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Verfahren zur Bestimmung des Gehaltes beliebiger Körper an Stoffen,
wie z. B. Wasser Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Gehaltes
beliebiger Körper an Stoffen, wie z. B. Wasser. Zur Wassergehaltsbestimmung sind
bereits eine größere Anzahl von Verfahren bekannt, die darauf beruhen, daß irgendeine,
z. B. die dielektrische Eigenschaft des wasserhaltigen Körpers eine Funktion des
Wassergehalts ist. Von diesen bekannten Verfahren unterscheidet sich dasjenige gemäß
der Erfindung darin, daß es von der Art des feuchten Körpers völlig unabhängig ist.
Es ist bei dem neuen Verfahren nicht mehr nötig, zu wissen, welchen Körper man als
Wasserträger vor sich hat. Außerdem wird bei dem neuen Verfahren der wasserhaltige
Körper in keiner Weise verändert.
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Das vorliegende Verfahren ist ein Verfahren zur direkten Messung der
überhaupt vorhandenen Wassermenge. Irgendeine physikalische Eigenschaft des in der
feuchten Substanz enthaltenen Wassers, die von der Menge des überhaupt vorhandenen
Wassers abhängt, z. B. das Volumen der Wassermenge oder die Wärmemenge, die nötig
ist, um die Temperatur der Wassermenge um einen Grad zu erhöhen, läßt sich ohne
weiteres nicht messen, da man die betreffende (unbekannte) Eigenschaft der trockenen
Substanz mitmessen würde. Die Temperaturabhängigkeit der betreffenden Eigenschaft
ist nun ebenfalls eine Funktion der Menge des vorhandenen Wassers. Aber auch sie
läßt sich nicht allein für das vorhandene Wasser bestimmen, weil man wieder die
(unbekannte) Temperaturabhängigkeit derselben Eigenschaft der trockenen Substanz
mitmessen würde. Nur dann, wenn die Temperaturabhängigkeit der Substanzeigenschaft
relativ zu der Temperaturabhängigkeit dieser Eigenschaft der vorhandenen Wassermenge
vernachlässigbar klein ist, läßt sich aus der Temperaturabhängigkeit der gemessenen
Eigenschaft auf Grund der bekannten Temperaturabhängigkeit der betreffenden spezifischen
Eigenschaft des Wassers direkt auf die vorhandene Wassermenge schließen. Dies ist
bei solchen Temperaturen der Fall, bei denen die betreffende Eigenschaft des Wassers
sich sprunghaft stark ändert, während dieselbe Eigenschaft der trockenen Substanz
sich stetig und also relativ wenig ändert. Als solche Temperatur kommt der Gefrierpunkt
des Wassers in Frage.
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Auf diesem Gedankengange beruht das Verfahren nach der Erfindung.
Dasselbe besteht im wesentlichen darin, daß die spezifische Wärme, das Volumen oder
eine andere Eigenschaft des zu bestimmenden Stoffes, z. B. Wassers, die sich bei
einer bestimmten Temperatur, z. B. für Wasser beim Gefrierpunkt, sprunghaft ändert,
bei zwei Temperaturen, die über bzw. unter dem betreffenden Temperaturpunkt, z.
B. dem Gefrierpunkt, liegen, gemessen und aus dem Unterschied der Werte der Gehalt,
z. B. an Wasser, berechnet wird.
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Da bei dem beschriebenen Verfahren die Temperaturabhängigkeit einerEigenschaft
untersucht wird, hat es eine gewisse Ähnlichkeit mit einem anderen technischen Verfahren,
das ebenfalls den Gehalt eines Stoffes in einem anderen
zu ermitteln
gestattet: nämlich mit der thermischen Analyse. Die Ähnlichkeit ist jedoch eine
äußerliche. Die thermische Analyse beruht darauf, daß. -der- Gefrierpunkt eines
Substanzgemisches von der Menge der ineinander gelösten Stoffe abhängt. Bei der
thermischen Analyse sind also z. mindestens zwei Komponenten nötig, 2. müssen sich
diese Kompenenten ineinander lösen. Ganz im Gegensatz dazu ist das vorliegende Verfahren
eine Mengenbestimmung eines Körpers, die ganz unabhängig davon ist, ob noch andere,
fremde Körper zugegen sind. Man kann nach dem beschriebenen Verfahren ebensogut
eineWassermenge allein bestimmen.
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Praktisch läßt sich das neue Verfahren z. B. durchführen, indem man
die Temperaturabhängigkeit der spezifischen Wärme mißt. Die spezifische Wärme des
Wassers ändert sich beim Gefrieren des Wassers sprunghaft von z,o auf ungefähr o,5.
Die spezifische Wärme des das Wasser enthaltenden Körpers ändert sich, wenn man
die Änderung in einem hinreichend kleinenTemperaturintervall um den Gefrierpunkt
beobachtet, vernachlässigbar wenig. Die gesamte Änderung der spezifischen Wärme
in diesem Intervall um den Gefrierpunkt geht also, der früheren Betrachtung entsprechend,
auf Kosten des Wassers. Man kann etwa folgendermaßen verfahren: Die wasserhaltige
Substanz wird abgekühlt, so daß das Wasser gefriert, und dann langsam erwärmt. Dabei
wird dauernd die gleiche Wärmemenge pro Sekunde zugeführt. Dann ist die Erwärmungsgeschwindigkeit
der spezifischen Wärme umgekehrt proportional. Die Erwärmungsgeschwindigkeit ändert
sich also wie die spezifische Wärme sprunghaft beim Gefrierpunkt. Man mißt nun die
Erwärmungsgeschwindigkeit unter und über dem Gefrierpunkt und bestimmt aus der Differenz
der beiden Erwärmungsgeschwindigkeiten und aus bekannten Versuchsdaten rechnerisch
oder tabellarisch die Menge des vorhandenen Wassers. Aus dieser und dem Gewicht
des Versuchskörpers folgt leicht der prozentuale Wassergehalt des Körpers.
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Noch einfacher als die eben beschriebene praktische Ausführung ist
eine Methode, die auf der Messung der Temperaturabhängigkeit des Volumens beruht.
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Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich nicht nur der Wassergehalt
eines Körpers bestimmen, sondern überhaupt der Gehalt eines beliebigen Stoffes in
einem anderen. Voraussetzung für die Anwendbarkeit des Verfahrens ist nur, daß der
Stoff, dessen Menge bestimmt werden soll, bei einer beliebigen, aber praktisch erreichbarenTemperatur
einePhasenänderung erleidet, z. B. gefriert oder schmilzt. Bei dieser Temperatur
darf der Stoffträger keine Phasenänderung erleiden. Andere Stoffe, für die das Verfahren
statt für Wasser anwendbar ist, sind z. B. Alkohol, Öl usw.