Clark-Normalelement
DasClark-Normalelement ist eine speziellegalvanische Zelle, welche eine stabileGleichspannung liefert. Sie diente in der Frühzeit der Elektrotechnik, insbesondere in der Zeit von 1893 bis 1908, alsReferenzspannungsquelle.[1] Sie war vom britischen IngenieurJosiah Latimer Clark erfunden worden, der sie nach vierjähriger Entwicklungszeit im Jahr 1872 bekanntgemacht hat.[2]
Aufbau
[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]Im Clark-Normalelement besteht dieAnode aus einemAmalgam vonZink undQuecksilber, dem sogenannten Zink-Amalgam. In der rechts gezeigten Abbildung ist der Zinkamalgamstab auf der linken Seite der Zelle angebracht und mit der KlemmeK1 verbunden. Am Boden der Zelle ist dieKathode aus flüssigem Quecksilber, welche durch denElektrolyt mit einem isolierenden Glasstab zur KlemmeK2 verbunden ist. Der Elektrolyt besteht aus einerwässrigen und gesättigtenZinksulfatlösung. Als Depolarisator dientQuecksilber(I)-sulfat (Hg2SO4).
Der Zellaufbau der ursprünglichen Clark-Zelle kann mit dem Zellschema[1]
- (−)Zn(s) | ZnSO4·7 H2O(c) | ZnSO4(sat. aq) | ZnSO4 · 7H2O(c) | Hg2SO4(s) | Hg(l)(+)
beschrieben werden, mit s=fest, c=kristallin, l=flüssig und sat.aq=gesättigte wässrige Lösung.Verkürzt wird das geschrieben als[1]
- Zn|ZnSO4|Hg2SO4|Hg.
Die Amalgamierung des Zinks wurde 1884 vonLord Rayleigh und H. Sidgwick vorgeschlagen; sie verbesserte die Zelle beträchtlich.[1]
Eigenschaften und Nutzung
[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]Das Clark-Normalelement besitzt bei einer Temperatur von 15 °C eineLeerlaufspannung von 1,4328 V. Der entnommeneelektrische Strom soll möglichst klein sein.
Das Clark-Normalelement weist einige Nachteile wie einen vergleichsweise großenTemperaturkoeffizienten von −1,15 mV/°C undKorrosionsprobleme im Bereich der Anschlussdrähte mit dem Zink-Amalgam auf. Das Clark-Normalelement wurde in der Folge von dem temperaturstabilerenWeston-Normalelement abgelöst. Auf der internationalen Konferenz über elektrische Einheiten und Normale in London im Oktober 1908 wurde bei der Festlegung des Normalelements die Clark-Zelle offiziell durch das Weston-Element ersetzt.
Literatur
[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]- W. E. Ayrton und T. Mather:Practical Electricity. Cassell and Company, London 1911,S. 198–203.
Einzelnachweise
[Bearbeiten |Quelltext bearbeiten]- ↑abcdWalter J. Hamer:Standard Cells. Their Construction, Maintenance, and Characteristics (= US National Bureau of Standards [Hrsg.]:National Bureau of Standards Monograph.Nr. 84). 15. Januar 1965, 3. Early Standard Cells, 4, The Clark Cell,S. 11–15 (englisch,online [PDF;3,9 MB; abgerufen am 19. Oktober 2016] auf der Seite des National Institute of Standards and Technology (NIST)):“The Clark cell has three advantages... it ... supplies its own buffering action ... the emf ... is less dependent... on the composition of the amalgam...”
- ↑Josiah Latimer Clark:On a Voltaic Standard of Electromotive Force. Communicated by Prof. Sir William Thomson. In: Royal Society (Hrsg.):Proceedings of the Royal Society of London.Band 20, 30. Mai 1872,S. 444–448,JSTOR:113174 (englisch,online im Internet Archive [abgerufen am 19. Oktober 2016]).
