unendlich kleines St?ck gehoben, in den freien Raum dringt Wasser ein. W?hrend des folgenden Zeitabschnittes wiederholt sich das Spiel usw. Die Membran w?lbt sich also langsam im Laufe der Zeit. Dem osmotischen Drucke der Zuckermolek?le -- so nennt man den auf die Membran ausge?bten Druck -- wirkt die Spannung der Membran entgegen. Nehmen wir nun an, dass die Schweinsblase vollkommen, auch bei jedem Drucke halbdurchl?ssig ist, und dass sie jeden beliebig hohen Druck auszuhalten vermag, ohne zu platzen, so schliessen wir weiter, dass sich nach einer gewissen Zeit ein Gleichgewichtszustand ausbildet, der nat?rlich dann vorhanden ist, wenn der osmotische Druck der Zuckermolek?le gleich ist der Spannung der Membran. Der nach Innen gerichtete Druck der gespannten Membran nach Eintritt des Gleichgewichtszustandes, d. h. wenn eine weitere W?lbung der Membran nicht mehr erfolgt, ist gleich dem osmotischen Drucke der L?sung.

Auch in folgender Weise gelangt man zu einer Vorstellung ?ber den osmotischen Druck. Wenn wir bei Beginn des Versuches die Membran belasten, etwa durch Auflegen von Gewichtsteinen, so erfolgt das Eindringen des Wassers langsamer als eben und bei einer gewissen Belastung w?lbt sich die Membran ?berhaupt nicht. Betr?gt die betreffende Belastung p kg pro 1 cm? Oberfl?che, so ist p ein Mass f?r den osmotischen Druck.

Nach der kinetischen Theorie der Fl?ssigkeiten kommt der osmotische Druck dadurch zustande, dass Zuckermolek?le gegen die Membran prallen und St?sse auf diese aus?ben.

Auf die f?r den osmotischen Druck g?ltigen Gesetze, die ?brigens, wie ~van 't Hoff~ zeigte, mit den Gasgesetzen ?bereinstimmen, soll nicht n?her eingegangen werden; es sei nur bemerkt, dass der osmotische Druck mit der Konzentration w?chst.

~Die elektrolytische Dissoziation.~ Man fand, dass die L?sungen von S?uren, Salzen und Basen einen anormal hohen osmotischen Druck haben. ~Arrhenius~ erkl?rte diese Erscheinung durch die Annahme, dass sich Molek?le der gel?sten Substanz dissoziieren. Eine einfache ?berlegung zeigt uns aber, dass die Dissoziation in Elektrolyten von der gew?hnlichen Dissoziation verschieden sein muss. W?hlen wir als Beispiel eine Salmiakl?sung. Bei hoher Temperatur spaltet sich Salmiak nach der Gleichung

W?rde die Dissoziation in der Salmiakl?sung in derselben Weise erfolgen, so m?sste die Fl?ssigkeit freies Ammoniak enthalten, das an seinem scharfen, stechenden Geruch leicht erkannt werden kann. Eine Salmiakl?sung riecht aber nicht nach Ammoniak. Die ~Dissoziation in Elektrolyten erfolgt~ nun in der Weise, dass ~elektrisch geladene Komponenten~ entstehen. Das Kochsalzmolek?l z. B. spaltet sich in ein positiv geladenes Natriumatom und ein negativ geladenes Chloratom. Die Komponenten nennt man ~Ionen~, d. h. die Wandernden, weil sie sich unter dem Einflusse elektrischer Kr?fte bewegen.

Die elektrolytische Dissoziation kann man als einen chemischen Prozess auffassen, der sich zwischen einem Molek?l der gel?sten Substanz und einem Neutron abspielt und den man f?r Kochsalz durch die Gleichung versinnlichen kann:

Statt dessen schreibt man k?rzer

Dementsprechend sehen wir die Ionen als neue chemische Verbindungen an, z. B. ist das Natriumion eine chemische Verbindung zwischen einem Natriumatom und einem positiven Elektron. Ebenso wie Natrium + Chlor etwas ganz anderes ist wie Natrium allein, so ist Natrium + Elektron, d. h. Natriumion, in seinem chemischen und physikalischen Verhalten durchaus verschieden von dem metallischen Natrium.

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