Waͤrme und Licht. Waͤrmeſtoff.

Die Lehre von der Waͤrme ſchließt ſich nahe an die Lehre vom
Lichte an, theils weil Waͤrme und Licht ſich uns ſo oft vereinigt
zeigen, daß wir zuweilen zweifelhaft werden, ob wir ſie nicht als
verſchiedene Wirkungen einer gleichen Urſache anſehen ſollen, theils
weil in einigen Faͤllen die Erſcheinungen beider ganz offenbar aͤhn-
lichen Geſetzen folgen. Warum wir gleichwohl Bedenken tragen
muͤſſen, die Waͤrme gradezu nur als Wirkung eben der Materie,
der wir die Licht-Erſcheinungen zuſchreiben, zu betrachten, wird
ſich bei der Angabe der einzelnen Erſcheinungen ergeben, und es
laͤßt ſich hier wohl nur die kurze Bemerkung voranſtellen, daß auch
die Waͤrme zu der Frage Anlaß gegeben hat, ob ſie durch einen
von Koͤrper zu Koͤrper uͤbergehenden ausſtroͤmenden Stoff hervor-
gebracht wird, oder ob nur die Undulationen des Aethers unſerm Ge-
fuͤhle in der Waͤrme, ſo wie dem Auge im Lichte, ſich wahrnehmbar
machen. Dieſe Frage zu entſcheiden, hat hier, wo die Erſcheinun-
gen ſich nicht mit der Schaͤrfe, welche das Auge erlaubt, verfolgen
laſſen, noch mehr Schwierigkeit, und ohne entſcheiden zu wollen,
was tiefere Unterſuchungen einſt ergeben moͤgen, finden wir es doch
fuͤr die Darlegung der Erſcheinungen am angemeſſenſten, von
einem Waͤrmeſtoffe, von ſeinem Uebergange von einem Koͤr-
per zum andern, von ſeiner Verbindung mit den materiellen Thei-
len der Koͤrper u. ſ. w. zu ſprechen, und dieſes um ſo mehr, da
zahlreiche Erſcheinungen ſich ganz ſo, als ob ſie eine quantitative
[3] Abmeſſung des Waͤrmeſtoffs geſtatteten, unſerer Betrachtung dar-
bieten. Dieſen Erſcheinungen folgend ſehen wir es ſo an, als ob
ein eigenthuͤmlicher Waͤrmeſtoff, eine Materie von großer
Feinheit und Elaſticitaͤt, als Urſache der Waͤrme und Hitze, wo ſie
im Uebermaaß vorhanden iſt, als Urſache der Kaͤlte, wo ſie in gerin-
ger Menge vorhanden iſt oder wo ein relativer Mangel ſtatt findet,
den Erſcheinungen der Waͤrme und Kaͤlte zum Grunde laͤge, und
nur in einzelnen Faͤllen werden wir Gelegenheit haben, dieſe Hy-
potheſe als nicht ganz genuͤgend tadeln oder unſre Unſicherheit in
Beziehung auf die Erklaͤrung der Phaͤnomene nach derſelben geſte-
hen zu muͤſſen.

Temperatur. Ungleiche Ausdehnung der Koͤrper bei
ungleichen Temperaturen.

Unſre Empfindung lehrt uns zuerſt Ungleichheit der Tempe-
ratur kennen, indem ein Koͤrper ſich fuͤhlbar waͤrmer, der andre
kaͤlter zeigt. Wir bemerken eine Ausgleichung dieſer Ungleichheit
der Temperatur bei der gegenſeitigen Beruͤhrung der Koͤrper, ſo
daß der waͤrmere dem kaͤlteren Waͤrme abzugeben ſcheint; die in
beiden Koͤrpern uns merklich werdende Waͤrme ſetzt ſich, wie wir
uns ausdruͤcken, ins Gleichgewicht, und die Koͤrper nehmen dadurch
eine gleiche Temperatur an. Dieſe Gleichheit und Ungleichheit
der fuͤhlbaren Waͤrme iſt die erſte Erſcheinung, die wir deutlich
wahrnehmen, aber ohne in unſerm Gefuͤhle Mittel zur genaueren
Abmeſſung der Ungleichheit zu finden.

Ein ſolches Mittel bietet ſich uns dagegen in der Ausdehnung
der Koͤrper durch die Waͤrme dar, von welcher man ſich leicht durch
folgende Erfahrung uͤberzeugen kann. Man nimmt eine Meſſing-
kugel und bringt in einer Meſſingplatte ein Loch an, das grade
groß genug iſt, um die Kugel durchzulaſſen; dann findet ſich, daß
dieſe Kugel erhitzt nicht mehr durch die Oeffnung faͤllt, ſondern von
den Raͤndern der Platte ſo lange am Hindurchfallen gehindert wird,
bis Kugel und Platte wieder gleiche Temperatur erlangt haben.
Kennt man aber einmal dieſe Eigenſchaft der Koͤrper, ſo findet man
ſie in zahlreichen Faͤllen wieder, indem man z. B. bemerkt, daß ein
Glasſtoͤpſel ſich leicht in die Oeffnung der Glasflaſche hineinbringen
laͤßt, wenn die letztere warm, jener dagegen kalt iſt, und daß es
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[4] dann ſchwer haͤlt, die kalt gewordene Flaſche zu oͤffnen, weil die
enger gewordene Oeffnung den Stoͤpſel jetzt ſehr feſt umſchließt; ein
ſo eingetriebener Stoͤpſel iſt oft ſehr ſchwer wieder herauszubringen,
weil bei neuer Erwaͤrmung der Flaſche nun beide Koͤrper ſich zugleich
erwaͤrmen und ausdehnen, ſtatt daß dies zuerſt nur bei dem einen
der Fall war. Ebenſo findet man, daß ein durch die Thuͤr eines
erhitzten Ofens hinein gebrachtes kaltes Gefaͤß ſich erhitzt nicht wie-
der herausbringen laͤßt, wenn es vorhin nur mit geringem Spiel-
raume hindurch ging.

Die feſten Koͤrper dehnen ſich weniger aus als die fluͤſſigen,
daher ſieht man feſte Koͤrper bei der Erwaͤrmung in den fluͤſſigen
unterſinken, wenn ſie ſich bei geringerer Waͤrme nur noch eben
ſchwimmend erhielten; denn obgleich ſie zuſammen erwaͤrmt ſich
beide ausdehnen, ſo betraͤgt dies doch bei dem feſten Koͤrper ſo we-
nig, daß ſein ſpecifiſches Gewicht ſich nur unbedeutend aͤndert,
waͤhrend der ſich ſtaͤrker ausdehnende fluͤſſige Koͤrper in bedeuten-
dem Maaße ſpecifiſch leichter wird. Dieſe ſtaͤrkere Ausdehnung
macht die fluͤſſigen Koͤrper mehr geeignet, um zur Abmeſſung der
Ausdehnung und ſo mittelbar zur Meſſung der Waͤrme zu dienen,
und ſie dienen hiezu um ſo bequemer, da man ihre Ausdehnung
durch paſſend gewaͤhlte Form der Gefaͤße leichter bemerkbar machen
kann. Nehmen wir naͤmlich an, was die Erfahrung als richtig
zeigt, daß Glasgefaͤße ihren innern Raum bei der Erwaͤrmung nur
ſehr wenig vergroͤßern, ſo wird eine hohle Glaskugel, die mit einer
engen Roͤhre verbunden iſt, der bei niedriger Temperatur ſie ganz
fuͤllenden Fluͤſſigkeit nicht mehr Raum genug geben, wenn eine
Erwaͤrmung ſtatt findet, ſondern die Fluͤſſigkeit wird dann in die
Roͤhre hineintreten, und man wird ihre Ausdehnung in der engen
Roͤhre ſehr bequem wahrnehmen koͤnnen. Queckſilber dehnt ſich
von der Kaͤlte des gefrierenden Waſſers bis zu der Temperatur eines
heißen Sommertags etwa um \frac{1}{200} aus; — eine Ausdehnung, die
in einer 12 Zoll langen cylindriſchen Roͤhre noch keine Linie betra-
gen wuͤrde; die aber hoͤchſt merklich wird, wenn man einer Kugel
von 200 Cubiclinien Inhalt eine ſo enge Roͤhre angefuͤgt hat, daß
eine Cubiclinie eine Laͤnge von 2 Zoll einnimmt. Da dieſes die
Einrichtung iſt, die wir unſern Thermometern geben, ſo fuͤhrt mich
[5] dies ſogleich zu den Ueberlegungen, die der Verfertigung der
Thermometer zum Grunde liegen.

Abmeſſung der Waͤrme-Unterſchiede durch
Thermometer.

Um eine richtige Abmeſſung der Waͤrme an die Ausdehnung
der Koͤrper anzuknuͤpfen, iſt zuerſt die Kenntniß beſtimmter, immer
gleich unter beſtimmten Umſtaͤnden zu erhaltender Waͤrmegrade,
und die Ueberzeugung, daß die Ausdehnung der Koͤrper, auch nach
wiederholten Veraͤnderungen, bei gleicher Waͤrme wieder dieſelbe
iſt, nothwendig. Wir erwerben uns dieſe doppelte Kenntniß, wenn
wir einen fluͤſſigen Koͤrper in eine ſolche, mit einer Roͤhre verbun-
dene Kugel fuͤllen, und dieſe in Materien eintauchen, welche wir
als gleich warm anzuſehen Grund haben; koͤmmt da die Fluͤſſigkeit
nach allen Abwechſelungen von Waͤrme immer wieder auf denſelben
Stand, zu gleichem Grade der Ausdehnung, zuruͤck, ſo duͤrfen wir
glauben, ſowohl einen immer gleichen Waͤrmegrad hervorgebracht,
als die Unveraͤnderlichkeit der Ausdehnung in Beziehung auf die
Waͤrme beſtaͤtigt zu haben. Dieſes Experiment laͤßt ſich am beſten
in Schnee anſtellen, der bei anfangendem Aufthauen ſchon mit
Waſſer durchzogen iſt, und die Erfahrung zeigt, daß, welche Fluͤſ-
ſigkeit auch in jener Kugel und Roͤhre enthalten iſt, und wie oft
man, nach willkuͤrlich veranlaßten Wechſeln von Waͤrme, das Ein-
tauchen in ſolchen Schnee wiederholt, allemal die eingeſchloſſene
Fluͤſſigkeit auf denſelben Stand zuruͤckkoͤmmt; und was ſich hier
bei einem ſolchen beſtimmten Waͤrmegrade zeigt, das nimmt
man bei mehreren wahr, ſo daß die Ueberzeugung, gleicher Waͤrme
entſpreche ein immer gleicher Grad von Ausdehnung eines beſtimm-
ten Koͤrpers, als feſt begruͤndet erſcheint.

Die Verfertigung eines Inſtrumentes, das wir einen Waͤrme-
meſſer, Thermometer, nennen wollen, iſt hierdurch uns ſehr
nahe gelegt, obgleich die Ausfuͤhrung noch einige Schwierigkeit dar-
bietet. Es ſollte naͤmlich, — dies iſt eine der vorzuͤglichſten Schwierig-
keiten, — eine fluͤſſige Materie zur Fuͤllung der Thermometerroͤhre
genommen werden, die bei gleichem Unterſchiede der Waͤrme ſich
um gleich viel ausdehnt, und es ſollten zwei ziemlich weit von ein-
ander entfernte Temperaturen als feſte Temperaturen zur Beſtim-
[6] mung einer Scale der Waͤrme dienen. Obgleich es uns nun hier,
im erſten Anfange der Waͤrmelehre, noch nicht moͤglich iſt, die Frage,
wie man gleiche Unterſchiede der Waͤrme beſtimme, und wie man
die Eigenſchaft irgend einer Fluͤſſigkeit, ſich bei gleichem Waͤrme-
Unterſchiede gleich viel auszudehnen, kennen lerne, zu beantworten;
ſo darf ich doch es wohl ſchon jetzt als eine ſich ſpaͤter beſtaͤtigende
Erfahrung ausſprechen, daß reines Queckſilber fuͤr mittelmaͤßige
Temperaturen dieſe Eigenſchaft beinahe genau beſitzt. Daß dieſes
dagegen nicht eine allgemeine Eigenſchaft aller Fluͤſſigkeiten iſt, da-
von kann man ſich leicht uͤberzeugen, wenn man Waſſer, Wein-
geiſt, Queckſilber und andre Fluͤſſigkeiten auf gleiche Weiſe in ſolche,
mit einer Kugel verbundene Roͤhren, die wir Thermometerroͤhren
nennen wollen, fuͤllt.

Bringt man naͤmlich dieſe gefuͤllten Roͤhren zuerſt in gefrieren-
des Waſſer, und bemerkt die Puncte, wo das Ende der in die Roͤhre
hinaufreichenden Saͤule des Fluͤſſigen ſteht; laͤßt man dann das
Waſſer, worin ſie bleiben, allmaͤhlig ſich erwaͤrmen, und bezeichnet
beim Kochen wieder die Puncte, wo die Fluͤſſigkeiten in den Roͤh-
ren ſich endigen; ſo ſollte man glauben, beim allmaͤhligen Erkalten
wuͤrden die ſich wieder zuſammenziehenden Fluͤſſigkeiten gleichmaͤßig
ſinken, und zugleich den halben Raum, drei Viertel des Raumes
und ſo ferner zuruͤck durchlaufen; aber das iſt nicht der Fall, ſon-
dern das Waſſerthermometer hat ſchon jenen Zwiſchenraum halb
durchlaufen, wenn das Queckſilber erſt wenig uͤber ein Viertel
zuruͤckgelegt hat.

Um alſo ein Thermometer zu machen, fuͤllen wir eine Kugel
A, die mit einer engen und ziemlich langen Roͤhre BC (Fig. 1.)
verbunden iſt, mit ganz reinem, auch von Luft befreitem Queck-
ſilber, etwa ſo weit an, daß auch im gefrierenden Waſſer die Roͤhre
noch bis D gefuͤllt bleibt. Nachdem das Thermometer in Schnee,
der im Aufthauen begriffen iſt, ſo lange, daß es die Temperatur
dieſes Schnees angenommen hat, eingetaucht geweſen, bezeichnet
man den Punct D, wo ſich die Queckſilber-Oberflaͤche befindet, und
hat ſo den einen feſten Punct der Thermometerſcale. Die Beſtim-
mung des andern Punctes erhaͤlt man durch das Kochen des Waſ-
ſers; aber dieſes Kochen tritt nicht immer bei gleicher Waͤrme ein,
ſondern bei geringerer Waͤrme, wenn das Barometer niedriger ſteht,
[7] wenn der Druck der Luft geringer iſt; man muß daher das Kochen
dann beobachten, wenn das Barometer eine beſtimmte Hoͤhe, 28
pariſ. Zoll zum Beiſpiel, hat. Wenn dieſe Vorſicht beobachtet iſt,
und man das Thermometer ſo geſtellt hat, daß es die wahre Koch-
hitze des Waſſers annimmt, ſo hat man auch hier einen zweiten
feſten Punct der Scale, der bei dem Kochen des Waſſers unter
28 Zoll Druck der Luft ſich immer wieder ebenſo findet. Das
Thermometer wird, nachdem man alle Luft herausgetrieben, oben
zugeſchmolzen; den zwiſchen Gefrierkaͤlte und Siedehitze des Waſ-
ſers gefundenen Zwiſchenraum theilt man nun in 80 oder in 100
gleiche Theile, je nachdem man die Scale des Reaumuͤrſchen oder
des Centeſimalthermometers auftragen will, und ſetzt 0° neben
dem Puncte des thauenden Schnees, 80° auf jener Scale, 100°
auf dieſer neben dem richtig beſtimmten Kochpuncte des Waſſers.

Damit aber die ſo verfertigten Thermometer correſpondirend
werden, muß die Roͤhre uͤberall gleich weit ſein, oder — wie man
es ausdruͤckt, — man muß eine gut calibrirte Roͤhre anwenden.
Um ſich zu uͤberzeugen, ob die Roͤhre in allen ihren Theilen gleich
weit iſt, bringt man, ehe ſie gefuͤllt wird, nur einen maͤßigen
Tropfen Queckſilber in die Roͤhre, und mißt genau, ob er in allen
Gegenden der Roͤhre eine gleiche Laͤnge einnimmt; iſt das ſtrenge
der Fall, ſo iſt die Roͤhre brauchbar, im entgegengeſetzten Falle
muß man eine andre Roͤhre waͤhlen.

In dieſen Regeln ſind die wichtigſten Bedingungen zu Ver-
fertigung uͤbereinſtimmender Thermometer gegeben, indeß hat man,
um voͤllige Gleichheit zu erhalten, noch auf manche Nebenumſtaͤnde
zu ſehn, die ich kurz erwaͤhnen will ^*). Bei dem Gefrierpuncte
findet, wenn ſchon ſehr viel Waſſer mit dem Schnee vermiſcht iſt,
oder wenn ſich nur thauendes Eis im Waſſer befindet, nicht mehr
eine ganz ſtrenge Gleichheit der Temperatur in allen Waſſerſchich-
ten ſtatt, indeß iſt hier der Unterſchied geringe. Die Bemerkung,
daß ein Thermometer im allerſtrengſten Sinne immer wieder auf
den Gefrierpunct zuruͤckkomme, wenn man nach verſchiedenen Er-
waͤrmungen und Abkuͤhlungen es in eben ſolchen zergehenden Schnee
[8] bringt, leidet ſo fern eine Beſchraͤnkung, als erſtlich die Veraͤnde-
rungen, welche das Glas bei Erwaͤrmung leidet, nicht ſogleich bei
der Abkuͤhlung wieder voruͤbergegangen ſind, ſondern der dieſer
Abkuͤhlung entſprechende Zuſtand erſt langſamer eintritt, und zwei-
tens bei laͤngerem Gebrauche eines Thermometers der Druck der
Luft eine kleine dauernde Veraͤnderung des Inhalts der Kugel her-
vorzubringen ſcheint; — der letztere von mehrern Beobachtern an-
gegebene Umſtand wird indeß von Muncke in Zweifel gezogen.

Die Beſtimmung des Kochpunctes fordert vorzuͤgliche Sorg-
falt. Nicht allein iſt er bei ungleichem Barometerſtande ſo ſehr
anders, daß eine Linie Aenderung des Barometers die Waͤrme des
Kochens um \frac{88}{1000} eines Centeſimalgrades oder um \frac{7}{100} eines Reau-
muͤrſchen Grades aͤndert, ſondern die Aufwallungen des Waſſers
bringen auch ein Wechſeln der bald zu hohen, bald zu niedrigen
Temperatur hervor. Dieſe Wechſel ſind in den nahe uͤber der
Oberflaͤche des Waſſers befindlichen Daͤmpfen nicht merklich, und
man muß daher in einem Gefaͤße, welches zwar den Zutritt der
Luft nicht hindert, aber doch Tiefe genug zwiſchen der Waſſer-
Oberflaͤche und der dem Eindringen der Luft frei gelaſſenen Oeff-
nung hat, die Thermometerkugel in den Dampf nahe uͤber dem
kochenden Waſſer bringen, um die Kochhitze zu beſtimmen. Die
meiſten Verfertiger von Thermometern waͤhlen zu Beſtimmung des
Kochpunctes einen Barometerſtand von 0,76 Meter = 336,9 par.
Linien oder auch von 28 pariſ. Zoll = 336 Lin. Wie viel dann
die wahre Kochwaͤrme bei andern, nicht viel verſchiedenen, Baro-
meterſtaͤnden betraͤgt, laͤßt ſich aus der Angabe, daß die Aenderung
bei jeder Linie \frac{88}{1000} Gr. Cent. (\frac{7}{100}° R. betraͤgt, uͤberſehen; bei
ſehr vermindertem Barometerſtande iſt aber die Aenderung groͤßer.
Bei uns ſteigt das Barometer ſelbſt an den Ufern des Meeres
ſelten auf 28¾ Zoll und es faͤllt ſelten unter 26¼ Zoll; in jenem
Falle wuͤrde das Kochen, wenn der Kochpunct des Thermometers
bei 28 Zoll Barometerſtand beſtimmt iſt, erſt bei 100,8° Cent.
(80,6° R. ), im letztern Falle bei 98,°1 Cent. (78,5° R. ) eintreten.
In Quito, wo das Barometer 19½ Zoll hoch ſteht, kocht das Waſ-
ſer ſchon, wenn es erſt die Waͤrme von 90° C.(72° R.) erreicht
hat, auf dem Chimboraſſo unter 12½ Zoll Luftdruck ſchon bei 79°C.
(63° R.) Unter der Luftpumpe, wo der Druck nur wenige Linien
[9] betraͤgt, koͤmmt das Waſſer ſchon bei einer Temperatur von 25°
Cent. (20° R.) leicht zum Kochen. Endlich muß ich noch einen
Umſtand erwaͤhnen, der das Aufkochen des Waſſers fruͤher herbei-
fuͤhrt, naͤmlich Ungleichheiten in der Oberflaͤche der Gefaͤße. So
wie Koͤrper mit ſpitzigen Ecken die Entwickelung der Luft bei luft-
haltende Fluͤſſigkeiten befoͤrdern, ſo koͤmmt auch in Gefaͤßen, deren
Oberflaͤche nicht ganz glatt iſt oder in welchen ſich fremde Koͤrper
befinden, das Waſſer eher zum kochenden Aufwallen, als in ganz
glatten Gefaͤßen.

Hierin iſt faſt alles enthalten, was die Verfertigung der Ther-
mometer betrifft; ich muß nur noch beifuͤgen, daß man die unter
dem Nullpunct herabgehenden Grade negative oder Kaͤltegrade
(mit dem Zeichen - angedeutet) nennt, die von Null zu groͤßerer
Waͤrme fortgehenden poſitive oder Waͤrmegrade (die mit + bezeich-
net werden, wenn dieſe Unterſcheidung noͤthig iſt); beide werden
ſo weit fortgeſetzt aufgetragen, als die Zwecke des einzelnen Inſtru-
mentes es fordern, oder hoͤchſtens ſo weit als die beim Queckſilber
ſtatt findenden Grenzen es geſtatten. Da das Queckſilber bei
356° Cent. (285° R.) kocht und bei - 40° Cent. (- 32° R.)
gefriert, ſo ſind dieſes die aͤußerſten Grenzen der Brauchbarkeit eines
Queckſilberthermometers.

Man hat ehemals mehr verſchiedene Thermometerſcalen ange-
wandt, jetzt iſt außer der erwaͤhnten nur noch die Fahrenheitiſche
hie und da im Gebrauch, welche den Nullpunct, einer kuͤnſtlichen
Kaͤlte entſprechend, tiefer ſetzt ^*); bei dem Aufthauen des Schnees
+ 32°, bei dem Kochen des Waſſers 212°.

Die zuſammengehoͤrenden Grade zeigt Fig. 2.

Genauere Beſtimmung der Ausdehnung tropfbarfluͤſ-
ſiger und feſter Koͤrper.

Da wir uns jetzt im Beſitze eines Inſtruments befinden,
welches uns in Stand ſetzt, gewiſſe Waͤrmegrade verſtaͤndlich zu
bezeichnen, ſo koͤnnen wir das genaue Maaß der Ausdehnung
einzelner Koͤrper mit mehr Sicherheit angeben.

Um zuerſt fuͤr tropfbar fluͤſſige Koͤrper die Ausdehnung zwiſchen
beſtimmten Waͤrmegraden anzugeben, bedient man ſich am beſten
der Abwaͤgungen. Man beſtimmt zum Beiſpiel das Gewicht einer
leeren aus Kugel und enger Roͤhre beſtehenden Thermometerroͤhre
ganz genau, und fuͤllt ſie dann in der Temperatur des ſchmelzenden
Schnees bis oben an mit ganz reinem, auch von Luft befreitem,
Queckſilber. Wenn dies mit aller Sorgfalt geſchehen iſt, beſtimmt
man durch neues Abwaͤgen und bei der Gefrierkaͤlte das Gewicht
des die Kugel und Roͤhre fuͤllenden Queckſilbers, um die bei 0°
darin enthaltene Menge abzumeſſen. Man erwaͤrmt jetzt die ge-
fuͤllte Roͤhre und laͤßt das ſich ausdehnende Queckſilber ausfließen,
bis man die Waͤrme des kochenden Waſſers erreicht hat, alsdann
zeigt eine abermalige Abwaͤgung, wie viel Queckſilber uͤbergefloſſen
iſt, und man erhaͤlt daher das Gewichtsverhaͤltniß des bei jener und
bei dieſer Temperatur gleichen Raum ausfuͤllenden Queckſilbers.
Nach den beſten Beobachtungen nehmen 982 Gran Queckſilber bei
der Waͤrme des kochenden Waſſers ſo viel Raum ein, als 1000
Gran bei der Kaͤlte des gefrierenden Waſſers oder des thauenden
Schnees, und die Ausdehnung derſelben Gewichtsmaſſe betraͤgt alſo
\frac{18}{1000}. Das Waſſer dehnt ſich ſtaͤrker aus, naͤmlich um
\frac{43}{1000}.

Dieſe Beſtimmung der Ausdehnung des Queckſilbers oder
Waſſers wuͤrde genau ſein, wenn das Glas, welches zum Gefaͤße
dient, ſich nicht ausdehnte; aber dieſes Gefaͤß wird durch die Waͤrme
groͤßer, und jener Verſuch giebt alſo die ausfließende Menge Queck-
ſilber nicht ganz ſo groß, als es fuͤr ein ganz unveraͤnderliches Gefaͤß
der Fall ſein wuͤrde. Um dieſem Fehler ganz auszuweichen, haben
Dulong und Petit, bei ihren Verſuchen uͤber die Ausdehnung
des Queckſilbers durch die Waͤrme, eine ganz andre Einrichtung
angewandt. Da zwei verſchiedene Fluͤſſigkeiten, die in einer zwei-
ſchenklichen Roͤhre mit verticalen Schenkeln einander im Gleich-
gewichte halten, durch ihre ungleichen Hoͤhen uns das ſpecifiſche
Gewicht dieſer Fluͤſſigkeiten kennen lehren, ſo bedienten ſie ſich
einer ſolchen Roͤhre, deren verticale Schenkel durch eine hinreichend
lange horizontale Roͤhre verbunden waren. In dieſer Roͤhre wurde
das Queckſilber im einen Schenkel immer bis auf den Gefrierpunct
abgekuͤhlt erhalten, indem man die Roͤhre hier mit Eis umgab,
das nur eine maͤßige Oeffnung, um die Oberflaͤche des Queck- [11]
ſilbers zu beobachten, offen ließ; im andern Schenkel wurde das
Queckſilber erhitzt, indem dieſer Theil der Roͤhre ſeiner ganzen
Laͤnge nach in einem kupfernen, mit Oel gefuͤllten Gefaͤße ſich befand,
das man bis zu ſehr hohem Waͤrmegrade erhitzte. Hier ſtanden alſo
kaltes und warmes Queckſilber, wie zwei ungleiche Fluͤſſigkeiten,
einander gegenuͤber, und die genaue Abmeſſung der Hoͤhen beider
Saͤulen gab das Verhaͤltniß ihrer Dichtigkeiten, alſo ihrer Ausdeh-
nung. Die Genauigkeit der Verſuche ſcheint einen ſehr hohen Grad
erreicht zu haben, und die Beſtimmung, daß von 0° bis 100° Centſ.
die Ausdehnung des Queckſilbers fuͤr jeden Grad \frac{1}{5550}, von 100°
bis 200° fuͤr jeden Grad \frac{1}{5425}, von 200° bis 300° fuͤr jeden
Grad \frac{1}{5300} betraͤgt, iſt die genaueſte, die wir bis jetzt beſitzen ^*).
Vergleicht man hiermit das, was man nach der vorigen Methode
findet, ſo erhaͤlt man den aus der Ausdehnung des Glaſes hervor-
gehenden Fehler, und kann dann die Glasroͤhren, mit Ruͤckſicht auf
dieſen Fehler, fuͤr andre Fluͤſſigkeiten gebrauchen.

Aber wenn man auch dieſe Aenderung des Volumens bei zwei
beſtimmten Waͤrmegraden ganz vollkommen kennt, ſo laͤßt ſich doch
fuͤr die, den zwiſchen liegenden Waͤrmegraden entſprechenden, Aus-
dehnungen noch keine ſichere Beſtimmung geben, indem manche
fluͤſſige Koͤrper ſich ſehr ungleichmaͤßig ausdehnen. Das reine Waſ-
ſer beobachtet unter allen bekannten Fluͤſſigkeiten den ſeltſamſten
Gang in der Ausdehnung, indem es ſich bei einer nur wenig die
Thauwaͤrme uͤbertreffenden Waͤrme zuſammenzieht, und dann erſt
bei noch mehr wachſender Waͤrme ſich langſam, nach und nach
aber immer mehr bei gleicher Zunahme der Waͤrme, ausdehnt. Da
wir die gleichen Grade des Queckſilberthermometers, wie Sie bald
es durch bedeutende Gruͤnde unterſtuͤtzt finden werden, beinahe genau
als Grade wirklich gleicher Waͤrme-Unterſchiede anſehen koͤnnen,
ſo laͤßt ſich die Ausdehnung des Waſſers, ſo wie ſie beſtimmten
Waͤrme-Unterſchieden entſpricht, aus folgender Zuſammenſtellung
mit dem Queckſilber uͤberſehen; es iſt dabei angenommen, daß man
auch fuͤr Waſſer den Raum zwiſchen der dem gefrierenden und dem
kochenden Waſſer entſprechenden Ausdehnung in 100 gleiche Theile
theile; dann wuͤrden das Waſſerthermometer und Queckſilberther-
[12] mometer bei gleichen Temperaturen folgende Puncte der Scale
erreichen ^*):

Und ſo wie hier die Ausdehnung des Waſſers gegen den Koch-
punct zu ſchnell fortſchreitet, ſo iſt es auch bei andern tropfbaren
Fluͤſſigkeiten der Fall, ſo daß diejenigen Koͤrper ſich zu Thermome-
tern am brauchbarſten zeigen, die wir ziemlich weit von ihrer Koch-
hitze und ziemlich weit von ihrer Gefrierkaͤlte beobachten, woraus
denn der Vorzug des Queckſilbers, ſo lange wir es nur in mittlern
Temperaturen beobachten, ſich erklaͤrt. Und ſelbſt bei hohen Tem-
peraturen weichen die Angaben des Queckſilberthermometers noch
nicht ſo ſehr von der Wahrheit ab, da 314 Gr. nach der gleichfoͤr-
migen Scale 300 Gr. Centeſ. wahrer Waͤrme entſprechen.

Die Eigenſchaft, ſich noch vor dem Gefrieren oder Erſtarren
auszudehnen, beſitzt das Waſſer in vorzuͤglichem Grade, indeß
ſcheint ſie doch auch dem Waſſer nicht ganz allein eigenthuͤmlich zu
ſein. Das Queckſilber zieht ſich bei ſeinem Erſtarren ſehr ſtark
zuſammen, und hat dadurch ehemals die Meinung, als ob man
viel groͤßere Kaͤltegrade, als es wirklich der Fall war, beobachtet
habe, veranlaßt. Bei Kaͤltegraden, die bis gegen 35 oder 40 Cen-
teſ.gr. unter Null gehen, muß man ſich eines Thermometers bedie-
nen, das mit reinem Alkohol gefuͤllt und durch die Vergleichung
mit einem Queckſilberthermometer graduirt iſt; denn da der Alko-
hol, ſelbſt bei viel groͤßerer Kaͤlte, nicht gefriert, ſo kann man ſeine
Veraͤnderungen in Hinſicht der Ausdehnung auch noch unter dem
Gefrierpuncte des Queckſilbers als gleichmaͤßig fortdauernd anſehen,
und die Gradtheilung mit ziemlicher Sicherheit auch da fortſetzen,
wo das Queckſilber uns verlaͤßt. Fuͤr die ſehr hohen Waͤrmegrade,
wo das Queckſilber dem Kochen nahe iſt, finden wir in andern
Fluͤſſigkeiten keine Aushuͤlfe.

Die Abmeſſung der Ausdehnung feſter Koͤrper hat zwar in
der wirklichen Ausfuͤhrung bedeutende Schwierigkeiten, aber die
Angabe der Mittel zur Beſtimmung dieſer Ausdehnung iſt ſehr
einfach. Man bringt den Stab, deſſen Ausdehnung gemeſſen
werden ſoll, am liebſten ſo an, daß er mit einer Fluͤſſigkeit uͤber-
goſſen werde, welcher man die beſtimmte Waͤrme ertheilt, damit
ſo der ganze Stab moͤglichſt gleichfoͤrmig durchwaͤrmt werde; man
laͤßt ferner das eine Ende des Stabes ſich an einen unveraͤnderlich
feſten Widerſtandspunct ſtuͤtzen, das andre Ende aber gegen den
kurzen Arm eines leicht beweglichen Hebels druͤcken, damit, indem
dieſer kurze Arm bei der Verlaͤngerung des Stabes ſehr wenig fort-
geſchoben wird, der laͤngere Arm als Zeiger einen bedeutendern
Weg durchlaufe (Fig. 5.) Durch dieſe Mittel ſetzt man ſich in
Stand, Ausdehnungen, die auch nur Zehntauſendtel der ganzen
Laͤnge betragen, an dem ſehr langen Hebel-Arme noch deutlich zu
erkennen, und dieſe Methode ließe nichts zu wuͤnſchen uͤbrig, wenn
es nur nicht ſo ſchwierig waͤre, die voͤllig unveraͤnderte, bei allen
Waͤrmegraden gleich bleibende Lage des einen Endpunctes und der
Unterſtuͤtzung des Hebels im ſtrengſten Sinne zu erhalten. Indeß
hat man durch Befeſtigungen, die mit dem erwaͤrmten Koͤrper in
moͤglichſt geringer Verbindung ſtehen und ſelbſt wenig durch die
Waͤrme veraͤndert werden, den Zweck ſo nahe erreicht, daß die
erhaltenen Beſtimmungen fuͤr ſehr genau gelten koͤnnen. Solchen
Verſuchen, vorzuͤglich von La Place und Lavoiſier, von
Smeaton, Haͤllſtroͤm und andern, verdanken wir die Kennt-
niß, daß zwiſchen der Gefrierkaͤlte und Kochhitze des Waſſers ſich
Eiſen ungefaͤhr um 120, Stahl nach ſeiner verſchiedenen Beſchaf-
fenheit um 108 bis 138, Blei um 290, Glas um 80 bis 93,
Platin um 98 Hunderttauſendtel ſeiner ganzen Laͤnge ausdehnt.
Auch dieſe Ausdehnung iſt nicht ganz gleichfoͤrmig, ſondern ein
Thermometer von Eiſen, deſſen bis 100 Gr. Cent. richtige Grade
man gleichmaͤßig fortfuͤhrte, wuͤrde ſchon 373° da zeigen, wo eigentl.
300 ſtehen ſollte; beim Kupfer wuͤrden 329 Gr., beim Platin
312 Gr., beim Glaſe 353 Gr. jenen 300 Gr. wahrer Waͤrme
entſprechen. Platin und Glas dehnen ſich bei niedrigen Tempera-
turen gleich aus, bei hoͤhern aber iſt die Ausdehnung des Glaſes
ſtaͤrker, wie Dulong und Petit zeigen.

Obgleich aber dieſe Verſuche uns uͤber die Ausdehnung der
Koͤrper in den Temperaturen, wo wir uns ihrer am meiſten bedie-
nen, ſehr genuͤgende Belehrung verſchaffen, ſo wuͤrde es doch in
Hinſicht auf unſre Kenntniß von der innern Beſchaffenheit der
Koͤrper angenehm ſein, ſie noch vollſtaͤndiger durchzufuͤhren. Welche
Verſchiedenheit in dem Geſetze der Ausdehnung nahe bei dem Ge-
frierpuncte oder bei dem Uebergange in den feſten Zuſtand eintritt,
ſehen wir am Waſſer, welches ſich bei ſchon geringer Waͤrme, wenn
die Waͤrme abnimmt, nur wenig mehr zuſammenzieht, bei einer
ſchon dem Gefrierpuncte nahen Abkuͤhlung ſich ein wenig ausdehnt,
und im Gefrieren ſich ſo ſtark ausdehnt, daß es oft genug die Ge-
faͤße zerſprengt. Nachdem es in Eis verwandelt iſt, geht die Ab-
nahme des Volumens bei ſtaͤrkerer Kaͤlte wieder regelmaͤßig fort und
zwar ungefaͤhr ſo wie bei dem auf 25° Centeſ. erwaͤrmten Waſſer.
Dieſe Erfahrung an einem ſo bekannten Koͤrper veranlaßte Er-
man, auch uͤber das Verhalten des Phosphors und einer leicht
fluͤſſigen Metallmiſchung, weil dieſe ſchon in maͤßiger Waͤrme
ſchmelzen, Verſuche anzuſtellen ^*). Er ſtellte dieſe Verſuche ſo an,
daß er durch Abwaͤgung des Koͤrpers in einer Fluͤſſigkeit die Aus-
dehnung genau beſtimmte, und dieſe Methode verdient gewiß da,
wo man durch eine ganze Reihe von Temperaturen die Ausdehnung
zu beſtimmen wuͤnſcht, den Vorzug. Die Metallmiſchung aus
2 Theilen Wismuth, 1 Theil Blei und 1 Theil Zinn ſchmilzt ſchon
bei 94° Cent. (75° R.) und wurde in Oel bis auf 160° R. erhitzt.
Bei den Abwaͤgungen ſo wohl des feſten als des fluͤſſigen, immer
unter Oel eingetaucht bleibenden, Metalls fand ſich, daß von 0°
bis 35° R. das Metall ſich ausdehnt, dann bis 55° R. ſich bedeu-
tend zuſammenzieht, von 55° bis 75° R. (wo es ſchmilzt,) ſich
ausdehnt, und nach dem Schmelzen in einen nicht ganz ſo ſchnellen
Maaße ſich auszudehnen fortfaͤhrt. Bei 75° und 35° Waͤrme iſt
das Volumen des Metalles gleich. Der Phosphor dehnt ſich un-
unterbrochen, aber im Augenblicke des Schmelzens ploͤtzlich ſehr ſtark,
aus. — Dieſe beiden Erfahrungen zeigen, daß wir noch wohl
manche Merkwuͤrdigkeit in dem Verhalten feſter Koͤrper wahrneh-
men koͤnnten, wenn wir ohne große Schwierigkeit in der Naͤhe
[15] ihres Schmelzpunctes ihre Ausdehnung durch die Waͤrme unter
ſuchen koͤnnten. Im Allgemeinen ſcheint bei gleichen Waͤrme-
Unterſchieden die Ausdehnung betraͤchtlicher zu werden fuͤr hoͤhere
Waͤrmegrade.

Diejenigen feſten Koͤrper, welche, ganz gleich in allen ihren
Theilen, keine cryſtalliſche Bildung zeigen, dehnen ſich nach allen
Richtungen gleich aus, und die lineare Ausdehnung giebt daher
ſogleich auch die koͤrperliche Ausdehnung, die man kennen muß
um zum Beiſpiel zu wiſſen, wieviel die durch Waͤrme vergroͤßerte
Glaskugel mehr als vorher faßt. Aber Cryſtalle dehnen ſich nicht
immer nach allen Seiten gleich aus, ſondern die das Licht doppelt
brechenden zeigen darin eine merkwuͤrdige Verſchiedenheit ^*). Der
Kalkſpath namentlich dehnt ſich bei Erwaͤrmung nach der Richtung
der Haupt-Axe aus, waͤhrend ſich in allen auf dieſe Axe ſenkrechten
Richtungen ſeine Abmeſſungen verkleinern.

Ausdehnung elaſtiſcher Fluͤſſigkeiten. Luftthermo-
meter. Differenzthermometer.

Die elaſtiſchen Fluͤſſigkeiten ſind unter allen Koͤrpern am
meiſten der Ausdehnung durch die Waͤrme unterworfen. Dieſes
zeigt ſchon der ſehr bekannte Verſuch, wo man eine nur wenig Luft
in den Falten enthaltende Blaſe erwaͤrmt und ſie dann ſich aufblaͤ-
hen ſieht. Die ſehr ſtarke Ausdehnung der Luft bemerkt man am
deutlichſten, wenn man in eine Glasroͤhre, an deren einem Ende
eine hohle Kugel iſt, einen Tropfen irgend einer Fluͤſſigkeit ſo
bringt, daß dadurch die enge Roͤhre geſchloſſen iſt; naͤhert man
dann der Kugel die warme Hand, ſo reicht die von ihr ausgehende
geringe Waͤrme zu, um in der Kugel die Luft ſo auszudehnen, daß
der Tropfen in der Roͤhre ſchnell fortgetrieben wird.

Genaue Verſuche uͤber die Ausdehnung nicht bloß der atmo-
ſphaͤriſchen Luft, ſondern auch kuͤnſtlicher Luft-Arten, haben vor-
zuͤglich Dalton und Gay-Luſſac angeſtellt. Sie bedienten
ſich dazu theils genau graduirter Roͤhren, wo naͤmlich durch Fuͤllung
mit Queckſilber und Abwaͤgung deſſelben die Abtheilungen der
Roͤhre in beſtimmtem Verhaͤltniß zu dem ganzen Volumen des in-
[16] nern Raumes aufgetragen waren, theils machten ſie den Verſuch
ſo, daß der in Queckſilber eingetauchte Hals eines mit erwaͤrmter
Luft erfuͤllten Gefaͤßes bei dem Abkuͤhlen der Luft etwas Queck-
ſilber aufnahm, deſſen Menge man durch Abwaͤgen beſtimmte.
Bei der erſtern Einrichtung kann man, wenn die Luft bei der
Nullkaͤlte einen gewiſſen Raum fuͤllt, ſogleich ſehn, um wieviel ſie
ſich bei der Erwaͤrmung zu beſtimmten, nach der Scale des Ther-
mometers angegebenen, Graden ausgedehnt hat; damit aber die
Ausdehnung durch keinen Gegendruck gehindert werde, muß der
Theil der Roͤhre, in welchem das durch einen Tropfen Queckſilber
geſperrte Ende der Luftmaſſe ſich befindet, horizontal liegen. Be-
dient man ſich eines Glasgefaͤßes mit engem Halſe, ſo dringt bei
der Abkuͤhlung der Luft allmaͤhlig mehr Queckſilber in das Gefaͤß,
und die bei beſtimmtem Grade der Abkuͤhlung durch vorſichtige
Schließung und Abwaͤgung des Gefaͤßes gefundene Queckſilber-
menge giebt an, um wieviel der Raum, den die Luft noch einnahm,
ſich vermindert hatte. Dabei iſt aber noͤthig, daß man das Gefaͤß
immer ſo ſtelle, daß die Queckſilberflaͤche innen und außen gleich
hoch iſt, damit nicht die Ungleichheit des Druckes die Ausdehnung
der Luft anders beſtimme, als es der Temperatur gemaͤß iſt. Die
zu unterſuchende Luft muß von Feuchtigkeit frei ſein, und man laͤßt
ſie daher durch ungeloͤſchten Kalk oder durch ſalzſauren Kalk gehn,
weil dieſe Koͤrper alle Feuchtigkeit begierig aufnehmen.

