Polarisation und Zersetzungsspannung.
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ung.
des Primärstromes eintritt. Hans Jahn 1 ) hat durch direkte kalori
metrische Messungen ermittelt, wie groß das Wärmeäquivalent der von
einer Batterie zu liefernden Arbeit ist, um die einer bestimmten Strom
intensität entsprechende Menge eines gelösten Elektrolyten zu zersetzen.
Er verfuhr dabei folgendermaßen: Die Stromquelle stand in einem Eiskalori
meter, so daß die bei Stromschluß entwickelte Wärme direkt festgestellt werden
konnte. Der äußere Teil des Stromkreises bestand aus einem Galvanometer und
der Zersetzungszelle nebst einem großen Widerstande r, gegen den der der Zer
setzungszelle zu vernachlässigen war.
Denken wir uns 1 ) einen Strom von der Intensität J A. durch den äußeren
Stromkreis geleitet, während derselbe, wie in unserem ersten Beispiele, eine mit un
polar is i e rb aren Elektroden versehene Zersetzungszelle enthält, so wird,
wenn die Potentialdifferenz zwischen den Endpunkten dieses Stromkreises A Volt
beträgt, nach dem Jouleschen Gesetz in demselben die Wärmemenge
aJAt = a J 2 rt cal.
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der Vor-
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er Durch-
Spannung
entwickelt, wenn a das Wärmeäquivalent eines Yolt-A. = 0,2362 cal., t die Dauer
des Stromschlusses in Sekunden, r den Widerstand des gesamten äußeren Strom
kreises bedeuten. Die Dauer des Stromschlusses war stets 1 Stunde. Beträgt die
direkt gemessene von der Batterie während derselben Zeit an das Kalorimeter
abgegebene Wärmemenge w cal., so gibt
a J 2 rt -f w = W cal.
die gesamte von der Batterie gelieferte Wärmemenge, da dieselbe keinerlei Arbeit
außer der Ueberwindung des Leitungswiderstandes zu leisten hatte. Nehmen wir
einen Strom von 0,01 A. zur willkürlichen Einheit, so beträgt die der Strom
einheit entsprechende Gesamtwärme der Batterie
0,01 " rr ) + w = Q cal.
Nun seien die unpolarisierbaren Elektroden der Zersetzungszelle durch polari
sierbare, aus platiniertem Platin ohne Aenderung des Widerstandes des äußeren
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die Stromintensität J' A., so ist für die im äußeren Stromkreise entwickelte
Joule-Wärme zu setzen
a J 2 rt — j— J /2 , /2 , ,
—— = a J /2 rt cal.
J " .
Ergibt sich ferner die von der Batterie entwickelte Wärmemenge durch die kalori
metrische Messung zu w' cal., so erhalten wir für die der Stromeinheit entsprechende
Gesamtwärme der Batterie
„ a J' 2 rt -f- w' _ . ,
0,01 jt- 1 = Q cal.
Die Differenz der so entwickelten Gesamtwärmen
(Q — Q') cal.
gibt das Wärmeäquivalent der von der Batterie bei der Zersetzung der der Strom
einheit entsprechenden Menge des Elektrolyten geleisteten Arbeit.
Bei der Elektrolyse einer Kupfersulfatlösung, welche ein halbes
Molekulargewicht des wasserfreien Salzes im Liter der Lösung ent
hielt, betrug der Wärmeverlust der Batterie im Mittel 13,33 cal.
Dieser aber gibt das Wärmeäquivalent der Stromenergie, die der gal
vanischen Polarisation in der Zersetzungszelle bei geschlossenem Stiom
entspricht. Es ist demnach
0,01 a po t = 13,33 cal.,
0,01 a p 40 t = 12,09 „
’) Jahn, Zeitschr. phys. Chem. 26, p. 386 (1898).