Dieſe Verſuche haben zu der Ueberzeugung gefuͤhrt, daß alle
trockene Luft-Arten ſich gleich viel ausdehnen, naͤmlich vom Ge-
frierpuncte bis zum Kochpunkte des Waſſers um \frac{375}{1000} oder ⅜ des-
jenigen Volumens, welches ſie bei 0° Waͤrme hatten. Zugleich
ergeben die Verſuche, daß dieſe Ausdehnung gleichfoͤrmig fortgeht
bei gleichem Zunehmen der Waͤrme; und da kein Grund iſt zu
zweifeln, daß dieſe Gleichfoͤrmigkeit auch bei denjenigen Waͤrme-
graden fortdauert, wo die tropfbaren Fluͤſſigkeiten und ſelbſt das
Queckſilber unregelmaͤßig werden, ſo kann man ſich des Luftther-
mometers bedienen, um in ſo niedrigen Temperaturen, wo das
Queckſilber gefriert, die Waͤrmegrade zu beſtimmen, ja man koͤnnte
dies auch fuͤr ſehr hohe Temperaturen thun, wo indeß die Schwie-
rigkeit viel groͤßer iſt.

Die Luftthermometer ſind die erſten Thermometer geweſen,
deren Drebbel ſich ſchon im Anfange des 17ten Jahrhunderts
bediente; aber die von ihm gewaͤhlte Einrichtung war, weil die
Angaben zugleich vom Drucke der Luft abhingen, nicht angemeſſen.
Fuͤr den gewoͤhnlichen Gebrauch, wo ſehr kleine Aenderungen der
Waͤrme anzumerken unnoͤthig und ſogar ſtoͤrend iſt, verdienen ohne
Zweifel die Queckſilberthermometer den Vorzug; aber da, wo man
ſehr geringe Unterſchiede der Waͤrme anzugeben noͤthig findet, da
gewaͤhrt das Luftthermometer große Vortheile. Um ſo kleine Waͤrme-
Unterſchiede wahrzunehmen, hat zuerſt G. G. Schmidt, nachher
Rumford ein Inſtrument in Vorſchlag gebracht, das Leslie
paſſend ein Differentialthermometer genannt hat. Das
Inſtrument beſteht aus zwei Glaskugeln A, B, (Fig. 3. ), die durch
die gekruͤmmte Roͤhre ACDB verbunden ſind. In dem untern
Theile der letztern befindet ſich ein Queckſilbertropfen ab, der die
in beiden Kugeln enthaltene Luft von einander trennt. So lange
nun die Luft in beiden Kugeln gleich erwaͤrmt bleibt, nimmt der
Queckſilbertropfen bei horizontaler Lage der Roͤhre CD immer die-
ſelbe Stelle ein, die dem Gleichgewichte gemaͤß iſt; dieſe Lage
bezeichnet man mit 0, und bringt an der Roͤhre von da an eine
Theilung an. Erhaͤlt nun die Kugel B nur die mindeſte Erwaͤr-
mung, ſo daß die Luft in B mehr als in A erwaͤrmt wird, ſo
draͤngt die Luft den Queckſilbertropfen nach C hin, und die Scale
zeigt, wie viel dieſe Ausdehnung der Luft betraͤgt. Hat man alſo
einmal durch Verſuche ausgemacht, wie viel Theile der Scale einer
Differenz von 1°, von 2° u. ſ. w. entſprechen, ſo hat man
hier ein ſehr empfindliches Thermometer fuͤr die Differenz der
Waͤrme. Dieſe Einrichtung waͤre ein wirkliches Luftthermometer,
das aber darum nicht ganz bequem ſein wuͤrde, weil die in A ver-
dichtete Luft der in B erwaͤrmten und zugleich ausgedehnten Luft
entgegen wirken wuͤrde. Man laͤßt daher den Raum in A, B,
(Fig. 4.) nicht mit Luft gefuͤllt, ſondern entfernt vor dem Zu-
ſchmelzen der Kugeln die Luft, nachdem Schwefel-Aether hinein-
gebracht iſt, der ungefaͤhr den Raum fg fuͤllt. Wenn dann die Ku-
geln und die Roͤhre vollkommen geſchloſſen worden, ſo fuͤllet ſich der
Raum A ſowohl als der Raum gB mit Aetherdampf, der in Be-
ziehung auf die Ausdehnung durch die Waͤrme ſich ebenſo wie die
III. B
[18] Luft verhaͤlt. Eine Abkuͤhlung der Kugel B bringt nun eine Ver-
minderung der Elaſticitaͤt des Aetherdampfes hervor und die Fluͤſ-
ſigkeit zieht ſich nach h hinauf; dabei aber gewaͤhrt der Aether-
dampf den Vortheil, dieſem Steigen nicht zu widerſtehen, da er ſich
bei der Abkuͤhlung niederſchlaͤgt, wie in der Folge gezeigt wird.
Dies iſt das unter dem Namen Differentialthermometer bekannte
Inſtrument, deſſen Empfindlichkeit ſehr groß iſt.

Pyrometer, zu Abmeſſung hoher Waͤrmegrade.

Um hohe Waͤrmegrade abzumeſſen, hat man die Beobachtung
der Ausdehnung feſter Koͤrper angemeſſener gefunden; aber die
Pyrometer, die dieſes leiſten ſollen, laſſen noch viel zu wuͤnſchen
uͤbrig. Ihre einfachſte Einrichtung iſt die, daß auf einer Grund-
lage, die der ungleichen Erwaͤrmung nicht ausgeſetzt wird, ſich in
A(Fig.5.) ein feſter Stuͤtzpunct fuͤr den als Waͤrmemeſſer dienen-
den Stab ABDF befindet, der auf BC, DE, aufliegt, ohne von
dieſen Stuͤtzen feſtgehalten zu werden. Draͤngt ſich nun das Ende
F dieſes Stabes gegen den um den feſten Punct G beweglichen
Winkelhebel FGH, ſo beſchreibt der lange Zeiger GH bei H einen
bedeutenden Bogen, wenn auch F nur ſehr wenig vorwaͤrts ruͤckt,
und man kann die Anzeigen des Pyrometers deutlich genug auf
dem Gradbogen bei H wahrnehmen.

Dieſe Einrichtung ſetzt voraus, daß die feſte Unterlage IK ſich
gar nicht ausdehne; aber bei hohen Hitzegraden iſt es nicht moͤglich,
daß nicht auch die Unterlagen an der Ausdehnung Antheil nehmen
ſollten, und man hat daher dann die Verbindung zweier Koͤrper,
die ſich ungleich ausdehnen, ſo angewandt, daß die Differenz ihrer
Ausdehnung abgemeſſen wird. Von dieſer Art iſt das von Brog-
niart fuͤr die Porcellan-Oefen vorgeſchlagene Pyrometer, wo in
einer am untern Ende geſchloſſenen Roͤhre von Reißblei ein Platin-
ſtaͤbchen frei auf dem Boden ſteht, welches mit ſeinem obern Ende
den kurzen Hebel-Arm eines Zeigers fortſchiebt, deſſen Ruhepunct
mit der Roͤhre verbunden iſt. Hier iſt der Unterſchied der Ausdeh-
nung beider Koͤrper erheblich genug, um die verlangte Wirkung zu
zeigen, und da es hier nicht ſo ſehr um eine nach Graden fortge-
hende Abmeſſung der Waͤrme zu thun iſt, da man nur beſtimmen
will, ob der zu gewiſſen Zwecken noͤthige Hitzegrad erreicht iſt, ſo
[19] laͤßt ſich ein ſolches Pyrometer, vorausgeſetzt, daß beide Koͤrper ihre
Faͤhigkeit fuͤr die Ausdehnung durch die Waͤrme ungeaͤndert behal-
ten, gar wohl gebrauchen. Daniells Pyrometer hat eine aͤhn-
liche Einrichtung, und wenn man den Fortgang der Ausdehnung
der Koͤrper als der Zunahme der Waͤrme immer gleichmaͤßig ent-
ſprechend anſieht, ſo erhaͤlt man durch daſſelbe Angaben fuͤr die
Schmelzhitzen der Metalle und aͤhnliche Beſtimmungen.

Eine andere Einrichtung der Pyrometer haͤngt davon ab, daß
zwei feſt verbundene Platten verſchiedener Metalle wegen der un-
gleichen Ausdehnung eine Kruͤmmung annehmen. Waͤren (Fig. 6.)
die beiden Platten AB von Silber, CD von Platin durch feſte Ver-
bindungen E, F, gehindert, ſich an einander fortzuſchieben; ſo
wuͤrden, wegen der großen Gewalt, mit welcher die Waͤrme die
Koͤrper noͤthigt, die ihrer Natur gemaͤße Ausdehnung anzunehmen,
die durchgehenden Schrauben E, F eine ſchiefe Stellung, wie e, f,
annehmen, damit das Silber cd ſeiner mehr als doppelt ſo ſtarken
Ausdehnung nachgebe; ſind alſo beide Platten in mehrern Punc-
ten feſt verbunden, oder auch uͤberall an einander geloͤthet, ſo ent-
ſteht eine Kruͤmmung, die man ebenfalls durch einen laͤngern Zei-
ger kenntlicher machen kann. Der Hauptſache nach iſt Breguers
Pyrometer ebenſo eingerichtet. Hier ſind drei Blaͤtter, naͤmlich
Platin, welches ſich am ſchwaͤchſten ausdehnt, Gold, das ſich 1½
mal ſo ſtark, und Silber, das ſich reichlich doppelt ſo ſtark als
Platin ausdehnt, auf einander geloͤthet, ſo daß ſie, mit der breiten
Flaͤche vereinigt, nun einen dickeren Streifen bilden. Dieſer
Streifen (Fig. 7.) iſt ſchraubenfoͤrmig um einen Cylinder gewun-
den, und indem ſein oberes Ende feſtgehalten wird, ſein unteres
aber mit einem, um die Axe jenes Cylinders beweglichen, Zeiger
verbunden iſt, fuͤhrt es bei der Ausdehnung oder Zuſammenziehung
dieſen Zeiger im Kreiſe herum.

Allen dieſen Pyrometern fehlt aber noch ein recht ſicheres
Maaß; ſie zeigen eine Zunahme oder Abnahme der Waͤrme, eine
Wiederkehr gleicher Waͤrme u. ſ. w. an; aber ob die Waͤrme-Un-
terſchiede doppelt, dreifach ſind, ob gleiche Grade des Pyrometers
gleichen Unterſchieden wahrer Waͤrme entſprechen, daruͤber bleiben
wir weit mehr in Ungewißheit, als in den mittlern Temperaturen
B 2
[20] bei dem Queckſilberthermometer und Luftthermometer. Ueber die
Mittel, uns in Hinſicht hierauf genauer zu belehren, werde ich in
der Folge noch gelegentlich etwas erwaͤhnen.

Thermometer fuͤr die groͤßte und kleinſte Waͤrme.

Um aber jetzt alles zuſammen zu faſſen, was die Thermo-
metrie betrifft, muß ich doch noch ein Wort uͤber diejenigen Ther-
mometer ſagen, welche die groͤßte und kleinſte Waͤrme in Abweſen-
heit des Beobachters angeben. Unter den verſchiedenen hiezu in
Vorſchlag gebrachten Einrichtungen ſcheint folgende am meiſten
Beifall gefunden zu haben. Wenn ein mit Weingeiſt gefuͤlltes
Thermometer mit horizontalliegender Roͤhre AB angewandt wird,
(Fig. 8.), ſo folgt in einer ſehr engen Roͤhre der Weingeiſt ebenſo
den Geſetzen der Ausdehnung durch die Waͤrme, wie in einer
verticalen Roͤhre, weil die Adhaͤſion ihn hindert, eine nach der
Laͤnge der Roͤhre ausgedehnte Oberflaͤche anzunehmen und er ſich
daher in einer auf die Laͤnge der Roͤhre ſenkrechten Oberflaͤche wie
ed endigt. Von einem Queckſilberthermometer mit enger Roͤhre
gilt eben das. Nun iſt die Adhaͤſion des Weingeiſts an ein darin
befindliches Glasſtaͤbchen ſo bedeutend, daß jener ein feines Glas-
ſtaͤbchen nicht trocken liegend zuruͤcklaͤßt, wenn die Zuſammenziehung
durch die Kaͤlte den Weingeiſt von dem Orte zuruͤckzieht, wo das
Glasſtuͤckchen liegt; das Glasſtaͤbchen geht daher mit der Oberflaͤche
des Weingeiſtes nach der Richtung gegen A hin mit zuruͤck und
bezeichnet immerfort die Stelle der Oberflaͤche, ſo lange die Abkuͤh-
lung zunimmt. Faͤngt dagegen der Weingeiſt wieder an ſich aus-
zudehnen, ſo bleibt das von allen Seiten mit der Fluͤſſigkeit umge-
bene Glasſtuͤckchen liegen, weil die von allen Seiten gleiche Adhaͤ-
ſion gar keine Kraft mehr ausuͤbt, um die Schwere und Reibung
des an der Roͤhre anliegenden Glasſtaͤbchens zu uͤberwinden, und
der Beobachter findet die geringſte Waͤrme angezeigt, ohne zu der
Zeit, da ſie ſtatt fand, ſelbſt gegenwaͤrtig geweſen zu ſein.

Ein aͤhnliches Mittel giebt es fuͤr die groͤßte Waͤrme, indem
im Queckſilberthermometer, deſſen Roͤhre horizontal liegt, ein
Stahlſtaͤbchen oder andrer Koͤrper vor der ſich ausdehnenden Queck-
ſilbermaſſe her fortgedraͤngt wird, aber an der Stelle, wo dieſe
wieder anfaͤngt ſich zuruͤckzuziehen, liegen bleibt, alſo den Stand
[21] des Queckſilbers fuͤr die groͤßte Waͤrme bezeichnet. Uebrigens darf
man bei dieſen beiden Thermometern nie verſaͤumen, durch eine
kleine Erſchuͤtterung das fortzuſchiebende Koͤrperchen bis an die
Oberflaͤche des Weingeiſtes im einen und des Queckſilbers im an-
dern Falle zu bringen, damit jenes bei geringerer, dieſes bei groͤßerer
Waͤrme ſogleich ſeinen Ort veraͤndere.

Von den mannigfaltigen Verſchiedenheiten, die außerdem bei
den Thermometern, nach Verſchiedenheit ihrer Beſtimmung, ſtatt
finden, brauche ich nur wenige Worte zu ſagen. Man hat zuweilen
den Zweck, auch das Queckſilberthermometer ſo empfindlich als
moͤglich zu erhalten, und giebt ihm dann eine kleine Kugel oder
waͤhlt noch lieber eine flache, breite Form fuͤr das das Queckſilber
enthaltende Gefaͤß, damit die ganze Queckſilbermaſſe recht ſchnell die
Temperatur des umgebenden Medii annehme, und die Roͤhre muß
dann auch recht ſehr eng ſein. In andern Faͤllen iſt dagegen eine
große Traͤgheit des Thermometers erwuͤnſcht; zum Beiſpiel, wenn
man die Temperatur am Boden des Meeres beſtimmen will, wo
geraume Zeit waͤhrend des Heraufziehens verloren geht, da iſt es
vortheilhaft, eine recht große Maſſe Queckſilber in der Kugel zu
haben, damit, nachdem das Thermometer lange genug auf dem
Boden des Meeres zugebracht hat, um die dortige Temperatur
anzunehmen, es nun nicht ſo ſchnell die Waͤrme oder Kaͤlte der
hoͤhern Schichten annehme, ſondern mehr Zeit, als zum Herauf-
ziehen erforderlich iſt, noͤthig habe, um erheblich durchgewaͤrmt oder
durchgekaͤltet zu werden. Ja, wo die Zeit des Heraufziehens ſehr
groß iſt, muß man noch andre Mittel, um die einmal erlangte
Waͤrme lange ungeaͤndert zu erhalten, anbringen.

Erſcheinungen, wobei die Ausdehnung durch die Waͤrme
merklich iſt.

Es iſt eine gewoͤhnliche Erfahrung, daß ein Glas zerſpringt,
wenn man heißes Waſſer hineingießt und daß dies bei einem recht
kalten Glaſe am leichteſten erfolgt; dies iſt der Erfolg der Ausdeh-
nung des Glaſes, deſſen Theile naͤmlich an der ploͤtzlich erhitzten
innern Seite ſich auseinander draͤngen, und weil die noch nicht
erwaͤrmten Theile ſich noch nicht ausdehnen, ebenſo wie beim Beu-
gen des Glaſes, ein Zerſprengen bewirken. Waͤre das Glas nicht
ſo ſehr ſproͤde, ſo wuͤrde es durch jene Ausdehnung an der innern
Seite ebenſo eine Beugung ſeiner Waͤnde erleiden, wie wir es
neulich an dem vereinigten Platin- und Silberſtreifen ſahen; aber
die geringſte Beugung zerbricht das Glas, und da die Waͤrme ſich
nicht ſo ſchnell der aͤußern Seite mittheilt, ſo bewirket dieſe Deh-
nung an einer Seite ſein Zerſpringen. Duͤnne Glaͤſer ſind dieſem
weniger ausgeſetzt, weil ſie ſchnell genug in allen ihren Theilen
erhitzt werden. Die Erſcheinung erfolgt ebenſo, wenn man ein
kaltes Glas auf den heißen Ofen ſetzt, wird aber da durch das Un-
terlegen eines ſich langſam erwaͤrmenden Koͤrpers, z. B. Papier,
gehindert, weil dieſes keine ſo ploͤtzliche und ungleichfoͤrmige Er-
hitzung zulaͤßt.

Auf eben dem Umſtande beruht die Kunſt, einen Riß im
Glaſe nach willkuͤhrlicher Richtung fortzufuͤhren. Dieſe Kunſt
beſteht darin, daß man einen gluͤhenden, ſpitzigen Eiſenſtab von
[23] dem Ende des ſchon vorhandenen Riſſes auf der Oberflaͤche des
Glaſes dahin, wohin der Riß gehen ſoll, fortfuͤhrt. Die ploͤtzliche
Ausdehnung an dieſer Stelle bringt naͤmlich das Glas zum Sprin-
gen, und da man ſich ganz nahe an dem Ende des Riſſes, wo
der Zuſammenhang ſchon aufgehoben iſt, befindet, ſo waͤhlt der
neue Riß die Richtung dahin, wo am wenigſten Zuſammenhang
zu uͤberwinden iſt. Es gehoͤrt indeß einige Vorſicht und Gewandt-
heit dazu, den Riß ganz nach Willkuͤhr zu leiten, und Ungleich-
heiten im Glaſe ſelbſt bringen doch noch oft Kruͤmmungen hervor.

Eine aͤhnliche Urſache trennt bei ſtarker Abkuͤhlung oft Koͤr-
per, die ſich in hoͤherer Temperatur recht gut vereinigt hatten. Sind
naͤmlich zwei ungleiche Koͤrper in waͤrmerem Zuſtande an einander
befeſtiget, ſo ziehen beide ſich beim Erkalten in einen engern Raum
zuſammen, aber der eine mehr als der andre, und dieſes hat die
Folge, daß die vereinigt geweſenen Theile nicht bei einander blei-
ben koͤnnen, ihren Zuſammenhang verlieren, und auseinander
fallen. Es iſt bekannt, daß Siegellack an einer kalten Metall-
platte faſt gar nicht haftet; hat man die Metallplatte auf einen
maͤßigen Grad erwaͤrmt, ſo haͤlt es feſt, weil das warme Metall
und das warme Siegellack ſich nun zugleich zuſammenziehen, und
weniger geneigt ſind ſich zu trennen; aber bei ſtarken Abkuͤhlungen
trennen ſie ſich doch. Aus eben dem Grunde bleibt Platindrath
in Glas eingeſchmelzt feſter als Eiſendrath oder Silberdrath. Die
beiden letztern Metalle dehnen ſich naͤmlich weit mehr als Glas
aus, und ziehen ſich daher, indem ſie nach dem Schmelzen des Gla-
ſes abkuͤhlen, mehr als das Glas zuſammen, jede zwei Metalltheil-
chen ruͤcken naͤher an einander als die zwei an ſie beim Schmelzen
befeſtigten Glastheilchen, weshalb die Verbindung getrennt wird;
Platin und Glas hingegen dehnen ſich in maͤßigen Temperaturen
faſt genau gleich aus und bleiben daher vereinigt.

Das Abſpringen der duͤnnen Schichten feinern Holzes an
unſern Mobilien ruͤhrt zwar meiſtens von der durch ungleiche
Feuchtigkeit und Austrocknung entſtehenden verſchiedenen Ausdeh-
nung her; aber die Waͤrme kann eben das bewirken. Das Krumm-
ziehen der Hoͤlzer hat ebenfalls dieſe zweierlei Urſachen, naͤmlich
theils ein Laͤngerwerden der dem Feuer zugewandten Seite durch
[24] die Waͤrme, theils ein Eintrocknen dieſer waͤrmeren Seite; der
Erfolg kann daher von entgegengeſetzter Art ſein.

Der gluͤhend um das Rad geſchlagene eiſerne Reif muß es ſehr
feſt umſchließen, wenn das Eiſen kalt geworden iſt. —

Daß wir an die ungleiche Ausdehnung der Koͤrper bei man-
chen Verſuchen, wenn wir genaue Folgerungen ziehen wollen, den-
ken muͤſſen, habe ich ſchon fruͤher zuweilen erwaͤhnt. Das Araͤo-
meter, deſſen wir uns zu Beſtimmung des ſpecifiſchen Gewichtes
gewiſſer Fluͤſſigkeiten bedienen, ſinkt in eine erwaͤrmte Fluͤſſigkeit
tiefer ein, und muß um den richtigen Werth fuͤr dieſe Fluͤſſigkeit
zu beſtimmen, nur bei der Temperatur, fuͤr welche es graduirt iſt,
gebraucht werden. Selbſt die Abwaͤgungen eines feſten Koͤrpers in
irgend einer Fluͤſſigkeit ſind, ohne die Ruͤckſicht auf die Waͤrme,
von geringem Werthe, weil ſie uns das Gewicht der einen gleichen
Raum einnehmenden Fluͤſſigkeit in Vergleichung gegen das Gewicht
des feſten Koͤrpers fuͤr den gerade ſtatt findenden Zuſtand kennen
lehren, aber das Verhaͤltniß dieſer Gewichte ſich bei ungleicher
Waͤrme aͤndert. Und ebenſo muß man bei genauen Meſſungen mit
Maaßſtaͤben daran denken, daß das was im ſtrengſten Sinne ein
Fuß, eine Toiſe, ein Meter heißt, nicht bei jeder Waͤrme die Laͤnge
des Maaßſtabes iſt, der dieſer Laͤnge gleich angegeben wird. Will
man das ganz genaue Maaß eines eiſernen Maaßſtabes wieder auf
einen eiſernen Maaßſtab uͤbertragen, und iſt man ſicher, genau
gleiches Eiſen in beiden zu beſitzen, ſo koͤnnte man, vorausgeſetzt,
daß beide genau gleich warm ſind, bei jeder Temperatur die Ueber-
tragung machen, weil das in groͤßerer Waͤrme zu große Maaß auch
auf dem neuen Maaßſtabe in der Kaͤlte ſich ebenſo verkleinert.
Uebertraͤgt man aber von einem eiſernen Grundmaaße auf einen
Meſſingſtab, ſo muß man beide in diejenige Temperatur bringen,
wo der alte Maaßſtab ſeine wahre Laͤnge hat, weil Meſſing ſich
anderthalbmal ſo viel als Eiſen ausdehnt und daher eine bei Son-
nenhitze der Meſſingtoiſe gleiche Eiſentoiſe bei der Froſtkaͤlte nicht
mehr mit ihr uͤbereinſtimmt. Aus dieſem Grunde werden bei ſehr
genauen Meſſungen langer Linien die Waͤrmegrade zur Zeit der
Meſſung bemerkt; denn obgleich es uns zu gewoͤhnlichem Gebrauche
ziemlich unbedeutend ſcheint, daß bei einer Sommerwaͤrme von
30° Centeſ. ein Meſſingſtab von 10 Fuß lang um \frac{57}{10000} eines
[25] Fußes laͤnger iſt, als bei der Froſtkaͤlte, ſo macht dies doch, wenn
man eine Laͤnge von 10000 Fuß ausmißt, ſchon 5¾ Fuß aus, und
jeder Grad Waͤrme, um welchen man in der Angabe der Waͤrme
fehlt, wuͤrde auf 1 Fuß nur 19 Milliontel eines Fußes, aber auf
100000 Fuß beinahe 2 Fuß Fehler hervorbringen. Meſſungen,
die ſich mit einer vollkommenen Genauigkeit durch mehrere Brei-
tengrade auf der Erde fort erſtrecken ſollen, fordern in der Meſſung
der Standlinie die groͤßeſte Genauigkeit, weil der hier begangene
Fehler ſich in gleichem Verhaͤltniſſe auf alle groͤßern Linien uͤber-
traͤgt.

Nach den franzoͤſiſchen Maaßbeſtimmungen ſollte 1 Meter
der Zehnmillionſte Theil des Erdquadranten, das iſt, eines vom
Pole bis zum Aequator gemeſſenen Bogens auf der Meeresflaͤche,
ſein; aber der Meſſingſtab, der in 0° Waͤrme dieſer Forderung ent-
ſpraͤche, wuͤrde ihr bei 20° Waͤrme nicht mehr entſprechen, und ſo
wird es verſtaͤndlich, warum man ſagt, der Metermaaßſtab halte
bei der Kaͤlte des gefrierenden Waſſers 443,296 par. Linien des-
jenigen Pariſer Normalmaaßes, welches 2 Toiſen = 12 Fuß =
144 Zoll = 1728 Lin. bei 16¾° Cent. Waͤrme betraͤgt.

Die Ruͤckſicht, die man bei barometriſchen Hoͤhenmeſſungen
ſowohl auf die Ausdehnung des Queckſilbers als auf die Ausdeh-
nung der Luft durch die Waͤrme nehmen muß, iſt ſchon bei den
Regeln fuͤr die Hoͤhenmeſſung ſelbſt betrachtet worden. — Auch
bei dem Gebrauche ſeiner Winkel-Inſtrumente muß man darauf
ſehen, daß keine Erwaͤrmung, die leicht ein Veraͤndern der Geſtalt
des Inſtruments zur Folge hat, ſtatt finde, und die Aſtronomen
ſind bei der Genauigkeit, die ihre Beobachtungen fordern, hierauf
zu achten genoͤthiget. Ja ſelbſt die Waͤnde von Gebaͤuden ſind einer
Kruͤmmung unterworfen, wenn ſie an einer Seite erwaͤrmt wer-
den, und dies iſt ein Grund, warum Inſtrumente auf hohen
Thuͤrmen nicht als ganz feſtſtehend anzuſehen ſind.

Compenſationspendel.

Unter den Veraͤnderungen, welche die Waͤrme bei unſern
Inſtrumenten hervorbringt, iſt diejenige vorzuͤglich wichtig, welche
die Pendel, oder in den Feder-Uhren die Spiralfedern, als Regu-
latoren unſerer Uhren, erleiden. Der Secundenzeiger der Pendel-
[26] Uhr ruͤckt immer um 60 Secunden fort, wenn das Pendel 60
Schlaͤge vollendet, aber dieſe angeblichen Secunden ſind nicht Se-
cunden mehr, wenn das Pendel ſeine Laͤnge aͤndert; und da unſre
Pendel-Uhren von der haͤrteſten Winterkaͤlte bis zur groͤßten Som-
merwaͤrme einer Aenderung von mehr als 60 Cent. Gr. unterwor-
fen ſind, ſo aͤndert ein Pendel mit Stahlſtange ſeine Laͤnge um
etwa \frac{7}{10000} der ganzen Laͤnge, das iſt, um reichlich ¼ Linie, und
hiedurch wird die Anzahl der Schwingungen in einem Tage um
30 Schwingungen vermindert, wenn die Waͤrme um ſo viel zu-
nimmt ^*). Dieſe Aenderungen der Schwingungszeit muͤßten bei
jeder Beobachtung beruͤckſichtiget werden, und dies wuͤrde, wegen
des unaufhoͤrlichen Wechſels der Temperatur, fuͤr ganze Tage und
laͤngere Zeiten unausfuͤhrbar, dadurch aber die bei aſtronomiſchen
Beobachtungen erforderliche Genauigkeit unmoͤglich ſein. Es ward
daher, als man genau gehende Uhren zu machen anfing, ein Be-
duͤrfniß, Pendel zu haben, die dieſen Veraͤnderungen nicht unter-
worfen, wo ſie compenſirt waͤren. Man hat hiezu vorzuͤglich
zwei Einrichtungen in Anwendung gebracht, unter denen das roſt-
foͤrmige Pendel das bis jetzt am meiſten gebrauchte iſt.

Wenn man eine Verbindung von Stahlſtangen (Fig. 9.)
AB, CD, der Waͤrme ausſetzt, ſo verlaͤngern ſich dieſe bei jedem
Waͤrmegrade (der Centeſ. Scale) ungefaͤhr um 12 Milliontel ihrer
ganzen Laͤnge. Sind auf den unten mit dieſen feſt verbundenen
Stuͤcken BE, DH zwei Zinkſtangen FE, GH, feſt eingeſetzt, ſo
geht, wofern AC feſt gehalten wird, mit BE, HD auch das untere
Ende der Zinkſtangen herab; aber da Zink ſich ſehr ſtark ausdehnt,
ſo geht das obere Ende FG, ſich von EH entfernend, wieder hin-
auf, und beide Ausdehnungen muͤſſen ſich zum Theil oder ganz
einander ausgleichen. Da Zink ſich um 30 Milliontel ausdehnt,
waͤhrend Stahl bei 1 Gr. Waͤrme-Aenderung ſich nur um 12
Milliontel ausdehnt, ſo laͤßt ſich folgende Anordnung des roſtfoͤr-
migen Pendels leicht uͤberſehen. Man nimmt die Stahlſtangen
AB, CD, 30 Zoll lang, die Zinkſtangen FE, GH, 24 Zoll
und befeſtigt an FG die 30 Zoll lange Stahlſtange IK, an welcher
ſich die ſehr ſchwere Linſe K des Pendels befindet; wird nun dieſe
[27] ganze Verbindung in L aufgehaͤngt, ſo wird die ganze Entfernung
vom Aufhaͤngepuncte bis zur Linie bei jeder Waͤrme ungeaͤndert
bleiben. Durch die Ausdehnung der Stangen AB, CD ſinkt
naͤmlich BD um 30 mal 12 Milliontel = 360 Milliontel Zoll
herab, die Stangen EF, HG verlaͤngern ſich um 24 mal 30
Milliontel Zoll = 720 Mill., weil ſie 24 Zoll lang ſind und Zink
ſich um 30 Milliontel ausdehnt, alſo ruͤckt das Verbindungsſtuͤck
FG um 360 Milliontel Zoll hinauf, und gerade um ſo viel ver-
laͤngert ſich die Stange IK hinabwaͤrts, ſo daß K in gleicher Ent-
fernung von AC oder beinahe in gleicher Entfernung vom Auf-
haͤngepuncte L bleibt. Waͤre alſo die Maſſe der Linſe ſo groß, daß
man auf die Stangen nicht zu ſehen brauchte, ſondern die ganze
Maſſe als im Mittelpuncte der Kugel vereinigt anſehen koͤnnte, ſo
haͤtte man auf dieſe Art ein von AC an 36 Zoll langes unveraͤn-
derliches Pendel. — Da der Mittelpunct des Schwunges nicht
genau im Mittelpuncte der Kugel liegt, ſo wird man die Maaße
der Stangen etwas weniges aͤndern muͤſſen, aber der wichtigſte
Theil der Compenſation iſt durch die obigen Verhaͤltniſſe beſtimmt.

Eine andre Art der Compenſation beſteht darin, daß man als
ſchwerſten Theil des Pendels ein Gefaͤß mit Queckſilber anbringt,
und die Einrichtung ſo macht, daß deſſen Schwerpunct immer
gleich entfernt vom Aufhaͤngepuncte bleibt. Die Hauptanordnung
iſt daher die, daß (Fig. 10.) an der Pendelſtange AB ein Gefaͤß
BC mit Queckſilber befeſtigt iſt: dieſes Gefaͤß darf nicht ganz ge-
fuͤllt ſein, damit das Queckſilber nicht gehindert ſei, ſich auszudeh-
nen. Beſteht nun die ganze Verbindung ABC aus Stahl und iſt
auf den Boden C ein mit Queckſilber gefuͤlltes Gefaͤß befeſtigt, ſo
erhaͤlt man, wenn AC 38 Zoll lang, das Queckſilber aber 5 Zoll
hoch iſt, folgende Rechnung. AC dehnt ſich um 12 Milliontel bei
jedem Grade aus, alſo ſinkt C um 38 mal 12 Milliontel Zoll
= 456 Milliontel herab; das Queckſilber dehnt ſich bei einem
Waͤrmegrade um 180 Milliontel aus, alſo ruͤckt der 2½ Zoll uͤber
C liegende Schwerpunct um 2½.180 Milliontel = 450 Milliontel
Zoll hinauf und die vorige Senkung iſt durch dieſe Hebung beinahe
compenſirt, ſo daß es leicht waͤre, durch eine kleine Aenderung des
Verhaͤltniſſes der Laͤngen, die ohnehin bei den ſchaͤrfer beſtimmten
[28] Ausdehnungen noch etwas anders ausfallen, die Compenſation ganz
ſtrenge zu erreichen.

Eine aͤhnliche Compenſation, wie das Pendel, fordert die Un-
ruhe der Feder-Uhren, und dieſe iſt um ſo wichtiger, da gerade
die See-Uhren, die Chronometer, auf deren gleichfoͤrmigen Gang
man bei den laͤngſten Reiſen muß trauen koͤnnen, nicht durch Pen-
del, deren Bewegung auf Schiffen ohne alle Regelmaͤßigkeit ſein
wuͤrde, regulirt werden koͤnnen. Die Spiralfeder einer Uhr ver-
laͤngert ſich bei der Waͤrme, und macht dann, wenn ſie keine andre
Maſſe mit fortzubewegen hat, langſamere Schwingungen; da ſie
aber die Maſſe der Unruhe, die als ein kleines Schwungrad anzu-
ſehen iſt, mit in Schwung ſetzen muß, ſo kann man hier die
Compenſation dadurch bewirken, daß man mit der minder kraͤftig
wirkenden erwaͤrmten Feder eine dem Mittelpuncte naͤher geruͤckte,
alſo leichter in Bewegung zu ſetzende, Maſſe in Verbindung bringt,
oder daß man einen Theil der Maſſe der Unruhe ſo anbringt, daß
er bei der Erwaͤrmung naͤher an die Axe ruͤckt. Dies bewirkt man
auf folgende Weiſe. Sie wiſſen, daß eine aus Meſſing und Stahl
zuſammengeſetzte gekruͤmmte Platte ad (Fig. 11.), deren innerer
Theil ed aus Stahl, der aͤußere ab aus Meſſing beſteht, ſich bei
zunehmender Waͤrme immer ſtaͤrker kruͤmmt, weil das Meſſing
ſich mehr als der Stahl verlaͤngert; tragen nun zwei ſolche Strei-
fen die ſchweren Maſſen M, M und ſind mit der Axe B der Unruhe
ſo verbunden, daß dieſe Maſſen alle Schwingungen mit machen
muͤſſen, ſo werden bei gleicher Kraft der Feder die Schwingungen
ſchneller, wenn die Maſſen M naͤher gegen die Axe B ruͤcken. Hier,
wo dieſes Naͤherruͤcken durch die Erwaͤrmung, durch die zuneh-
mende Kruͤmmung der Streifen ad, bewirkt wird, und wo die
zugleich mit erwaͤrmte und verlaͤngerte Spiralfeder an Kraft ver-
liert, laͤßt ſich beides ſo gegen einander ausgleichen, daß die Schwin-
gungen der Unruhe gleich ſchnell bleiben, und Verſuche muͤſſen uͤber
die dazu noͤthigen genauen Abmeſſungen entſcheiden.

Aehnliche Compenſationen koͤnnte man auch in andern Faͤl-
len, wo eine unveraͤnderliche Laͤnge erhalten werden ſoll, an-
wenden.

Unregelmaͤßigkeit in der Ausdehnung feſter Koͤrper.

Ich muß in Beziehung auf die Ausdehnung feſter Koͤrper
doch noch einen merkwuͤrdigen Umſtand erwaͤhnen. Einige Beob-
achter haben gefunden, daß bei ſtetigem Zunehmen oder Abnehmen
der Temperatur ſich das Volumen feſter Koͤrper nicht immer ebenſo
ſtetig, ſondern in kleinen Unterbrechungen, ſtoßweiſe, aͤndert. Eine
ſehr bekannte Erfahrung ſcheint mir eben dahin zu gehoͤren. Wenn
wir eine ſehr erhitzte Ofenthuͤr oͤffnen, und ſie dadurch einer ſchnel-
len Abkuͤhlung ausſetzen, ſo giebt ſie ſehr oft ein beinahe in beſtimm-
ten Tacte ſich wiederholendes Geraͤuſch, welches man durch einen
leichten Stoß kann aufhoͤren machen; dieſes ſind, ſo viel ich ein-
ſehe, die ſtoßweiſe erfolgenden Aenderungen des Volumens, die bei
der Schnelligkeit der Abkuͤhlung ſtark genug ſind, um ein Geraͤuſch
zu bewirken; bringt man durch einen Stoß die ganze Maſſe in
zitternde Bewegung, ſo erleichtert man den Theilchen des feſten
Koͤrpers die Ruͤckkehr zu dem Ausdehnungszuſtande, welcher der
Waͤrme gemaͤß iſt, und dieſer wird fuͤr die naͤchſten Augenblicke
nach jenem Stoße in einem mehr ſtetigen Uebergange, nicht mehr
ſtoßweiſe, erreicht ^*). Dieſe Erſcheinung iſt nicht ſo beſonders auf-
fallend oder merkwuͤrdig, da man ſich leicht vorſtellen kann, daß
die Ungleichheit in der Structur feſter Koͤrper Hinderniſſe darbieten
mag, die ſich der in jedem Augenblicke angemeſſenen Herſtellung
der Ausdehnung widerſetzen, und die erſt ploͤtzlich uͤberwunden wer-
den, wenn bei fortgehender Abkuͤhlung die zuſammenziehende Kraft
einen gewiſſen Grad erreicht hat; aber da neulich ein Beobachter
hierin einen Beweis fuͤr die undulatoriſche Bewegung des Waͤrme-
ſtoffs ſelbſt hat finden wollen, ſo verdient ſie doch wohl erwaͤhnt
zu werden, indem dieſe Erſcheinung gewiß einen ganz andern
Grund hat.

Waͤrme des Waſſers in tiefen Seen und im Meere.

Ich gehe zu einigen in die phyſiſche Geographie und in die
Meteorologie gehoͤrigen Erſcheinungen uͤber, die von der ungleichen
Ausdehnung fluͤſſiger Koͤrper bei verſchiedener Waͤrme abhaͤngen.

Die Temperatur des Waſſers auf dem Boden tiefer Gewaͤſſer
wird faſt immer niedrig gefunden, z. B. in den Schweitzerſeen ſo
groß wie die der groͤßten Dichtigkeit des Waſſers entſprechende
Waͤrme ^*), und in den Tiefen der Meere auch ſehr bedeutend
niedriger als an der Oberflaͤche. Dieſes laͤßt ſich ziemlich leicht
erklaͤren, weil die Sonnenſtrahlen mit ihrer Erwaͤrmung gewiß
immer nur ſehr wenig tief in das Waſſer eindringen und daher
nur die obern Theile die hoͤhere Temperatur der Luft im Sommer
unmittelbar erhalten. Da nun dieſe durch die Erwaͤrmung leichter
werdenden Theilchen kein Beſtreben haben zu ſinken, ſondern fort-
waͤhrend ihre Stelle an der Oberflaͤche behalten, ſo findet kein
erhebliches Durchwaͤrmen des Waſſers in die Tiefe hinab ſtatt,
naͤmlich nicht weiter hinab, als Wellenbewegung oder Stroͤmung
es bewirken. Die Abkuͤhlung dagegen, welche in den kaͤlteren
Jahreszeiten, zumal bei Froſt und anhaltend kaltem Wetter, ein-
tritt, verbreitet ſich ſogleich hinabwaͤrts weil die obern Theilchen,
ſobald ſie ſchwerer werden als die unteren, ſich hinabwaͤrts ſenken,
und die waͤrmeren Theile zum Heraufſteigen veranlaſſen. So iſt
alſo ein deutlicher Grund vorhanden, warum am Boden tiefer Ge-
waͤſſer ungefaͤhr die kaͤlteſte Lufttemperatur, die an dem Orte im
Laufe des Jahres vorkoͤmmt, gefunden werden muß, ſo lange dieſe
Temperatur hoͤher als die der groͤßten Dichtigkeit entſprechende
Waͤrme iſt; eine tiefere Temperatur als die der groͤßten Dichtigkeit
entſprechende kann (ohne beſondre Veranlaſſung,) am Boden ſuͤßer
Waſſer nie eintreten, weil das Niederſinken kaͤlterer Waſſertheilchen
(z. B. von 1°, von ½ Gr. Waͤrme,) unter jene nicht ſtatt findet.
Im Meere dagegen kann, weil Salzwaſſer keine ſolche groͤßte
Dichtigkeit, von welcher an es ſich ſowohl im Abkuͤhlen als im
Erwaͤrmen ausdehnte, erreicht, die Temperatur bis zur Gefrier-
kaͤlte herabgehen, und Perons Beobachtung, daß die Tempera-
tur wirklich ſo ſehr niedrig am Boden der Meere iſt, ließe ſich
hiernach einſehen, wenn nicht doch noch zwei Umſtaͤnde dabei im
Wege ſtaͤnden. Der erſte iſt, daß Peron dieſe ſehr niedrige
Temperatur auch in den Tropengegenden, wo die Luft nie ſo kalt
wird, beobachtet hat, der andre, daß wir der Erde, alſo doch auch [31]
dem Boden des Meeres, eine ſo niedrige Temperatur nicht beizu-
legen geneigt ſind.

In Beziehung auf den erſten Einwurf, daß die Kaͤlte der
Luft dort, wo es keine kalte Jahreszeit giebt, nicht die Kaͤlte am
Boden des Meeres bewirken koͤnne, bemerkt Peron wohl mit
Recht, daß ein Strom kalten Waſſers von den Polen gegen den
Aequator am Boden des Meeres faſt nothwendig eben ſo gut wie
ein Strom warmen Waſſers in der entgegen geſetzten Richtung an
der Oberflaͤche ſtatt finden muͤſſe, und findet in ſeinen Beobach-
tungen einen Beweis hierfuͤr ^*). Der zweite Umſtand iſt aber
allerdings noch nicht ganz aufgehellt, indem, wie von Buch mit
Recht bemerkt, eine ſo große Kaͤlte der Erde ſelbſt in dieſer Tiefe
nicht glaublich iſt, dann aber doch auch nicht klar wird, warum die
unaufhoͤrlich vom Boden her ſich mittheilende Waͤrme nicht wirk-
ſam genug iſt, um auch dem Waſſer eine etwas hoͤhere Temperatur
zu ertheilen.

Jene Mittheilung der Kaͤlte der Luft an die untern Schich-
ten des Meereswaſſers iſt von der groͤßten Wichtigkeit fuͤr die Mil-
derung des Clima's der Gegenden am Meere. Im Sommer iſt
es minder heiß an den Ufern des Meeres, weil die erwaͤrmte Luft
etwas Waͤrme an das Waſſer mittheilt, und dieſe Mittheilung
bleibt nicht ganz und gar oberflaͤchlich, weil die Wellenbewegung
eine gleichmaͤßige Erwaͤrmung bis zu den Tiefen, wohin die Wellen
noch reichen, zur Folge hat. Dadurch aber wird das Meer in
ſeinen obern Schichten zu einem Waͤrmebehaͤlter, der im Winter
an die kaͤltere Luft Waͤrme abgiebt, und das Clima der See-Ufer
minder kalt macht. Dieſe Milderung des Clima's wird noch befoͤr-
dert durch die an der Oberflaͤche des Meeres, beſonders in gewiſſen
Gegenden ſehr bedeutenden, warmen Stroͤmungen vom Aequator
her, und die Gegenden in der Naͤhe der Pole erhalten daher eine
mildere Temperatur, als ſie ſonſt beſitzen wuͤrden ^**).

Man hat bemerkt, daß uͤber Untiefen, wenn der Boden des
Meeres nicht allzu nahe unter der Oberflaͤche iſt, das Meeres-
[32] waſſer kaͤlter iſt, als bei großer Tiefe. J. Davy erklaͤrt dies dar-
aus, daß die kaͤltern Waſſertheilchen in eine gleichſam unermeßliche
Tiefe hinab ſinken, da wo die Tiefe des Meeres dies erlaubt, da-
gegen doch nur bis an den Boden hinabſinken koͤnnen, wenn dieſer
nicht ſo entfernt iſt, im letztern Falle alſo durch ihre Naͤhe das
Waſſer auch in geringer Tiefe unter der Oberflaͤche abkuͤhlen. Bei
ſehr flachem Waſſer erwaͤrmen die Sonnenſtrahlen den Boden
ſelbſt, und da findet jene Kaͤlte uͤber Untiefen alſo endlich nicht
mehr ſtatt ^*).

Waſſerloͤcher auf den Alpen.

Als einen merkwuͤrdigen Beweis dafuͤr, daß das Waſſer bei
ſeiner groͤßten Dichtigkeit noch faͤhig ſei, Eis zu ſchmelzen, fuͤhrt
Rumford folgende Erfahrung an. Die Alpenreiſenden finden
manchmal auf dem Gletſcher-Eiſe tiefe Waſſerloͤcher, die bei gerin-
gem Durchmeſſer eine Tiefe von 4 Fuß erlangen und bis oben
mit Waſſer gefuͤllt ſind. Sie entſtehen waͤhrend des Sommers
und vertiefen ſich, ſo lange es oben hinreichend warm iſt; dieſes
allmaͤhlige Vertiefen aber wird offenbar dadurch bewirkt, daß die
groͤßte Dichtigkeit des Waſſers einer Waͤrme entſpricht, die erheb-
lich hoͤher als die Kaͤlte des aufthauenden Eiſes iſt. Es erhellt
naͤmlich leicht, daß unmittelbar am Boden des Waſſerloches, wo es
ſich in einer Eismaſſe endigt, die Gefrierkaͤlte ſtatt findet; die hier
ſich eben aufloͤſenden Waſſertheilchen ſind aber leichter, als die um
etwa 1 bis 4 Grad mehr erwaͤrmten, die ſich in der Mitte der
Waſſermaſſe befinden, und jene ſteigen daher hinauf, um dieſen
Platz zu machen; ſo gelangen Waſſertheilchen an den Eisboden,
die warm genug ſind, um wieder einige Eistheilchen in Waſ-
ſer zu verwandeln, und da ſie bei ihrem Abkuͤhlen wieder auf-
ſteigen und durch neue erſetzt werden, ſo dauert dieſes langſam
fortſchreitende Aufthauen ſo lange fort, als die Sonnenſtrahlen
das obere Waſſer noch immer ein wenig uͤber den Gefrierpunct
erwaͤrmen.

Luftſtroͤmungen.

Ueber die Abhaͤngigkeit der Luftſtroͤmungen und der Winde
von der ungleichen Erwaͤrmung der Luft habe ich ſchon bei einer
[33] andern Gelegenheit ſo viel geſagt ^*), daß ich kaum noch darauf
zuruͤckzukommen brauche. Die Frage, warum ſich denn die obere
Luft in der Atmoſphaͤre nicht erwaͤrmt, da doch die erwaͤrmte Luft
ganz gewiß immer aufwaͤrts ſteigt, kann ich hier noch nicht voll-
ſtaͤndig beantworten, ſondern muß mich begnuͤgen anzudeuten, daß
die aufſteigende Luft ſich in einen groͤßern Raum ausdehnt und
dadurch abgekuͤhlt wird. Bei dem gewoͤhnlichen Zuſtande der Luft
findet deshalb auch kein merkliches Herunterſinken der kalten Luft
ſtatt, weil dieſe in der Hoͤhe denjenigen Grad der Verduͤnnung
angenommen hat, wodurch ſie leichter als die untere waͤrmere Luft
iſt, und nur uͤber ſehr merklich erwaͤrmten Flaͤchen finden deutlich
aufwaͤrts gehende warme Luftſtroͤme und zum Erſatze herabwaͤrts
gehende kalte Luftſtroͤme ſtatt. Dagegen in den Faͤllen, wo ploͤtzlich
heftige Abkuͤhlung in den obern Gegenden der Luft eintritt, da
bemerkt man wohl das Herunterſtuͤrzen der kalten Luftſchichten, und
die kalten, oft durchdringend kalten Gewitterwinde ſcheinen theils
dadurch, theils durch die in dem Regenguſſe mit herabgeriſſene
Luft zu entſtehen, die ſich von dem Orte der Wolke aus, nachdem
ſie auf der Erde eine horizontale Richtung angenommen hat, nach
allen Seiten hin ausbreitet ^**).

Als eine hieher gehoͤrende Bemerkung will ich doch noch
die anfuͤhren, daß Scoresby erzaͤhlt, ein lebhafter Sturm, der
vom offenen Meere her gegen eine Meilen weit mit Eis bedeckte
Meeresflaͤche fortgeht, werde von Schiffen, die ſich mitten in dieſem
Eiſe befinden, oft gar nicht bemerkt. Dies erklaͤrt ſich aus dem
durch den Unterſchied der Waͤrme in jedem Falle veranlaßten An-
drange der untern kalten Luft von Eiſe her, die ſich dem aus der
entgegengeſetzten Richtung kommenden Sturme widerſetzt, und
aus der bei der Abkuͤhlung der eindringenden Luft ſtatt findenden
Verminderung des Volumens, welcher noch erheblicher iſt, wenn ſich
Schnee aus der feuchten, waͤrmern Luft niederſchlaͤgt.

Von den Luftſtroͤmungen durch ungleiche Erwaͤrmung macht
man eine Anwendung, wo man friſche Luft in eingeſchloſſene
Raͤume bringen will. Laͤßt ſich naͤmlich da ein Zutritt kalter und
III. C
[34] reiner Luft in dem untern Theile des Zimmes erhalten und ohne
andre Nachtheile anwenden, waͤhrend die erwaͤrmte Luft des Zim-
mers oben ausfließt, ſo laͤßt ſich der Zweck der Luftreinigung da-
durch erreichen, nur hat es oft einige Schwierigkeit, der durch die
Kaͤlte der einſtroͤmenden Luft verurſachten Unbequemlichkeit aus-
zuweichen. Doch es iſt Zeit, zu andern Erſcheinungen der Waͤrme
uͤberzugehen.

Strahlende Waͤrme. Zuruͤckwerfung und Brechung
derſelben.

Nicht bloß die Sonnenwaͤrme, ſondern auch die von irdiſchen
leuchtenden Koͤrpern ausgehende Waͤrme zeigt ſich ſo an das Licht
gebunden oder mit demſelben zuſammengehend, daß wir die Strah-
len der Waͤrme ebenſo wie die des Lichtes verfolgen koͤnnen. Die
Brennſpiegel ſammeln die Sonnenſtrahlen in eben dem Puncte als
erwaͤrmende Strahlen, wo ſie ein Bild vermoͤge der geſammelten
Lichtſtrahlen hervorbringen, und wir ſehen daher, daß auch die
Waͤrmeſtrahlen eben das Geſetz der Reflexion, unter einem Win-
kel, dem Einfallswinkel gleich, zuruͤckgeworfen zu werden, befolgen.
Die großen Wirkungen der Brennſpiegel ſind bekannt, und obgleich
es bei großen Spiegeln von mehreren Fußen Durchmeſſer, nur
wenn ſie ſehr vollkommen gearbeitet ſind, ſtatt findet, daß ſie die
[35] Strahlen in einem ſehr kleinen Brennpuncte vereinigen, ſo iſt doch
das, was ſie leiſten, immer ſchon ſehr erheblich. Das Bild, wel-
ches die Sonnenſtrahlen im Brennpuncte des Spiegels darſtellen,
wenn dieſer nicht zu viel Grade, ſo daß man auf die Abweichung
wegen der Kugelgeſtalt nicht zu ſehen braucht, umfaßt, laͤßt ſich
nach den Regeln der Optik beſtimmen, und es iſt deſto groͤßer im
Durchmeſſer, je groͤßer die Brennweite iſt; aus dieſem Grunde,
weil die vom Spiegel zuruͤckgegebenen Strahlen ſich weniger nahe
in einen engen Raum vereinigen, iſt die Wirkung eines gleich
großen Hohlſpiegels ſchwaͤcher bei großer Brennweite, uͤbrigens
aber, bei gleicher Brennweite der Groͤße des Spiegels proportional.
Ein Spiegel von 4 Fuß Durchmeſſer und 6 Fuß Brennweite wuͤrde
eine Hitze etwa 5000 mal ſo groß als die unmittelbare Erwaͤrmung
durch die Sonnenſtrahlen hervorbringen. Man kann auch wirklich
mit Brennſpiegeln Glas und Metalle ſchmelzen und Wirkungen
hervorbringen, die das heftigſte Feuer nur hervorbringen kann. Da
dieſe Wirkung ſo ſehr davon abhaͤngt, daß man recht große Brenn-
ſpiegel anwendet, welche ſich nicht ſo leicht verfertigen laſſen, ſo
hat man verſucht, mit vielen vereinigten ebnen Spiegeln eben das
zu leiſten. Am merkwuͤrdigſten ſind in dieſer Hinſicht von Buͤf-
fons Verſuche, welcher ebene, mit einander verbundene Spiegel
ſo ſtellte, daß alle das von ihnen zuruͤckgeworfene Sonnenlicht auf
einen Punct warfen; 40 ſo verbundene Spiegel von 6 Zoll hoch
und 8 Zoll breit ſetzten ein getheertes Brett in 50 Fuß Entfernung
in Brand, 117 Spiegel brachten Silber zum Schmelzen.

Die Verſuche mit Brennſpiegeln zeigen, daß auch die mit
keinem Leuchten verbundene Waͤrme noch ebenſo zuruͤckgeworfen
wird. Man kann dies beweiſen, indem man eine nicht mehr im
Dunkeln leuchtende, alſo keine uns ſichtbare Lichtſtrahlen mehr
ausſendende, Metallkugel oder ſelbſt nur ein mit kochendem Waſſer
gefuͤlltes Gefaͤß in bedeutender Entfernung von einem Hohlſpiegel
aufſtellt, und ein Thermometer in demjenigen Puncte anbringt,
wo ein Licht, an die Stelle jener Kugel gebracht, ſein Bild dar-
ſtellen wuͤrde; dieſes Thermometer ſteigt ſogleich, ſobald jene Kugel
ihren Platz einnimmt oder ſobald man einen bis zu dieſem Augen-
blicke den Zutritt der Waͤrme hindernden Schirm wegnimmt. Eben
dieſer Verſuch oder ein aͤhnlicher, bei dem man ſich zweier Brenn-
C 2
[36] ſpiegel bedient, zeigt auch die ſchnelle Verbreitung der ſtrahlenden
Waͤrme. Pictet ſtellte zwei Brennſpiegel ſo einander gegenuͤber,
daß die mit der Axe des einen parallel zuruͤckgeworfenen Strahlen
auch den andern Spiegel mit ſeiner Axe parallel trafen; wurde nun
eine ſehr heiße, aber nicht mehr gluͤhende, Kugel in den Brennpunct
des erſtern gebracht, wo dann die reflectirten Strahlen den andern
Spiegel in parallelen Richtungen trafen, und in ſeinem Brenn-
puncte geſammelt wurden, ſo ſtieg das im Brennpuncte des zweiten
Spiegels ſtehende Thermometer augenblicklich, wenn der zwiſchen-
geſetzte Schirm weggenommen ward, und dies auch dann, wenn die
Waͤrmeſtrahlen 80 Fuß zu durchlaufen hatten. Die Waͤrmeſtrah-
len gehen alſo wenigſtens ſo ſchnell fort, daß wir in Entfernungen
von 80 oder 100 Fuß noch keinen Zeitverluſt wegen der Fortpflan-
zung wahrnehmen koͤnnen; indeß bleiben wir daruͤber, ob dieſe Ge-
ſchwindigkeit der des Lichtes nahe koͤmmt, unbelehrt.

Die ſtrahlende Waͤrme iſt auch der Brechung auf ganz aͤhn-
liche Weiſe wie das Licht unterworfen. Dies beweiſen unſre Brenn-
glaͤſer, welche die durchgelaſſenen Waͤrmeſtrahlen der Sonne ebenſo
gut als ihr Licht im Brennpuncte ſammeln und dadurch bei großen
Brennglaͤſern eine Hitze, die zum Glasſchmelzen ausreicht, hervor-
bringen. Ein aͤhnlicher Verſuch laͤßt ſich mit dunkler Waͤrme, mit
Metallkugeln, die ſchon nicht mehr gluͤhen, nicht wohl anſtellen,
weil die ſo ſchwache Waͤrme nicht ſtark genug das Glas durch-
dringt.

Die Beobachtung, daß auch die Waͤrmeſtrahlen ſo wie die
Lichtſtrahlen gebrochen werden, fuͤhrt zu der Frage, ob ſie denn
mit irgend einem der Farbenſtrahlen in Hinſicht der Brechung ganz
genau uͤbereinſtimmen. Der aͤltere Herſchel hat dieſe Frage
zuerſt beantwortet, indem er in den durch ein Prisma getrennten
Farbenſtrahlen der Sonne Thermometer aufſtellte, und die Waͤrme
vom violetten und blauen Strahle an bis zum rothen immerfort
zunehmend fand, ja die groͤßte Waͤrme erſt da beobachtete, wo das
Auge ſogar auch keine rothe Strahlen mehr bemerkte. Spaͤtere
Verſuche, beſonders die von Seebek, haben gezeigt, daß die Lage
der am meiſten erwaͤrmenden Gegend des Farbenbildes nicht bei
allen Prismen ganz gleich iſt, ſondern daß ſie ebenſo wie die Farben-
zerſtreuung von der Verſchiedenheit der Beſtandtheile des brechenden
[37] Koͤrpers abhaͤngt, daß aber faſt immer die groͤßeſte Waͤrme ſehr
gegen das Ende des Farbenbildes, wo das Roth liegt, und vielleicht
zuweilen jenſeits der Grenze des noch deutlich ſichtbaren Roth gefun-
den wird. In den meiſten Faͤllen muß man alſo den Brennpunct
eines Glaſes da annehmen, wo die rothen Strahlen ſich ſammeln.

Schwaͤchung der Waͤrmeſtrahlen beim Durchgange durch
durchſichtige Koͤrper.

Wenn wir Sonnenſtrahlen durch eine reine Glasſcheibe fallen
laſſen, ſo finden wir keinen merklichen Unterſchied in den Angaben
des Thermometers, wir moͤgen die Waͤrme vor oder nach dem
Durchgange durch Glas beobachten, und die Strahlen ſcheinen
daher, allenfalls nur ſo wie das Licht bei dem Durchgange durch
Glas und aͤhnliche Koͤrper, eine ſehr geringe Schwaͤchung zu erlei-
den. Dagegen iſt es auffallend, wie ſehr ſchon gegen die Hitze des
hell brennenden Feuers eine vorgehaltene Glasplatte ſichert, und
noch mehr wird die dunkle Waͤrme durch einen durchſichtigen
Koͤrper zuruͤckgehalten. Dieſe ſehr bekannten Erfahrungen ſind
durch die genauen Verſuche von Prevoſt und Delaroche be-
ſtaͤtiget, und dieſe haben noch einige hiemit verbundene merkwuͤr-
dige Erſcheinungen kennen gelehrt. Bei den hieruͤber angeſtellten
Verſuchen wurden bald ein, bald mehrere Glasſchirme zwiſchen der
Waͤrmequelle und dem Thermometer aufgeſtellt, dieſe Schirme
aber ſo oft erneuert, daß ihre eigne Erwaͤrmung nicht auf das
Thermometer Einfluß haben konnte, und es zeigte ſich, daß die
durchgelaſſene Waͤrme in Verhaͤltniß der geſammten Waͤrme deſto
mehr betrug, je groͤßer dieſe geſammte Waͤrme war. Es wurde
naͤmlich eine erhitzte Maſſe im Brennpuncte eines Brennſpiegels
aufgeſtellt, die von dieſem parallel zuruͤckgeworfenen Strahlen tra-
fen einen andern Brennſpiegel und erwaͤrmten das in deſſen Brenn-
puncte ſtehende Thermometer. Man ſtellte jeden Verſuch auf
doppelte Weiſe an, bald ſo daß kein Schirm die Lichtſtrahlen auf-
hielt, bald ſo daß ein Glasſchirm zwiſchen beide Spiegel geſtellt
wurde. Hier ergab ſich nun, daß Queckſilber von 182° C. (146° R.)
warm im einen Brennpuncte das Thermometer ohne Schirm um
3,9 Gr. ſteigen machte, mit Anwendung des Schirmes dagegen
nur 0,15 oder \frac{3}{20} Grad, daß alſo hier der Schirm nur \frac{1}{26} der
[38] Waͤrme durchließ; ferner daß kochendes Queckſilber von 356° C.
(285° R.) ohne Schirm ein Steigen von 16 Gr., mit dem Schirme
von 1,2 Graden, hervorbrachte, daß alſo in dieſem Falle reichlich
\frac{1}{14} der auffallenden Waͤrme durchgelaſſen wurde; Eiſen, deſſen
Waͤrme 427° C. (342° R.) betrug, brachte eine doppelt ſo große
Waͤrme ohne Schirm hervor und von dieſer ward beinahe \frac{1}{7} durch-
gelaſſen; gluͤhendes Kupfer, deſſen Waͤrme man 960° C. annimmt,
gab eine Waͤrme, wovon \frac{2}{7} durchgelaſſen wurden, und von der
Erwaͤrmung vermittelſt einer Argandſchen Lampe ward die Haͤlfte
durch den Schirm durchgelaſſen. Wir ſind alſo berechtiget zu ſagen,
daß die auf einen Glasſchirm auftreffenden Waͤrmeſtrahlen in ſehr
geſchwaͤchtem Verhaͤltniſſe durchgelaſſen werden, wenn die Grade
der Waͤrme geringer ſind, daß alſo die an ſich groͤßere Waͤrme
gleichſam mit groͤßerer Gewalt das Glas trifft, ſo daß ſie wenig
geſchwaͤcht durchgelaſſen wird, waͤhrend eine ſchwache Waͤrme faſt
ganz und gar aufgehalten wird. Ob wir daraus auf eine ungleiche
Geſchwindigkeit der ſtaͤrkern und der ſchwaͤchern Waͤrme ſchließen
ſollen, iſt ganz unentſchieden, und die gleich anzufuͤhrenden Ver-
ſuche machen unſer Urtheil noch unſicherer.

Nach den eben angefuͤhrten Verſuchen ſollte man naͤmlich
erwarten, daß in dem Falle, wo durch einen Schirm etwa \frac{1}{7} der
Waͤrme durchgelaſſen ward, durch zwei Schirme nur \frac{1}{49} durch-
gehen ſollte, weil von dem zuerſt durchgelaſſenen Siebtel ja wieder
nur der ſiebte Theil ſcheint durchgehen zu koͤnnen, ja noch weniger,
weil ſchwaͤchere Waͤrme in noch ſchwaͤcherem Maaße durchgelaſſen
wird; aber ſo verhielt es ſich bei dieſen Verſuchen nicht, ſondern
durch zwei Schirme ging \frac{1}{14} der ganzen Waͤrme, alſo die volle
Haͤlfte der vom erſten Schirme durchgelaſſenen Waͤrme ging durch
den zweiten Schirm. Es ſcheint alſo hier ein aͤhnliches Einwirken
des Glaſes, wie bei der Polariſirung des Lichtes ſtatt zu finden, daß
naͤmlich, ſo wie dort das durch ein Glas gegangene Licht nun
am zweiten Glaſe nicht mehr ſo viel durch Zuruͤckwerfung an der
Oberflaͤche verliert, ſo auch hier die durch ein Glas gegangenen
Waͤrmeſtrahlen faͤhiger werden das zweite zu durchdringen. Wir
weichen alſo nicht von der Erſcheinung ab, wenn wir es als eine
Vermuthung aufſtellen, ob nicht die Waͤrmetheilchen ebenſo in
verſchiedenem Zuſtande ankommen, und indem einige aufgehalten,
[39] andre durchgelaſſen werden, die einmal durchgelaſſenen ſich in dem
Zuſtande befinden, der ihnen auch bei der zweiten parallelen Platte
den Durchgang erleichtert ^*). Hieraus laͤßt ſich dann auch ein-
ſehn, warum dickere Glasplatten nicht im Verhaͤltniß der Dicke
die Schwaͤchung der Waͤrme verſtaͤrken.

Wie die bei dem Durchgange durch Glasſcheiben verlorene
Waͤrme verwendet wird, das iſt ſchwerer als bei dem Lichte zu
entſcheiden. Ohne Zweifel wird ein Theil an der Vorderflaͤche, ein
Theil an der Hinterflaͤche zuruͤckgeworfen, und ein Theil wird,
wie wir deutlich bemerken, zu Erwaͤrmung des Glaſes ſelbſt ange-
wandt, aber wieviel jeder dieſer Theile betraͤgt, laͤßt ſich nicht wohl
beſtimmen. Uebrigens iſt es dieſe Schwaͤchung der Waͤrmeſtrahlen,
welche ſelbſt den directen Sonnenſtrahlen nicht geſtattet, das Meer-
waſſer bis zu bedeutender Tiefe zu durchwaͤrmen, und je weniger
rein und durchſichtig das Meerwaſſer iſt, deſto mehr beſchraͤnkt ſich
die Erwaͤrmung auf die obern Schichten.

Abhaͤngigkeit der Waͤrmeſtrahlung von der Beſchaf-
fenheit der Oberflaͤche.

Eben ſo merkwuͤrdig, als dieſe Beobachtungen uͤber den Durch-
gang der ſtrahlenden Waͤrme durch Glas, ſind die Verſuche uͤber
die von der Oberflaͤche abhaͤngende Ungleichheit bei der Erwaͤrmung
durch ſtrahlende Waͤrme und bei der Abkuͤhlung eines erwaͤrmten
Koͤrpers. Eine ſehr leicht ſich darbietende Erfahrung zeigt, daß
ein ſchoͤn polirter Metallſpiegel faſt gar nicht erhitzt wird, wenn
man ihn den erwaͤrmenden Strahlen der Sonne oder des Feuers
ausſetzt, und daß man dagegen ein unpolirtes Metall oder noch
mehr ein ſchwarz uͤberfaͤrbtes Metall durch eben die Waͤrmeſtrahlen
ſehr erhitzt findet. Hier werden alſo die Waͤrmeſtrahlen zur Er-
waͤrmung thaͤtig da, wo ſie und wo die Lichtſtrahlen wenig zuruͤck-
geworfen werden. Weiße Koͤrper, die viel Licht zuruͤckwerfen, er-
waͤrmen ſich weniger als ſchwarze, und es laͤßt ſich, obgleich ein
ſtrenges Abmeſſen hier ſchwierig iſt, mit Sicherheit ſagen, die Koͤr-
[40] per erwaͤrmen ſich bei auffallenden Waͤrmeſtrahlen in eben dem
Grade mehr, wie ſie weniger Licht bei auffallenden Lichtſtrahlen
zuruͤckwerfen. Eine ſchwarze Wand wird an den Sonnenſtrahlen
faſt unertraͤglich heiß; ſchwarzes Zeug auf den Schnee gelegt,
ſinkt, weil der Schnee darunter aufthaut, tiefer ein als weißes;
Schnee und Eis erhalten da am eheſten tiefer eingethaute Loͤcher,
wo ſchwarze Erde darauf lag; Gefaͤße inwendig ſchwarz gefaͤrbt und
mit mehreren Glasplatten oben geſchloſſen, werden im Innern
ſehr heiß, wenn die Sonne durch die Glasplatten hereinfaͤllt; wenn
man mit einem ſchwachen Brennglaſe Papier am Sonnenlichte
anbrennen will, ſo bemerkt man bald, daß dieſes leichter da gelingt,
wo das Papier ſchwarz iſt, als wo es weiß iſt. Hierin liegt der
Grund, warum im Winter neben grauen oder ſchwaͤrzlichen Baum-
ſtaͤmmen oder Pfaͤhlen der Schnee verſchwindet, (durch Abthauen
und Verdunſten,) waͤhrend er in einiger Entfernung ſich vollkom-
men erhaͤlt, weil naͤmlich bei jedem Sonnenſtrahle jene Koͤrper ſich
in einigem Grade erwaͤrmen.

Eine aͤhnliche Uebereinſtimmung findet zwiſchen Licht und
Waͤrme bei dem Durchgange ſtatt, indem truͤbes Glas wenig Licht
durchlaͤßt und ſich zugleich erwaͤrmt, recht helles, reines Glas
dagegen faſt alles Licht durchlaͤßt und ſich beinahe gar nicht erwaͤrmt.
In Beziehung auf unſre naͤchſten Betrachtungen iſt indeß jene bei
der Zuruͤckwerfung beobachtete Uebereinſtimmung noch wichtiger.

Die eben erwaͤhnten Erfahrungen naͤmlich uͤber die von gewiſ-
ſen Koͤrpern in bedeutendem Maaße, von gewiſſen Koͤrpern wenig
zuruͤckgeworfene Waͤrme ſtimmen mit den Verſchiedenheiten der als
ſtrahlend von erwaͤrmten Koͤrpern ausſtroͤmenden Waͤrme uͤberein.
Wenn man zwei ganz gleiche hohle Kugeln von Metall verfertigen
laͤßt, beide gleich gut polirt, aber die Politur der einen mit Ruß
uͤberzieht oder auch nur ſchwarz uͤberfaͤrbt; ſo kuͤhlt ſich, wenn man
ſie beide mit gleich heißem Waſſer fuͤllt, die geſchwaͤrzte ſchneller
ab, und ſo giebt in allen Faͤllen diejenige Oberflaͤche die Waͤrme
leichter her, die faͤhiger iſt, ſie bei auffallender Waͤrmeſtrahlung
von außen leichter aufzunehmen. Der Unterſchied der Abkuͤhlung
iſt ſo bedeutend, daß man den Verſuch nur mit zwei gleichen Me-
tallgefaͤßen, deren eines polirt, das andre mit Ruß uͤberzogen iſt,
ſehr oberflaͤchlich anzuſtellen braucht, um, wenn man beide mit [41]
kochendem Waſſer gefuͤllt hat, das viel ſchnellere Sinken des Ther-
mometers in dem geſchwaͤrzten deutlich wahrzunehmen.

Man bemerkt dieſe ungleiche Ausſtrahlung auch noch durch
eine andre Beobachtung. Wenn man naͤmlich das polirte und das
geſchwaͤrzte Gefaͤß gleich erhitzt, beide zum Beiſpiel mit kochendem
Waſſer fuͤllt, ſo bemerkt man bei Annaͤherung der Hand die ſtrah-
lende Waͤrme ſchon ziemlich entfernt von dem geſchwaͤrzten Gefaͤße,
aber erſt bei ſehr großer Annaͤherung, wenn man ſie gegen das
polirte Gefaͤß heranbringt. Leslie hat hieruͤber mehrere Ver-
ſuche angeſtellt und Zahlenbeſtimmungen angegeben, wie viel die
unter verſchiedenen Umſtaͤnden durch Strahlung ſich zerſtreuende
Waͤrme betraͤgt; darnach iſt die Menge der ausſtrahlenden Waͤrme
7 mal ſo groß, wenn polirtes Silber mit einem duͤnnen Gold-
ſchlaͤgerhaͤutchen bedeckt, als wenn es ganz frei iſt, und 10 mal ſo
groß, wenn es mit Ruß bedeckt, als wenn es frei iſt. Ein Ver-
ſuch, der dies am beſten zeigt, iſt folgender von Leslie vorge-
ſchlagene, der mit Huͤlfe eines Differenzthermometers ſich leicht
anſtellen laͤßt. Man laͤßt einen Wuͤrfel von Blech verfertigen,
deſſen eine Seite vollkommen glaͤnzend polirt, die andre matt ge-
ſchliffen, die dritte weiß uͤbermalt, die vierte geſchwaͤrzt wird. Man
ſtellt (Fig. 13.) einen Brennſpiegel AB auf, und beſtimmt genau
den Punct, wo ein in beſtimmter Stellung D angebrachtes Licht
ſein Bild C hin wirft; in dieſen letztern Punct C, der in der
Naͤhe des Brennpunctes liegt, wenn man das Licht mehrere Fuße
weit jenſeits des Brennpunctes aufgeſtellt hatte, bringt man die
eine Kugel des Differenzthermometers, in den Ort D aber, wo
das Licht ſich befand, bringt man jenen Wuͤrfel, den man mit
kochendem Waſſer gefuͤllt hat. Hier zeigt ſich nun die von dem
heißen Wuͤrfel ausſtrahlende Waͤrme dadurch, daß ſie, zuruͤckgewor-
fen und geſammelt durch die Hohlſpiegel, das Thermometer C zum
Steigen bringt; aber man bemerkt, daß dieſes Steigen viel bedeu-
tender iſt, wenn man die ſchwarze Flaͤche dem Spiegel zuwendet,
daß das Thermometer weniger ſteigt, wenn die weiße oder die matt
geſchliffene Flaͤche gegen den Spiegel gekehrt iſt, und daß die Er-
hitzung am geringſten iſt, wenn die polirte Seite dieſen Platz ein-
nimmt. So lange das Waſſer ſich nicht erheblich abkuͤhlt, kann
man dieſe Wechſel mehrmals nach einander hervorbringen.

Hierauf gruͤnden ſich manche Vorſchriften, die man zu geben
pflegt, manche Verbeſſerungen, die man angebracht hat. Will
man die Waͤrme eines Koͤrpers gern lange erhalten, z. B. die
Waͤrme von Speiſen oder Getraͤnken, ſo bedient man ſich am beſten
der von außen vollkommen polirten Gefaͤße, weil dieſe die Waͤrme
nicht ſo ſchnell durch Strahlung zerſtreuen; ſoll dagegen, wie bei
unſern Oefen, die Waͤrme recht ſchnell und vollſtaͤndig dem umge-
benden Raume mitgetheilt werden, ſo muß man die Oberflaͤche
geſchwaͤrzt und am liebſten nicht glaͤnzend erhalten. Die Platin-
Oberflaͤche unſerer porcellanenen Theegeſchirre iſt alſo zweckmaͤßig
zur Erhaltung der Waͤrme, und ebenſo wuͤrde man Dampfroͤhren,
wenn ſich der Dampf darin noch nicht abkuͤhlen ſoll, von außen
poliren muͤſſen, ſolche Dampfroͤhren dagegen, die zur Erwaͤr-
mung von Zimmern dienen ſollen, muͤßten eine ſchwarze, rauhe
Oberflaͤche haben. Um die Abkuͤhlung, und ebenſo um die Er-
waͤrmung recht ſicher zu hindern, muͤßte man ein polirtes Gefaͤß
noch mit einem an beiden Seiten polirten Gefaͤße umgeben, und
allenfalls noch eine dritte polirte Wand hinzufuͤgen. Da ein Ofen-
ſchirm uns gegen die zu ſtarke ſtrahlende Waͤrme des Ofens ſichern
ſoll, ſo iſt es zweckmaͤßig, ihn mit einer metalliſchen Belegung zu
verſehen, z. B. an beiden Seiten mit Goldpapier zu uͤberziehen.
Ebenſo koͤnnte man Mobilien, die dem Ofen zu nahe ſtehen, vor
der zu ſtarken Erhitzung ſichern.

Auch ein Vorſchlag von Flaugergues, wie man die Tem-
peratur der Luft genau beſtimmen ſoll, gruͤndet ſich auf dieſe Erfah-
rungen. Wenn wir ein Thermometer aufhaͤngen, ſo iſt dies doch
immer neben der Einwirkung der Temperatur der Luft auch der
Einwirkung der von den umgebenden Koͤrpern ausſtrahlenden
Waͤrme ausgeſetzt, und davon haͤngen manche Ungleichheiten ab,
die man zu vermeiden wuͤnſcht. Flaugergues raͤth daher an,
das Thermometer mit einem Cylinder zu umgeben, deſſen Waͤnde
ein oder zwei Zoll von dem Thermometer entfernt, dieſem keine
Waͤrme unmittelbar mittheilen, und indem ſie an der aͤußern und
an der innern Oberflaͤche metalliſch glaͤnzend ſind, die Aufnahme
der ſtrahlenden Waͤrme von außen abhalten und nach innen ſie
nicht leicht abgeben; die frei zuſtroͤmende Luft ertheilt dann dem
Thermometer die eigentliche Waͤrme der Luft. Bei dieſer Mit-
[43] theilung der Luftwaͤrme an das Thermometer koͤmmt es aber auch
auf die Oberflaͤche der Thermometerkugel an, indem eine geſchwaͤrzte
Oberflaͤche der Thermometerkugel dieſe faͤhiger macht, ſich ſchnell
zu erwaͤrmen, wodurch denn freilich in den meiſten Faͤllen, nament-
lich in den Sonnenſtrahlen ſelbſt, die Angaben des Thermometers
einem hoͤhern Waͤrmegrade als dem der Luft entſprechen.

Leslie hat unter dem Namen: Photometer, eine Anwen-
dung des Differenzthermometers bekannt gemacht. Iſt die eine
Kugel des Differenzthermometers ſchwarz, die andre voͤllig durch-
ſichtig, ſo bringen die auf beide treffenden Waͤrmeſtrahlen in der
ſchwarzen Kugel eine groͤßere Waͤrme hervor, die ſich an dieſem
empfindlichen Inſtrumente wahrnehmen laͤßt. Eigentlich iſt dieſes
Inſtrument alſo ein Waͤrmemeſſer; aber da es nach Leslie's
Angaben noch empfindlich genug iſt, um da Unterſchiede zu zeigen,
wo wir nur Unterſchiede des Lichtes, nicht Unterſchiede der Waͤrme,
bemerken, z. B. wenn man das Inſtrument am Tage weiter vom
Fenſter entfernt in das Zimmer zuruͤckſtellt, ſo vertritt es die
Stelle eines Licht abmeſſenden Inſtrumentes.

Auch das Aethriometer, deſſen Zweck es iſt zu zeigen, daß
die Wolken mehr Waͤrme als das wolkenloſe Blau des Himmels
ausſtrahlen, beruht auf dieſen Grundſaͤtzen. Ein innen ſehr voll-
kommen polirter Metallbecher, der die auf ſeine innere Flaͤche fal-
lende Waͤrmeſtrahlen in A (Fig. 12.) concentrirt, enthaͤlt in dieſem
Puncte die eine Kugel des Differenzthermometers, die hier am
beſten ſchwarz iſt, um durch die auf ſie fallenden Waͤrmeſtrahlen
deſto beſſer erwaͤrmt zu werden, waͤhrend die andre Kugel B außer-
halb oder wenigſtens ſo an der Seite ſteht, daß ſie nicht durch
concentrirte Strahlen erwaͤrmt wird. Wendet man nun die in-
nere Flaͤche CDE bald dem blauen Himmel, bald den Wolken zu,
ſo fallen von den letztern doch einige, vom blauen Himmel faſt gar
keine Waͤrmeſtrahlen, (die wenigen abgerechnet, welche die Luft-
theilchen ſelbſt zuruͤckwerfen,) auf die innere Flaͤche, und je reiner
das Blau des Himmels iſt, deſto weniger muß die Erwaͤrmung
der im Sammelpuncte A ſtehenden Kugel die der andern B uͤber-
treffen.

Gegenſeitige Erwaͤrmung durch Ausſtrahlung. Strah-
lende Kaͤlte.

Da alle uns umgebende Koͤrper in groͤßerm oder geringerm
Grade erwaͤrmt ſind, ſo geben ſie auch immerfort ſtrahlende Waͤrme
her, und es findet ein unaufhoͤrlicher Austauſch der Waͤrme der
verſchiedenen Koͤrper ſtatt. Iſt das Thermometer ebenſo warm,
als die Wand, welcher ich es naͤhere, ſo bemerke ich dieſe Ausſtrah-
lung nicht, weil bloß die vom Thermometer gegen die Wand aus-
ſtrahlende Waͤrme erſetzt wird durch die von der Wand gegen das
Thermometer uͤbergehende Waͤrme; dagegen wenn die Wand waͤr-
mer iſt, ſehen wir das Thermometer ſteigen, weil es mehr Waͤrme
empfaͤngt als verliert, und im umgekehrten Falle ſehen wir es ſin-
ken. Im letztern Falle, wo die Wand kaͤlter iſt, hat es das An-
ſehn, als ob auch Kaͤlte ebenſo ſtrahlend von der Wand ausginge,
wie ſonſt die Waͤrme, und unſre eigne Empfindung iſt, wenn
wir uns einem kalten Koͤrper naͤhern, ebenſo; aber offenbar iſt
dieſer Anſchein bloß darin begruͤndet, daß die von dem waͤrmeren
Thermometer oder von der waͤrmeren Hand ausſtroͤmende Waͤrme
nicht ganz erſetzt wird durch die von der Wand oder von dem kaͤl-
tern Koͤrper heruͤber kommende Waͤrme. Aus dieſem Grunde fuͤh-
len wir uns unangenehm in einem Zimmer, deſſen Waͤnde nicht
durchwaͤrmt ſind, wenn gleich der Ofen hinreichend warm iſt.

Ein vorzuͤglich auffallendes Phaͤnomen der anſcheinend aus-
ſtrahlenden Kaͤlte iſt folgendes. Wenn man zwei Hohlſpiegel ein-
ander ſo gegenuͤberſtellt, daß die vom Brennpuncte A des einen
(Fig. 14.) ausgehenden Strahlen, mit der Axe beider Spiegel
parallel zuruͤckgeworfen, ſich wieder im Brennpuncte B des andern
ſammeln, ſo bringt ein nach A gebrachtes Eisſtuͤck das Thermo-
meter B zum Fallen, ſo daß es ſcheint, als wuͤrden die von A aus-
ſtroͤmenden Kaͤlteſtrahlen AD, AE, nach DF, EG, und dann
nach FB, GB, zuruͤckgeworfen. Die Erklaͤrung iſt aber ganz
einfach. Waͤren in A und B gleich warme Koͤrper, ſo wuͤrde von
A die Waͤrme nach den Wegen ADFB, AEGB, ausſtroͤmen und
ſich in B ſammeln, aber ebenſo viel Waͤrme wuͤrde von B aus auf
denſelben Wegen nach A zuruͤckkehren; iſt dagegen A kaͤlter, ſo
betraͤgt die ihm ertheilte Waͤrme noch immer ebenſo viel, ſtatt daß
die von ihm ausgegangene Waͤrme geringer iſt; B erhaͤlt daher
[45] keinen vollkommenen Erſatz fuͤr die ausgeſandte Waͤrme, und da B,
wenn wir die Hohlſpiegel als ſelbſt gar keine Waͤrme hergebend
anſehen, aus dem ganzen Raume FG keine andre Waͤrme em-
pfaͤngt, als die von A ausgeſandte, auf dieſen Raum fallende, ſo
wird die Abkuͤhlung in B, der Mangel an Erſatz der verlornen
Waͤrme, deſto fuͤhlbarer, je mehr von A her kommende Waͤrme-
ſtrahlen ſich in B concentriren wuͤrden.

Hier bietet ſich zugleich die Frage dar, wie es ſich verhaͤlt,
wenn zwei Koͤrper zwar einerlei Temperatur beſitzen, aber wegen
ungleicher Oberflaͤche nicht in gleichem Maaße faͤhig ſind, die Waͤrme
ausſtroͤmen zu laſſen, und die ſie treffende Waͤrme aufzunehmen.
Wir koͤnnen, um dieſe Frage zu beantworten, am beſten von der
gewiß richtigen Erfahrung anfangen, daß, wenn die Waͤnde eines
umſchloſſenen Raumes eine beſtimmte Temperatur haben, und alle
in dieſem Raume enthaltenen feſten Koͤrper eben ſo warm ſind,
gar keine Veranlaſſung zur Aenderung der Waͤrme fuͤr alle dieſe
Koͤrper da iſt. Dieſe Erfahrung beruht darauf, daß erſtlich zwei
Oberflaͤchen, ſie moͤgen ſenkrecht oder ſchief gegen die von der
einen zur andern gezogenen Richtungslinie ſtehen, ſich nach Ver-
haͤltniß des Theiles der Kugelflaͤche, den die eine in Beziehung auf
die andre verdeckt, Waͤrme zuſenden, und daß zweitens die Ober-
flaͤchen, welche mit Leichtigkeit Waͤrme aufnehmen, ſie auch mit
Leichtigkeit ausſtroͤmen laſſen. Was das erſtere betrifft, ſo iſt es
gewiß, daß (Fig. 15.) zwei Koͤrper von ganz gleichartigen Ober-
flaͤchen, deren einer eine Umhuͤllung ABD bildet, die den andern
C umſchließt, ſich, wenn ſie beide gleich warm ſind, einander weder
erwaͤrmen noch abkuͤhlen, und daß dieſes ſtatt findet, jene Umhuͤl-
lung mag eine Kugelflaͤche ſein, oder eine, wie man will, unregel-
maͤßige Form AEFB haben. Die von der letztern gegen C aus-
geſandte Waͤrme und ebenſo die ihr durch die Ausſtrahlung von C
zugeſandte Waͤrme, iſt alſo ebenſo groß, als diejenige Waͤrme, die
von einer umſchließenden Kugelflaͤche ausgeſandt oder umgekehrt
von derſelben aufgenommen wuͤrde, und in beiden Faͤllen, es mag
die Kugelflaͤche oder die unregelmaͤßige Oberflaͤche dem ebenſo er-
waͤrmten Koͤrper C dargeboten werden, findet die Ausgleichung der
Waͤrme, die gleiche Erhaltung der Temperatur, ſtatt. Aber eben
das iſt auch zweitens der Fall, wenn die Oberflaͤchen ungleich ſind,
[46] zum Beiſpiel das eine Mal die umhuͤllende Flaͤche AEBD polirt,
das andere Mal geſchwaͤrzt iſt. In dieſen beiden Faͤllen iſt die
Ausſtroͤmung von C, welchen Koͤrper wir unveraͤndert annehmen,
gleich; aber die geſchwaͤrzte Umhuͤllung nimmt von dieſer zuge-
ſandten Waͤrme vielleicht zehnmal ſo viel auf, als die polirte; jene
muͤßte ſich alſo mehr erwaͤrmen als dieſe, wenn nicht auch die
Menge der Waͤrme, die ſie entlaͤßt, zehnmal ſo groß als bei der
andern waͤre. Die Erfahrung, daß der Austauſch der Waͤrme
zwiſchen C und der umgebenden Huͤlle gleich gut ſtatt findet, wenn
die Temperatur der Koͤrper gleich iſt, und daß in dieſem Falle nichts
von der Beſchaffenheit der Oberflaͤchen abhaͤngt, beweiſt alſo dieſe
genaue Uebereinſtimmung zwiſchen der Aufnahme der durch Strah-
lung zugefuͤhrten und dem Verluſte der durch Strahlung hervor-
gehenden Waͤrme bei ungleicher Beſchaffenheit der Oberflaͤchen.

Hiernach laſſen ſich alle einzelnen Fragen beantworten. Wenn
eine polirte Metallwand und eine ſchwarze Wand einander gegen-
uͤber ſtehen, die beide gleich warm ſind, ſo ſendet die letztere eine
groͤßere Menge Waͤrme aus als die erſtere, aber der groͤßte Theil
derſelben wird von der polirten zuruͤckgeworfen, koͤmmt zu der
ſchwarzen zuruͤck, und erſetzt daher den Waͤrme-Abgang ſelbſt wie-
der, den dieſe ſchien erleiden zu muͤſſen, und da die polirte Flaͤche
doch auch einige Waͤrme ausſendet und dieſe zum groͤßten Theile in
die geſchwaͤrzte Oberflaͤche eindringt, ſo findet, wie ſich noch genauer
nachweiſen laͤßt, ein voͤlliger Erſatz der verlornen Waͤrme ſtatt.
Sind die beiden Waͤnde ungleich warm und die ſchwarze iſt die
kaͤltere, ſo bekoͤmmt ſie von der waͤrmeren polirten Oberflaͤche
erſtlich einen Erſatz fuͤr den eignen Waͤrmeverluſt, aber zweitens,
nach Maaßgabe der hoͤheren Temperatur, einen Ueberſchuß von
Waͤrme, der indeß langſamer ausſtroͤmt, als es der Fall waͤre,
wenn auch die polirte Oberflaͤche geſchwaͤrzt wuͤrde, der entgegen-
geſetzte Fall laͤßt ſich hiernach leicht beurtheilen; ich werde aber in
Beziehung auf beide Faͤlle noch etwas ſagen, wenn ich auf Fou-
riers Unterſuchungen komme. Hieher gehoͤrt Rumfords Ver-
ſuch, der neben einem ſehr empfindlichen Luftthermometer an der
einen Seite einen um 10 Gr. erwaͤrmten, auf der andern Seite
einen um 10 Gr. erkaͤlteten, uͤbrigens dem vorigen ganz gleichen,
Koͤrper aufſtellte; die ſtrahlende Waͤrme des einen Koͤrpers bewirkte,
[47] Waͤrme an das Thermometer mittheilend, hier ebenſo viel, als
bei dem andern Koͤrper das Aufnehmen der Waͤrme, und das Ther-
mometer aͤnderte ſeinen Stand nicht, — der eine erwaͤrmte ſo viel
als der andre Waͤrme entzog.

Leitung der Waͤrme.

Die bisher betrachtete Mittheilung der Waͤrme, die wir in
allen Luft-Arten und ſelbſt im leeren Raume beobachten, ſtellt ſich
uns ſo dar, als ob ſie, durch alle ſehr duͤnne Koͤrper hindurch ſtatt
findend, von der Natur der zwiſchen liegenden Koͤrper nur wenig
abhinge oder wenigſtens nicht durch eine Fortpflanzung der Waͤrme
von Theilchen zu Theilchen erklaͤrt werden muͤſſe; wir ſehen daher
diejenige Mittheilung der Waͤrme, die wir Leitung der Waͤrme
nennen, als hievon weſentlich verſchieden an. Dieſe naͤmlich, die in
allen fluͤſſigen Koͤrpern nur wenig merklich iſt, beſteht bei den feſten
Koͤrpern darin, daß die Waͤrme, welche man einigen Theilchen des
Koͤrpers ertheilt, ſich den benachbarten mittheilt, von dieſen auf
die folgenden uͤbergeht, u. ſ. w.

Die feſten Koͤrper haben ein ſehr ungleiches Leitungsvermoͤgen
fuͤr die Waͤrme, und im Allgemeinen iſt die Leitung durch die dich-
teren Koͤrper, namentlich durch die Metalle, ſchneller, als durch
Koͤrper von geringer Dichtigkeit, indeß iſt die Folge der Koͤrper nach
ihrer Leitungsfaͤhigkeit nicht genau mit der Reihe der Dichtigkeiten
uͤbereinſtimmend, und Platin leitet zum Beiſpiel viel ſchlechter als
Silber. Manche ſehr bekannte Erfahrungen beruhen auf dieſem
ungleichen Leitungsvermoͤgen. Wenn wir unter ganz gleichen Um-
ſtaͤnden ein Metallſtaͤbchen und Holz oder Papier erhitzen, ſo wagen
wir ohne Bedenken die letztern Koͤrper mit der Hand zu beruͤhren,
ſtatt daß wir an dem Metalle uns zu brennen fuͤrchten. Dieſes
haͤngt von der ungleichen Leitungsfaͤhigkeit ab, welche im Metalle
auch den entfernten Waͤrmetheilchen einen ſo ſchnellen Zutritt zu
[48] den beruͤhrenden Theilen meiner Hand geſtattet, daß die, lange Zeit
durch gleich lebhaft unterhaltene, Mittheilung der Waͤrme des heißen
Koͤrpers mir die unangenehme Empfindung des Brennens, die zer-
ſtoͤrende Wirkung auf die Haut, hervorbringt; dem Holze dagegen
entreißt meine Hand zwar in den Puncten, wo die Beruͤhrung
unmittelbar ſtatt findet, ebenſowohl die Waͤrme, aber die ſo auf
die beruͤhrenden Theile der Haut uͤbergehende Waͤrmemenge iſt zu
geringe, und der aus den entferntern Theilen des Holzes zuſtroͤmende
Vorrath von Waͤrme iſt zu unbedeutend, um jene nachtheilige Ein-
wirkung auf die Haut hervorzubringen. Darum verſehen wir me-
tallene Gefaͤße, die wir erhitzt tragen oder ſonſt behandeln wollen,
mit hoͤlzernen Handgriffen oder umwickeln die metallenen Hand-
griffe mit Holzſpaͤnen, oder legen ein Tuch oder Papier dazwiſchen.

Auf ganz aͤhnliche Art verhaͤlt es ſich mit kalten Koͤrpern.
Wenn in ſehr kalten Tagen Wollenzeug, Holz, Silber, neben
einander ſehr lange der Kaͤlte ausgeſetzt geweſen ſind, ſo haben ſie
gewiß einerlei Temperatur erlangt, und ein mit jedem von ihnen in
enge Beruͤhrung gebrachtes Thermometer zeigt uns auch dieſe
Gleichheit; aber dennoch fuͤhlt ſich das Silber ſehr kalt an, ſtatt
daß das Holz und vollends die Wolle uns gar nicht ſo ſehr unan-
genehm iſt. Auch hier iſt dies die Wirkung der ungleichen Leitung
der Waͤrme, indem das Silber die meiner Hand entzogene Waͤrme
ziemlich ſchnell zur Erwaͤrmung der ganzen Maſſe verwendet, ſtatt
daß bei dem Holze und noch mehr bei der Wolle eine ſehr lange
Zeit vergeht, ehe die entfernteren Theile etwas von der Waͤrme
zugefuͤhrt bekommen, die meiner Hand entriſſen wird. Man kann
an ſehr kalten Tagen ein Experiment machen, welches einigermaßen
gradweiſe die ungleiche Waͤrmeleitung nachweiſet. Es iſt bekannt,
daß, wenn man an recht kalten Tagen ein Metall, das ſich lange
an einem kalten Orte befunden hat, mit naſſen Haͤnden beruͤhrt,
die Hand anklebt, eigentlich anfriert; dies geſchieht ſchon bei ziem-
lich maͤßiger Kaͤlte am Silber, dagegen fordert Zinn groͤßere, Eiſen
und vollends Meſſing noch groͤßere Kaͤlte, weil die letzteren Metalle
nicht ſo gute Leiter der Waͤrme ſind, als die erſtern.

Um regelmaͤßige Verſuche uͤber die Waͤrmeleitung feſter Koͤr-
per anzuſtellen, tauchte Ingenhouß Staͤbe aus verſchiedenen
Metallen, die mit erhaͤrtetem Wachs uͤberzogen waren, in eine
[49] heiße Fluͤſſigkeit, und ſah das Wachs am Silber am weiteſten von
der Waͤrmequelle entfernt zum Schmelzen kommen, ſtatt daß
Blei am wenigſten weit die hiezu noͤthige Waͤrme annahm. Aber
noch beſſer ſind die Verſuche ſo angeſtellt worden, daß Thermometer
in der Metallmaſſe angebracht, bei verſchiedenen Entfernungen
von der Waͤrmequelle, die in beſtimmten Zeiten erlangten Waͤrme-
grade zeigten. Nach ſolchen Verſuchen giebt Despretz an, daß
wenn eine Kupferſtange am einen Ende immer auf 83° erwaͤrmt
erhalten wurde, in 1½ Fuß Entfernung die Temperatur nie uͤber
33° ſtieg, als die Luft 17° Cent. warm war; bei einer gleichen
Bleiſtange in 1¼ Fuß Entfernung ſtieg die Waͤrme nie uͤber 28°,
bei Marmor in eben der Entfernung nur auf 19°. Holz erwaͤrmt
ſich in ſolchen Entfernungen gar nicht mehr, wenn es ſich auch am
Ende verkohlt. Die Holz-Arten zeigen hier eine eigenthuͤmliche
Merkwuͤrdigkeit, naͤmlich die, daß ſie nach der Laͤnge der Faſern
die Waͤrme viel beſſer fortpflanzen als ſenkrecht auf die Faſern, und
dies ſo ſehr, daß z. B. Eichenholz an einer Stelle auf 82 Gr. Cent.
erhitzt in ¾ Zoll Entfernung 41, in 1½ Zoll Entfernung 17½ Gr.
Waͤrme zeigte, wenn der Stab nach der Laͤnge der Fibern geſchnit-
ten war, dagegen bei faſt eben ſo ſtarker Erwaͤrmung in jenen bei-
den Entfernungen nur 23 Gr. und 7½ Gr., wenn der Stab quer
auf die Fibern geſchnitten war ^*). Dieſe Verſchiedenheit ſcheint
ſehr in Betrachtung zu kommen bei der Kaͤlte, welche die Gewaͤchſe
im Winter zu ertragen im Stande ſind, indem das Innere der
Baͤume nur durch eine Leitung quer gegen die Fibern, alſo ſehr
langſam, der Abkuͤhlung unterworfen iſt, und dieſes offenbar vor-
theilhaft iſt, damit der Wechſel in der Spannung der Gefaͤße nicht
ſogleich bei jedem Wechſel der Temperatur eintrete, ſondern all-
maͤhlig und nicht oft wechſelnd. Die Baͤume erkalten zwar im
Innern bis unter den Gefrierpunct und die Saͤfte ſind dann zu
Eis geworden, aber es ſcheint daß jene langſame Leitung hier den-
noch von weſentlichem Nutzen iſt ^**), ſo wie ja auch gefrorne Koͤr-
III. D
[50] per, Aepfel und dergl. nicht ſo ſehr leiden, wenn man ſie in kaltem
Waſſer ſehr langſam ſich bis uͤber den Gefrierpunct erwaͤrmen laͤßt.

Die Ruͤckſicht auf die Waͤrmeleitung koͤmmt in unzaͤhligen
Faͤllen des gemeinen Lebens vor. Unſre warmen Kleider ſind dar-
um erwaͤrmend, weil ſie ſchlechte Waͤrmeleiter ſind, und daher die
durch die Lebensfunctionen entwickelte thieriſche Waͤrme nicht ent-
weichen laſſen, und wir ziehen daher diejenigen Koͤrper, welche die
Waͤrme am ſchlechteſten leiten, Wolle, Pelzwerk, den uͤbrigen vor.
Wir bedecken Koͤrper mit Stroh, um ſie gegen den Froſt zu ſichern,
weil Stroh die einmal in jenen Koͤrpern enthaltene Waͤrme nicht
leicht entweichen laͤßt; aber ebenſo gut koͤnnen wir im Sommer
Eiskeller mit Stroh bedecken, um den Zutritt der Waͤrme zu hin-
dern. Thon leitet die Waͤrme ſchlechter als Eiſen, daher erwaͤrmt
ſich ein Ofen mit Thonwaͤnden langſam; aber iſt ein ruſſiſcher Ofen
mit 6 Zoll dicken Waͤnden einmal durchgewaͤrmt, ſo erhaͤlt er ſich
lange warm, und theilt dem Zimmer lange Zeit Waͤrme mit.
Mehrere Schichten ſchlecht leitender Koͤrper halten die Waͤrme noch
beſſer als eine einzelne dickere Schichte zuſammen, theils weil die
zwiſchen den Schichten enthaltene Luft ein ſchlechter Waͤrmeleiter
iſt, theils weil die Waͤrme bei jedem Uebergange in einen neuen
Koͤrper ein Hinderniß ihres Ueberganges findet und theilweiſe zu-
ruͤckgeworfen wird. In der ſchlechten Waͤrmeleitung liegt der
Grund, warum ein Glas dem Zerſpringen durch Erhitzung nicht
ſo ſehr ausgeſetzt iſt, wenn man ein Blatt Papier zwiſchen das
Glas und den heißen Koͤrper legt.

Einige Phyſiker haben die Waͤrmeleitung der Koͤrper darnach
zu beurtheilen geſucht, daß ſie beobachteten, in welcher Zeit ein
Koͤrper gewiſſe Grade der Erwaͤrmung annaͤhme oder verloͤre; es
iſt aber offenbar, daß hiebei zwar die Waͤrmeleitung mit in Be-
trachtung kommt, aber doch auch noch mehr Umſtaͤnde mit einwir-
ken, von denen ich bald mehr ſagen werde.

In den fluͤſſigen Koͤrpern wird die Mittheilung der Waͤrme
vorzuͤglich durch Stroͤmung bewirkt, und dieſe richtige Bemerkung
fuͤhrte Rumford zu dem unrichtigen Schluſſe, daß eine eigent-
liche Waͤrmeleitung in fluͤſſigen Koͤrpern nicht ſtatt finde. Es iſt
wahr, daß die durch die Waͤrme ausgedehnten Theilchen des Fluͤſ-
ſigen ſogleich nach oben zu fortruͤcken, ſtatt daß die kaͤlteren herab- [51]
ſinken, daß dadurch eine Miſchung der waͤrmern und kaͤltern
Theilchen entſteht, und ſich ſchwer beurtheilen laͤßt, in welchem
Grade die entferntern fluͤſſigen Theile erwaͤrmt werden wuͤrden,
wenn die Erhaltung einer voͤlligen Ruhe moͤglich waͤre; indeß ſetzt
doch dieſe in den fluͤſſigen Theilchen bei der Beruͤhrung hervor-
gebrachte Erwaͤrmung ſchon eine Mittheilung, alſo eine Zuleitung,
voraus, und die Meinung, daß fluͤſſige Koͤrper im ſtrengſten Sinne
die Waͤrme gar nicht leiten, iſt faſt von ſelbſt widerlegt. Aber
langſam und ſchwach iſt die Waͤrmeleitung in fluͤſſigen Koͤrpern,
und dieſes hat Rumford allerdings bewieſen. Als Beweis dafuͤr
giebt er mit Recht die Erfahrung an, daß Koͤrper von Feuchtigkeit
durchdrungen, wo aber die feſten Theile die Bewegung hindern,
ſo ſehr langſam erkalten. Es iſt bekannt, daß breiartige Speiſen,
gebratene Aepfel und dergl. im Innern ſehr lange heiß bleiben,
wenn die Oberflaͤche auch abgekuͤhlt iſt, daß hier alſo die Leitung,
die Mittheilung von Theilchen zu Theilchen, ſehr ſchwach iſt, wo-
durch allerdings gezeigt wird, daß fluͤſſige Theilchen wenig zu dieſer
Mittheilung geeignet ſind.

Rumford hat dies durch einige merkwuͤrdige Verſuche
andrer Art noch mehr gezeigt. Er fuͤllte ein 14 Zoll hohes cylindri-
ſches Gefaͤß mit 6 Pfund kochend heißem Waſſer, und legte eine, nach
der Weite des Gefaͤßes ausgeſchnittene, die Oberflaͤche faſt ganz
bedeckende, Eisſchichte von 3½ Zoll dick, (10⅛ Unzen ſchwer) oben
auf dieſes Waſſer; das Eis war in nicht voͤllig 3 Minuten ganz
zerſchmolzen. Wurde dagegen eine eben ſolche Eisſcheibe auf dem
Boden des Gefaͤßes befeſtigt und nun heißes Waſſer vorſichtig auf-
gegoſſen ^*), ſo vergingen 2 Stunden, ehe die Haͤlfte des Eiſes ge-
ſchmolzen war; ja das Waſſer behielt in der Naͤhe des Eiſes eine
ſo große Waͤrme, daß es in 1 Zoll Entfernung uͤber der Eisflaͤche
nach 12 Minuten faſt noch ebenſo warm als oben, naͤmlich 77° Cent.,
war, obgleich ganz nahe an der Oberflaͤche des Eiſes das Waſſer
bis auf 5° Cent. abgekuͤhlt gefunden wurde. Hier hatte alſo eine
nur ſehr ſchwache Zuleitung der Waͤrme ſtatt gefunden, und die
D 2
[52] Schmelzung war, wie Rumford zeigt, vorzuͤglich durch das
Hinabſinken der nicht voͤllig bis zum Gefrierpuncte, ſondern bis
zur groͤßten Dichtigkeit, abgekuͤhlten Waſſertheilchen bewirkt; die
am Eiſe anliegenden Theilchen werden naͤmlich abgekuͤhlt, weil
aber die ein wenig hoͤher liegenden Theilchen nicht ganz ſo ſehr
abgekuͤhlt, ſchwerer als dieſe ſind, ſo ſinken ſie herab, ſchmelzen das
Eis an, und machen, nachdem ſie voͤllig die Eiskaͤlte erlangt haben,
wieder andern herabſinkenden Waſſertheilchen, die nicht ganz ſo
kalt ſind, Platz. In der That alſo zeigt alles dieſes, daß die
Waͤrme im Waſſer nach unten zu ſehr langſam fortgepflanzt wird,
die nach oben gehende Fortpflanzung gewiß großen Theils auf Stroͤ-
mungen beruht ^*). Indeß hat man ſich doch bemuͤht zu zeigen,
daß eine wirkliche Leitung dennoch in einigem Gr[a]d ſtatt findet,
um Rumfords Behauptung einer ſo gaͤnzlich fehlenden Leitung
zu widerlegen. So zeigt z. B. ein Verſuch von Murray die
Fortleitung der Waͤrme im Oele, wo ein Hinabſinken waͤrmerer
Theile nicht ſtatt findet, weil die Dichtigkeit bei der Abkuͤhlung im-
merfort zunimmt. Murray bediente ſich eines ausgehoͤhlten Eis-
cylinders, in welchen Mandel-Oel gegoſſen wurde; ein Thermo-
meter, deſſen Kugel ſich 1 Zoll unter der Oberflaͤche des Mandel-
Oels befand, war bis auf 0° geſunken, und nun wurde ein Metall-
ſchaͤlchen mit kochendem Waſſer gefuͤllt, mit der Oberflaͤche des
Oeles in Beruͤhrung gebracht; der Erfolg war, daß das Thermo-
meter in 15 Min. um 1\frac{10}{3} Cent. ſtieg, und dieſes mußte doch als
wirklicher Erfolg der Leitung angeſehen werden, die freilich ſehr
ſchwach iſt, wenn wir damit die weit ſchnellere Fortpflanzung durch
feſte Koͤrper vergleichen.

Auf die Eigenſchaft der fluͤſſigen Koͤrper, durch ihre Stroͤmun-
gen den Koͤrpern Waͤrme zu entziehen, muß man vorzuͤglich Ruͤck-
ſicht nehmen, wenn man die Abkuͤhlung feſter Koͤrper in der Luft
richtig beurtheilen will. Dieſe Abkuͤhlung haͤngt von drei Umſtaͤn-
den ab, von der durch Strahlung an der Oberflaͤche verloren gehen-
den Waͤrme, von der durch Leitung in der Luft, vorzuͤglich durch
die in ihr entſtandene Stroͤmung, fortgefuͤhrten Waͤrme, und von
[53] der Schnelligkeit des Erſatzes an Waͤrme, die aus dem Innern des
Koͤrpers der Oberflaͤche zugefuͤhrt wird. Dulong und Petit
haben dieſe Umſtaͤnde einzeln beruͤckſichtiget und ſo die wahren
Geſetze der Abkuͤhlung in der Luft gefunden. Um hiebei den Um-
ſtand auszuſchließen, daß bei feſten Koͤrpern die Waͤrme nicht ohne
allen Zeitverluſt aus dem Innern zur Oberflaͤche fortgefuͤhrt wird,
oder daß die eigenthuͤmliche Leitung nicht ſo ſehr ſchnell iſt, bedien-
ten ſie ſich einer mit Queckſilber gefuͤllten Glaskugel, die dann
ſelbſt auch als Thermometer diente und die nach beſtimmtem Zeit-
verlaufe noch uͤbrige Temperatur angab; Thermometerkugeln von
verſchiedener Groͤße zeigten ein gleiches Geſetz des Waͤrmeverluſtes,
indem zum Beiſpiel bei der einen wie bei der andern der Waͤrme-
verluſt in 1 Min., wenn die Kugel 100° waͤrmer als der umge-
bende Raum war, doppelt ſo viel betrug als bei einer Erwaͤrmung
von 60 Gr. und ungefaͤhr 8 mal ſo viel als bei einer Erwaͤrmung
von 20 Gr. Dieſes Geſetz des verhaͤltnißmaͤßigen Fortgangs der
Abkuͤhlung blieb auch bei andern in die Kugel eingeſchloſſenen Fluͤſ-
ſigkeiten gleich, obgleich das Queckſilber ſich ſchneller als Waſſer
abkuͤhlte und die groͤßere Queckſilberkugel eine laͤngere Zeit zur Ab-
kuͤhlung brauchte, als die kleinere.

Nach dieſen vorlaͤufigen Verſuchen, die deutlich anzugeben
ſchienen, daß die innere Leitungsfaͤhigkeit dieſer Fluͤſſigkeiten keinen
erheblichen Einfluß auf das Geſetz der Abkuͤhlung habe, wurden
nun zuerſt Verſuche im luftleeren Raume, wo alſo bloß durch Aus-
ſtrahlung Waͤrme verloren ging, angeſtellt. Aber hier zeigte ſich,
daß nicht, wie man gewoͤhnlich annimmt und nach Newtons
und Richmanns Regel zu rechnen pflegt, der Waͤrmeverluſt in
gleichen ſehr kurzen Zeiten der Waͤrmedifferenz proportional iſt,
ſondern wenn das Queckſilber 240° warm war, der umgebende
leere Raum aber auf 0° erhalten wurde, ſo betrug der Waͤrme-
verluſt in jeder Minute 3½ mal ſo viel, als wenn das Queckſilber
120° war und der leere Raum 0° blieb, und ſo bei andern Ver-
ſchiedenheiten der Temperatur.

Die einfache Regel ſollte hier fuͤr eine laͤngere Zeit allmaͤhliger
Abkuͤhlung die ſein, daß wenn man den Waͤrmeverluſt fuͤr 60°
Temperatur-Unterſchied und fuͤr 80 Gr. Temperatur-Unterſchied
kennte, man den fuͤr 100 Gr. als in gleichem Verhaͤltniſſe wachſend
[54] finden ſollte, daß naͤmlich, wenn der bei 80° zum Beiſpiel gleich
\frac{7}{6} des Verluſtes bei 60° iſt, auch wieder der bei 100° Unterſchied
gleich \frac{7}{6} des Verluſtes bei 80° ſein ſollte; aber dieſes Geſetz findet
im eingeſchloſſenen Raume wegen der Zuruͤckſtrahlung von dem
umſchließenden Gefaͤße nicht ganz ſtatt, ſondern die Abkuͤhlung geht
langſamer fort. Bei den Verſuchen von Dulong und Petit
findet man, daß hier das Gefaͤß 2 Grad Waͤrme zuruͤckgab, ſo daß
man, wenn die Kugel 80° warm, das Gefaͤß auf 0° abgekuͤhlt war,
den Waͤrmeverluſt in 1 Min. im offenen Raume = 3,7 Gr. ſetzen
mußte, da er ſich im Gefaͤße 1,7 Gr. fand. Hier ergab ſich nun,
daß bei einer um 20 Gr. zunehmenden Waͤrmedifferenz der Verluſt
in 1 Min. um ein Sechstel ſtieg, alſo \frac{7}{6} ⋅ 3,7 = 4,3 Gr. im ganz
unbegrenzten Raume geweſen waͤre, alſo nur = 2,3 Gr. in jenem
begrenzten Raume. Ebenſo rechnet man wieder, wenn die Kugel
120° warm iſt und der umgebende Raum 0° bleibt, daß \frac{7}{6} ⋅ 4,3
= 5,0 Gr. Verluſt im leeren Raume, = 3,0 Gr. in dem Gefaͤße
ſein muͤßte; bei 140° wieder 5,0 ⋅ \frac{7}{6} = 5,8, alſo im Gefaͤße 3,8
und ſo weiter, und ſo ergaben es auch die Verſuche. Es verſteht
ſich von ſelbſt, daß dieſe Herabſetzung der Abkuͤhlung nicht in allen
Faͤllen 2 Gr. betraͤgt, ſondern mehr betraͤgt, wenn das Gefaͤß waͤr-
mer iſt, ſo daß bei 20 Gr. Waͤrme des Gefaͤßes und 100 Gr. Waͤrme
des abkuͤhlenden Koͤrpers die Abkuͤhlung etwas langſamer geht, als
wenn jene 0° und dieſe 80° iſt.

Wenn die Thermometerkugel mit Silber uͤberzogen, alſo gegen
das Ausfließen ſowohl als gegen das Eindringen der ſtrahlenden
Waͤrme mehr geſichert war, ſo betrug die Abkuͤhlung nicht ſo viel,
und auch der Einfluß des Gefaͤßes war geringer. Bei den von
Dulong und Petit angeſtellten Verſuchen war die ſtrahlende
Waͤrme 5½ mal ſo groß, wenn eine reine Glas-Oberflaͤche, als wenn
eine mit Silber uͤberzogene Glas-Oberflaͤche angewandt ward, und
nach Leslie's Verſuchen bei polirtem Silber noch bedeutend
groͤßer. Jene Regel gilt offenbar in Ruͤckſicht auf die beſtimmten
Zahlen nur unter den Umſtaͤnden, die bei dem Verſuche gerade ſtatt
fanden; aber die Regel, daß man bei gleicher Zunahme der Waͤrme-
Unterſchiede mit einer immer gleichen Zahl multipliciren muß,
um den Waͤrmeverluſt im leeren Raume zu finden, beſteht fuͤr alle
Faͤlle.

In der Luft koͤmmt die oben erwaͤhnte zweite Urſache der Ab-
kuͤhlung hinzu, und man kann den Waͤrmeverluſt in 1 Min. an-
ſehen als zuſammengeſetzt aus dem, was im leeren Raume ſtatt
finden wuͤrde, und aus dem Antheil Waͤrme, den die Luft fortfuͤhrt.
Dieſer letztere Antheil iſt gleich, es mag die Glas-Oberflaͤche frei
oder mit Silber belegt ſein; dieſer hat alſo mit der groͤßern oder
geringern Neigung, die Waͤrme ſtrahlend zu entlaſſen, keine Ver-
bindung; aber in verſchiedenen Luft-Arten iſt dieſer durch die Luft
bewirkte Waͤrmeverluſt ungleich, und beſonders im Waſſerſtoffgas
ſehr groß, indem er dort uͤber dreimal ſo viel als in der atmoſphaͤ-
riſchen Luft bei gleicher Elaſticitaͤt beider Luft-Arten betraͤgt ^*).

Mit Huͤlfe dieſer Verſuche ließen ſich nun auch aus den mit
unermuͤdlichem Fleiße angeſtellten Verſuchen Boͤckmanns^**)
uͤber die Abkuͤhlung der Koͤrper etwas regelmaͤßigere Reſultate ab-
leiten. Auch ſie zeigen den Einfluß der Oberflaͤche auf die durch
Strahlung verloren gehende Waͤrme; aber die drei bei der Abkuͤh-
lung einwirkenden Urſachen ſind hier nicht gehoͤrig getrennt, und
daher haben dieſe an ſich hoͤchſt ſchaͤtzenswerthen Verſuche nur wenig
reine Ergebniſſe geliefert.

Fouriers Unterſuchungen uͤber die Fortpflanzung der
Waͤrme.

Man hat fruͤher nur wenige Verſuche gemacht, dieſe Fort-
pflanzung der Waͤrme nach mathematiſchen Regeln zu beſtimmen,
und ich werde daher nur von dem etwas erwaͤhnen, was in neuerer
Zeit hieruͤber von Fourier als Reſultat ſehr tiefſinniger Unter-
ſuchungen bekannt gemacht iſt, obgleich Fouriers Unterſuchungen
zum Theil ſchon von Newton und nachher von Lambert und
andern Phyſikern (jedoch nur ſehr unvollkommen,) vorbereitet wor-
den ſind.

Damit man das, was hier beſtimmt werden ſoll, richtig auf-
faſſe, ſtellt Fourier zuerſt folgende Betrachtungen an. Wenn
ein Ring, zum Beiſpiel ein metallener Ring, einer Luft von 0°
[56] Waͤrme ausgeſetzt iſt, und dieſem an einer einzigen Stelle aus einer
dort angebrachten Waͤrmequelle unaufhoͤrlich Waͤrme zuſtroͤmt, ſo
werden nach und nach wegen der Waͤrmeleitung auch die entfernte-
ren Theile des Ringes eine hoͤhere Temperatur annehmen. Aber
dieſe Temperatur-Erhoͤhung (abgeſehen davon, worauf ich erſt in
der Folge komme, daß gleiche Waͤrmequantitaͤten nicht in allen
Koͤrpern verſchiedener Art gleiche Temperatur-Erhoͤhungen hervor-
bringen,) iſt von zwei Umſtaͤnden abhaͤngig, theils von jenem Her-
zuſtroͤmen der Waͤrme im Innern, theils von dem Verluſte an
Waͤrme, der durch Ausſtrahlung und durch die umgebende kalte
Luft hervorgebracht wird. Nach laͤngerer Dauer der Einwirkung
jener ſtets gleichen Waͤrmequelle entſteht ein Beharrungsſtand, das
heißt, Thermometer in verſchiedenen Puncten des Ringes ange-
bracht, haben nun die Hoͤhe erreicht, welche ſie uͤberhaupt erlangen
koͤnnen, und wir fordern von der Theorie, daß ſie angebe, in wel-
chem Grade ungleich dann die Temperatur in den verſchiedenen
Puncten des Ringes iſt, unter welchen Umſtaͤnden die von der
Waͤrmequelle her zuſtroͤmende und die an der Oberflaͤche in die
kalte Luft ſich zerſtreuende Waͤrme ſich einander genau ausgleichen.
Eine andre Frage wuͤrde die ſein, wie im Fortgange der Zeit, ehe
der Beharrungsſtand erreicht wird, ſich in einem beſtimmten Puncte
die Waͤrme aͤndert, und ſo auch, wie, bei aufhoͤrendem Zufluß
neuer Waͤrme, die nun allmaͤhlig abnehmende, doch aber von dem
erhitzten Puncte aus ſich noch verbreitende, Temperatur ſich ver-
haͤlt. Die Beantwortung dieſer und aͤhnlicher Fragen haͤngt von
der Kenntniß der Mittheilung der Waͤrme von Theilchen zu Theil-
chen im Innern des feſten Koͤrpers, aber auch von der Kenntniß
des Waͤrmeverluſtes an der Oberflaͤche, ab; dieſer Waͤrmeverluſt
beſteht theils aus der ausſtrahlenden Waͤrme, theils aus der den
unmittelbar anliegenden Theilchen mitgetheilten Waͤrme, und dieſe
letztere iſt wegen des entſtehenden Stroͤmens und der dadurch be-
wirkten Herzufuͤhrung kalter, abermals Waͤrme raubender, Theil-
chen ein vorzuͤglicher Grund der ſchnellen Abkuͤhlung.

Auch im Innern der Koͤrper kann man die Fortpflanzung
der Waͤrme von einem Theilchen zum andern als durch Strahlung
entſtehend anſehen, nur findet hier die Verſchiedenheit ſtatt, daß
die durch unmerklich kleine Zwiſchenraͤume getrennten Theilchen
[57] feſter Koͤrper die durch Strahlung auf ſie fallende Waͤrme ſogleich
aufnehmen und am weitern Fortgange als ſtrahlende Waͤrme hin-
dern. Da wo die Waͤrme aus dem Innern des Koͤrpers hervor-
zudringen im Begriff iſt, wird ſie zum Theil nach dem Innern des
Koͤrpers zuruͤckgeworfen, und eben die Kraft, welche die von außen
kommenden Waͤrmeſtrahlen zum Theil reflectirt und am Eindrin-
gen hindert, bewirkt auch hier eine Zuruͤckwerfung nach dem In-
nern. Fourier ſetzt umſtaͤndlich aus einander, daß die Waͤrme-
ſtrahlen, welche von innen hervordringend die Oberflaͤche ſenkrecht
treffen, dieſe in verhaͤltnißmaͤßig groͤßerer Zahl durchdringen, und
daß die Intenſitaͤt der hervordringenden Waͤrme proportional der
gegen die Oberflaͤche ſenkrechten (aus der Zerlegung der wahren
Bewegung als ſenkrecht gegen die Oberflaͤche hervorgehenden) Ge-
ſchwindigkeit iſt. Dieſe Betrachtungen beruhen auf dem vorhin
angegebenen gegenſeitigen Austauſche, der zwiſchen Koͤrpern von
gleicher Temperatur ſtatt findet, und der ohne Zweifel einen gegen-
ſeitigen Erſatz der verlornen Waͤrme giebt, die Geſtalt der Koͤrper
und die Beſchaffenheit ihrer Oberflaͤche ſei, welche man wolle.

Als Princip der Mittheilung der Waͤrme nimmt Fourier
an, daß ſie dem Unterſchiede der Temperaturen verhaͤltnißmaͤßig
ſei. Wenn zwei einander ſehr nahe Theilchen eines feſten Koͤrpers
in verſchiedenen Faͤllen um gleich viel an Waͤrme verſchieden ſind,
ſo iſt die dem einen Puncte ertheilte Veraͤnderung der Temperatur
gleich groß, beide Koͤrper moͤgen ſehr warm oder wenig warm ſein;
iſt die Differenz der Temperatur doppelt ſo groß, ſo iſt auch die in
gleicher, kurzer Zeit vom einen Puncte dem andern ertheilte Waͤrme
doppelt ſo groß, und ſo in allen Faͤllen. Eben dieſes Geſetz koͤnnen
wir auch als fuͤr den Waͤrmeverluſt an der Oberflaͤche geltend an-
ſehen, daß naͤmlich bei einerlei Koͤrpern ſich dieſer Waͤrmeverluſt
verhaͤlt wie der Unterſchied der Temperatur des Koͤrpers ſelbſt und
des umgebenden Raumes; ganz genau kann dies Geſetz nicht guͤltig
ſein, da die Staͤrke des Luftſtromes, wenn der Koͤrper in der Luft
abkuͤhlt, ſich bei zunehmender Differenz der Waͤrme aͤndert, aber es
wird bei nicht zu großen Temperatur-Unterſchieden guͤltig bleiben.
Aus dieſem Grunde geht die Abkuͤhlung nach und nach immer
langſamer fort, indem der 20 Grad uͤber die Temperatur der Luft
[58] erwaͤrmte Koͤrper doppelt ſo viel Waͤrme verliert, als der nur noch
um 10 Grad erwaͤrmte.

Die einfachſte Betrachtung, die in Hinſicht auf die Waͤrme-
leitung vorkommen kann, findet da ſtatt, wo ein ſehr breit aus-
gedehnter Koͤrper durch zwei parallele Oberflaͤchen begrenzt wird, deren
eine in immer gleicher hoher Temperatur, die andre in immer
gleicher niedriger Temperatur erhalten wird. Hier zeigt die Theo-
rie, daß, nach laͤngerer Dauer des von außen unterhaltenen Zu-
ſtandes, die Abnahme der Temperatur in den zwiſchen liegenden
Schichten den Abſtaͤnden proportional iſt, alſo in der mittlern
Schichte genau die mittlere Temperatur zwiſchen jenen aͤußerſten
ſtatt findet. Dies gilt naͤmlich da, wo die Seitengrenzen des nach
allen Seiten ſehr weit ausgedehnten Koͤrpers ſo ſehr entfernt ſind,
daß man den Einfluß der durch jene Seitengrenzen verloren gehen-
den Waͤrme als nicht in Betrachtung kommend anſehen kann.

Daß dieſes ſo iſt, wird durch die Gleichheit der von einer Seite
zuſtroͤmenden und von der andern Seite abfließenden Waͤrme bewie-
ſen. Es wird auch gezeigt, daß dieſer Waͤrmeſtrom in irgend einer
Zwiſchenſchichte deſto lebhafter iſt, je groͤßer die Waͤrmedifferenz der
beiden Grenzſchichten und je kleiner der Abſtand derſelben von ein-
ander iſt. Alle dieſe Folgerungen ſind ſehr einfach, doch aber durch
die genaue theoretiſche Ableitung merkwuͤrdiger, da der Grund, war-
um ſie ſtatt finden, hier ſtrenge erhellt.

In dieſem Falle konnten wir die Stroͤmung der Waͤrme als
nur nach einer Richtung gehend anſehen, da die ſo breit aus-
gedehnten Grenzflaͤchen uns geſtatteten, die Seitenflaͤchen als gar
nicht einwirkend anzuſehen; der folgende Fall iſt ſchwieriger. Es
ſei ein ſehr langer Stab, deſſen eines Ende immer gleich warm
erhalten wird, waͤhrend ſeine uͤbrige Oberflaͤche ſich in der kalten
Luft befindet. Hat hier die allmaͤhlige Erwaͤrmung der entferntern
Theile einen gewiſſen Grad erreicht, ſo verlieren alle Puncte der
Oberflaͤche Waͤrme, die in die Luft uͤbergeht, und wenn wir irgend-
wo uns eine Querſchnittsflaͤche des Stabes denken, ſo geht durch
dieſe in jedem Augenblicke eine gewiſſe Waͤrmemenge von der
Waͤrmequelle aus hindurch, theils um den an der Oberflaͤche des
entfernteren Theiles ſtatt findenden Waͤrmeverluſt zu erſetzen, theils
um dieſen entferntern Theil nach und nach mehr zu erwaͤrmen.
[59] Dauert dieſes eine ſehr lange Zeit durch fort, ſo daß die Erwaͤr-
mung am einen Ende unveraͤndert erhalten wird, und auch die
umgebende Luft unerwaͤrmt ihre niedrigere Temperatur behaͤlt, ſo
tritt immer mehr und mehr der Beharrungsſtand in dem ganzen
Stabe ein, welcher dann ſtatt findet, wenn die in irgend einem
Querſchnitte durchſtroͤmende Waͤrmemenge gerade ſo groß iſt, als
der geſammte im jenſeitigen Theile ſtatt findende Waͤrmeverluſt,
der naͤmlich durch den Uebergang der Waͤrme in die Luft hervor-
gebracht wird. Fuͤr dieſen Beharrungsſtand iſt alſo die durch irgend
einen Querſchnitt ſtroͤmende, nach der Richtung des Stabes fort-
gehende, Waͤrmemenge um ſo viel groͤßer als die durch einen ent-
fernteren Querſchnitt ſtroͤmende, als der Waͤrmeverluſt durch die
zwiſchen beiden Querſchnitten liegende Oberflaͤche betraͤgt; und in
dieſer Regel iſt die rechnende Beſtimmung der fuͤr jeden Querſchnitt
paſſenden Temperatur im Beharrungsſtande gegeben. Die Waͤrme,
die man fuͤr den Beharrungsſtand in beſtimmten Entfernungen
von der Waͤrmequelle erhaͤlt, iſt groͤßer bei dickeren Staͤben, von
aͤhnlichen Querſchnitten, weil da der Verluſt an die Luft in Ver-
gleichung gegen die im Innern fortſtroͤmende Waͤrme geringer iſt;
die oft angefuͤhrte Erfahrung, daß ein bis zum Gluͤhen erhitzter
Eiſenſtab in 6 Fuß Entfernung ſich kaum um 1° erhitzt, wuͤrde
bei ſehr dicken Staͤben ſich nicht ganz beſtaͤtiget finden, ſondern da
wuͤrde eine groͤßere Waͤrme in gleichen Entfernungen fuͤhlbar ſein.
— Eben die Bemerkung gilt alſo auch in Beziehung auf die vorhin
angefuͤhrten Verſuche von Despretz.

Eine dritte von Fourier angeſtellte Betrachtung betrifft
die Frage, welche Erwaͤrmung die Luft in einem eingeſchloſſenen
Raume annehmen wird, wenn die umſchließende Huͤlle außen mit
kalter Luft umgeben iſt, im Innern jener zu erwaͤrmenden Luft
aber ſich ein heißer Koͤrper befindet. Daß hier nach erlangtem
Beharrungsſtande der Unterſchied der Temperatur, um welchen die
Luft im Innern die aͤußere an Waͤrme uͤbertrifft, dem Waͤrme-
Unterſchiede der Waͤrmequelle und der aͤußern Luft proportional ſein
muß, erhellt von ſelbſt; aber nicht ſo unmittelbar leuchtet es ein,
warum zwei gleiche Waͤrmequellen nicht geradezu jene Erwaͤrmung
der innern Luft (den Temperatur-Unterſchied zwiſchen ihr und der
aͤußern) verdoppeln. Und doch ſieht man auch hier leicht ein, daß
[60] bei hoͤher ſteigender Waͤrme der innern Luft auch der Waͤrmeverluſt
durch die aͤußere Wand hindurch zunimmt, weshalb jene Steigerung
der Waͤrme, durch zwei Waͤrmequellen hervorgebracht, um ſo weiter
von der Verdoppelung der Waͤrmezunahme entfernt bleiben wird,
je beſſer die aͤußere Wand geneigt iſt, die ihr zuſtroͤmende Waͤrme
von innen aufzunehmen, in ihrer eignen Maſſe fortzuleiten, und
außen wieder zu entlaſſen; nur da alſo, wo die Umhuͤllung aus einer
ſchlecht leitenden Materie beſteht, und wo ſie innen und außen eine
polirte Oberflaͤche hat, um das Aufnehmen und Entlaſſen der
Waͤrme zu erſchweren, kann man einigermaaßen darauf rechnen,
daß zwei Waͤrmequellen, drei Waͤrmequellen u. ſ. w. in regelmaͤßi-
ger Steigerung die Temperatur des innern Raumes uͤber die der
aͤußeren Luft erheben. — Freilich Folgerungen, die ſich faſt von
ſelbſt zu verſtehen ſcheinen, die aber doch, was die genaue Maaß-
beſtimmung betrifft, erſt theoretiſch gefunden werden mußten. —
Und ebenſo wie hier die Wirkung mehrerer Waͤrmequellen beſtimmt
wird, ſo laͤßt ſich auch der Vortheil, den mehrere Umhuͤllungen
gewaͤhren, durch die hier angedeutete Rechnung angeben, und be-
ſtimmen, in welchem Maaße die Waͤrmequelle weniger Waͤrme
verliert, wenn der ſie umgebende Raum durch eine Umhuͤllung
oder durch mehrere Umhuͤllungen gegen den Waͤrmeverluſt geſichert
iſt, als im entgegengeſetzten Falle. Fourier bemerkt mit Recht,
daß zwar im Allgemeinen auch ohne genauere Theorie erhellete, daß
ein ſolcher Unterſchied ſtatt finden muͤſſe; aber daß die Abmeſſung
dieſes Unterſchiedes doch erſt ſich aus einer ſtrengen Theorie ergebe.

Dieſe Unterſuchungen betrafen den nach laͤngerer Einwirkung
gleichmaͤßiger Waͤrme allemal eintretenden Beharrungsſtand der
Waͤrme; aber auch von den Geſetzen der nach und nach erfolgenden
Veraͤnderungen des Waͤrmezuſtandes handeln Fouriers Unter-
ſuchungen. Ich will in Beziehung auf dieſe nur den Fall erwaͤh-
nen, wo ein kreisfoͤrmiger Ring, deſſen einzelne ſehr kleine Quer-
ſchnitte in jedem Puncte gleich erwaͤrmt ſind, an verſchiedenen
Puncten einen beliebigen Grad ungleicher Waͤrme erhalten hat,
waͤhrend er einer kalten Luft ausgeſetzt iſt. Wir nennen den Zu-
ſtand den anfaͤnglichen Zuſtand, fuͤr den wir die Austheilung der
Waͤrme als durch irgend ein Mittel willkuͤrlich hervorgebracht an-
ſehn, und fragen nun, wie die Austheilung der Waͤrme ſich im [61]
Laufe der Zeit aͤndert. Faͤnde an der Oberflaͤche gar keine Zer-
ſtreuung der Waͤrme ſtatt, ſo wuͤrde die Austheilung der Waͤrme,
ſofern ſie im anfaͤnglichen Zuſtande ungleich war, im Laufe der
Zeit eine andre, mehr zur Gleichheit hinneigende, werden, und die
Theorie muß lehren, das Geſetz der Austheilung der Waͤrme zu
beſtimmen. Hier ergiebt nun die Rechnung den merkwuͤrdigen
Schluß, daß die Regel der Waͤrme-Austheilung in den verſchiede-
nen Gegenden des Ringes dieſelbe bleibt, es mag ein Verluſt an
der Oberflaͤche ſtatt finden oder nicht. Man kann dieſe Regel ſo
uͤberſehn. Da wir den Ring als ſehr duͤnne anſehen, um jeden
einzelnen Querſchnitt als in allen Puncten gleich erwaͤrmt betrach-
ten zu duͤrfen, ſo iſt hier von einem Unterſchiede der Waͤrme nach
Maaßgabe des tiefern Eindringens in das Innere nicht die Rede,
das Geſetz der Waͤrme-Austheilung bezieht ſich alſo nur auf die
Laͤnge des Ringes. War nun zu Anfang der Ring uͤberall gleich
erwaͤrmt, ſo bleibt dieſe Waͤrme ungeaͤndert gleich, wenn die Ober-
flaͤche gar keinem Verluſte ausgeſetzt iſt, ſie erleidet dagegen uͤberall
eine Verminderung, iſt aber doch in den verſchiedenen Puncten in
jedem folgenden Augenblicke gleich viel vermindert, wenn ein Ver-
luſt an der Oberflaͤche ſtatt findet, und das Geſetz der Austheilung
iſt in beiden Faͤllen das Geſetz der Gleichheit. Ebenſo, wenn ge-
wiſſe erwaͤrmte Querſchnitte den uͤbrigen Waͤrme mittheilen, ſo
wuͤrde es, bei gaͤnzlich weggedachtem Verluſte an der Oberflaͤche,
Puncte geben, die in beſtimmtem Maaße minder erwaͤrmt, andre
die noch weniger erwaͤrmt waͤren; und eben dieſes Geſetz der Er-
waͤrmung findet ungeaͤndert, obgleich mit herabgeſetzter Waͤrme
fuͤr alle Puncte, ſtatt, wenn die Oberflaͤche Waͤrme verliert.

Dieſes Geſetz der Austheilung der Waͤrme iſt im ganzen Ver-
laufe der allmaͤhligen Ausgleichung der Waͤrme ein anderes, je
nachdem die anfaͤngliche Erhitzung eine andre war, indem zum
Beiſpiel bei anfaͤnglicher Erhitzung in einem Puncte das Geſetz
der Austheilung auch ſpaͤterhin anders ſein muß, als bei der anfaͤng-
lichen Erhitzung in zwei oder drei Puncten. Dieſes Geſetz der
Austheilung der Waͤrme iſt gewoͤhnlich im Fortgange der Zeit ver-
aͤnderlich, weil, zum Beiſpiel wenn nur ein Punct erhitzt war,
ſpaͤterhin eine mehr zur Gleichfoͤrmigkeit hinneigende Austheilung
der Waͤrme ſtatt findet; aber die Rechnung giebt an, daß es gewiſſe
[62] Geſetze der Austheilung der Waͤrme giebt, wo ſchon im erſten Au-
genblicke die Austheilung ſo iſt, daß ſie auch nachher, den Verhaͤlt-
niſſen nach ebenſo, obgleich dem Grade nach abnehmend, fortbeſte-
hen muß. An dieſe Faͤlle knuͤpft ſich das Geſetz der im Fortgange
der Zeit eintretenden Austheilung der Waͤrme auch fuͤr alle andern,
regelmaͤßig oder unregelmaͤßig ertheilten, anfaͤnglichen Erhitzungen
an, indem ein Hinſtreben zu derjenigen Austheilung der Waͤrme,
wie ſie den vorhin erwaͤhnten Faͤllen entſpricht, auch in allen uͤbri-
gen Faͤllen ſtatt findet.

Wenn eine dauernd wirkende Waͤrmequelle an einem Puncte
des Ringes, oder mehrere immerfort wirkende Waͤrmequellen an
verſchiedenen Puncten des Ringes angebracht ſind, ſo tritt auch
hier ein Beharrungsſtand ein und die Theorie fuͤhrt hier auf fol-
genden Satz, den Fourier durch Verſuche als wahr nachgewieſen
hat: Wenn man den zwiſchen zwei Waͤrmequellen liegenden Theil
des Ringes in mehrere gleiche Theile theilt, und die Temperatur
dreier auf einander folgender Theilungspuncte beſtimmt, ſo iſt die
Summe der Thermometerſtaͤnde der beiden aͤußerſten ein gleiches
Vielfaches des mittlern, man mag den Verſuch auf den erſten,
zweiten, dritten, oder auf den zweiten, dritten, vierten, oder auf
den dritten, vierten, fuͤnften dieſer Puncte u. ſ. w. beziehn. Ein
ebenſo merkwuͤrdiges von Fourier durch Verſuche beſtaͤtigtes
Theorem iſt dieſes: Wie man auch den Ring in verſchiedenen
Puncten durch mehrere Waͤrmequellen erwaͤrme, ſo vergeht, nach
der Wegnahme der Waͤrmequellen, nur eine kurze Zeit bis die
Waͤrme-Austheilung ſo iſt, daß die Summe der Thermometer-
ſtaͤnde in zwei entgegengeſetzten Puncten des Durchmeſſers gleich
iſt, das heißt, Thermometer auf 0° und 180°, auf 35° und 215°,
auf 90° und 270°, geben, die erſten zwei, und jede folgenden zwei,
immer gleiche Summen. Dieſes Theorem beruht darauf, daß die
hierin angezeigte Austheilung der Waͤrme diejenige iſt, die dem
einfachſten Geſetze entſpricht, das ich vorhin als ein ſolches erwaͤhnte,
welches, einmal entſtanden, waͤhrend der ganzen Abkuͤhlung fort-
dauert. In den Verſuchen, die ſich auf das erſte Theorem beziehen,
bietet ſich ein Mittel dar, das Verhaͤltniß der Leitung in dem Ringe
ſelbſt zu dem Ausſtroͤmen von der Oberflaͤche anzugeben, indem je
ſtaͤrker das Ausſtroͤmen von der Oberflaͤche iſt in Vergleichung
[63] gegen die innere Leitung, deſto groͤßer iſt der Multiplicator, mit
welchem man die Grade des mittlern Thermometers multipliciren
muß, um die Summe der Grade der beiden naͤchſten zu erhalten.

Dieſe wenigen Bruchſtuͤcke aus Fouriers Unterſuchungen
muͤſſen hier wohl hinreichen, um nur von dem Inhalte derſelben
einen Begriff zu geben. Daß die Wichtigkeit dieſer Unterſuchungen
nicht ganz ſo anerkannt wird, wie ſie es verdienten, daß man die
von Fourier bei Gelegenheit der Theorie der Waͤrme bekannt
gemachten großen Erweiterungen der Lehren der hoͤhern Analyſis
faſt als ſein einziges Verdienſt anſieht, ſcheint mir daher zu kom-
men, daß ſich die theoretiſchen Folgerungen nicht ſo durch Verſuche
beſtaͤtigen laſſen, wie es in der Lehre vom Lichte ſo oft der Fall iſt.
Die Geſetze, nach welchen die Waͤrme in den einzelnen Puncten des
Koͤrpers ſich austheilt, und nach welchen dieſe Austheilung von einem
Augenblicke zum andern ſich aͤndert, ſind durch Verſuche ſchwer
nachzuweiſen, indem die thermometriſchen Meſſungen weder ſchnell
genug noch zahlreich genug angeſtellt werden koͤnnen. Das wich-
tige Theorem, daß ſich der Zuſtand der Waͤrme immer ſehr bald
ſo ordnet, daß er entweder als einem der Zuſtaͤnde gemaͤß oder als
einer Zuſammenſetzung der Zuſtaͤnde entſprechend angeſehen werden
kann, die bei der Abkuͤhlung, in Ruͤckſicht auf das Verhaͤltniß der
Temperatur der einzelnen Puncte, gleichmaͤßig fortdauern, laͤßt
ſich faſt einzig in den Faͤllen nachweiſen, wo die Austheilung der
Temperatur ſchon ſehr einfachen Geſetzen folgt, und wo daher jenes
Theorem nur ein ſich faſt von ſelbſt verſtehendes Reſultat giebt.
Waͤre es dagegen moͤglich, die Erwaͤrmung jedes Punctes ganz
genau nach einer ſolchen Regel zu ordnen, wie es einem ſolchen
Zuſtande gemaͤß waͤre, und dann zu beobachten, ob bei der Abkuͤh-
lung ſich eben das Geſetz der Waͤrme-Austheilung, der fortdauern-
den Verminderung ungeachtet, erhaͤlt; oder koͤnnte man vollends
jedem Puncte eine Waͤrme ertheilen, wie ſie der Summe gemaͤß
waͤre, die zwei oder drei ſolchen Waͤrme-Austheilungen entſpraͤche,
und beobachten, ob im Fortgange der Zeit die uͤberall verminderte
Waͤrme ſich noch immer jener Summe gemaͤß, den Verhaͤltniſſen
nach, zeigte; ſo wuͤrde von einer eigentlichen Vergleichung der
Theorie mit der Erfahrung die Rede ſein koͤnnen. Aber ſolche
[64] Verſuche anzuſtellen, iſt bis jetzt unmoͤglich, und wir muͤſſen uns
mit weit unvollkommnern begnuͤgen.

Fourier hat aͤhnliche Unterſuchungen, wie die uͤber die
Austheilung der Waͤrme in einem Ringe, auch uͤber die Austheilung
der Waͤrme in einer Kugel, in einem prismatiſchen Koͤrper u. ſ. w.
angeſtellt, die der Hauptſache nach zu ganz aͤhnlichen Reſultaten
fuͤhren. Poiſſon hat einige Gegenſtaͤnde durch eine anders an-
geordnete Darſtellung noch mehr zu erlaͤutern geſucht, aber ſeine
Darſtellung hier mitzutheilen ſcheint mir unnoͤthig, da ſie bei wei-
tem nicht ſo umfaſſend und reich an Reſultaten iſt, als Fouriers
Unterſuchungen ^*).

Beſtimmungen der Grade wahrer Waͤrmedifferenzen.

Es bietet ſich uns ein leichter Verſuch dar, um Grade wahrer
Waͤrme-Unterſchiede zu erhalten, indem doch wohl ganz gewiß ein
Pfund Waſſer von 10 Gr. Waͤrme mit einem Pfunde Waſſer
von 30 Gr. Waͤrme gemiſcht eine Miſchung von 20 Gr. geben
muß, weil hier gar kein Grund einzuſehen iſt, warum das waͤrmere
Waſſer nicht genau ebenſo viel zu Erwaͤrmung des kalten als dieſes
zu Abkuͤhlung des warmen beitragen ſollte. Ebenſo muß ganz gewiß
1 Pf. Waſſer von 10 Grad mit 2 Pf. Waſſer von 40 Gr. gemiſcht
eine 30 Gr. warme Miſchung hervorbringen, da das eine Pfund
20 Grade empfaͤngt, wenn jedes der zwei Pfunde 10 Gr. abgiebt.
Und ebenſo wird man in jedem Falle urtheilen, daß z. B. 5 Pf. von
17 Gr. und 7 Pf. von 50 Gr. eine Miſchung von 36¼ Gr. hervor-
bringen, indem der Unterſchied zwiſchen 17 und 50 in 12 Theile
getheilt und deren 7 genommen und zu 17 Gr. gelegt 17 + \frac{33}{12} . 7
= 36¼ geben, oder 5.17 + 7.50 = 12.36¼. Hier bietet ſich
alſo die mannigfaltige Gelegenheit dar, um zu ſehen, ob das
Queckſilberthermometer oder das Luftthermometer die Grade wahrer
Waͤrme wirklich angiebt, die es angeben ſollte, und dies iſt eine der
Methoden, die die Zuverlaͤſſigkeit dieſer Thermometer gezeigt haben.

Um den Verſuch, zwei ungleich warme Waſſermengen zu
miſchen und ihre mittlere Waͤrme zu beſtimmen, genau anzuſtellen,
bedarf es einiger Vorſicht. Denn, wollte man das waͤrmere Waſſer
zu dem kaͤltern gießen, deſſen Gefaͤß alſo auch kaͤlter iſt, ſo wuͤrde
III. E
[66] einige Waͤrme auf die Vermehrung der Temperatur des Gefaͤßes
verwandt werden muͤſſen, und bei der Miſchung im warmen Ge-
faͤße wuͤrde das Umgekehrte erfolgen; man bedient ſich daher am
liebſten eines Gefaͤßes, dem die nach den vorigen Angaben berechnete
mittlere Temperatur ſchon im Voraus ertheilt iſt, und vermeidet
ſo den fuͤr die Erwaͤrmung oder Abkuͤhlung des Gefaͤßes erforder-
lichen Waͤrme-Aufwand. Kann man dann zugleich den Verſuch
in einer umgebenden Luft von dieſer mittleren Waͤrme anſtellen, ſo
vermeidet man auch den groͤßten Theil der Unſicherheit, die ſonſt
aus der waͤhrend der Miſchung unvermeidlichen Abkuͤhlung, wenn
man hoͤhere Temperaturen des Waſſers als der Luft hat, ent-
ſpringt.

Miſchungen ungleicher Koͤrper. Specifiſche Waͤrme.

Aber ſo einfach hier bei Miſchung gleicher Koͤrper die den Ver-
haͤltniſſen der Maſſen entſprechende mittlere Temperatur gefunden
wird, ſo wuͤrde man doch ſehr irren, wenn man dieſe Berechnung
der mittlern Temperatur auch auf ungleiche Koͤrper ausdehnen wollte.
Wenn man ein Pfund Waſſer mit einem Pfunde Terpentin-Oel
miſcht, ſo hat die Miſchung, auch bei aller angewandten Sorgfalt,
nicht die mittlere Temperatur; ſondern bei dieſer Miſchung gewinnt
das Oel an Temperatur mehr als das Waſſer verliert, ſo daß
Terpentin-Oel von 30 Gr. mit ebenſo viel Waſſer von 90 Grad
gemiſcht, eine Miſchung von ungefaͤhr 70 Gr. giebt, daß alſo das
Oel zwei Grade Waͤrme gewinnt fuͤr einen, den das Waſſer
verliert.

Dieſer Verſuch zeigt, daß die Zunahme der Temperatur nicht
in allen Koͤrpern durch gleiche Mengen Waͤrmeſtoff in gleichem
Maaße bewirkt wird, ſondern daß es eine ſpecifiſche Verſchiedenheit
der Koͤrper in dieſer Hinſicht giebt. Auch ein andrer Verſuch zeigt
dieſe Verſchiedenheit. Wenn man in gleichen Gefaͤßen uͤber moͤg-
lichſt gleichen Weingeiſtflammen gleiche Mengen Terpentin-Oel im
einen und Waſſer im andern erhitzt; ſo ſteigt die Waͤrme des erſtern
weit ſchneller als die des letztern, und man wuͤrde ziemlich nahe zu
der Folgerung geleitet werden, daß ein Pfund Waſſer zwei Flam-
men bedarf, um eben die Temperatur zu erhalten, die ein Pfund
Oel durch eine Flamme in gleicher Zeit erhaͤlt. Aehnliche Verſchie-
[67] denheiten zeigen ſich bei allen Koͤrpern, und man legt jedem daher
eine ſpecifiſche Waͤrmecapacitaͤt bei. Ein Koͤrper, der
bei gleicher Maſſe und gleich viel zugefuͤhrter Waͤrme ſich doppelt ſo
ſehr erhitzt als ein andrer, hat eine halb ſo große ſpecifiſche Waͤrme-
capacitaͤt als dieſer. Man vergleicht die ſpecifiſche Waͤrme
mit der des Waſſers, und wuͤrde alſo, wenn nicht die Miſchungen
oft aus andern Gruͤnden zu unſichern Reſultaten fuͤhrten, die ſpe-
cifiſche Waͤrme am leichteſten durch Miſchung gleicher Gewichte
warmen Waſſers mit einem kalten Koͤrper finden, indem, bei
Gleichheit der Gewichte, der Koͤrper, deſſen ſpecifiſche Waͤrme ½ iſt,
doppelt ſo viel an Temperatur gewinnt, als das Waſſer verliert;
indem der, deſſen ſpecifiſche Waͤrme ⅓ iſt, dreimal ſo viel an Tem-
peratur gewinnt, als das Waſſer verliert, u. ſ. w. Dieſe Mitthei-
lung der Waͤrme laͤßt ſich, wenn man auf den waͤhrend der Mi-
ſchung ſtatt findenden Waͤrmeverluſt Ruͤckſicht nimmt, bei feſten
und bei fluͤſſigen Koͤrpern anwenden. Man wuͤrde zum Beiſpiel,
wenn ein Pfund Queckſilber mit einem Pfunde Waſſer gemiſcht,
oder durch einander geruͤhrt wuͤrde, bis die Temperatur gleich iſt,
das Queckſilber ſich um 33 Grade erwaͤrmen ſehen, wenn das Waſ-
ſer ſich um 1 Gr. abkuͤhlt; man wuͤrde ein Pfund Kupfer ſich um
9 Gr. erwaͤrmen ſehen, waͤhrend ein Pfund Waſſer, in welches
das Kupfer gebracht iſt, ſich um 1 Gr. abkuͤhlt; denn jenes hat
ungefaͤhr die Specifiſche Waͤrme = \frac{1}{33} = 0,03, dieſes die ſpecifiſche
Waͤrme = \frac{1}{9} = 0,11. Haͤtte man gleiche Volumina gemiſcht, ſo
verhielte es ſich anders, indem gleiche Maaße ungefaͤhr 14 Gewichts-
theile Queckſilber gegen einen Gewichtstheil Waſſer enthalten,
wo dann das Waſſer 14 Grade verliert waͤhrend das Queckſilber
33 Gr. gewinnt, oder 1 Gr. waͤhrend das Queckſilber 2\frac{5}{14} gewinnt;
die Vergleichung, welche man ſo anſtellt, und die man die Verglei-
chung der relativen Waͤrmecapacitaͤten nennt, gaͤbe
alſo zwiſchen Waſſer und Queckſilber das Verhaͤltniß 2\frac{5}{14} zu 1
oder 1 zu \frac{14}{33}, das iſt, 1 zu 0,42; ſtatt daß das Verhaͤltniß der
ſpecifiſchen Waͤrmecapacitaͤten 1 zu 0,03 iſt.

Dieſe Methode, die ſpecifiſche oder auch die relative Waͤrme
durch Miſchung zu finden, ſcheint nur die Unbequemlichkeit zu ha-
ben, daß man, vorzuͤglich bei feſten Koͤrpern einige Zeit warten
muß, bis die Mittheilung der Waͤrme ſtatt findet, und daß man
E 2
[68] deshalb auf die Abkuͤhlung in der Luft Ruͤckſicht nehmen muß; aber
dieſes iſt doch nicht der Hauptgrund, warum ſie nicht ſo anwendbar
iſt, als man zuerſt glauben moͤchte. Anwendbar ſind dieſe Mi-
ſchungen naͤmlich nur dann, wenn die beiden gemiſchten Koͤrper
nicht merklich chemiſch auf einander einwirken, oder wenn kein Ue-
bergang aus dem feſten Zuſtande in den fluͤſſigen oder umgekehrt
ſtatt findet, indem, wenn dieſes der Fall iſt, Waͤrme oder Kaͤlte auf
eine ganz andre Art hier entſteht. Von dieſen Temperatur-Aen-
derungen muß ich noch beſonders reden, und will Sie jetzt nur daran
erinnern, daß kaltes Waſſer mit eben ſo kalter Schwefelſaͤure ſich
erhitzt. — Man hat daher auf andre Mittel denken muͤſſen, um
die Waͤrmemengen zu vergleichen, die gewiſſen Temperatur-Unter-
ſchieden entſprechen; und hiezu bietet die beim Aufthauen des Eiſes
gleichſam verloren gehende Waͤrme Gelegenheit dar. Die merkwuͤr-
dige Erſcheinung, daß man Eis von 0° Waͤrme lange dem Zufluſſe
der Waͤrme ausſetzen kann, ohne daß die Temperatur ſich erhoͤ-
het, daß naͤmlich dieſe immer = 0° bleibt, ſo lange nur noch ein
wenig ungeſchmolzenes Eis im Waſſer uͤbrig bleibt, verdient in
der Folge noch eine genauere Betrachtung; hier aber wollen wir
nur bei der einzelnen Erfahrung ſtehen bleiben, daß ein Pfund
Waſſer von 75° Centeſ. (60° R.) Waͤrme mit einem Pfunde Eis
von 0° gemiſcht, dieſes gerade zum Schmelzen bringt, ohne ſeine
Temperatur zu erhoͤhen. Es bietet ſich uns alſo hier die Waͤrme-
menge, die 1 Pfund Eis zum Schmelzen braucht, als ein bequemes
Maaß der Waͤrmemenge dar, und wenn man ſieht, daß ein Pfund
Waſſer von 100° C. Waͤrme 1⅓ Pfund Eis zum Schmelzen
bringt, daß ein Pfund Waſſer von 25° C. Waͤrme ⅓ Pf. Eis
ſchmelzt, daß dagegen ein Pfund Terpentin-Oel von 75° C. Waͤrme
nur ein halbes Pfund Eis ſchmelzt, ſo wird es gewiß vollkommen
einleuchtend, daß wir hier ein angemeſſenes Maaß mitgetheilter
Waͤrme gefunden haben. Ich muß hiebei, da auch Eis eine viel
tiefere Temperatur als 0° annehmen kann, nur noch bemerken, daß
man Eis von 0° Waͤrme bei dieſen Verſuchen vorausſetzt.

Lavoiſier's Calorimeter.

Um die eben angegebene Abmeſſung der Waͤrmemenge, die
ein Koͤrper entlaͤßt, genauer anzuſtellen, hat Lavoiſier ein eig-
[69] nes Inſtrument angegeben. Dieſes Calorimeter beſteht aus einem
Gefaͤße ABC (Fig. 16.), in welches ein Drahtnetz DE, um den
zu beobachtenden Koͤrper aufzunehmen, hineingebracht wird. Der
zwiſchen dem Drathnetze DE und dem Gefaͤße ABC freie Raum
wird mit Eis von der Nulltemperatur gefuͤllt, und dann, nachdem
der erhitzte Koͤrper in das Drathnetz hineingebracht und ganz mit
Eis umgeben iſt, das durch die Roͤhre F ausfließende, aus dem
aufgethauten Eiſe entſtandene, Waſſer abgewogen. Sie uͤberſehen
leicht, daß wenn man ein Pfund 75° C. warmes Waſſer in den
innern Raum bringen koͤnnte, bis zur voͤlligen Abkuͤhlung ein
Pfund Waſſer muͤßte abgefloſſen ſein, oder da die ſpecifiſche Waͤrme
des Silbers 0,08 iſt, daß 1 Pfund Silber von 75 Gr. warm in
das Drathnetz gelegt, 0,08 Pfund Waſſer durch Schmelzen des
Eiſes hervorbringen wird, ehe jenes voͤllig bis zur Nulltemperatur
abgekuͤhlt iſt.

Dieſe Angaben reichen hin, um den Begriff von dem, was
das Calorimeter leiſten ſoll, deutlich zu machen; aber in der Aus-
uͤbung iſt die Anſtellung des Verſuches nicht ganz ſo leicht. Zuerſt
naͤmlich iſt einleuchtend, daß bei etwas waͤrmerer Luft ſchon ver-
moͤge des Zutritts der aͤußern Waͤrme etwas Eis ſchmelzen wuͤrde,
und daß man dieſes verhindern muß. Zu dieſem Zwecke iſt das
Gefaͤß ABC noch mit einem zweiten Gefaͤße GHI umgeben, und
der Zwiſchenraum zwiſchen beiden iſt mit Eis gefuͤllt; die aͤußere
Luft wird von dieſem Eiſe etwas ſchmelzen, aber da das ſo entſtan-
dene Waſſer von dem im innern Gefaͤße entſtandenen getrennt bleibt
und durch eine andre Roͤhre K ſeinen Ausweg findet, ſo ſtoͤrt dieſes
den Verſuch nicht, und alles durch F abfließende Waſſer iſt durch
die Waͤrme des hineingebrachten Koͤrpers geſchmolzen. Ein zweiter
Umſtand, welcher ſich der genauen Beobachtung entgegenſtellt, iſt
der, daß der mit Eisſtuͤcken gefuͤllte Raum bei einer geringen
Menge abgethauten Waſſers vielleicht gar kein Waſſer giebt, weil
es durch Adhaͤſion an den Eisſtuͤcken und zwiſchen ihnen zuruͤck-
gehalten wird, und daß aus eben dem Grunde immer das aus-
fließende Waſſer nicht das ganz genaue Maaß des aufgethauten
Eiſes giebt. Dieſem Uebel kann man nur dadurch ausweichen, daß
man ſchon vor dem Anfange des Verſuches etwas Waſſer zwi-
ſchen dem Eiſe ſich bilden und dieſes abfließen laͤßt, wo dann eben
[70] nicht zu fuͤrchten iſt, daß am Schluſſe des Verſuches erheblich mehr
oder weniger Waſſer als zu Anfang zwiſchen dem Eiſe bleibe. Ein
dritter Umſtand iſt, daß man manche Koͤrper nicht ohne Gefaͤß in
jenen mit Drath umgebenen Raum bringen kann. Aber dieſem
laͤßt ſich dadurch ſein Nachtheiliges rauben, daß man die ſpecifiſche
Waͤrme des Gefaͤßes beſtimmt.

Mit Beruͤckſichtigung dieſer Umſtaͤnde laͤßt ſich die ſpecifiſche
Waͤrme feſter und tropfbar fluͤſſiger Koͤrper mit Huͤlfe dieſes Appa-
rates recht wohl beſtimmen. Um zu zeigen, wie dies geſchieht, will
ich zwei Beiſpiele berechnen. Man habe erſtlich ein Stuͤck Flint-
glas von 2½ Pf. ſchwer bis zu 100° C. erhitzt, in jenen Raum
gebracht, und finde nun 0,63 Pf. geſchmolzenes Eis; ſo ſchließt
man, daß 1 Pf. Glas von 100° eine Quantitaͤt von 0,252 Pf.
geſchmolzen habe, alſo 1 Pfund von 75° warm 0,189 Pfund
geſchmolzen haͤtte. Da nun 1 Pfund Waſſer von 75° warm
1 Pfund Eis ſchmelzet, ſo hat das Glas bei gleicher Temperatur
nur \frac{189}{1000} der Waͤrme hergegeben, die das Waſſer hergegeben haͤtte,
und 0,189 iſt die ſpecifiſche Waͤrme des Glaſes. Als zweites
Beiſpiel will ich annehmen, daß man 2 Pf. Terpentin-Oel in einem
Glaſe von 2½ Pfund ſchwer, beide Koͤrper bis auf 100 Gr. erhitzt,
in jenen Raum gebracht, und die Menge des geſchmolzenen Eiſes
= 1,88 Pfund gefunden haͤtte. Da wuͤrde man ſagen, von dieſer
Quantitaͤt gehoͤren (dem eben angefuͤhrten Verſuche zu Folge),
0,63 Pfund der Hitze des Glaſes, alſo 1,25 Pf. der Waͤrme des
Oeles; 2 Pfund Oel haben 1,25 Pfund, alſo ein Pfund Oel 0,625
Pfund gegeben, und dieſes eine Pfund haͤtte bei 75 Gr. nur drei
Viertel hiervon, das iſt 0,469 Pfund gegeben; die ſpecifiſche
Waͤrme des Terpentin-Oels iſt alſo 0,469.

Nach dieſen Verſuchen, die man fuͤr mehrere Koͤrper ange-
ſtellt hat, beſitzen die Metalle eine ſehr geringe ſpecifiſche Waͤrme,
und es kann daher ſcheinen, als ob unſre fruͤhere Bemerkung, daß
die Metalle die Waͤrme ſehr ſchnell unſerm Koͤrper bei der Beruͤh-
rung entziehen, hiemit im Widerſpruch ſtaͤnde. Allerdings iſt es
wahr, daß ein Pfund Silber nur etwa ein Fuͤnftel der Waͤrme
gebraucht, die ein Pfund irgend einer Holz-Art bedarf, um eine
beſtimmte Temperatur anzunehmen; aber das Silber reißt dieſe
Waͤrmemenge ſehr ſchnell an ſich, und darum fuͤhlt es ſich im [71]
erſten Augenblicke kalt an, obgleich es bei laͤngerer Erwaͤrmung
ſich mit geringerm Waͤrme-Aufwande als Holz erwaͤrmt. Die
Vergleichungen fallen uͤbrigens verſchieden aus, je nachdem man
auf die ſpecifiſche Waͤrme aber auf die relative, oder was dasſelbe
iſt, je nachdem man auf gleiche Gewichte oder auf gleiche Raum-
groͤßen ſieht. Gleiche Gewichte Silber und Holz fordern ungefaͤhr
Waͤrmemengen im Verhaͤltniß 1 zu 5, um gleiche Temperaturen
anzunehmen, gleiche Volumina Silber und Holz brauchen ungefaͤhr
im Verhaͤltniß 2¼ zu 1 Waͤrmemengen, um ſich gleich zu erwaͤr-
men, weil Silber 11 bis 12 mal dichter als eine der leichteren
Holz-Arten iſt. Aehnliche Vergleichungen laſſen ſich mannigfal-
tige anſtellen.

Rumfords Calorimeter.

Ein Calorimeter, das man zum Unterſchiede das Waſſer-
Calorimeter nennen kann, laͤßt ſich gleichfalls zu Verſuchen anwen-
den, die hieher gehoͤren. Es iſt einleuchtend, daß man die ſpecifiſche
Waͤrme ſo duͤnner Koͤrper wie die Luft-Arten nicht auf dem vorhin
angegebenen Wege finden koͤnnte; denn wenn man auch ein Gefaͤß
mit ſehr erhitzter Luft in den Eis-Apparat braͤchte, ſo wuͤrde ihre
Abkuͤhlung, wegen des geringen Maaßes von Waͤrme, das ſie gewiß
nur enthaͤlt, wenig Eisſchmelzung bewirken. Man muß ſich daher
eines Inſtrumentes bedienen, das geeignet iſt, einen lange Zeit
erneuerten Luftſtrom durchzulaſſen, und die von demſelben zuge-
fuͤhrte Waͤrme aufzunehmen. Ein ſolches Inſtrument iſt das
Waſſer-Calorimeter, deſſen Hauptheil (Fig. 17.) ein mit kaltem
Waſſer gefuͤlltes Gefaͤß AB iſt, auf deſſen Boden eine gekruͤmmte
Roͤhre DE ſich fortzieht, durch welche man, um die ſpecifiſche
Waͤrme der Luft zu beſtimmen, einen Strom warmer Luft gehen
laͤßt, um durch ſeine an das Waſſer mitgetheilte Waͤrme die Menge
der zugefuͤhrten Waͤrme zu beſtimmen. Hier liegt der Vorzug vor
dem vorhin beſchriebenen Inſtrumente darin, daß die im Innern
des Waſſergefaͤßes fortgefuͤhrte Roͤhre DE, deren Kruͤmmungen in
horizontaler Richtung die Zeichnung nicht angeben kann, nicht durch
einmalige Fuͤllung eine erhebliche Waͤrme des Waſſers zu bewirken
braucht, ſondern daß, indem man die beim Durchzuge abgekuͤhlte
Luft immer durch neue, bei F eintretende, erſetzt, eine große Menge
Luft zu jenem Zwecke mitwirkt. Bei dieſem Verſuche muß man
[72] darauf ſehen, daß Luft von beſtimmter Dichtigkeit und beſtimmter
Waͤrme gleichfoͤrmig durch die gekruͤmmte Roͤhre DE fließe; man
muß es ſo einrichten, daß ſie ihre Waͤrme bei dem Durchgange
durch das im Waſſer befindliche Rohr ganz verliere, und muß dann
die Zunahme der Temperatur des Waſſers beobachten, und bei der
Berechnung auf die zugleich ſtatt findende Erwaͤrmung des Gefaͤßes
Ruͤckſicht nehmen. Damit man die Waͤrme des Waſſers genau
kennen lerne, hat das in dem Gefaͤße AB befindliche Thermometer
K nicht eine Kugel, ſondern einen mit Queckſilber gefuͤllten Cylin-
der, der ſich durch die ganze Tiefe des Gefaͤßes erſtreckt, und ſo wir-
ken alle Waſſerſchichten, die vielleicht etwas ungleich erwaͤrmt ſein
koͤnnten, auf das Thermometer ein. Die fuͤr den Zug der warmen
Luft beſtimmte Roͤhre, welche dem Waſſer die Waͤrme mittheilt,
liegt unten im Gefaͤße, damit das durch erwaͤrmte Waſſer, auf-
ſteigend in dem uͤbrigen, die Waͤrme gleichmaͤßiger vertheile. Da-
mit man nicht noͤthig habe, die Abkuͤhlung durch die umgebende
Luft in Rechnung zu ziehen, fuͤllt man das Gefaͤß mit ſehr kaltem
Waſſer, und laͤßt den Verſuch ſo lange dauern, bis das Waſſer
ebenſo weit uͤber die Temperatur der Luft erhitzt iſt, als es beim
Anfange des Verſuchs unter die Temperatur der Luft erkaͤltet war,
indem dann waͤhrend der erſten Haͤlfte des Verſuches die umgebende
Luft ebenſo viel zur Erwaͤrmung, als waͤhrend der letzten Haͤlfte
des Verſuchs zur Abkuͤhlung beitraͤgt. Hat man alles dieſes beach-
tet, ſo muß man auf folgende Weiſe rechnen. Wenn das Gefaͤß
von Kupfer iſt, ſo brauchen 900 Gewichtstheile Kupfer nur unge-
faͤhr ebenſo viel Waͤrme als 100 Gewichtstheile Waſſer um gleiche
Temperatur anzunehmen, und man rechnet daher dem Gewichte
des Waſſers, welches erwaͤrmt wird, ein Neuntel des Gewichtes
des Kupfers hinzu, und nennt dies, das Gefaͤß auf Waſſer redu-
ciren. Betraͤgt nun die Waſſermaſſe mit Einſchluß des reducirten
Gefaͤßes 6000 Gewichtstheile und man muß 2000 Gewichtstheile
Luft, 65 Grad waͤrmer als das Waſſer zu Anfang war, durch-
gehen laſſen, damit das Waſſer um 5 Grade erwaͤrmt werde; ſo
ſagt man, damit 6000 Gew.th. Waſſer um 5 Gr. erwaͤrmt wer-
den, oder damit 30000 Gew.th. Waſſer um 1 Gr. erwaͤrmt werden
muͤſſen, 2000 Gew.th. Luft ſich um 60 Gr. abkuͤhlen, oder 120000
Gewichtth. Luft um 1 Grad. Die ſpecifiſche Waͤrme der Luft iſt
[73] alſo nur ¼ ſo groß, als die des Waſſers. So groß hat man die
ſpecifiſche Waͤrme der atmoſphaͤriſchen Luft gefunden; die ſpecifiſche
Waͤrme des Waſſerſtoffgaſes iſt dagegen 12⅓ mal ſo groß, das heißt,
man braucht nur ein Pfund der letztern, wo man 12⅓ Pfund der
erſtern braucht, um eine beſtimmte Waͤrme hervorzubringen; da aber
das Waſſerſtoffgas bei gleichem Gewichte und gleicher Elaſticitaͤt
etwa 13¾ mal ſo viel Raum einnimmt, als atmoſphaͤriſche Luft,
ſo muͤßte man hiernach mehr Cubicfuße Waſſerſtoffgas als atmo-
ſpaͤriſcher Luft anwenden, um eben die Erhitzung zu bewirken.

Rumford hat eben dieſes Inſtrument noch auf andre Weiſe
angewendet; doch davon werde ich in der Folge reden.

Beſtimmung der ſpecifiſchen Waͤrme durch die Abkuͤh-
lungszeiten.

Wenn man annimmt, daß bei geringen Maſſen auf die bei
verſchiedenen Koͤrpern ungleiche Zuleitung der Waͤrme im Innern
nicht viel ankoͤmmt, und wenn man durch Gleichheit der Oberflaͤche
bewirkt, daß die ſtrahlende Waͤrme den Koͤrper in gleichem Maaße
verlaͤßt, ſo giebt im luftleeren Raume die Zeit der Abkuͤhlung ein
Mittel, die ſpecifiſche Waͤrme zu finden, indem man die ausgeſandte
Waͤrmemenge aus den Zeiten der Abkuͤhlung berechnen kann. Auf
dieſe Betrachtung gruͤnden ſich die von Dulong und Petit
angeſtellten Verſuche, wo Metalle fein zermalmt in ein Gefaͤß von
Silber gepreßt wurden, in deſſen Mitte ſich das Thermometer be-
fand; bei der geringen Menge des zermalmten Metalls konnte man
die Maſſe als uͤberall gleich warm anſehen, und die Oberflaͤche ent-
ließ mit immer gleicher Leichtigkeit die Waͤrme, daher konnten die
Abkuͤhlungszeiten als Maaße der in verſchiedenen Koͤrpern enthaltenen
ungleichen Waͤrmemenge wenigſtens ziemlich nahe angeſehen werden.

Ungleiche ſpecifiſche Waͤrme der Luft bei ungleicher
Dichtigkeit.

In Hinſicht auf die ſpecifiſche Waͤrme der Luft haben die
Beobachter, denen wir die Verſuche daruͤber verdanken, Cle-
ment, Desormes, Delaroche, Berard, und Haycraft
noch die Bemerkung gemacht, daß die Luft-Arten mehr Waͤrme auf-
nehmen, indem ſie ſich ausdehnen. Wenn man eben die Luft-Art
[74] nur einem halb ſo großen Drucke ausſetzt, wodurch, wie Sie wiſ-
ſen, auch ihre Dichtigkeit auf die Haͤlfte herabgeſetzt wird, ſo findet
man die durch gleiche Volumina erhitzter Luft bewirkte Erwaͤrmung
nicht bloß halb, ſondern 7 Zehntel ſo groß, und ebenſo fuͤr groͤßere
Verduͤnnungen. Die verdichtete Luft enthaͤlt dagegen nicht ſo viel
Waͤrme, als ſie nach der vermehrten Maſſe enthalten ſollte, ſie
traͤgt nicht in ſo vermehrtem Maaße zur Erwaͤrmung bei, ihre
ſpecifiſche Waͤrme iſt geringer.

Hierauf beruhen viele merkwuͤrdige Erfahrungen. Sie haben
gewiß bei den Verſuchen mit der Luftpumpe oft bemerkt, daß die
Glasglocke ſich von innen mit einem Thau belegt, daß ſie beſchlaͤgt,
wenn man in den leeren Raum ploͤtzlich wieder Luft einſtroͤmen
laͤßt. Dies beruht darauf, daß ſelbſt im leeren Raume eine bedeu-
tende Menge Waͤrmeſtoff vorhanden iſt, ungefaͤhr vier Zehntel
deſſen, der ſich in Luft von gewoͤhnlicher Dichtigkeit findet; koͤmmt
nun die Luft, die ihren Waͤrmeſtoff mitbringt, hinzu, ſo iſt die
Menge des in dieſem Raume vorhandenen Waͤrmeſtoffs groͤßer als
dem natuͤrlichen Zuſtande der Luft gemaͤß iſt, und es entweicht
etwas Waͤrmeſtoff durch die Waͤnde der Glocke, wobei dann die
Waſſerdaͤmpfe, die er aufgenommen hat, weil ſie die Wand der
Glocke nicht durchdringen koͤnnen, ſich uns als Niederſchlag kennt-
lich machen.

Gay-Luſſac hat dieſe Beſtimmung genauer erhalten, in-
dem er zwei gleiche Glasbehaͤlter ſo mit einander verband, daß die
aus dem einen hervordringende Luft in den andern, welcher aus-
gepumpt war, uͤberging. In beiden Recipienten befanden ſich
ſehr empfindliche Thermometer, mit deren Huͤlfe noch Hunderttel
der Waͤrmegrade beobachtet werden konnten, und nachdem die Tem-
peratur in dem luftleeren und dem luftvollen Raume gleich gewor-
den war, ließ man die Luft aus dem zweiten Recipienten in den
erſten hinuͤbergehen, wobei dann das Thermometer im zweiten um
\frac{6}{10} Grad fiel, und das im erſten um ebenſo viel ſtieg; die dem
luftvollen Raume mit dem Hinuͤberfließen der Luft entzogene Waͤrme
fand ſich alſo in dem andern Raume wieder. Wenn man in dem
luftvollen Recipienten Waſſerſtoffgas hat, ſo iſt die dieſem Recipien-
ten entzogne und die dort hinuͤber gefuͤhrte Waͤrme ungefaͤhr an-
derthalb mal ſo groß, als bei atmoſphaͤriſcher Luft. Wenn man
[75] in dieſen Faͤllen das im Recipienten aufgeſtellte Thermometer beob-
achtet, ſo iſt es leicht begreiflich, daß dieſes nur geringe Aenderun-
gen ſeines Standes zeigt, waͤhrend der eigentliche Unterſchied der
Temperatur viel groͤßer ſein muß; denn das Queckſilber im Ther-
mometer nimmt nur langſam die Temperatur der Luft an, und
dieſe erwaͤrmt ſich ſchon wieder durch den Zutritt von Waͤrme aus
den umgebenden Koͤrpern, ehe noch das Thermometer hinreichend
gefallen iſt. Dalton hat daher die wahren hier ſtatt findenden
Aenderungen der Temperatur ſo beſtimmt, daß er ein erhitztes
Thermometer in einen kalten Raum brachte, und ſah, bei welchem
Temperatur-Unterſchiede es ebenſo ſchnell, als bei jenem Verſuche
fiel; er fand, daß dies bei einem Unterſchiede von 28 Gr. Cent.
ſtatt fand, wodurch alſo jener Waͤrmeverluſt auf etwa 28° geſchaͤtzt
werden koͤnnte.

Derſelbe Grund, welcher hier Erhoͤhung der Temperatur ver-
anlaßt, wenn dichtere Luft in einen eingeſchloſſenen Raum uͤber-
geht, iſt es auch, aus welchem wir die Kaͤlte erklaͤren muͤſſen,
welche bei dem Hervordringen dichterer Luft in einen unbegrenzten
Raum bemerkt wird. In dieſem Falle naͤmlich dehnt ſich die ver-
dichtete Luft in einen groͤßern Raum aus und bringt nicht Waͤrme
genug mit, um in dieſem groͤßern Volumen eben die Temperatur
zu erhalten; ſie reißt daher von den benachbarten Koͤrpern Waͤrme
an ſich, und kuͤhlt ſie zuweilen ſo ſehr ab, daß ſich die Duͤnſte aus
der Luft gefroren anſetzen. Man hat dies an der Hoͤll'ſchen
Waſſermaſchine in Schemnitz beobachtet, wo Luft durch einen
ſehr ſtarken Waſſerdruck comprimirt angewandt wird, um das
Waſſer zu heben, und wo, wenn man dieſe ſtark zuſammengepreßte
Luft hervordringen laͤßt, ihre Ausdehnung eine ſolche Kaͤlte hervor-
bringt, daß die dem Luftſtrome ausgeſetzten Koͤrper ſich mit Eis
belegen^*).

Endlich gehoͤrt auch der Verſuch hieher, wo man in dem pneu-
matiſchen Feuerzeuge eine bis zum Zuͤnden gehende Hitze hervor-
bringt. In einer Roͤhre von ſtarkem Glaſe naͤmlich iſt ein Kolben,
mit dem man in ploͤtzlichem Stoße die Luft verdichtet; dieſe laͤßt
dabei ſo viel Waͤrme frei, daß ein unten in dem Raume der ver-
[76] dichteten Luft liegendes Stuͤckchen Feuerſchwamm ſich entzuͤndet.
Die hier hervorgebrachte Waͤrme muß gegen 300 Gr. Cent. betra-
gen, da nach Gay-Luſſac's Beobachtung der Schwamm ſich
auf ſchmelzendem Wismuth (bei 283 Gr.) noch nicht entzuͤndet,
wohl aber auf ſchmelzendem Blei (bei 323 Gr.). Ermann iſt
indeß geneigt, den groͤßten Theil der Wirkung dem zugleich erfol-
genden Zuſammenpreſſen des weichen Koͤrpers zuzuſchreiben.

Dieſe Verſuche dienen nun auch, um die Bemerkungen voll-
ſtaͤndiger zu verſtehen, deren Sie ſich aus der Lehre vom Schalle
erinnern werden. Indem die Oſcillationen der Schallwellen eine
Verdichtung der Luft hervorbringen, entbinden ſie zugleich Waͤrme,
und die dieſen Verdichtungen folgenden Verduͤnnungen ſind mit
Abkuͤhlung begleitet, dadurch aber wird der Wechſel der ausdeh-
nenden Kraft groͤßer als er bei gleichbleibender Temperatur ſein
wuͤrde, und der Schall pflanzt ſich ſo fort, als ob die Luft eine
groͤßere ſpecifiſche Elaſticitaͤt beſaͤße, als ſie wirklich beſitzt. Dabei
darf man freilich nicht an eine fuͤhlbare Waͤrme bei der Fortpflan-
zung des Schalles denken, da ein Wechſel, der hundert mal, ja
tauſend mal und oͤfter in einer Secunde erfolgt, unmoͤglich fuͤhlbar
ſein kann. Dieſe Beſchleunigung der Fortpflanzung des Schalles
haͤngt von dem Verhaͤltniß der ſpecifiſchen Waͤrme der Luft, die
immer gleichen Druck ausuͤbt, zu der ſpecifiſchen Waͤrme derjenigen,
die ein gleiches Volumen behaͤlt, ab. Wenn naͤmlich eingeſchloſſene
Luft ſich nicht ausdehnen kann, ſo ſteigt bei hinzukommender Waͤrme
die Temperatur um eine beſtimmte Anzahl von Graden; iſt hin-
gegen eben dieſe Luft in einem der Ausdehnung faͤhigen Gefaͤße
enthalten, ſo wird bei gleicher hinzu kommender Waͤrmemenge die
Temperatur weniger ſteigen, weil ein Theil der Waͤrme bei der
Ausbreitung in einen groͤßern Raum aufgewendet wird. Koͤnnte
man alſo in ploͤtzlichem Wechſel die Luft bald ausdehnen, bald ver-
dichten, ſo wuͤrde nach Maaßgabe jenes Verhaͤltniſſes die Ausdeh-
nungskraft der Luft ſtaͤrkere Ungleichheiten als ihre Dichtigkeit
erleiden, und ebenſo geſchieht es in den unmerklichen Oſcillationen
bei der Fortpflanzung des Schalles, ſo daß in dieſen Betrachtungen
ein Maaß fuͤr die vergroͤßerte Geſchwindigkeit des Schalles gefun-
den wird. Steigt bei der Verdichtung mit der Verdoppelung der
Dichtigkeit die elaſtiſche Kraft nicht auf 2, ſondern auf 2.\frac{4}{3}, mit
[77] der Verdreifachung der Dichtigkeit nicht auf 3, ſondern auf 3.\frac{4}{3}
=4, mit der Vervierfachung auf \frac{16}{3} und ſo ferner, ſo nimmt die
Geſchwindigkeit des Schalles beinahe um ein Sechſtel zu, (weil
\frac{7}{6}*\frac{7}{6}=\frac{49}{36} beinahe mit \frac{4}{3} uͤbereinſtimmt,) alſo von 880 Fuß, wie
Newtons Theorie angab, auf 1027 Fuß, wie die Erfahrung
angiebt ^*).

Auch die Erfahrung, daß die Luft in großen Hoͤhen kaͤlter iſt,
findet hier ihre Erklaͤrung. Wenn die Luft in der Naͤhe der Erde
erhitzt iſt, ſo ſteigt ſie in die Hoͤhe und verduͤnnt ſich, wird aber eben
dadurch faͤhig, die mehrere Waͤrme ſo in ſich aufzunehmen, daß
keine Erhoͤhung der Temperatur mehr ſtatt findet. Man hat
geſucht, das Geſetz dieſer Waͤrme-Abnahme in der Hoͤhe durch
Schluͤſſe, die auf die veraͤnderte Waͤrmecapacitaͤt ſich gruͤnden, zu
beſtimmen; aber dazu ſcheint noch die vorhandene Zahl von Erfah-
rungen nicht hinzureichen.

Aenderung der Waͤrmecapacitaͤt in feſten Koͤrpern.

Auch bei feſten Koͤrpern aͤndert ſich die Waͤrmecapacitaͤt, indem
ſie ſich ausdehnen, und die Unterſuchungen, von Wilh. Weber
angeſtellt, welche dieſes ergeben, dienen zu einem recht ſchoͤnen
Beweiſe, wie oft eine Lehre durch eine ſcharfſinnige Anwendung
einer andern Lehre eine Erweiterung erhaͤlt. Die Toͤne der trans-
verſal ſchwingenden Saiten ſind es, aus denen Weber jene Un-
gleichheit der ſpecifiſchen Waͤrme bei ungleicher Ausdehnung her-
geleitet hat, indem er die Anzahl ihrer Schwingungen aus der
Abzaͤhlung der ſogenannten Schwebungen genau beſtimmte. Dieſe
Schwebungen hoͤrt man, als ein periodiſches Anſchwellen des To-
nes, wenn zwei toͤnende Koͤrper faſt genau einerlei Schwingungszeit
haben, indem in dieſem Falle unſer Ohr zwar keine Ungleichheit des
Tones mehr empfindet, aber doch beim gleichzeitigen Toͤnen unter-
ſcheidet, daß im einen Augenblicke die einzelnen Vibrationen ſtrenge
zuſammen treffen, im andern nicht. Machte z. B. die eine Saite
1000 Vibrationen in 1 Sec., die andre 1001, ſo wuͤrden die
1000ſte der einen mit der 1001ſten der andern genau eintreffen,
ſtatt daß die Vollendung der 500ſten und der 501ſten am meiſten
[78] aus einander laͤge; und dieſes macht ſich dem Ohre durch eine
etwas groͤßere Fuͤlle des Tones in jenem, durch eine etwas vermin-
derte Staͤrke in dieſem Falle kenntlich; in jeder Secunde koͤmmt in
dieſem Falle eine ſolche Schwebung vor. Zaͤhlt man alſo in
einem andern Falle 15 Schwebungen in 5 Secunden, ſo ſchließt
man, daß die eine Saite 3 Schwingungen in 1 Sec. mehr macht
als die andre, oder bei der Vergleichung der Saite mit der Stimm-
gabel, daß die Saite eine Schwingung mehr oder weniger in ⅓
Sec. macht, als die Stimmgabel.

Es iſt Ihnen aus der Lehre vom Schalle bekannt, daß die
Toͤne einer beſtimmten, immer gleich langen Saite von der Span-
nung derſelben abhaͤngen; aber da die Waͤrme die Saite verlaͤn-
gern wuͤrde bei gleicher Spannung, ſo nimmt ſie der in unveraͤn-
derlicher Laͤnge aufgeſpannten Saite einen Theil ihrer Spannung,
der Ton wird daher bei der Erwaͤrmung etwas tiefer. Und nun
wird es leicht ſein, die Weberſchen Verſuche zu verſtehen. Den-
ken Sie ſich eine aufgeſpannte Saite, die genau in der Mitte
durch eine zweckmaͤßige Klemme feſtgehalten wird, ſo daß die Vibra-
tionen des eines Theiles den andern nicht mit erſchuͤttern, und daß
man den einen ſchaͤrfer ſpannen kann, waͤhrend der andre ſeine
Spannung behaͤlt. Hat man ſo beide Theile ungleich geſpannt, ſo
wird man aus der Ungleichheit der vollkommen ſcharf beſtimmten
Toͤne die Ungleichheit der Spannung beurtheilen koͤnnen, und wenn
man durch Loͤſung der Klemme die beiden Theile vereinigt, ſo wer-
den ſie eine gemeinſchaftliche und gleiche Spannung bekommen,
woraus dann, wenn man die Klemme wieder feſt anſchraubt, ein
leicht zu berechnender gleicher Ton fuͤr beide Haͤlften hervorgeht.
Aber nach dieſem Loͤſen der Klemme zeigt ſich eine Verſchiedenheit
des Tones, wenn man dieſes Loͤſen nur einen Augenblick dauern
laͤßt, in Vergleichung gegen den, welchen man bei laͤngerer Dauer
der Verbindung erhaͤlt. Offenbar theilt ſich im Augenblicke des
Loͤſens der Klemme (ſchon in ¼ Sec. wie Weber bemerkt,) die
Spannung auf beide Theile gleich aus, und der ſchaͤrfer geſpannte
Theil verdichtet ſich alſo waͤhrend der matter geſpannte Theil ſich
ein wenig ausdehnt; bliebe dabei die Temperatur beider Theile im
ſtrengſten Sinne ungeaͤndert, ſo wuͤrde auch bei der kuͤrzeſten Dauer
[79] der Verbindung die gleiche Spannung beider Theile auch eine
gleiche Ausdehnung bewirken, und der Ton, den beide Theile geben,
wuͤrde gleich ſein, und derſelbe ſein, wie bei laͤnger dauernder Ver-
bindung beider Theile; dagegen muß, wenn in dem Augen-
blicke der gleichen Spannung der ſich verdichtende Theil eine etwas
hoͤhere Temperatur annimmt, der ſich ausdehnende Theil etwas
an Temperatur verliert, nach der Herſtellung gleicher Waͤrme der
Ton beider Theile ſich ungleich zeigen, wenn die Verbindung nicht
lange genug gedauert hatte, um jenen Temperatur-Unterſchied
voruͤbergehen zu laſſen. Einer der Verſuche Webers wird dies
voͤllig erlaͤutern. Eine 514 Linien lange Stahlſaite, deren beide
Haͤlften von 257 Lin. auf die angegebene Weiſe getrennt waren,
wurde in der erſten Haͤlfte durch 1006, in der zweiten durch 7000
Grammen geſpannt. Bei der mittleren Spannung gab jede der
beiden Haͤlften einen ſehr wenig tiefern Ton, als die f Stimmgabel,
ſo daß, wenn man nach laͤngerer Verbindung beider Theile (nach
laͤngerer Loͤſung der Klemme) beide ſchwingen ließ, der erſte in \frac{4}{3} Sec.
der andre in ⅖ Sec. eine Schwingung weniger als die Stimm-
gabel machte; aber wenn man die Loͤſung der Klemme nur ¼ Sec.
dauern ließ, und dann (nach Wiederherſtellung gleicher Temperatur,
die ſehr ſchnell eintritt,) die Toͤne pruͤfte, ſo machte der erſte Theil
3 Schwingungen in 5 Secunden weniger, der zweite Theil 3 Schwin-
gungen in 5 Secunden mehr als im vorigen Falle. Bei ſo kurzer
Dauer der Oeffnung der Klemme hatte naͤmlich zwar die Span-
nung ſich im erſten Augenblicke ausgeglichen, aber die erſte, dabei
neu ausgedehnte Haͤlfte hatte eine geringe Erniedrigung der Tem-
peratur erlitten, und als dieſe durch Zutritt der Waͤrme von außen
gehoben war, zeigte dieſe Haͤlfte eine etwas mattere Spannung
als die andre Haͤlfte, die, im erſten Augenblicke etwas erwaͤrmt,
gleiche Spannung, jetzt abgekuͤhlt, ſtaͤrkere Spannung zeigte. Dieſe
durch die Schwebungen hoͤrbar werdende Differenz der Spannung
verraͤth alſo, daß die Verlaͤngerung der Saite durch vermehrte
Spannung ſie faͤhig macht, mehr Waͤrme aufzunehmen oder eine
momentane Temperatur-Erniedrigung bewirkt, das iſt, bei der
Ausdehnung nimmt die Waͤrmecapacitaͤt, die ſpecifiſche Waͤrme,
der feſten Koͤrper zu. Bei jenem Verſuche mußten, nach der ver-
[80] betragen, aber ſo ſchnell voruͤbergehend, daß an eine Meſſung mit
dem Thermometer nicht zu denken waͤre ^*).

Auch wenn die Waͤrme ſelbſt eine Ausdehnung der feſten
Koͤrper hervorbringt, ſo findet dabei eine Zunahme der ſpecifiſchen
Waͤrme ſtatt, und Eiſen, das ſchon bis 350 Grad erwaͤrmt iſt,
bedarf eine groͤßere Waͤrmemenge, um ſich bis 360 Gr. zu erwaͤr-
men, als Eiſen von 50 Gr. noͤthig hat, um die Waͤrme von 60
Gr. zu erlangen. Der Unterſchied betraͤgt ſo viel, daß in jenem
Falle 8 Pfund Eiſen ungefaͤhr ſo viel Waͤrme als in dieſem
Falle 9 Pfund Eiſen fordern, wenn ſie ſich um einen Grad
erhitzen ſollen.

Aus dieſem Grunde ſind die Beſtimmungen hoͤherer Tempera-
turen, die man durch Miſchung oder durch Eintauchen in einen
fluͤſſigen Koͤrper erhaͤlt, unſicher; denn wenn man zum Beiſpiel
1 Pfund gluͤhendes Kupfer in 10 Pfund Waſſer von 0° Waͤrme
tauchte und dadurch die Waͤrme des Waſſers um 10 Gr. ſteigen
ſaͤhe, ſo wuͤrde man ſchließen, 1 Pfund Waſſer haͤtte ſich auf 100
Grad erhitzen muͤſſen, und weil kaltes Kupfer etwa nur \frac{1}{9} ſo viel
Waͤrme als Waſſer fordert, um gleiche Temperaturgrade zu erlan-
gen, ſo wuͤrde man dem gluͤhenden Kupfer eine Waͤrme von 1000
Grad beilegen, damit ein Waͤrmeverluſt von 900 Grad beim
Kupfer und ein Waͤrmegewinn von 100 Gr. beim Waſſer eine
gemeinſchaftliche Waͤrme von 100 Gr. hervorbringe; wenn aber die
ſpecifiſche Waͤrme des erhitzten Kupfers groͤßer, zum Beiſpiel \frac{1}{7},
waͤre, ſo wuͤrde eben jener Verſuch die Hitze des gluͤhenden Kupfers
nur 800 Gr. angeben, naͤmlich 700 Gr. Waͤrmeverluſt zu 100 Gr.
Waͤrmegewinn. So iſt alſo dieſes ſehr paſſend ſcheinende und oft
faſt einzig anwendbare Mittel, um ſehr hohe Temperaturen abzu-
meſſen, doch nur in ſehr weiten Grenzen brauchbar, und lehrt uns
die Hitze gluͤhender Koͤrper und aͤhnliche hohe Waͤrmegrade nicht
genau kennen, ja ſelbſt die Miſchungen gleicher Maſſen ungleich
erwaͤrmter aber gleichartiger Koͤrper geben nicht im allerſtrengſten
Sinne ein Maaß wahrer Waͤrme.

Vergleichung der verſchiedenen Waͤrmecapacitaͤten mit
den Atomengewichten.

Die ſehr ungleiche Groͤße der ſpecifiſchen Waͤrme der Koͤrper,
die ſich weder nach der Dichtigkeit, noch nach der Leitungsfaͤhigkeit
fuͤr die Waͤrme, noch nach andern Ungleichheiten, an die man etwa
denken koͤnnte, richtet, ſcheint am meiſten mit dem Atomen-
gewichte der Koͤrper in Verbindung zu ſtehen. Dulong und
Petit ziehen aus ihren Verſuchen den Schluß, daß die Atome
aller einfachen Koͤrper gleiche Capacitaͤt fuͤr die Waͤrme haben. Die
ſpecifiſche Waͤrme des Eiſens verhaͤlt ſich zu der des Schwefels
ungefaͤhr wie 11 zu 19, oder gleich ſchwere Stuͤcke Eiſen und
Schwefel fordern, um gleiche Temperaturen zu erlangen, Waͤrme-
mengen im Verh. 11 zu 19; die Anzahl der Atome in gleichen
Gewichten dieſer beiden Koͤrper muͤßte alſo nach dem angegebenen
Geſetze wie 11 zu 19 ſein, oder die Gewichte der Atomen muͤßten
ſich umgekehrt wie 19 zu 11 verhalten. Nach andern Beſtimmun-
gen ^*) verhalten ſie ſich wie 339 zu 201, das iſt wie 19 zu 11¼,
und eine aͤhnliche Uebereinſtimmung findet ſich bei mehrern Koͤr-
pern; doch iſt die Unterſuchung wohl noch nicht ſo weit fortgefuͤhrt,
daß man dieſes Reſultat als ganz erwieſen anſehen duͤrfte, und
Poggendorff macht dabei die ſehr gegruͤndete Bemerkung, daß
die ſpecifiſche Waͤrme feſter Koͤrper bei ungleichen Temperaturen
eine Aenderung leidet, da doch das Atomengewicht ungeaͤndert
bleibt, alſo jenes Geſetz nicht ſtrenge richtig ſein koͤnne.

Frei werdende Waͤrme durch Aenderung der Capacitaͤt.

Daß bei Compreſſionen der Luft Waͤrme frei wird, weil die
Luft dann eine geringere Waͤrmecapacitaͤt hat oder die Waͤrme
nicht mehr in ſich enthalten kann, iſt ſchon fruͤher angefuͤhrt. Ei-
nigermaßen aͤhnlich iſt die bemerkbare Waͤrme, die entſteht, wenn
trockne Pulver Feuchtigkeit in ſich aufnehmen. Hier werden die
fluͤſſigen Koͤrper mit großer Gewalt von den feſten angezogen, und
vielleicht (ſo wie die Luft, wenn ſie von Kohle abſorbirt wird,) ver-
dichtet, wobei dann Waͤrme frei werden koͤnnte.

Man rechnet hieher auch einige chemiſche Verbindungen, die
ſich beim Zuſammenmiſchen erhitzen. Wenn man Schwefelſaͤure
in Waſſer gießt, ſo entſteht eine ſehr ſtarke Erhoͤhung der Tempe-
ratur, die man auf folgende Weiſe zu erklaͤren pflegt ^*). Das
Waſſer nimmt, indem es ſich chemiſch mit der Saͤure verbindet,
einigermaßen die Natur der Saͤure an, das iſt, ſeine ſpecifiſche
Waͤrme geht von 1 auf ⅓ herab; alſo werden von dem geſammten im
Waſſer enthaltenen Waͤrmeſtoffe zwei Drittel frei und durch Tem-
peratur-Erhoͤhung fuͤhlbar. Laͤge nun der abſolute Nullpunct der
Waͤrme 750 Cent. Gr. unter Null, ſo wuͤrden 500 Waͤrmegrade
— wenn dieſer uneigentliche Ausdruck verſtattet iſt, — frei, oder
Waͤrme, die ihrer Quantitaͤt nach eine Erhoͤhung der Temperatur
von 500 Graden bewirken koͤnnte, erhielte hier eine freie Thaͤtig-
keit, wodurch denn allerdings die große Erhitzung erklaͤrt wuͤrde.
Aehnliche Beiſpiele ſind zahlreich vorhanden. Die Erhitzung des
Kaltes beim Loͤſchen; die bis zum Entzuͤnden gehende Erhitzung,
wenn man gleiche Theile concentrirte rauchende Salpeterſaͤure und
Schwefelſaͤure gemiſcht zu ebenſo viel Terpentin-Oel gießt, u. ſ. w.
— Ob aber jene Erklaͤrung die richtige ſei, ſcheint immer noch
zweifelhaft, und Dulong und Petit behaupten geradezu, daß
die auf ſolche Weiſe entwickelten Waͤrmemengen gar in keinem
Verhaͤltniſſe zu den Waͤrmecapacitaͤten der gemiſchten Koͤrper ſtehen,
und daß, nachdem dieſe Waͤrme frei geworden, ſich keine vermin-
derte Waͤrmecapacitaͤt der Miſchung zeigt. Dieſe und aͤhnliche
Erzeugungen von Waͤrme ſind daher noch im hoͤchſten Grade
raͤthſelhaft.

Man hat auch die thieriſche Waͤrme, die allerdings durch das
Athmen großen Theils hervorgebracht wird, aus der ungleichen
Capacitaͤt des Sauerſtoffgas und des kohlenſauren Gas zu erklaͤren
geſucht, ſie ſei naͤmlich der frei werdende Waͤrme-Ueberſchuß, den
ein gleiches Volumen Sauerſtoffgas mehr enthalte, als ein gleiches
Volumen kohlenſaures Gas; aber auch dieſe Erklaͤrung iſt nicht ſo
genuͤgend, als man anzunehmen geneigt war.

Erregung von Waͤrme durch Reiben. Feuerſchlagen.

Aber ſelbſt viel bekanntere Erſcheinungen ſind noch ebenſo
wenig erklaͤrt. Es iſt eine unter den ungebildetſten Voͤlkern be-
kannte, ſeit Jahrtauſenden bekannte, Erfahrung, daß Reibung
zweier Koͤrper an einander Waͤrme hervorbringt; unſer Feuerſchla-
gen iſt ein ſolches Mittel, Waͤrme zu entwickeln; bei Maſchinen,
ſelbſt bei Wagenraͤdern, kann ein Brennen durch zu ſtarke Reibung
entſtehen; manche Voͤlker bringen das Entzuͤnden durch Reiben
von Hoͤlzern hervor. Es iſt alſo die Erſcheinung deutlich genug,
daß beim Reiben Waͤrme frei wird. Da bei ploͤtzlichem Zuſammen-
preſſen, beim Haͤmmern und in aͤhnlichen Faͤllen eben das geſchieht,
ſo iſt der Schluß nicht ganz unangemeſſen, daß bei der Aenderung
des Volumens der feſten Koͤrper, ſo wie bei den Luft-Arten, die
Waͤrmecapacitaͤt veraͤndert wird, durch Druck Waͤrme frei wird.
Dieſe Hypotheſe laͤßt ſich vertheidigen; denn da wir gar nicht wiſſen,
welche ſehr große Menge Waͤrmeſtoff vielleicht noch ſelbſt in den
Koͤrpern vorhanden iſt, die eine niedrige Temperatur haben, ſo
enthaͤlt es nichts Ungereimtes, wenn wir ſagen, indem dieſe Waͤrme
auch nur aus den an der Oberflaͤche liegenden Theilchen ausgetrie-
ben wird, mache ſie ſich als fuͤhlbare Waͤrme kenntlich, und da die
Zuleitung von innen her immer neue Waͤrme darbietet, ſo koͤnnen
dieſe Waͤrme-Erzeugungen faſt unerſchoͤpflich fortdauern. Um
dieſe Hypotheſe durchzufuͤhren, ſteht es uns frei, jenen Vorrath an
Waͤrmeſtoff, der in den Koͤrpern vorhanden iſt, uͤberaus groß anzu-
nehmen, indem es keine Erfahrung giebt, die darin unſern Voraus-
ſetzungen Grenzen ſetzte. Aber obgleich ſich ſo die Hypotheſe wohl
glaublich machen laͤßt, ſo darf man doch auch nicht verhehlen, daß
ſie ſich auf gaͤnzlich ungewiſſe Behauptungen ſtuͤtzt, und daß ſie
daher auch gar wohl ganz irrig ſein kann. Auffallend iſt hier
ſchon die ſehr große Waͤrme, die beinahe augenblicklich hervorgeht,
und die Unerſchoͤpflichkeit dieſer Waͤrmequelle. Sind es auch beim
Feuerſchlagen nur ſehr kleine Stahltheilchen, die gluͤhend werden,
und iſt alſo der Waͤrme-Aufwand auch nur dieſen kleinen Maſſen
entſprechend, ſo iſt doch auch die Zahl der bei einem leichten Schlage
comprimirten Theile ebenfalls geringe, und dieſe wenigen in ihrem
Volumen veraͤnderten Theile muͤſſen jene Waͤrme hergegeben haben.
Und dieſe Waͤrme-Erzeugung geht unvermindert vor, wie lange
F2
[84] man auch den Verſuch fortſetze. Rumfords Verſuche heruͤber
ſind am vollſtaͤndigſten ausgefuͤhrt; bei einem Drucke von 10000
Pfund und einer nicht einmal ſehr ſchnellen Drehung von Metall
in Metall brachte er das die gedrehte Metallmaſſe umgebende Waſ-
ſer, welches 19 Pfund betrug, zum Kochen, und die Waͤrme ſchien
ſich unaufhoͤrlich zu erzeugen. Dieſe Waͤrme-Entwickelung findet
auch im luftleeren Raume ſtatt.

Rumford und andre Phyſiker haben dieſe Verſuche als fuͤr
die Immaterialitaͤt der Waͤrme ſprechend angeſehen, indeß muß man
wohl richtiger ſagen, ſie ſcheinen nach der Anſicht dieſer Phyſiker
ſich beſſer durch eine Undulation des Waͤrmeſtoffs als durch ein
Ausſtroͤmen und Mittheilen desſelben zu erklaͤren. Setzt man naͤm-
lich voraus, eben jener Aether, aus deſſen Vibrationen man die
Erſcheinungen des Lichtes erklaͤrt, bringe durch ſeine Vibrationen
auch auf unſer Gefuͤhl die Empfindung der Waͤrme hervor, ſo
ließe ſich es wohl denken, daß hier die mechaniſche Erſchuͤtterung
jene Vibrationen bewirke, und ſie wiederholt und unerſchoͤpflich
erneuert bewirke, wenn ſich jene Erſchuͤtterung erneuert. Aber ſo
manche andre Erſcheinungen ſind doch weit mehr geeignet, einen
Uebergang des Waͤrmeſtoffes von einem Koͤrper zum andern anzu-
deuten, ſo daß es mir ſchwer wird, mich fuͤr dieſe Undulationstheorie
zu erklaͤren; und ich weiß auch nicht, ob irgend jemand ſchon dieſe
Theorie mit einigem Gluͤcke in recht klarer Entwickelung auf die
uͤbrigen Erſcheinungen der Waͤrme, wo ſo oft eine quantitative
Abmeſſung ſich anzudeuten ſcheint, angewandt hat. Runcke's
Gedanke, daß einige Phaͤnomene nicht ſowohl aus einem
Ueberſtroͤmen oder einer Vermehrung des Waͤrmeſtoffs entſtehen,
als vielmehr aus Schwingungen, verdient wohl naͤhere Beruͤckſich-
tigung, indem es wenigſtens gewiß iſt, daß in andern Faͤllen der-
gleichen weſentlich verſchiedene Erſcheinungen vorkommen, und der-
jenige, der alle Bewegungen der Luft oder des Waſſers als ſtroͤmende
erklaͤren wollte, ebenſo ſehr fehlen wuͤrde; als der, welcher alles auf
Wellen zuruͤckzufuͤhren ſuchte. Indeß, welche Auskunft man auch
ergreife, immer ſcheinen wir noch in Beziehung auf die zuletzt
erwaͤhnten Erſcheinungen weiter als in andern Lehren von dem, was
wir Gewißheit nennen, entfernt zu ſein.

Waͤrme, die bei Aenderung des Aggregatzuſtandes
latent wird.

Weit beſſer als die zuletzt angefuͤhrten Erſcheinungen laſſen
ſich diejenigen erklaͤren, die mit dem Fluͤſſigwerden des Eiſes und
mit der Verwandelung des Waſſers in Dampf verbunden ſind.
Wenn man an ſehr kalten Tagen ein Thermometer, das ganz von
Eis umgeben iſt, beobachtet, ſo ſteht es oft ſehr tief unter dem
Nullpuncte; bringt man es ſo in einen waͤrmeren Raum, ſo
wird das Eis erwaͤrmt und das Thermometer ſteigt bis es den
Nullpunct erreicht hat, dann aber zeigt es, obgleich immer neue
Waͤrme zufließt, keine Temperatur-Erhoͤhung an waͤhrend das
Eis ſchmilzt, ſondern das Thermometer bleibt auf Null bis ſich
das geſammte Eis in Waſſer verwandelt hat. Offenbar iſt alſo
ein Aufwand von Waͤrme noͤthig, um aus Eis Waſſer zu machen,
und die waͤhrend der ganzen Zeit des Schmelzens zuſtroͤmende
Waͤrme wird auf dieſe Form-Aenderung, auf dieſe Aenderung des
Aggregatzuſtandes, verwandt. Auf aͤhnliche Weiſe wird Waͤrme
gebunden, um Waſſer in Daͤmpfe zu verwandeln, und ſowohl jener
als dieſer Waͤrme-Aufwand hat ſeine genau beſtimmte Groͤße, die
man in folgenden Zahlen uͤberſehen kann. Nimmt man eine Eis-
maſſe von - 10 Gr. Cent. und bringt dieſe an ein immer gleich
erwaͤrmendes Feuer, das gerade ſo gewaͤhlt iſt, daß in 4 Minuten
die Temperatur des Eiſes bis 0° ſteigt, ſo ſollte man erwarten,
daß in den folgenden 4 Minuten ein neues Steigen des Thermo-
meters bis auf + 10° ſtatt finden werde, aber das erfolgt nicht,
ſondern 30 Minuten lang kann jene Waͤrme gleichfoͤrmig zuſtroͤ-
men, ohne etwas anders als die voͤllige Schmelzung des Eiſes zu
bewirken. Sobald alles Eis in Waſſer verwandelt iſt, ſteigt das
mit Waſſer umgebene Thermometer in 40 Minuten bis zum Koch-
puncte, bleibt aber, waͤhrend das Waſſer kocht, hier wieder ſtehen,
und 210 Minuten lang aͤndert ſich die Temperatur des Waſſers
[86] nicht, am Ende dieſer Zeit aber iſt alles Waſſer gaͤnzlich in Dampf
verwandelt. Es wird alſo ebenſo viel Waͤrme erfordert, um 1 Pfund
Eis in Waſſer zu verwandeln, als 1 Pfund Waſſer auf 75 Gr.
Centeſ. (60° R.) zu erhitzen, und es wird ebenſo viel Waͤrme erfor-
dert, um 1 Pfund Waſſer in Dampf zu verwandeln, als 1 Pfund
Waſſer auf 525° Cent. (420° R.) oder als 10 Pfund Waſſer auf
52 ½° Cent. zu erhitzen ^*).

Der eben beſchriebene Verſuch, obgleich er recht paſſend iſt,
um die Ueberſicht der Erſcheinungen darzuſtellen, ſcheint doch eben
nicht geeignet, um jene Zahlen mit großer Genauigkeit zu erhalten;
aber andre Verſuche zeigen eben das, was ich hier angegeben habe.
Um zuerſt bei dem Schmelzen des Eiſes ſtehen zu bleiben, ſo ließe
ſich der dazu noͤthige Waͤrme-Aufwand am beſten durch den Eis-
Apparat von Lavoiſier beſtimmen; bringt man in denſelben
1 Pfund Waſſer von 70 Gr. warm, ſo betraͤgt das geſchmolzene
Eis noch nicht 1 Pfund, erſt bei 75 Gr. C. iſt dieſes der Fall, und
es beſtaͤtigt ſich alſo jene Behauptung, und das ſchon oben ange-
wandte Waͤrmemaaß, welches von der Schmelzung einer beſtimm-
ten Eismenge hergenommen wurde, erhaͤlt hier ſeine voͤllige Er-
klaͤrung.

Dieſe latent werdende Waͤrme wird bloß verbraucht, um Fluͤſ-
ſigkeit hervorzubringen; und ſo wie ſie bei Waſſer erforderlich iſt, ſo
iſt auch bei andern Koͤrpern mit dem Schmelzen Waͤrme-Aufwand
verbunden, ſo daß waͤhrend des Schmelzens die Temperatur nicht
hoͤher ſteigt. Man kann hieran mit Recht die Frage anſchließen, ob
auch umgekehrt Waͤrme frei wird, wenn das Waſſer ſich in Eis
verwandelt, und es ſcheint auffallend, daß wir dies ſo wenig deutlich
bemerken. Der Grund hievon liegt ohne Zweifel darin, daß das
Gefrieren ſo langſam ſtatt zu finden pflegt, daß die Waͤrme in den
umgebenden Koͤrpern ſich zu zerſtreuen Zeit findet, und es wuͤrde
ſchwierig ſein, etwa mit einem viel kaͤlteren Gefaͤße den Verſuch
anzuſtellen. Indeß giebt es einen Fall, wo ſich dieſe Waͤrme-
Entwickelung beim Gefrieren doch zeigt. Das Waſſer laͤßt ſich
naͤmlich, wenn man ſeine Oberflaͤche mit Oel bedeckt und es vor
[87] aller Erſchuͤtterung ſichert, bis mehrere Grade unter Null abkuͤh-
len, ohne daß es in Eis verwandelt wird; bringt man aber, nach-
dem dies gegluͤckt iſt, eine kleine Erſchuͤtterung hervor, ſo erfolgt
das Gefrieren in einem Augenblicke und das Thermometer ſteigt
bis auf Null, das heißt, im Gefrieren wird ſo viel Waͤrme frei, daß
das bis zu mehrern Graden unter Null erkaͤltete Waſſer, Thermo-
meter und Gefaͤß nun wieder die Nulltemperatur erhaͤlt.

Auch fuͤr andre Koͤrper hat man die Waͤrme, die bei dem
Fluͤſſigwerden latent wird, zu beſtimmen geſucht. Bei den Me-
tallen, die erſt in ſehr hohen Hitzegraden ſchmelzen, ſcheint dies nach
Rudbergs Beobachtungen am beſten durch die Beobachtung der
Abkuͤhlungszeiten von 10 zu 10 Grad zu geſchehen. Man be-
merkte naͤmlich, daß ſehr erhitztes geſchmolzenes Zinn von 290°
auf 280° Cent. in 14 Sec., von 240 bis 230° in 23 Sec. abkuͤhlte,
aber von 230 bis 220 Gr., wo es feſt wird, 560 Sec. Zeit ge-
brauchte; man ſchließt alſo mit Recht, daß in dieſer ſo ſehr langen
Zeit nicht allein die freie Waͤrme, ſondern auch die im fluͤſſigen
Zinn latente Waͤrme verloren geht, und dadurch die Verzoͤgerung
der Abkuͤhlung ſtatt findet. Dieſer Schluß iſt um deſto mehr be-
gruͤndet, da nachher die Abkuͤhlung wieder ſchneller fortgeht und
zum Beiſpiel in dem vorigen Verſuche die Abkuͤhlung des feſten
Zinnes von 220° bis 210° nur 33 Sec. forderte. Rudberg ſchließt
aus dieſen Verſuchen, daß ein Gewichttheil fluͤſſiges Zinn ſo viel
Waͤrme latent enthaͤlt, als erforderlich iſt, um 1 Gewichttheil
Waſſer 13⅓ Grad zu erwaͤrmen, und dieſes iſt ungefaͤhr ſo viel
Waͤrme, als noͤthig iſt, um ein Gewichttheil Zinn um 220 Grad
zu erwaͤrmen ^*). Dieſe Rechnung iſt unſicher, da wir die ſpecifiſche
Waͤrme des ſo ſehr erhitzten Zinnes nicht genau kennen, indeß zeigt
ſie doch, daß auch hier viel Waͤrme frei wird, wenn der Zuſtand
der Feſtigkeit eintritt; und bei Blei, welches mit 320° Cent.
ſchmilzt, findet etwas Aehnliches ſtatt, doch iſt die Waͤrme, die 1
Gewichttheil Blei im Schmelzen aufnimmt, nur ſo groß, daß ſie
1 Gewichttheil Waſſer um beinahe 6 Grad erhitzen koͤnnte.

Eiscryſtalle. Schnee.

Der Grund, warum außer einer niedrigen Temperatur auch
einige Bewegung erfordert wird, damit Eis entſtehe, ſcheint in
der regelmaͤßigen Bildung der Eiscryſtalle zu liegen, bei welcher die
Theilchen nicht ganz in der Anordnung bleiben, welche ſie im Waſſer
hatten, und die daher eine Erſchuͤtterung, damit die neue Anord-
nung der Theilchen eintrete, fordert. Wirklich aber zeigt ſich uns
eine ſolche beſtimmte Anordnung, indem das Eis Cryſtalle bildet.
Wir ſehen die Eisnadeln und Eisblaͤttchen in einem Gefaͤße ſich
immer unter Winkeln von 60 Graden an einander anſetzen, und
die Zwiſchenraͤume zwiſchen dieſen fuͤllen ſich mit kleinern, ebenſo
geneigten Nadeln aus. Wir ſehen dieſe Eisbildung am leichteſten
und auch faſt am vollſtaͤndigſten bei dem Gefrieren der Fenſter-
ſcheiben, deren duͤnne Waſſerſchichte ſich gern mit großer Regel-
maͤßigkeit in Cryſtalle bildet. Iſt an einer Fenſterſcheibe nur ſehr
wenig Feuchtigkeit, ſo finden wir einzelne ſechsſpitzige Sterne auf
ihr, die ſich nur, wenn es zu ſehr an Feuchtigkeit gefehlt hat, nicht
vollkommen zu ſechsſpitzigen Sternen ausbilden. Iſt die Glas-
ſcheibe ganz mit einer duͤnnen Schichte Waſſer bedeckt, ſo ſchießen
einzelne Eisnadeln an und an dieſe fuͤgen ſich unter dem Winkel
von 60 Graden andre Nadeln, die oft ſehr ſchnell zunehmen, oft
in parallelen Richtungen einen bedeutenden Raum fuͤllen. So
entſtehen die Blumen an den Fenſtern, bei denen die Kruͤmmung
der einzelnen Nadeln wohl theils von Ungleichheiten im Glaſe,
theils von der mehr oder minderen Dicke der Waſſerſchichte herruͤhrt.
Man hat dieſe Regelmaͤßigkeit der Cryſtalle als ſechseckige und
dreieckige Prismen auch oft bei groͤßern Eismaſſen gefunden;
Clarke aber glaubt gefunden zu haben, daß die eigentlich urſpruͤng-
liche Geſtalt der Eiscryſtalle das Rhomboid mit Winkeln von 60
und 120 Graden ſei, daß aus dieſem ſich die groͤßern Eiscryſtalle
zuſammenſetzen, daß aber nur bei einem ſehr langſamen Gefrieren,
bei gelinder Kaͤlte, dieſe Grundform kenntlich bleibe ^*).

Eben dieſe Bildung in Eisnadeln, an welche ſich feinere
Eisnadeln unter dem Winkel von 60 Gr. anſetzen, zeigt der Reif
und noch ſchoͤner der Schnee. Bei ſtarkem Froſte, am beſten wenn
[89] nur wenige und kleine Schneefloͤckchen fallen, hat der Schnee bis
ganz reine Geſtalt ſechsſpitziger Sterne oder ſechseckiger Blaͤttchen;
bei andern Schneecryſtallen haben ſich Nadeln unter dem Winkel
von 60° zuſammengefuͤgt, oder es haben ſich Verbindungen von
regelmaͤßigen Sechs-Ecken gebildet, und ſo entſtehen die in Fig 18.
dargeſtellten und noch viel mannigfaltigere Formen der Schnee-
cryſtalle. Bei recht kalter und mit wenig Duͤnſten beladener Luft
ſieht man wohl einzelne Eisnadeln, noch nicht zu Sternen verbun-
den, ohne Zweifel aber von dreieckig prismatiſcher oder von rhom-
boidiſcher Form herabfallen. Wenn ſich die Schneecryſtalle zahl-
reicher bilden, ſo haͤngen ſie ſich an einander und bringen die eigent-
lichen Schneeflocken hervor, die ſich am unregelmaͤßigſten an ein-
ander gehaͤngt bei gelindem Froſte zeigen, aber immer aus jenen
regelmaͤßig gebildeten kleinen Cryſtallen hervorgehen.

Ausdehnung des Waſſers beim Gefrieren.

Das Eis iſt ſpecifiſch leichter als Waſſer ungefaͤhr in dem
Verhaͤltniſſe 9 zu 10; es findet alſo beim Gefrieren eine Ausdeh-
nung, eine Zunahme des Volumens, ſtatt. Dieſe iſt ſo gewaltſam,
daß ſie die Gefaͤße, worin das Waſſer eingeſchloſſen iſt, zerſprengt,
und wo das Waſſer oben eine freie Oberflaͤche hat, dieſer eine ge-
woͤlbte Geſtalt giebt. Die Gewalt, mit welcher ſich hier das Eis
ausdehnt, iſt ſehr groß, ſo daß eine hohle Eiſenkugel von 15½ Zoll
innerm Durchmeſſer und 2¾ Zoll dicken Waͤnden vom Eiſe zer-
ſprengt wurde, alſo eine Kraft, die man auf Millionen Pfunde
ſchaͤtzen kann, ausgeuͤbt wurde ^*). Man hat aͤhnliche Verſuche
oͤfter angeſtellt und immer gleich auffallende Kraͤfte gefunden, dabei
aber auch bemerkt, daß das Waſſer erſt, indem es ſich mehr Raum
[90] gemacht hat, zum Gefrieren koͤmmt, und ungefroren bleibt, wenn
die Feſtigkeit des Koͤrpers kein Zerſprengen geſtattet. Dies zeigte
ſich bei Williams Verſuchen dadurch, daß einmal der ſchließende
Stoͤpſel bei — 17° Reaum. herausgedraͤngt und 62 Fuß weit
fortgeſchleudert, dabei aber auch ein offenbar erſt in dieſem Augen-
blicke ſich bildender Eiscylinder hervorgedraͤngt wurde. Die große
Gewalt, mit welcher hier die Anordnung in Cryſtallformen als
nothwendige Bedingungen des Gefrierens gefordert wird, erhellt
hieraus, und es iſt wohl offenbar, daß darin, nicht in der zufaͤllig
eingeſchloſſenen Luft, der Grund der Ausdehnung des Eiſes zu
ſuchen iſt. Man hat ſich uͤberdies auch uͤberzeugt, daß Waſſer,
welches durch Auskochen frei von Luft geworden iſt, voͤllig ebenſo
eine zerſprengende Kraft ausuͤbt.

Wegen dieſes vergroͤßerten Volumens ſchwimmt das Eis auf
dem Waſſer, und wenn man das ſpecifiſche Gewicht desſelben =\frac{9}{10}
annimmt, ſo iſt allemal nur ein Zehntel der ſchwimmenden Eis-
maſſe oberhalb des Waſſers, alſo bei ſchwimmenden Eisbergen auf
dem Meere gewiß in den meiſten Faͤllen eine ſehr tief gehende
Maſſe im Waſſer eingetaucht, obgleich nicht uͤber die Tiefe, ſondern
nur uͤber die ganze Ausdehnung des unter dem Waſſer befindlichen
Theiles ein Urtheil moͤglich iſt.

Polar-Eis, Gletſcher, Schneelinie, Schneelawinen.

Eis und Schnee kommen auf der Erde in ſo manchen merk-
wuͤrdigen Beziehungen vor, daß die phyſiſche Geographie oft davon
zu reden Veranlaſſung hat, weshalb Sie auch mir geſtatten wer-
den, etwas laͤnger bei den Erſcheinungen, die von ihnen abhaͤngen,
zu verweilen. Die Polarmeere ſind mit ewigem Eiſe erfuͤllt und
bekanntlich iſt darum die Fahrt in den noͤrdlichen Meeren ſo ſchwie-
rig, ja zum Theil unmoͤglich. Merkwuͤrdig iſt in Beziehung auf
die noͤrdlichen Meere, welche noch beſchifft werden koͤnnen, daß in
der Gegend von Spitzbergen das Meer bis zu weit noͤrdlichern
Breiten befahren werden kann, als an der groͤnlaͤndiſchen und aſia-
tiſchen Kuͤſte. Offenbar iſt dies die Folge der aus ſuͤdlichen Gegen-
den kommenden warmen Seeſtroͤme, die zwiſchen America und
Europa bis zu ſehr noͤrdlichen Gegenden vordringen und das Eis
dort waͤhrend des Sommers ſo unterbrechen, daß die Wallfiſchfaͤn- [91]
ger bis zum 80ſten Grade der Breite gelangen koͤnnen. Die Gren-
zen des faſt ganz undurchdringlichen Eiſes, welche in der Gegend
von Island und Spitzbergen eine ſo bedeutende Einbiegung haben,
ſind indeß nicht voͤllig unveraͤnderlich, ſondern um die Jahre 18
bis 22 dieſes Jahrhunderts konnte man zu den oͤſtlichen Kuͤſten
Groͤnlands gelangen, die ſeit vielen Jahren unzugaͤnglich geweſen
waren. Dieſe Befreiung von Eiſe war dadurch entſtanden, daß
vorzuͤglich im Jahre 1818 ungeheure Eismaſſen ſich abgeloͤſet hat-
ten und nach Suͤden zu getrieben waren, ſo große Maſſen, daß
Schiffe, die von Neufundland (in 47° Breite) abſegelten, viele
Tage lang von Eis umgeben und ſo weit als das Auge reichte
davon umgeben waren.

In jenen noͤrdlichen Meeren und vorzuͤglich in der Davis-
ſtraße kommen Eisberge von mehr als 100 Fuß, ja bis 250 Fuß
uͤber dem Waſſer und ſo tief gehend vor, daß ſie bei 600 Fuß
Tiefe des Waſſers auf dem Grunde ſitzen bleiben. Sie ſind ſo
zahlreich, daß Roß 700 auf einmal in der einen Haͤlfte des Hori-
zontes zaͤhlte. Die Entſtehung dieſer ungeheuern Maſſen ſcheint
vielleicht einzig oder doch wenigſtens vorzuͤglich an den Ufern der
feſten Laͤnder ſtatt zu finden, und die Vermuthung, daß ſie von
den Abhaͤngen der Berge ins Meer herab ſtuͤrzen, hat ſehr viel fuͤr
ſich. Aber auch nachdem ſie ſo das Meer erreicht haben, koͤnnen
ſie durch Regen und Schnee und durch feuchte Niederſchlaͤge aus
der waͤrmern Luft noch ſehr zunehmen, daher denn auch ſich im
Sommer oft oben auf denſelben aufgethautes ſuͤßes Waſſer findet.
Diejenigen Eismaſſen dagegen, welche wenig uͤber das Waſſer her-
vorragend die Eisfelder bilden, entſtehen auch mitten auf dem
Meere, indem bei ſtaͤrkerer Kaͤlte das Waſſer ſich mit Eiscryſtallen
fuͤllt, aus deren Vereinigung dann die oft Meilen weit verbreiteten,
theils aus großen theils aus kleinen Stuͤcken beſtehenden, Eisfelder
hervorgehen. Dieſe Eismaſſen ſetzen die jene Gegenden beſuchen-
den Schiffer oft in die groͤßeſten Gefahren. Oft finden dieſe ſich
durch ſchnell ſich vereinigende Eismaſſen ſo von Eis umgeben, daß
ſie nirgends einen Ausweg ſehen, und den Bewegungen des Eiſes
ganz und gar folgen muͤſſen. Dabei ereignet es ſich zuweilen, daß
mehrere ungeheure Eisfelder ſo gegen einander draͤngen, daß Schiffe
in Gefahr gerathen, von ihnen zerdruͤckt zu werden. Beſonders
[92] gefaͤhrlich ſoll es in ſolchen Faͤllen ſein, daß große Eismaſſen, die eine
drehende Bewegung angenommen haben, durch dieſe mit aller der
Gewalt, deren eine ſo große Maſſe faͤhig iſt, an einander ſtoßen, und
ſich und alles, was ihnen in den Weg koͤmmt, zertruͤmmern. Andre
Gefahren drohen den Schiffen von umſtuͤrzenden Eisbergen. Su-
chen ſie bei Sturm zwiſchen Eisbergen Schutz, oder koͤnnen ſie nicht
vermeiden, ſich in der Naͤhe derſelben laͤnger aufzuhalten, ſo ereig-
net es ſich, daß die Eismaſſen zertruͤmmert herabſtuͤrzen und das
Schiff beſchaͤdigen, oder daß ſie durch eine Veraͤnderung ihres
Schwerpunctes, etwa dadurch daß große Stuͤcke unter Waſſer ſich
von ihnen lostrennen, eine andre Lage annehmen, und ſo umſtuͤr-
zend das Schiff bedecken. Oft erſtrecken ſich dieſe großen Eismaſſen
unter dem Waſſer weiter ſeitwaͤrts als oben, und das Schiff befin-
det ſich oberhalb eines Theiles der Eismaſſe; nimmt dann die
ganze Maſſe eine etwas veraͤnderte Lage an, ſo hebt ſich zuweilen
jener unter dem Waſſer befindliche Theil ploͤtzlich hervor und ſtoͤßt
von unten an das Schiff oder hebt es aus dem Waſſer hervor.
Wie dies geſchehen kann, zeigt Fig. 19., wo die Maſſe B, ſo lange
ſie mit C vereinigt iſt, recht wohl in der angegebnen Stellung
ſchwimmend bleiben kann, ſtatt daß die Maſſe B ſogleich umſtuͤrzen
und das Schiff bei A bedecken wird, wenn ſich die Maſſe C los-
trennte. Dagegen wuͤrde das Schiff bei A durch die Maſſe D aus
dem Waſſer gehoben werden koͤnnen, wenn ſich ploͤtzlich der Theil
E von der Eismaſſe D trennte, mit welcher er bisher verbunden war.
Nirgends ſcheinen die dem Seefahrer drohenden Ungluͤcksfaͤlle ſo
zahlreich und mannigfaltig zu ſein, nirgends ſcheinen ſie eine ſo
unausgeſetzte Achtſamkeit auf alle Umſtaͤnde, ſo viel Entſchloſſen-
heit, um ſchnell einen guͤnſtigen Umſtand zu benutzen, nirgends ſo
viel Thaͤtigkeit und Arbeit, um ſelbſt durch Durchſaͤgen des Eiſes
und aͤhnliche Mittel ſich frei zu machen, zu fordern, als in dieſen
noͤrdlichen und ſuͤdlichen Polarmeeren, wo uͤberdies beſtaͤndige Nebel
und oͤftere Stuͤrme die Gefahren noch vergroͤßern.

Auch das Gefrieren kleinerer Gewaͤſſer, der großen Stroͤme,
Landſee u. ſ. w. bietet manche merkwuͤrdige Erſcheinungen dar.
Das Losbrechen des Eiſes in den großen Stroͤmen, wo oft dichte
Eisſtuͤcke von mehrern tauſend Quadratfußen und einem oder mehr
Fuß dick, Maſſe genug haben, um ganze Bruͤcken fortzufuͤhren,
[93] um 10 Pfaͤhle von Fußdicke auf einmal abzuſchneiden, bietet nicht
ſelten auffallende, aber auch gefaͤhrliche Erſcheinungen dar. Die
dabei oft entſtehenden Eisdaͤmmungen, wo der Strom ſich durch
uͤber und unter einander geſchobene Eisſchollen ſelbſt den Ausgang
verſperrt, bringen die gefaͤhrlichſten Ueberſchwemmungen hervor;
und obgleich zuweilen ein Zertruͤmmern dieſer Daͤmme durch Kano-
nenkugeln oder ein Zerſaͤgen durch zeitig genug gemachte Einſchnitte
in das Eis, die Gefahr abwenden kann, ſo ſind doch in großen
Stroͤmen die Faͤlle oft von der Art, daß ſie allen durch menſch-
liche Kraft anzuwendenden Huͤlfsmitteln viel zu maͤchtig ſind.

Unter den noch nicht ganz erklaͤrten Erſcheinungen bei der
Entſtehung des Eiſes in Stroͤmen verdient wohl das ſogenannte
Grund-Eis erwaͤhnt zu werden. Da die Kaͤlte uns immer durch
die Luft zugefuͤhrt wird, und die Erde im Innern, wenigſtens in
unſern Gegenden, keineswegs die Froſtkaͤlte hat, ſo ſcheint es ſchon
deswegen nicht wohl moͤglich, daß ſich Eis auf dem Boden der
Gewaͤſſer bilden ſollte. Dies ſcheint in ſuͤßem Waſſer noch um ſo
mehr nicht geſchehen zu koͤnnen, da das ſchwerſte Waſſer nicht das
von 0° Waͤrme, ſondern das von etwa 4 Gr. Waͤrme iſt, alſo
am Boden ein Waſſer ſich ſammeln muß, das nicht die Gefrier-
kaͤlte hat. Gleichwohl ſind die Behauptungen, daß es ein Grund-
Eis gebe, daß man mehrmals ein ganz entſchiedenes Entſtehen des
Eiſes am Boden der Gewaͤſſer bemerkt habe, ſo oft wiederholt wor-
den, daß man kaum an ihrer Wahrheit zweifeln kann. Nach eini-
gen Beobachtungen ſcheint es, als ob die gute Waͤrmeleitung eines
ſteinigen Ufers die Abkuͤhlung bewirken koͤnne; aber nach andern
Beobachtungen entſteht auch in 10 Fuß Tiefe mitten im Fluſſe auf
dem Boden Eis, und ein Beobachter in Solothurn fand die
Aar am Boden in 10 bis 12 Fuß Tiefe gefrierend und 0° kalt,
waͤhrend das obere Waſſer noch + 1½ bis 2° warm, die Luft aber
ſehr kalt war. Wenn dieſe Eisbildung am Boden der Fluͤſſe ſtatt
findet, ſo uͤberziehen ſich zuweilen die auf dem Boden liegenden
Koͤrper ſo mit Eis, daß ſie mit demſelben bis auf die Oberflaͤche
des Waſſers heraufgehoben werden ^*).

Gewoͤhnlicher aber iſt es, daß bei maͤßiger Kaͤlte die Eis-
bedeckung ſich ganz ruhig oben anſetzt; bei ploͤtzlicher ſtrenger Kaͤlte
und in etwas ſtaͤrker bewegtem Waſſer bilden ſich unzaͤhlige Eis-
nadeln, im Waſſer ſchwimmend, die dann ſehr bald zu ganzen
Eisſchollen vereinigt die Oberflaͤche mit Eis bedecken. Daß dieſe
Eisbildung zuweilen bei gleicher Kaͤlte und gleicher Schnelligkeit
eines und desſelben Stromes ſchneller fortgeht, als zu anderer Zeit,
glaubt Arago aus ungleichem Waͤrmeverluſt durch ſtrahlende
Waͤrme erklaͤren zu muͤſſen, und bemerkt dabei, daß heitrer Him-
mel die Eisbildung befoͤrdere. Indeß iſt es wohl gewiß, daß auch
die groͤßere oder geringere Kaͤlte in den entfernten, hoͤhern Gegen-
den eben des Stromes dabei von ſehr bedeutendem Einfluß iſt, in-
dem oft das den Strom herunter kommende Eis, oft das an dem
Orte ſelbſt entſtehende Eis, mehr zur Bildung der Eisdecke
beitraͤgt.

Ebenſo merkwuͤrdig als die Eisbildungen in den Polarmeeren
ſind die Gletſcher. Es iſt bekannt, daß in den hoͤhern Gegenden
der Atmoſphaͤre die Temperatur immer ſo niedrig iſt, daß auf den
hoͤchſten Bergen ſelbſt im Sommer der Schnee nicht aufthaut.
Dieſe Schneegrenze, oberhalb welcher der Schnee niemals aufthaut,
liegt nicht in der Hoͤhe, wo die mittlere jaͤhrliche Temperatur Null
iſt, ſondern hoͤher, weil die warmen Sommertage ſo ſtark auf das
Schmelzen des Schnees wirken. Die Schneegrenze entfernt ſich
ſtaͤrker von der Mittelwaͤrme = 0 in hohen Breiten, weil dieſer
vorherrſchende Einfluß der Sommerwaͤrme bedeutender in den lan-
gen Sommertagen der hohen Breiten iſt, als in der Gegend des
Aequators, wo das ganze Jahr eine beinahe gleichfoͤrmige Waͤrme
hat. Außerdem haͤngt die Hoͤhe der Schneegrenze noch von Ne-
benumſtaͤnden ab, indem auf ausgedehnten hohen Gebirgen eine
weit verbreitete niedrige Temperatur das Beſtehen des Schnees
unterſtuͤtzt, wogegen einzelne Bergſpitzen, auch wenn ihr Abhang
es geſtattet, ſich nicht ſo leicht mit ewigem Schnee bedecken. Dieſe
Schneegrenze liegt unter dem Aequator 15000 Fuß, in den Alpen
8000 Fuß hoch.

Dieſem ewigen Schnee verdanken die Gletſcher, die jedoch
weit unter die Schneegrenze herabreichen, ihr Entſtehen. Sie bil-
[95] den ſich da, wo das Schmelzen des Schnees im Sommer theils
durch Regen, theils durch Sonnenwaͤrme, noch ſtatt findet, und
wo daher der Schnee, weil ein bis in die Thaͤler hinab vollſtaͤndiges
Aufthauen nicht moͤglich iſt, ſich in eine dichte Eismaſſe verwan-
delt. Die ſo entſtandenen Eismaſſen fuͤllen die Gebirgsthaͤler und
lagern ſich an den Abhaͤngen, und indem ſie an den Abhaͤngen all-
jaͤhrlich, durch Abthauen an der untern Grenze, ihre Stuͤtzpuncte
verlieren, ſinken die hoͤher liegenden Maſſen allmaͤhlig immer tiefer
herab, und gelangen in Gegenden, die weit niedriger liegen, als es
der eigentlichen Schneegrenze, derjenigen Hoͤhe naͤmlich, wo der
jaͤhrlich fallende Schnee nicht mehr ganz aufthauet, gemaͤß iſt. Auf
dieſem Umſtande beruhet es, daß die Gletſcher ſich gegen ihre untern
Grenzen hin an der Erdflaͤche unterhoͤhlt zeigen, und daß Stroͤme
ihren Urſprung aus den Gletſchern, wo ſie aus Eisgewoͤlben hervor-
ſtroͤmen, haben. Die Erde naͤmlich hat in der Gegend, wo ſie
noch mit Gletſcher-Eis bedeckt iſt, eine groͤßere Waͤrme als die
Nulltemperatur, und obgleich ſie in der Oberflaͤche ſelbſt durch das
aufliegende Eis unaufhoͤrlich abgekuͤhlt wird, und ihre Waͤrme
durch das Aufthauen des Eiſes verliert, ſo bringt doch die ſtetige,
wenn gleich langſame, Zuleitung der Waͤrme aus dem Innern der
Erde unaufhoͤrlich neue Waͤrme an die Oberflaͤche, wodurch das
Aufthauen des Eiſes unterhalten wird. So hoͤhlt ſich alſo der
untere Theil des Eiſes aus, und wenn nun im Sommer die un-
tern Raͤnder der Gletſcher wegthauen, ſo ruͤcken die hoͤher liegenden
Eismaſſen herab und draͤngen ſich oft mit ſolcher Gewalt vor-
waͤrts, daß ſie bebautes Land und ſelbſt Waͤlder vor ſich fortſchie-
ben, wobei oft weite Strecken des bebauten Landes uͤberdeckt und
veruͤſtet werden. Dieſes Vorruͤcken der Gletſcher iſt in kalten
Sommern und nach ſchneereichen Wintern oft ſo bedeutend, daß
ſie Flaͤchen von 1000 Fuß breit in wenigen Jahren neu bedecken,
wogegen ſie in warmen Sommern ſich etwas wieder zuruͤckziehen;
doch ſcheint die allgemeine Erfahrung auf ein Wachſen im Ganzen
in unſerm Jahrhundert hinzudeuten. Jenes allgemeine Vorruͤcken
aber, welches oft nur darin beſteht, daß die hoͤhern Maſſen den
Platz der abgethauten einnehmen, findet in jedem Jahre ſtatt. Es
iſt mit dem Entſtehen der tief hinabgehenden Spalten verbunden,
die durch das Abtrennen der niedrigern Maſſen, welche dem Thale
[96]
zu vorruͤcken, von den noch ruhend bleibenden, entſtehen. Dieſe
Spalten erſtrecken ſich oft, vielleicht gewoͤhnlich, bis an die untern
Hoͤhlungen, in welchen das aufgethaute Waſſer am Boden fort-
fließt, und es ſind einzelne Faͤlle vorgekommen, wo Menſchen, die
in den Spalten hinabgeſtuͤrzt waren, und gluͤcklich genug den Bo-
den unverletzt erreichten, in dieſen Eisgewoͤlben, die dem Waſſer
den Ausfluß geſtatten, ſich wieder hervorarbeiteten. Dieſe Spalten
ruͤcken ſelbſt mit hinab dem Thale zu, indem jede oben ſich abloͤſende
Maſſe herabſinkt, wenn das Abthauen ihr unten die Stuͤtze raubt;
und ſo geſchieht es, daß Koͤrper, die vor mehreren Jahren in eine
ſolche Spalte hinabgefallen ſind, ohne den Boden zu erreichen, end-
lich an der Seite des Gletſchers auf der Oberflaͤche ſichtbar werden.
Fig. 20. ſtellt dies dar. Denn wenn hier, nachdem bei B das Eis
abgethaut iſt, die nachruͤckende Maſſe A den Raum einnimmt, den
fruͤher die Maſſe B einnahm, ſo iſt ein bei a in der dort angezeig-
ten Spalte hinabgefallener Koͤrper jetzt in b auf der freien Ober-
flaͤche. Von den Gletſchern an der Kuͤſte der Davisſtraße ſcheinen
die großen Eismaſſen in das Meer herabzugleiten, die als Eisberge
in jenen Gegenden ſo haͤufig ſind, und zuweilen Erde und Steine
mit ſich fortfuͤhren.

Auch die Lawinen gehoͤren zu den großen Natur-Erſcheinun-
gen, die von der Entſtehung des Schnees abhaͤngen. Sie entſtehen
theils im Winter, wenn friſch gefallener, lockerer Schnee irgendwo
ſeine Stuͤtzpuncte verliert und nun uͤber einer ſtark geneigten Ebne
herabgleitet oder gar uͤber Abhaͤnge herabſtuͤrzt, theils im Fruͤhling,
wenn die dicht gelagerten Schneemaſſen durch Aufthauen an den
Stellen, wo ſie eine Stuͤtze fanden, zum Stuͤrzen kommen. Die
erſtern ſtuͤrzen mit mehr Schnelligkeit in das Thal hinab, und da
durch die entſtandene Erſchuͤtterung gewoͤhnlich eine große Maſſe
Schnee in Bewegung koͤmmt, da dieſe in ihrem ſchnellen Sturze
die Luft heftig zuſammendruͤckt und Baͤume und Haͤuſer im Sturme
mit ſich fortreißt, ſo werden dieſe Winterlawinen fuͤr gefaͤhrlicher
gehalten, als die beim Fruͤhlingsthauwetter gewoͤhnlich langſamer
herabkommenden, aber wo ſie hinfallen auch mit ihrer dichten
Maſſe alles begrabenden Fruͤhlingslawinen ^*).

Kuͤnſtliche Kaͤlte, durch Miſchungen hervorgebracht.

Aus den Erſcheinungen der latent werdenden Waͤrme beim
Aufthauen laſſen ſich die hohen Kaͤltegrade erklaͤren, die man durch
Miſchungen von Salzen und Schnee oder von Salzen und Saͤuren
hervorbringt. Indem naͤmlich dieſe Koͤrper in den fluͤſſigen Zuſtand
uͤbergehen, reißen ſie die Waͤrme mit großer Gewalt an ſich, und
kuͤhlen die benachbarten Koͤrper ſtark ab. Schon gewoͤhnliches Salz
mit Schnee gemiſcht bringt eine viel groͤßere Kaͤlte hervor als bloß
ſchmelzender Schnee, noch wirkſamer aber iſt eine Miſchung von
ſalzſaurem Kalk (fixem Salmiak) mit Schnee. Wenn der ſalzſaure
Kalk cryſtalliſirt und dann zerſtoßen iſt, ſo muß man ungefaͤhr dop-
pelt ſo viel von demſelben als vom Schnee nehmen und dieſe Koͤr-
per ſchichtenweiſe miſchen; dann entſteht eine bis auf 40 Reaum.
Grade gehende Kaͤlte, in welcher das Queckſilber gefriert. Man
thut wohl, den Verſuch nur in einer Umgebung, wo es wenigſtens
6 bis 8 Gr. R. kalt iſt, anzuſtellen, und ſich eines weiteren Gefaͤßes
mit Schnee und Salz gefuͤllt zu bedienen, um ſchon eine Kaͤlte von
18 bis 20° zu bewirken; ſetzt man dann in dieſes das kleinere Ge-
faͤß, worin der Schnee mit ſalzſaurem Kalk gemiſcht werden ſoll,
und hat von dieſem nicht zu wenig vorraͤthig, ſo wird man das
Queckſilber gewiß zum Gefrieren bringen. Ein nicht zu geringer
Vorrath iſt erforderlich, um die entſtandene Kaͤlte, die wegen der
aͤußern, gewoͤhnlich um 20 bis 30 Gr. hoͤhern, Temperatur bald
geringer zu werden geneigt iſt, lange genug zu unterhalten.

Schnee mit Kochſalz bringt mit etwas Salpeterſaͤure gemiſcht
eine bedeutende Kaͤlte hervor, ſelbſt wenn die aͤußere Luft ziemlich
hoch uͤber den Gefrierpunct erwaͤrmt iſt; aber mit einer Miſchung
von gleichviel Schnee und Salpeterſaͤure bei + 14° Waͤrme eine
Kaͤlte von —35° hervorzubringen, (wie man es wohl erreicht hat,)
iſt nur bei Anwendung ſehr bedeutender Quantitaͤten und durch
Umgebung des Hauptgefaͤßes mit einer ſehr erkaͤltenden Miſchung
moͤglich.

In den Polargegenden gefriert das Queckſilber ſehr oft durch
die dort ſtatt findende Kaͤlte der freien Luft, und da es ſich dann
unregelmaͤßig und ſehr ſtark zuſammen zieht, ſo hat man ehemals
geglaubt, daß die Kaͤlte dort einem viel hoͤhern Thermometergrade
III. G
[98] entſpreche, als es wirklich der Fall iſt. Man muß ſich in dieſen
Faͤllen des Weingeiſtthermometers bedienen, um den wahren Waͤrme-
grad anzugeben, weil der Weingeiſt ſelbſt da noch fluͤſſig bleibt, wo
das Queckſilber lange gefroren iſt. Dieſes gefriert bei 39° Centeſ.
(31° R.), vom reinen Alkohol dagegen nimmt man an, daß er erſt
bei -79° Centeſ. gefriert, und dieſe von Hutton allein gemachte
Beobachtung iſt noch nicht recht ſicher.

Die Schmelzpuncte der Koͤrper ſind alſo in ſo hohem Grade
verſchieden, daß (wenn wir auch nur vom Queckſilber anfangen
wollen,) das Queckſilber ſchon bei -39° Cent. ſchmilzt, das Waſſer
bei 0°, Wachs bei 61°, Schwefel bei 109°, Zinn bei 227°, Blei
bei 321°, Silber ungefaͤhr bei 1220°, Guß-Eiſen ungefaͤhr bei
1900° ^*). Die ſogenannte Roſeſche Metallmiſchung von 1 Th.
Zinn, 2 Th. Blei, 3 Th. Wismuth, oder beſſer 118 Zinn, 207
Blei, 284 Wismuth bedarf nicht ganz der Kochhitze des Waſſers,
um zu ſchmelzen. — Gleichwohl ſind dieſe Erſcheinungen des
Schmelzens von der einen, und des Erhaͤrtens oder Gefrierens
von der andern Seite offenbar fuͤr alle dieſe Koͤrper gleichartige,
auch mit gleichen Umſtaͤnden begleitete, Erſcheinungen.

Abſoluter Nullpunct der Waͤrme.

Die Ueberzeugung, daß weder die Gefrierkaͤlte des Queckſilbers,
noch irgend ein von uns kuͤnſtlich zu bewirkender Kaͤltegrad der-
jenige iſt, wo man von wirklichem Mangel aller Waͤrme reden
duͤrfte, hat zu der Frage Veranlaſſung gegeben, wie tief denn das
Thermometer bei dem gaͤnzlichen Mangel aller Waͤrme ſinken
wuͤrde. Die Frage iſt offenbar nicht zu beantworten, indeß giebt
folgende Betrachtung doch einen Begriff von der Art, wie man ſie
zu beantworten geſucht hat.

Wenn man eine Waͤrmequantitaͤt, die das Waſſer um 9 Grad
erwaͤrmt, anwendet, um ſehr kaltes Eis zu erwaͤrmen, ſo ſteigt,
bei gleichem Gewichte des Waſſers und Eiſes die Temperatur des
Eiſes um 10 Grad. Die Capacitaͤt des Waſſers iſt alſo um ein
[99] Neuntel groͤßer als die des Eiſes, das heißt, dem Waſſer muß \frac{10}{9}
des Waͤrmeſtoffes, deſſen das Eis bedarf, zugefuͤhrt werden, wenn
es um 1 Gr. erwaͤrmt werden ſoll; und wenn wir dies ſo auslegen,
daß auch im Waſſer bei gleicher Temperatur \frac{10}{9} ſo viel Waͤrme-
ſtoff, als im Eiſe vorhanden iſt, ſo muß die 75 Graden Centeſ.
entſprechende latente Waͤrme des Waſſers ein Neuntel der bei 0 Gr.
im Eiſe enthaltenen Waͤrmequantitaͤt betragen. Hiernach waͤre
-675° Centeſ. das abſolute Null der Waͤrme, naͤmlich Eis, das
675° Waͤrme uͤber dem abſoluten Null enthaͤlt, bekoͤmmt noch ein
Neuntel = 75° hinzu, um Waſſer zu geben.

Dieſer Schluß iſt in ſehr vieler Hinſicht unſicher, da wir uͤber
die bei veraͤnderter Temperatur vielleicht ſehr veraͤnderte Waͤrme-
capacitaͤt des Eiſes gar nichts wiſſen, ja nicht einmal uͤber jene
Waͤrmequantitaͤten eine recht klare Anſicht beſitzen. Es iſt auch
wohl gewiß, daß wir aus den latenten Waͤrmen andrer Koͤrper, und
ihren ſpecifiſchen Waͤrmen vor und nach dem Erhaͤrten, ganz andre
Zahlen erhalten wuͤrden. Ebenſo unſicher ſcheint mir die Behaup-
tung, daß der abſolute Nullpunkt bei -213° R. oder 266° Cent.
liegen muͤſſe, weil die Luft ſich von 1 bis \frac{214}{213} ausdehnt, wenn die
Waͤrme um 1° R. zunimmt, oder von 1 bis \frac{267}{266}, wenn die Waͤrme
um 1° Cent. zunimmt. Allerdings findet dieſe Ausdehnung bei
den mittleren Temperaturen gleichmaͤßig ſtatt; aber bei ſehr tiefen
Temperaturen kann ja vielleicht der luftfoͤrmige Zuſtand aufhoͤren,
und dann hoͤrt gewiß auch die Guͤltigkeit jenes Schluſſes, daß die
Zunahme des Volumens der Zunahme der Waͤrme proportional
ſei, auf.

Doch ich unterhalte Sie zu lange mit einer Frage, die fuͤr
jetzt wenigſtens ſich noch ganz außer dem Gebiete unſerer Forſchun-
gen befindet.

Entſtehung der Daͤmpfe.

Schon neulich habe ich, h. H., eine zweite Erſcheinung, bei
welcher Waͤrme latent wird, erwaͤhnt, die Bildung der Daͤmpfe.
Daß bei ihrer Erzeugung ein Waͤrme-Aufwand ſtatt findet, ohne
eine Erhoͤhung der Temperatur hervorzubringen, iſt ſchon daraus
klar, daß kochendes Waſſer durch verſtaͤrktes Feuer zwar zu hefti-
gerem Aufwallen, zu ſchnellerem Verdampfen, aber nicht zu einer
groͤßeren Waͤrme gebracht wird; die zuſtroͤmende Waͤrme wird alſo
latent, ſie vereiniget ſich mit dem Waſſer, um ein neues, elaſtiſches
Fluidum, den Dampf, hervorzubringen.

Da wir jedes der Luft ausgeſetzte Waſſer ſich allmaͤhlich ver-
mindern ſehen, da auch die Daͤmpfe des kochenden Waſſers ſich in
der Luft verlieren, ſo war es ein ſehr natuͤrlich ſcheinender Gedanke,
der Luft eine aufloͤſende Kraft beizulegen, vermoͤge welcher ſie das
Waſſer in ſich aufnaͤhme, und dieſer Gedanke hat eine lange Zeit
bei den Phyſikern Beifall gefunden. Aber ſeine Unrichtigkeit erhellt
ſchon aus der einfachen Erfahrung, daß die gewoͤhnliche Verdunſtung
in niedrigen Temperaturen nicht allein ebenſo gut, ſondern ſogar weit
ſchneller im luftleeren Raume ſtatt findet, alſo da ſtatt findet, wo jenes
angebliche Aufloͤſungsmittel gaͤnzlich fehlt. Dagegen bewaͤhrt ſich
die Regel als eine ohne Ausnahme geltende, daß die Verdampfung,
ſie geſchehe langſam in niedrigen Temperaturen oder heftig beim
Kochen, ſie finde im luftvollen oder im luftleeren Raume ſtatt,
immer mit Waͤrme-Aufwand verbunden iſt. Der benetzte Finger,
den wir der Luft darbieten, lehrt uns durch die in ihm erzeugte
Empfindung von Kaͤlte, daß das verdunſtende Waſſer dem Koͤrper,
an welchem es ſich befindet, Waͤrme entreißt, und die Erfahrung
des Landmannes, daß bei ſchwachem Winde die Richtung des Win-
des ſich darin kenntlich macht, daß die dem Winde ausgeſetzte Seite
des naſſen Fingers mehr erkaltet, giebt einen Beweis fuͤr den ver-
mehrten Waͤrme-Aufwand an der Seite, wo der Wind die Aus-
[101] duͤnſtung beſchleuniget. Doch die Beweiſe fuͤr die bei der Verdam-
pfung latent werdende Waͤrme bieten ſich uns in der Folge noch
auffallender dar.

Elaſticitaͤt der Daͤmpfe.

Die Daͤmpfe ſind ein elaſtiſches, in vieler Hinſicht der Luft
aͤhnliches Fluidum. Um ſich von der Elaſticitaͤt der Daͤmpfe zu
uͤberzeugen, iſt vielleicht kein Verſuch beſſer geeignet, als der fol-
gende, wo ſich die Daͤmpfe in gewoͤhnlicher Luftwaͤrme entwickeln
und ſogleich eine bedeutende Queckſilberſaͤule tragen. Man bedient
ſich zweier verbundener Glasroͤhren TT, FA (Fig. 21.), deren
eine TT oben ganz offen bleibt, die andere FA mit einem Hahne
Y oben geſchloſſen werden kann. Fuͤllt man nun, indem man den
oberen Anſatz ganz abſchraubt, beide Roͤhren bis an Hh mit Queck-
ſilber, ſo ſteht dieſes gewiß in beiden Roͤhren gleich hoch, weil der
freie Luftdruck auf beide Oberflaͤchen ſtatt findet, und eben das
dauert fort, wenn man das obere Stuͤck mit dem ſchließenden Hahne
wieder aufſchraubt. Dieſer Hahn Y, der gar keine Bohrung hat,
dient bei jeder Stellung, um das kleine oberhalb Y befindliche Ge-
faͤß von der Roͤhre FA abzuſperren; aber ſeine Faſſung hat ſowohl
nach oben als gegen A zu eine Oeffnung, und in der, uͤbrigens genau
cylindriſchen, Oberflaͤche des Hahnes ſelbſt befindet ſich eine genau
unter die Oeffnung t des oberhalb Y befindlichen Gefaͤßes V paſ-
ſende Vertiefung, damit, wenn das Gefaͤß mit einer Fluͤſſigkeit,
z. B. Aether, gefuͤllt iſt, und dieſe Vertiefung ſich an der Oeffnung
t befindet, auch ſie einen Tropfen eben jener Fluͤſſigkeit aufnehme.
Wird nun der Hahn in ſeiner genau ſchließenden Faſſung gedreht,
ſo daß der in der Hoͤhlung aufgefaßte kleine Tropfen auf die untere
Seite des Hahnes, alſo vor die nach der Roͤhre AF gehende Oeff-
nung koͤmmt, ſo verdampft er und dieſe Daͤmpfe fuͤllen die Roͤhre
AF; ſogleich aber ſteigt auch das Queckſilber in der andern Roͤhre,
waͤhrend es in AF herabgedruͤckt wird, und man ſieht deutlich, daß
die Elaſticitaͤt der Daͤmpfe ſtark genug iſt, um ſelbſt bei maͤßiger
Temperatur eine erhebliche Queckſilberſaͤule zu tragen. Man be-
dient ſich hiezu gern des Schwefel-Aethers, weil er, ſchnell ver-
dampfend, die Wirkung ſogleich hervorbringt, und weil die Elaſti-
citaͤt ſeiner Daͤmpfe groͤßer iſt, als die des Waſſers.

In dieſem Experimente iſt der Erfolg zu ſehr zuſammen-
geſetzt, um es zu Abmeſſung der Kraft der Daͤmpfe anzuwenden,
indem der Raum, welchen Luft und Daͤmpfe zuſammen einnehmen,
ſich beim Zutritte der Daͤmpfe vergroͤßert, indem es unbeſtimmt iſt,
ob man ſo viele Daͤmpfe, als der Raum aufnehmen koͤnnte, hervor-
gebracht hat, u. ſ. w. Um alſo das Maaß der Elaſticitaͤt der
Daͤmpfe zu beſtimmen, iſt eine andre Anordnung nothwendig, deren
Beſchreibung ich noch einige Ueberlegungen vorausſchicken muß.
Zuerſt die, daß man Daͤmpfe, welche den moͤglichſt groͤßeſten
Grad von Dichtigkeit beſitzen, von denjenigen unterſcheiden muß,
die noch mehr von der tropfbaren Fluͤſſigkeit in ſich aufnehmen koͤn-
nen. Wenn wir uns fuͤr jetzt auf bloße Waſſerdaͤmpfe beſchraͤnken,
ſo haͤtte in den vorigen Verſuchen ein Tropfen Waſſer in die Roͤhre
AF gebracht werden muͤſſen, und es iſt offenbar, daß ein ſehr klei-
ner Tropfen in einem ziemlich großen Raume vielleicht nicht hin-
reicht, um dieſen letztern mit Dampf zu fuͤllen, daß alſo bei dem
Verdampfen mehrerer Tropfen der Dampf eine groͤßere Dichtigkeit
erlangen wird; die groͤßeſte Dichtigkeit, die der Waſſerdampf bei
beſtimmter Temperatur erreichen kann, findet da mit Sicherheit
ſtatt, wo noch Waſſer unverdampft uͤbrig bleibt, und dieſes iſt
daher eine Bedingung, die bei den Unterſuchungen uͤber die Daͤmpfe
von groͤßeſter Dichtigkeit, (und dieſe ſind die wichtigſten,) ſtatt
finden muß. Eine andre Bemerkung betrifft ein Mittel, einen
eingeſchloſſenen Raum luftleer zu machen durch Hervorbringung
von Daͤmpfen. Da die Elaſticitaͤt der eingeſchloſſenen Luft ſich
vermehrt, wenn Daͤmpfe ſich mit ihr vermiſchen, ſo wird ein Theil
jener Luft, wenn man ihr eine Ausfluß-Oeffnung frei macht, aus-
ſtroͤmen; laͤßt man bei bedeutender Waͤrme, am liebſten durch
Kochen des Waſſers, ſich in jenem Raume immer neue Daͤmpfe
entwickeln, ſo fließen zwar auch Daͤmpfe, aber immerfort auch
Luft, durch die Oeffnung aus, und der umſchloſſene, nur durch
eine kleine Oeffnung mit der aͤußern Luft in Verbindung ſtehende,
Raum wird bei lange dauernder Dampf-Erzeugung immer mehr
luftleer. Wenn man nun, waͤhrend die Dampf-Erzeugung noch
in dem Maaße fortdauert, daß ſie den Zutritt der Luft hindert, die
Oeffnung luftdicht ſchließt, dann aber die Daͤmpfe abkuͤhlen laͤßt, ſo
gehen bei der Abkuͤhlung die Daͤmpfe wieder in den tropfbaren Zu-
[103] ſtand uͤber, und der nun ganz eingeſchloſſene Raum enthaͤlt keine
Luft mehr, ſondern nur noch Daͤmpfe von einer geringen, der
erniedrigten Temperatur angemeſſenen Elaſticitaͤt.

Nach dieſen Bemerkungen wird die Art, wie man den Ver-
ſuch uͤber die Elaſticitaͤt der Daͤmpfe in nicht zu hohen Tempera-
turen anſtellt, leicht verſtaͤndlich ſein. Man nimmt ein Barometer
AB (Fig.22.), welches mit gut ausgekochtem Queckſilber bis an
A gefuͤllt, und uͤber A luftleer iſt, deſſen niedrigere Queckſilberflaͤche
ſich aber in dem weitern Gefaͤße BC befindet. Ueber dieſe Queck-
ſilberflaͤche BC bringt man etwas Waſſer und laͤßt dieſes eine Weile
kochen, damit durch die entſtehenden Daͤmpfe alle Luft aus dem
Gefaͤße BC ausgetrieben werde, dann ſchließt man, nachdem vor-
her das Thermometer E in dem dampfvollen Raume angebracht
iſt, die Oeffnung D luftdicht, und laͤßt nun die Daͤmpfe erkalten.
So lange die Daͤmpfe des Waſſers die Kochhitze hatten, bei welcher
ſie naͤmlich eine ebenſo große Elaſticitaͤt als die umgebende Luft
beſitzen, erhielt ſich das Queckſilber in der Barometerroͤhre bis an
A, ſo wie vor dem Experimente; aber wenn die Daͤmpfe ſich ab-
kuͤhlen, ſo ſinkt allmaͤhlig das Queckſilber bei A, und wenn die
Daͤmpfe bis zur Gefrierkaͤlte abgekuͤhlt ſind, ſo ſind beinahe beide
Queckſilber-Oberflaͤchen gleich hoch, und wir ſehen daraus, daß der
Raum BCD ebenſo gut als der Raum in der andern Roͤhre luft-
leer geworden iſt, und der erſtere nur noch mit Daͤmpfen von
geringer Elaſticitaͤt angefuͤllt iſt. So oft man nun die Daͤmpfe
und das noch uͤbrige Waſſer in dem Gefaͤße BD erwaͤrmt, ſo ſteigt
das Queckſilber in der Roͤhre A; es erreicht bei gleichen Waͤrme-
graden immer gleiche Hoͤhen, und wenn man es bis zu dem Grade
erwaͤrmt, bei welchem es kochte, als die Oeffnung D luftdicht ge-
ſchloſſen wurde, ſo ſteht das Queckſilber ſo hoch, als es, dem dama-
ligen Barometerſtande gemaͤß, zu jener Zeit ſtand. Dieſes Appa-
rates bediente ſich G. G. Schmidt, um die Elaſticitaͤt der Daͤmpfe
bei verſchiedenen Waͤrmegraden zu beobachten; Daltons Ver-
ſuche ſind etwas anders angeſtellt worden. Dieſer brachte in eine
gerade Barometerroͤhre, die mit ausgekochtem Queckſilber gefuͤllt
war, etwas Waſſer, und indem er ſie dann auf die bekannte Weiſe
mit dem offenen Ende in ein Gefaͤß mit Queckſilber tauchte und
das Waſſer zum Hinaufſteigen auf die Oberflaͤche des Queckſilbers
[104] brachte, erhielt er ein gewoͤhnliches Barometer, in deſſen luftleerem
Raume ſich Waſſer befand, und Daͤmpfe entwickelten. Die Baro-
meterroͤhre wurde nun durch den Boden eines Gefaͤßes geſteckt und
darin verkittet; das Gefaͤß wurde mit Waſſer (oder fuͤr Verſuche,
die uͤber die Kochhitze des Waſſers hinaus gehen ſollten, mit Oel)
gefuͤllt, und durch die Erhitzung deſſelben auch das Waſſer in der
Barometerroͤhre zu ſchwaͤcherer oder ſtaͤrkerer Verdampfung gebracht.
So wie nun bei erhoͤheter Waͤrme die Elaſticitaͤt der Daͤmpfe zu-
nahm, ſo fiel das Queckſilber im Barometer, und der Unterſchied
zwiſchen der Queckſilberhoͤhe im gewoͤhnlichen Barometer und in
dieſem Barometer gab die elaſtiſche Kraft der Daͤmpfe bei jeder
Waͤrme an. Wenn in dieſem Barometer die Queckſilberſaͤule ſo
weit herabgedruͤckt war, daß beide Oberflaͤchen gleich hoch ſtanden, ſo
hatten die Daͤmpfe diejenige Waͤrme, wobei auch im Freien das
Waſſer kochte, und es zeigt ſich alſo deutlich, daß die Kochhitze in
einem nicht geſchloſſenen Gefaͤße diejenige iſt, bei welcher die Daͤm-
pfe eine ebenſo große Spannkraft beſitzen, als die atmoſphaͤriſche
Luft.

Erſcheinungen des Kochens.

Nun erſt uͤberſehen wir alſo recht genau die Erſcheinungen
des Kochens, und dieſe verdienen daher hier noch einmal im Zu-
ſammenhange dargeſtellt zu werden. Wenn wir Waſſer unter dem
gewoͤhnlichen Drucke der Luft erhitzen, ſo ſehen wir zuerſt die dem
Waſſer beigemiſchte Luft entweichen, dann folgt ein eigener Ton,
als Vorbote des Kochens, endlich erfolgt das fortdauernde Aufwal-
len, wobei vom Boden des Gefaͤßes Dampfblaſen aufſteigen. Die
Verdampfung naͤmlich findet bei einer maͤßigen Waͤrme nur an der
Oberflaͤche ſtatt, und obgleich ſie dort bei erhoͤheter Temperatur
immer lebhafter fortgeht, ſo kommen doch, ſo lange die Kochhitze
noch nicht erreicht iſt, immer noch nicht aus dem Innern der Waſ-
ſermaſſe Daͤmpfe hervor. Wenn der Boden des Gefaͤßes die Koch-
hitze erreicht hat, das Waſſer aber noch nicht in gleichem Maaße
durchwaͤrmt iſt, ſo fangen Daͤmpfe an, ſich am Boden des Gefaͤßes
zu bilden, und als elaſtiſches Fluidum in Form kleiner Blaſen auf-
zuſteigen; aber dieſe kleinen Dampfblaſen treten ſogleich in etwas
kaͤlteres Waſſer, wo ſie wieder zu Waſſer werden, und indem neue
[105] Blaſen ſich unaufhoͤrlich wieder erzeugen und wieder zerfallen, ſo
bringt dieſe in jeder Secunde oftmals wiederholte Erneuerung glei-
cher kleiner Bewegungen den Ton hervor, den man wohl das Sin-
gen des Waſſers vor dem Kochen nennt. Steigt dann die Waͤrme
noch etwas hoͤher, wird das Waſſer in allen ſeinen Theilen bis zur
Kochwaͤrme erhitzt, ſo ſteigen die Dampfblaſen bis an die Oberflaͤche
herauf, und das Waſſer erreicht nun, bei offenem Kochen, keine
hoͤhere Temperatur. Die ſo am Boden des Gefaͤßes erzeugten
Daͤmpfe haben diejenige Elaſticitaͤt, welche noͤthig iſt, um den Druck
der Atmoſphaͤre und den Druck der uͤber ihnen ſtehenden Waſſer-
ſaͤule zu uͤberwinden, oder, da der letztere ziemlich unbedeutend zu
ſein pflegt, den Druck, deſſen Maaß die Barometerhoͤhe angiebt.

Wenn man ſich auf hohen Bergen befindet, ſo tritt, wie Sie
ſich erinnern, das Kochen ſchon bei einem niedrigern Waͤrmegrade
ein, und ſelbſt bei einem erheblichen Fallen des Barometers in un-
ſern Gegenden erreicht das kochende Waſſer einen geringern Grad
von Waͤrme, weil die nicht ſo warmen Daͤmpfe ſchon den nur 26
Zoll betragenden Luftdruck durch ihre Elaſticitaͤt uͤberwinden, wozu
ſie nicht im Stande waͤren, wenn das Barometer auf 28 Zoll
ſtaͤnde. Hieraus entſteht in hoch liegenden Gegenden eine Unbe-
quemlichkeit, wenn man ſich offener Gefaͤße zum Kochen bedient,
indem der Erfolg des Kochens, ſofern wir uns dieſes Mittels bedie-
nen, um unſre Speiſen zu bereiten, bei dieſer geringern Waͤrme
nicht vollkommen genug hervorgeht. In ſo hochliegenden Gegen-
den, wo die Kochwaͤrme bei freier Oberflaͤche nicht hinreichen wuͤrde,
um Speiſen weich zu kochen, muß man ſich daher der ganz geſchloſ-
ſenen Gefaͤße bedienen. Die Rumfordſchen Toͤpfe ſind ſo einge-
richtet, daß man ihren Deckel unter einen, ſie oben einfaſſenden,
Rand ſchiebt, ſo daß der von innen kommende Druck des Dampfes
den Deckel nicht heben kann. In dem nun ganz geſchloſſenen
Raume entwickeln ſich die Daͤmpfe, aber da ſie ſich nicht ganz frei
entwickeln koͤnnen, ſo erhitzt das Waſſer ſich mehr, weil die zuneh-
mende Elaſticitaͤt der ſchon entwickelten Daͤmpfe die Entſtehung
neuer Daͤmpfe erſchwert, und ſo kann man in dieſen Gefaͤßen in
hoͤheren und in niedrigeren Gegenden gleich gut eine ſehr hohe Tem-
peratur des in Kochen geſetzten Waſſers hervorbringen. Dieſe ganz
geſchloſſenen Toͤpfe muͤſſen mit einem Sicherheitsventile verſehen
[106] ſein, das heißt, mit einer Oeffnung, die von außen geſchloſſen iſt,
deren Deckel aber ſich hebt und einige Daͤmpfe hervorgehen laͤßt,
wenn der Druck von innen ſehr bedeutend wird. Dieſes iſt noth-
wendig, weil die Daͤmpfe bei zu großer Erhitzung und dadurch
ſteigender Elaſticitaͤt den Topf zerſprengen wuͤrden, wenn ihnen
nicht bei einem beſtimmten, noch nicht allzu hohen, Grade von
Elaſticitaͤt das Ventil einen Ausgang geſtattete.

Und ſo wie hier im ganz verſchloſſenen Raume, bei einem
durch die ſchon entſtandenen Daͤmpfe vermehrten Drucke, das Ko-
chen ſelbſt bei verſtaͤrkter Hitze noch nicht eintritt, ſo findet es um-
gekehrt bei niedrigern Graden der Waͤrme ſtatt, wenn das Waſſer
ſich in verduͤnnter Luft befindet. In dem faſt luftleeren Raume
unter der Luftpumpe ocht das Waſſer bei 23° R. (29° Cent.), wenn
die verduͤnnte Luft noch einen Zoll Queckſilber in der Barometer-
probe zu tragen vermag; es kocht bei 14½° R. (18° C.), wenn
das Barometer ½ Zoll hoch ſteht, bei 7° R., wenn es ¼ Zoll
hoch ſteht. Die Blaſen, die man dann bei fortgeſetztem Auspum-
pen der Luft im Waſſer aufſteigen ſieht, ſind Dampfblaſen, die
unerſchoͤpflich, immer neu hervorgehen. Eben dies Erſcheinen von
Dampfblaſen ſieht man im Waſſerhammer (Fig. 23.), wenn man
das Gefaͤß A mit der Hand erwaͤrmt. Da hier die Luft ganz ent-
fernt und dann das Gefaͤß geſchloſſen worden iſt, ſo leidet die Ober-
flaͤche des Waſſers nur einen ſehr geringen Druck, und wenn man
die in dem Gefaͤße und der Roͤhre enthaltene Fluͤſſigkeit ſo ver-
theilt, daß die Roͤhre BC bis D, das Gefaͤß bis E gefuͤllt iſt, ſo
vermehrt man durch die Waͤrme der Hand die Entſtehung der
Daͤmpfe leicht ſo ſehr, daß ſie durch die enge Roͤhre bei B dringen
und durch die Fluͤſſigkeit BD aufſteigen. Dieſe Dampfblaſen kann
man, da die obere Fluͤſſigkeit BD nicht durch die Hand erwaͤrmt
wird, leicht in ſolchem Maaße hervorgehen laſſen, daß ſie zwar bei
B eintreten, aber die Oberflaͤche D nicht erreichen, ſondern in dem
kalten Theile der Fluͤſſigkeit ihre Elaſticitaͤt wieder verlieren, und
hierin liegt der beſte Beweis, daß man keine Luft aus dem Raume
uͤber E, (der uͤbrigens auch wirklich luftleer iſt,) hinuͤbertreibt, ſon-
dern bloß Daͤmpfe. Wenn bei dem Verſchwinden der Dampfblaſe
das Waſſer zuruͤckfaͤllt, ſo giebt dies einen lebhaften Laut, ſo wie
denn uͤberhaupt das gegen das Ende der Roͤhre anſchlagende Waſſer
[107] hier, weil keine Luft Widerſtand leiſtet, mit einem ziemlich lauten
Schalle anſchlaͤgt, woher auch der Name Waſſerhammer entſtanden iſt.

Einige Fluͤſſigkeiten kochen ei niedrigern Temperaturen als
das Waſſer; reiner Alkohol ſchon bei 79° Cent. (63½° R.),
Schwefel-Aether bei 38° bis 40° Cent. (30½ bis 32° R.);
andre bei hoͤheren Temperaturen. Aber bei welcher Waͤrme ſie
auch im Freien zum Kochen gelangen, allemal haben bei ihrer
Kochwaͤrme die aus ihnen aufſteigenden Daͤmpfe die gleiche Elaſtici-
taͤt, ſie uͤben naͤmlich den Druck aus, welchen die Barometerhoͤhe
in dem Augenblicke anzeigt.

Mittel, die Elaſticitaͤt der Daͤmpfe bei hoͤhern Tempe-
raturen zu beſtimmen. Groͤße dieſer Elaſticitaͤt fuͤr
alle Waͤrmegrade.

Die Anwendung der Daͤmpfe zur Bewegung von Maſchinen
hat Veranlaſſung gegeben, die Elaſticitaͤt der Daͤmpfe auch bei
ſtarker Erwaͤrmung zu beſtimmen, und wir beſitzen zahlreiche Ver-
ſuche uͤber dieſen Gegenſtand, der gleichwohl noch immer nicht
erſchoͤpft iſt. Unter den verſchiedenen Mitteln, die man, um die
alsdann ſehr ſtark wachſende Elaſticitaͤt der Daͤmpfe zu meſſen,
angewandt hat, ſcheint mir die von Arzberger angewandte Ein-
richtung vorzuͤglich eine Erwaͤhnung zu verdienen, weil ſie den von
den Daͤmpfen ausgeuͤbten Druck ſo unmittelbar angiebt. In eine
Metallroͤhre, ſtark genug, um ſelbſt durch heftige Preſſung von
innen nicht zerſprengt zu werden, ABC (Fig. 24.) iſt bei A das
Thermometer angebracht, an deſſen aus der Roͤhre hervorragendem
obern Theile die Temperaturen abgeleſen werden. Die Oeffnung
C iſt durch ein genau paſſendes Kugelventil geſchloſſen, welches
durch Gewichte E, an dem um D beweglichen Hebel-Arme DF
angehaͤngt, mit bekannter Gewalt zugedruͤckt wird. Die Roͤhre
wird durch eine Druckpumpe vermittelſt der Roͤhre bei H gefuͤllt,
und unterdeß die Luft bei G ſowohl als bei C ausgelaſſen. Iſt die
Roͤhre gefuͤllt, das Waſſer durch Auskochen von Luft befreit, und
dann durch Haͤhne bei G und bei B voͤllig eingeſchloſſen, ſo erhitzt
man die Roͤhre ABC und belaſtet nun die Schale E mit Gewich-
ten; offenbar braucht man nur Achtung zu geben, wie hoch das
Thermometer im Innern in dem Augenblicke ſteht, da der Dampf,
[108] den Druck des Gewichtes uͤberwindend, das Ventil bei C hebt, aus
der bekannten Groͤße des Ventils ergiebt ſich der Druck der Daͤmpfe
auf einen Quadratzoll und dann leicht auch die Hoͤhe der Queck-
ſilberſaͤule, die dieſer Druck zu erhalten im Stande waͤre.

Noch vollkommener ſind indeß die von Arago und Du-
long angeſtellten Verſuche, weil dieſe faſt unmittelbar die Queck-
ſilberhoͤhen beobachteten, die der Elaſticitaͤt des Dampfes bei be-
ſtimmter Waͤrme entſprechen. Sie bedienten ſich einer Roͤhre,
worin die comprimirte Luft dem Dampfe das Gleichgewicht hielt,
und da mit eben demſelben Apparate die mit beſtimmten Queck-
ſilberſaͤulen zuſammen gehoͤrende Dichtigkeit der Luft beobachtet war,
ſo konnte man die Verſuche ſo anſehen, als ob ſie eine unmittelbare
Vergleichung der Queckſilberſaͤulen mit den Preſſungen der Daͤmpfe
enthielten. Der Apparat war zwar ſeiner Groͤße wegen ſchwierig
zuſammengeſetzt, aber die ganze Anordnung iſt gleichwohl ſehr ein-
fach. Es ſtand naͤmlich (Fig. 25.) an der einen Seite eines mit
Queckſilber gefuͤllten Gefaͤßes A die mit Luft gefuͤllte geſchloſſene
Roͤhre B, einer oben offenen gegen 70 Fuß hohen Roͤhre C gegen-
uͤber, die ſich nach und nach mit Queckſilber fuͤllte, und die Zuſam-
menſetzung dieſer Roͤhre forderte ſehr ſchwierige Vorſichten. In-
dem man nun auf die Oeffnung D mit Huͤlfe einer Waſſerpreſſe
einen ſehr heftigen Druck auf die Oberflaͤche des Queckſilbers an-
brachte, ſtieg von den in A enthaltenen hundert Pfund Queckſilber
immer ſo viel in die Roͤhre C hinauf, als das Gleichgewicht gegen
jenen heftigen Druck forderte, und zugleich wurde die bei B ein-
geſchloſſene Luft in einen engern Raum gedraͤngt und dabei auch
die Roͤhre B zum Theil mit Queckſilber gefuͤllt. Die Beobachtung
zeigte, welchem Drucke der Queckſilberſaͤule C die verſchiedenen Ver-
dichtungen der Luft in B entſprachen, und nachdem man ſo ſich uͤber-
zeugt hatte, daß ſelbſt bis zu einem Drucke von 27 Atmoſphaͤren
(63 pariſ. Fuß Queckſilber) die Luft in B ſich dem Mariottiſchen
Geſetze gemaͤß verdichtete, konnte man die Roͤhre C ganz weglaſſen,
und ſtatt der Waſſerpreſſe bei D brachte man nun eine Waſſerroͤhre
DE an, die, bis an E mit Waſſer gefuͤllt, bei F auf den Dampf-
keſſel befeſtigt, nun diente, den vollen Druck der Daͤmpfe auf die
Oberflaͤche des Queckſilbers in A zu beobachten. Die Verſuche wur-
den bis zu einem Drucke der Daͤmpfe, welcher 24 Atmoſphaͤren
[109] betrug, fortgeſetzt, und nach dem dadurch als ziemlich ſicher angege-
benen Geſetze noch weiter gerechnet. Das einzige, was bei dieſen,
ſonſt ſehr vollkommenen Verſuchen nicht ganz ſicher ſein koͤnnte, iſt
die Beobachtung der Thermometer, die in Flintenlaͤufen, mit Queck-
ſilber umgeben, in den Dampfraum eingetaucht waren, und deren
Roͤhren und Scalen ſich außerhalb befanden; indeß iſt auch in
Hinſicht auf dieſe Beſtimmung der Waͤrme, worauf hier alles an-
koͤmmt, ſo vorſichtig als moͤglich verfahren, wenn auch nicht alle
Zweifel uͤber die Genauigkeit der Waͤrme-Angaben ganz gehoben
ſind. Aus dieſen letztern Verſuchen haben ſich die Maaße der
Elaſticitaͤt der ſehr erhitzten Daͤmpfe etwas groͤßer als aus Arz-
bergers Verſuchen ergeben ^*), ſo daß die Pariſer Verſuche bei
224 Gr. Centeſ. ſchon einen Druck von 24 Atmoſphaͤren angeben,
ſtatt daß Muncke's, nach Arzbergers Verſuchen gefuͤhrte
Rechnung, nur 21 Atmoſphaͤren giebt, und die Pariſer Verſuche fuͤr
40 Atmoſph. Druck nur 252½ Gr. Cent. fordern, ſtatt 263 Gr.
nach Arzberger, endlich fuͤr 50 Atm. Druck 266 Gr. Cent.
dieſe 280° Cent.

Da es der Muͤhe werth iſt, den Druck, welchen die Waſſer-
daͤmpfe bei niedrigen und hohen Temperaturen ausuͤben, zu kennen,
ſo theile ich noch folgende Ueberſicht der Ergebniſſe der bisherigen
Verſuche mit. Selbſt bei der Nulltemperatur iſt die Elaſticitaͤt der
Daͤmpfe nicht ganz verſchwindend, jedoch iſt der ausgeuͤbte Druck
da nur einer Queckſilberſaͤule von 1½ Linien oder 0,13 Zoll gleich, bei
25 Gr. Cent. (20° R.) 0,85 Zoll, bei 50° C. (40° R.) 3,37 Zoll,
bei 75° C. (60° R.) 10,75 Zoll, bei 100° C. (80° R.) 28 Zoll;
bei 125° C. (100°R.) ungefaͤhr 2¼ Atmoſph. oder 63 Zoll, bei
150° C. (120° R.) reichl. 4½ Atmoſph., bei 175° C. (140° R.)
ungefaͤhr 8½ Atmoſphaͤren, bei 200° Cent. (160° R.) 15 Atmo-
ſphaͤren, bei 224 Gr. Cent. (179⅓° R.) 24 Atmoſphaͤren, nach
Angabe der Verſuche von Arago und Dulong.

Der Alcoholdampf hat bei gleicher Waͤrme groͤßere Elaſticitaͤt,
welches ſchon daraus, daß der Alcohol bei 79° C. (62 bis 63° R.)
kocht und ſein Dampf alſo dann 28 Zoll Queckſilber traͤgt, erhellt;
[110] bei 50° Cent. iſt ſeine Elaſticitaͤt = 7 Zoll, bei 100° Cent. =
64 Zoll, bei 125° C. = 5 Atmoſphaͤren. Noch groͤßer iſt die Ela-
ſticitaͤt der Daͤmpfe des ſchon bei 38° kochenden Schwefel-Aethers;
ſie betraͤgt bei 38° Cent. 28 Zoll, bei 80° Cent. 4½ Atmoſphaͤ-
ren. Dagegen erreicht der Queckſilberdampf erſt bei der ſehr großen
Hitze von 356° Cent. (285° R.), wo das Queckſilber kocht, eine
elaſtiſche Kraft, die dem Drucke der Atmoſphaͤre gleich iſt, und bei
niedrigen Temperaturen iſt daher die Elaſticitaͤt des Queckſilber-
dampfes ſehr unbedeutend.

Elaſticitaͤt der Daͤmpfe, die nicht ihre groͤßte Dichtig-
keit haben und der mit Luft gemiſchten Daͤmpfe.

Wenn in einem luftleeren Raume ſich nur wenig Waſſer
befindet, ſo geht dieſes bei erhoͤheter Waͤrme gaͤnzlich in Dampf
uͤber, und dieſer Dampf hat, ſo lange noch etwas von tropfbarem
Waſſer uͤbrig war, die groͤßeſte Dichtigkeit, welche er bei der eben
ſtatt findenden Temperatur, vorausgeſetzt, daß dieſe dauernd genug
iſt, erreichen konnte. Aber wenn nun gar kein Waſſer mehr uͤbrig
iſt, und die Waͤrme noch immer hoͤher ſteigt, ſo wuͤrde der Dampf
mehr Waſſer aufnehmen koͤnnen, und ſeine Dichtigkeit iſt alſo nun
nicht ſo groß, als ſie der Waͤrme gemaͤß ſein koͤnnte. Es laͤßt ſich
aus den angeſtellten Verſuchen ſchließen, daß die Elaſticitaͤt ſich dann
zu der bei der groͤßeſten Dichtigkeit eintretenden verhaͤlt, wie dieſe
Dichtigkeiten ſelbſt. Haͤtte man alſo beobachtet, daß bei 50° Cent.
der letzte Tropfen Waſſer verſchwand, und ließe nun die Erhitzung
bis 100° Cent. ſteigen, ſo wuͤrde man, wenn der Raum, welchen
der Dampf einnimmt, noch immer gleich waͤre, ſagen: Der Dampf
von 100° ſollte 7⅕ mal ſo dicht ſein, als Dampf von 50°, und
dann wuͤrde ſeine Spannkraft 28 Zoll betragen; da er aber nur ſo
dicht iſt, als der Dampf von 50° es ſchon war, ſo betraͤgt ſeine
Elaſticitaͤt nur kaum 4 Zoll (eigentlich 28 divid. mit 7⅕ alſo
3,89 Zoll), ſo daß ſie bei der Erhitzung nur um ½ Zoll Queck-
ſilberhoͤhe zugenommen hat, ſtatt daß ſie bei ſo viel hoͤherem Waͤrme-
grade um 24⅔ Zoll zugenommen haͤtte, wenn Waſſer genug vor-
raͤthig geweſen waͤre, um dem Dampfe die dieſer hoͤhern Tempera-
tur entſprechende Dichtigkeit zu geben.

Dieſe Betrachtungen bezogen ſich auf Daͤmpfe, die ungemiſcht
mit Luft einen Raum, als eigenthuͤmliche elaſtiſche Fluͤſſigkeit, ganz
allein ausfuͤllten; aber da die in der atmoſphaͤriſchen Luft befind-
lichen Daͤmpfe zu wichtigen meteorologiſchen Betrachtungen Anlaß
geben, ſo verdient auch die Frage, wie ſich die mit Luft gemiſchten
Daͤmpfe verhalten, eine naͤhere Unterſuchung. Und hier iſt es nun
hoͤchſt merkwuͤrdig, daß die Menge der Daͤmpfe gleich groß bei
gleicher Temperatur iſt, es mag in dem Raume, der ſie aufnimmt,
atmoſphaͤriſche Luft enthalten ſein, oder nicht. Man ſollte aller-
dings glauben, erſtlich daß ein ſchon mit Luft gefuͤllter Raum nicht
im Stande ſei, nun auch noch ebenſo viele Daͤmpfe, als die Tem-
peratur es im leeren Raume geſtatten wuͤrde, aufzunehmen, und
zweitens daß ein in der Luft enthaltener Dampf doch den Druck
der umgebenden Luft auszuhalten habe und dieſem mit der gerin-
geren, ihm bei niedriger Temperatur eigenen, Elaſticitaͤt nicht wi-
derſtehen koͤnne; — beide Vermuthungen ſind irrig. Wir ſind
daher genoͤthiget anzunehmen, daß die Daͤmpfe ſich ſo mit der Luft
vereinigen, daß ſie, gleichſam zwiſchen den Lufttheilchen ihren Platz
einnehmend, dem Drucke der Luft nicht ſo ausgeſetzt ſind, wie es
bei dem gegenſeitigen Drucke groͤßerer Maſſen der Fall waͤre. In-
dem ſo die Luft und der Dampf, ſo als ob ſie ganz unabhaͤngig von
einander waͤren, den Raum erfuͤllen und ihren Druck ausuͤben,
erleidet eine dem gemeinſchaftlichen Drucke beider ausgeſetzte Flaͤche
eine Preſſung, die der Summe derjenigen Preſſungen gleich iſt, die
von der Luft allein und vom Dampfe allein wuͤrden ausgeuͤbt wer-
den. Gay-Luſſac hat, um dies genau zu zeigen, ein Inſtru-
ment angewandt, das ich ſchon vorhin zu einem oberflaͤchlichen
Verſuche angewandt habe, und das ich nun vollſtaͤndiger erklaͤren
muß (Fig. 21.). Die weitere Roͤhre AF iſt genau getheilt, da-
mit man den Raum, welchen die Luft vor der Miſchung mit Dampf
und nachher einnimmt, genau vergleichen koͤnne. Sie ſteht in
freier Verbindung mit der engen Roͤhre TT′, kann von oben, in-
dem man die oberhalb A liegenden Stuͤcke abſchraubt, mit Queck-
ſilber gefuͤllt werden, und hat unten einen Hahn W, um Queck-
ſilber ausfließen zu laſſen. — Die der Beruͤhrung mit Queckſilber
ausgeſetzten Theile, die nicht von Glas ſein koͤnnen, muͤſſen von
polirtem Eiſen ſein, um nicht vom Queckſilber angegriffen zu wer-
[112] den. Der bei A aufzuſchraubende Theil beſteht aus einem groͤßern
Recipienten, der mit vollkommen trockener Luft (atmoſphaͤriſcher
oder einer kuͤnſtlichen Luft-Art,) gefuͤllt wird, aus einem Hahne Y,
der den Zutritt der Luft bei einer Stellung geſtattet, bei der andern
Stellung hindert, und aus einem zweiten Hahne R, der eben dieſe
Beſtimmung hat. Man trocknet nun alle Theile des Inſtruments
vollkommen, fuͤllt die Roͤhre FA und alſo zugleich auch TT′ mit
ganz trockenem und keine Luft enthaltendem Queckſilber, und
ſchraubt den obern Theil, in deſſen Ballon ſich voͤllig trockene Luft
befindet, auf. Nun werden die Haͤhne Y, R, geoͤffnet, und zu-
gleich dem Queckſilber bei W ein Ausfluß geſtattet, damit die weite
Roͤhre ſich nach und nach mit trockener Luft fuͤlle. Da man das
Ausfließen des Queckſilbers unterbrechen kann, wenn man will, ſo
nimmt man den Augenblick wahr, da ein angemeſſener Theil AH
mit Luft gefuͤllt iſt; dann ſperrt man den Hahn W und hierauf
auch den Hahn R. Da die Luft aus dem Ballon austretend ſich
ausdehnte, ſo iſt in AH verduͤnnte Luft, und die Oberflaͤche H iſt
daher hoͤher als h; man bringt aber die Luft AH zu eben dem
Grade von Elaſticitaͤt, wie die aͤußere Luft, indem man bei h Queck-
ſilber zugießt, und damit inne haͤlt, wenn die hiedurch in einen
engern Raum gebrachte Luft das Queckſilber in H genau ſo hoch
als in h haͤlt. Jetzt iſt alſo AH mit ganz trockener Luft gefuͤllt,
deren Elaſticitaͤt durch die gerade ſtatt findende Barometerhoͤhe
beſtimmt wird, indem bei horizontaler Oberflaͤche Hh, der Druck
der innern Luft genau dem Drucke der aͤußeren das Gleichgewicht
haͤlt. Um nun Daͤmpfe in den Raum AH zu bringen, ſchraubt
man den Ballon oberhalb R ab und ſchraubt dagegen einen andern
Hahn an der Stelle von Y an. Dieſer Hahn Y iſt nicht durch-
bohrt, ſondern hat, wie ſchon fruͤher erwaͤhnt iſt, eine kleine Ver-
tiefung, die ſich, wenn man das kleine Gefaͤß oberhalb mit Waſſer
fuͤllt und dieſe Vertiefung auf die obere Seite des Hahnes bringt,
auch mit Waſſer fuͤllt, und, bei einer halben Umdrehung des Hah-
nes in ſeiner genau ſchließenden Faſſung, dieſen Tropfen nach un-
ten hin fuͤhrt, wo er, wenn der Hahn R geoͤffnet iſt, verdampft und
den Raum AH mit Daͤmpfen fuͤllt. Man wiederholt das Aufneh-
men eines Tropfens und das Hinabfuͤhren zum Verdampfen ſo
lange bis keine neue Dampf-Erzeugung, die ſich durch ein Hinab-
[113] draͤngen der Queckſilberflaͤche H kenntlich macht, mehr eintritt;
alsdann iſt man ſicher, daß die Saͤttigung eingetreten iſt, das
heißt, daß ein Dampf von der groͤßeſten Dichtigkeit, die bei dieſer
Temperatur erreicht werden kann, in AH vorhanden iſt. Aber da
durch den hinzu gekommenen Dampf die Luft das Queckſilber bei
H herab, bei h hinauf gedraͤngt hat, ſo uͤben die vermiſchten elaſti-
ſchen Fluͤſſigkeiten einen etwas groͤßern Druck als den der Atmo-
ſphaͤre aus; es iſt daher vortheilhaft, mit großer Vorſicht ein wenig
Queckſilber bei W ausfließen zu laſſen, damit die ſich ausdehnenden
elaſtiſchen Fluͤſſigkeiten AH zu dem genauen Drucke der Atmoſphaͤre
zuruͤckgefuͤhrt werden; man muß wohl Achtung geben, den Hahn
W in dem Augenblicke zu ſchließen, wo beide Oberflaͤchen H, h,
genau gleich hoch ſtehen; dann uͤbt wieder die feuchte Luft eben den
Druck aus, den vorhin die trockene ausuͤbte, der naͤmlich dem Ba-
rometerſtande entſpricht.

Um ein der Natur gemaͤßes Zahlenbeiſpiel anzunehmen, will
ich vorausſetzen, man ſtelle den Verſuch in einem bis auf 23° R.
(28¾° Cent.) erwaͤrmten Zimmer an, und die trockene Luft habe
gerade 27 Theile eingenommen, als ihr Druck dem Drucke der
aͤußern Luft gleich war, dieſer Druck aber entſpreche genau der
Barometerhoͤhe von 28 Zoll; dann wird man nach Vollendung des
Verſuches die feuchte Luft 28 Theile einnehmen ſehen. Es iſt
naͤmlich die Elaſticitaͤt eines Waſſerdampfs von groͤßter Dichtigkeit
bei 23° R. gerade 1 Zoll, die Elaſticitaͤt einer von 27 Theilen auf
28 Theile ausgedehnten Luft aber = 27 Zoll, wenn ſie bei ihrer
erſten Dichtigkeit = 28 Zoll war; die Elaſticitaͤt der Daͤmpfe erſetzt
alſo genau den Druck, der wegen der Ausdehnung der Luft um
1 Zoll geringer haͤtte ausfallen ſollen.

Nach dieſer vielleicht etwas zu ſtrengen Darſtellung des Be-
weiſes, daß die Elaſticitaͤt des Dampfes ſich ganz genau als die
Elaſticitaͤt der Luft verſtaͤrkend zeigt, daß die Daͤmpfe ihre Wirkung
in der Luft genau ſo wie im luftleeren Raume ausuͤben, wenn ſie
gleich in der Luft ſich etwas langſam, im leeren Raume ſehr ſchnell
entwickeln, will ich nun auch nur noch eine einzige Bemerkung
uͤber die Elaſticitaͤt der Daͤmpfe beifuͤgen. Ich muß Sie, um dieſe
einzuleiten, an die fruͤher bewieſene Behauptung erinnern, daß die
Daͤmpfe einer nicht ſo leicht kochenden Fluͤſſigkeit bei gleicher Waͤrme
III. H
[114] weniger Elaſticitaͤt beſitzen, als die Daͤmpfe einer bei geringerer
Waͤrme kochenden Fluͤſſigkeit; da nun Salzwaſſer erſt bei etwas
hoͤherer Temperatur zum Kochen koͤmmt als reines Waſſer, ſo
muͤſſen die Daͤmpfe des ſalzigen Waſſers etwas weniger Elaſticitaͤt
beſitzen, als die des ſuͤßen Waſſers. Der Schluß iſt keinem Zweifel
unterworfen; aber bekanntlich ſteigt in den Daͤmpfen des ſalzigen
Waſſers kein Salz mit auf, ſondern die Daͤmpfe geben ſuͤßes
Waſſer; — warum ſind denn alſo dieſe Daͤmpfe gleichwohl an
Elaſticitaͤt von denen verſchieden, die ohne Zuſatz von Salz zum
Waſſer entſtanden ſind? Der Grund muß wohl der ſein, daß das
im Waſſer enthaltene Salz gleichſam mit dem Waͤrmeſtoffe um
den Beſitz des Waſſers ſtreitet; der Waͤrmeſtoff kann ſich nicht mit
der ganzen Quantitaͤt Waſſer verbinden, die ihm bei reinem Waſſer
zukaͤme, ſondern das Salz fordert einen Theil hievon, und daher iſt
der Salzwaſſerdampf, bei gleicher Temperatur und ſo lange er ſich
uͤber dem noch uͤbrigen ſalzigen Waſſer befindet, ein wenig duͤnner,
obgleich der Dampf kein merkbares Theilchen Salz mit fortfuͤhrt.

Dichtigkeit der Daͤmpfe.

Daß auch die Beſtimmung, wie viel Waſſer denn in Daͤmpfen
von beſtimmter Elaſticitaͤt enthalten iſt, von Wichtigkeit ſei, brauche
ich kaum zu bemerken, und ſpaͤtere Betrachtungen werden es noch
mehr zeigen. Das einfachſte Mittel, um zuerſt die Dichtigkeit der
Daͤmpfe des kochenden Waſſers zu finden, iſt das von G. G.
Schmidt angewandte, daß man in einem Glasgefaͤße, welches
nur eine kleine Oeffnung hat, und dieſe roͤhrenfoͤrmig ausgezogen,
um ſie ſchnell an der Lampe zuſchmelzen zu koͤnnen, Waſſer zum
Kochen bringt, und in dem Augenblicke, wo der letzte Tropfen ver-
kocht, die Oeffnung zuſchmelzt. Wenn man dann das Gefaͤß abwaͤgt,
und dieſes Gewicht mit dem vergleicht, welches bei vollkommener
Anfuͤllung mit Waſſer von gegebener Temperatur ſtatt findet, ſo
kennt man, weil man ja auch das Gewicht des leeren Gefaͤßes
beſtimmen kann, das Verhaͤltniß des Gewichtes der Daͤmpfe zu
dem Gewichte des Waſſers und folglich auch zu dem Gewichte
trockener Luft. Die Dichtigkeit der Waſſerdaͤmpfe bei niedrigern
Temperaturen hat man durch ein anderes Verfahren beſtimmt.
Der ungeloͤſchte Kalk hat die Eigenſchaft aus feuchter Luft alle
[115] Daͤmpfe an ſich zu ziehen; wenn man alſo ein Gefaͤß ſo mit einem
Raume, worin Waſſer bei beſtimmter Temperatur verdampft, in
Verbindung ſetzt, daß jenes ſich mit Daͤmpfen fuͤllt, dann aber
den Zutritt neuer Daͤmpfe hemmt und eine abgewogene Quantitaͤt
ungeloͤſchten Kalk hineinbringt, ſo zeigt die Gewichtszunahme des
Kalks, nachdem er die Feuchtigkeit aufgenommen hat, wie viel
Waſſer als Dampf in jenem Raume enthalten war.

Genauer als dieſe Verſuche ſind indeß die von Gay-Luſ-
ſac ſowohl als von Muncke angeſtellten. In einem mit voͤllig
ausgetrockneter Luft gefuͤllten Glasgefaͤße waren kleine hohle Glas-
kugeln, die mit einer abgewogenen Menge Waſſer gefuͤllt und dann
zugeſchmolzen worden, ſo gelegt, daß man ſie in dem geſchloſſenen
Raume zerſchlagen konnte. Indem man nun Achtung gab, bei
welchem Waͤrmegrade dieſes, nun mit der trockenen Luft in Be-
ruͤhrung gekommene, Waſſer gerade eben in Dampf verwandelt
war, kannte man die Dichtigkeit des dieſer Temperatur entſprechen-
den Dampfes, naͤmlich des Dampfes, welcher die groͤßeſte Dichtig-
keit hat, die bei dieſer Waͤrme ſtatt finden kann. War zum Bei-
ſpiel das Gefaͤß ſo groß, daß es 11760 Gran Waſſer (von 4°
Temperatur, wo das Waſſer die groͤßte Dichtigkeit hat,) faßte, und
fand man, daß 1 Gran Waſſer genau bei 50° Cent. verdampft
war, ſo ſah man, daß Dampf von der groͤßten Dichtigkeit bei
50° Cent. = \frac{1}{11760} = 0,000085 der Dichtigkeit jenes Waſſers
hat. Ein Dampf von dieſer Waͤrme beſitzt eine Elaſticitaͤt, die
3,37 Zoll Queckſilber das Gleichgewicht haͤlt; und Luft von dieſer
Waͤrme hat die Dichtigkeit = \frac{1}{917} bei einer Elaſticitaͤt = 28 Zoll
Queckſilber, alſo eine Dichtigkeit = \frac{1}{7620} = 0,000131 bei einer
Elaſticitaͤt = 3,37 Zoll Queckſilber; die Dichtigkeit = 0,000085
jenes Dampfes iſt alſo beinahe \frac{10}{16} der Dichtigkeit einer ebenſo war-
men und ebenſo viel Druck ausuͤbenden Luft ^*).

Alle dieſe Verſuche ſtimmen, wenn man auf kleine, hier wohl
unvermeidliche, Unterſchiede nicht ſieht, dahin uͤberein, daß, wenn
man die Rechnung fuͤr jede Temperatur ebenſo fuͤhrt, immer die
Verhaͤltnißzahl ⅝ oder 1 zu 1,6 fuͤr die Dichtigkeit des Waſſer-
dampfes gegen ebenſo warme und eine gleiche Elaſticitaͤt beſitzende
Luft hervorgeht.

Einen Zweifel, der in Beziehung auf die Dichtigkeit der Daͤm-
pfe Ihnen aufſtoßen koͤnnte, muß ich noch bemerken. Es koͤnnte
ſcheinen, als ob bei einer Compreſſion des Waſſerdampfes durch
einen Kolben ſeine Dichtigkeit ebenſo wie die Dichtigkeit der zuſam-
mengepreßten Luft zunehmen muͤßte; aber das iſt nicht der Fall,
ſondern wenn ein Cylinder, in welchem ſich noch Waſſer befindet,
mit Dampf von der groͤßeſten Dichtigkeit gefuͤllt iſt, und nun ein
Kolben den Dampf auf einen engern Raum beſchraͤnkt, ſo ſchlaͤgt
ſich, bei gleich bleibender Waͤrme, tropfbares Waſſer nieder, und
der uͤbrige Raum bleibt nur noch mit Dampf von der vorigen
Dichtigkeit gefuͤllt. Wenn der Dampf ſich auf dieſe Weiſe nieder-
ſchlaͤgt, ſo fuͤllt ſich der ganze Raum mit ſichtbarem Dunſte, wel-
cher an den Waͤnden des Gefaͤßes, indem die in ihm latent gewe-
ſene Waͤrme entweicht, ſich in feinen Waſſertroͤpfchen niederſchlaͤgt.
Bei der Compreſſion eines Dampfes, der wegen Mangel an Waſſer
nicht ſeine groͤßte, der ſtatt findenden Waͤrme entſprechende, Dich-
tigkeit hat erreichen koͤnnen, verhaͤlt es ſich anders; da naͤmlich
tritt der Dunſt- und Waſſerniederſchlag erſt dann ein, wenn bei
der Compreſſion jener Punct der groͤßeſten Dichtigkeit uͤberſchritten
iſt; ehe dieſer erreicht iſt, behaͤlt der, in Vergleichung gegen ſeinen
fruͤhern Zuſtand, etwas verdichtete Dampf noch immer ſeine Durch-
ſichtigkeit und erlangt nach dem Maaße der Verdichtung eine
groͤßere Elaſticitaͤt.

So wie in dem eben erwaͤhnten Falle der Dampf von groͤße-
ſter Dichtigkeit bei der Compreſſion ſogleich in Dunſt und Waſſer
verwandelt wird, ſo geſchieht es auch bei der geringſten Abkuͤhlung.
Wir ſehen dies bei dem frei hervorgehenden Dampfe an der Ober-
flaͤche heißen Waſſers, wo unmittelbar auf der Oberflaͤche der ſehr
heiße Dampf vollkommen durchſichtig iſt, in geringer Entfernung
aber, wo die Dichtigkeit des Dampfes noch wenig veraͤndert iſt,
ein Dunſt ſichtbar wird, weil bei der eintretenden Abkuͤhlung ein
[117] Dampf von dieſer Dichtigkeit nicht mehr als durchſichtiger Dampf
beſtehen kann; in weiterer Entfernung wird dieſer Dunſt wieder
unſichtbar, indem der in einen groͤßern Raum ausgebreitete Dampf
denjenigen Grad von Verduͤnnung erreicht, der einem bei der Waͤrme
der Atmoſphaͤre gebildeten Dampfe entſpricht. — Das niederge-
ſchlagene Waſſer in den Dunſttheilchen geht durch neue Verdam-
pfung in den elaſtiſchen Dampfzuſtand uͤber.

Daß man durch aͤhnliche Verſuche die Dichtigkeit des Alcohol-
dampfes, des Dampfes von Schwefel-Aether u. ſ. w. gefunden hat,
erwaͤhne ich nur kurz, und fuͤge nur noch eine Bemerkung uͤber
die Daͤmpfe des Queckſilbers hinzu. Da ohne Zweifel in dem
leeren Raume des Barometers, (im Torricelliſchen Vacuum) ſich
Queckſilberdaͤmpfe entwickeln, die ſich zuweilen ſogar dadurch kennt-
lich machen, daß feine Queckſilbertroͤpfchen ſich oben an der Roͤhre
anlegen, ſo ſcheint die Beſorgniß zu entſtehen, daß dieſe durch ihre
Elaſticitaͤt den Stand des Barometers erniedrigen moͤchten. Dieſe
Beſorgniß iſt ungegruͤndet; denn da man findet, daß Alcoholdampf
bei einer Waͤrme von 40 Graden unter dem Kochpuncte des Al-
cohol, und Aetherdampf bei einer Waͤrme von 40 Gr. unter dem
Kochpuncte des Aethers, ziemlich eben die Elaſticitaͤt haben, wie
Waſſerdampf bei einer Waͤrme von 40 Gr. unter dem Kochpuncte
des Waſſers, ſo ſchließt man, wenn gleich dieſe Regel nur obenhin
richtig iſt, daß Queckſilber von 56° Cent. nur Daͤmpfe von eben
der Elaſticitaͤt wie Waſſer von -200° Cent. hervorbringen muß,
oder daß bei 300° Cent. unter dem Kochpuncte beider Fluͤſſigkeiten
die Elaſticitaͤten gleich ſind. Aber die Elaſticitaͤt eines ſo unge-
mein kalten Waſſerdampfes wuͤrde kein Zehntauſendtel Linie Queck-
ſilber mehr tragen, alſo wird auch jener Queckſilberdampf unſere
Beobachtungen nie unrichtig machen.

Latente Waͤrme der Daͤmpfe.

Daß der Dampf durch Waͤrme-Aufwand entſteht, habe ich
ſchon zu Anfang bemerkt, und es iſt nicht ſchwer dieſen Waͤrme-
Aufwand genauer zu beſtimmen. Die uͤber dem kochenden Waſſer
ſich erhebenden Daͤmpfe zeigen ſich, wenn man ein Thermometer
in ihnen aufſtellt, ebenſo warm als das kochende Waſſer ſelbſt;
aber ihre Hervorbringung fordert eine große Menge Waͤrme, und
[118] eben dieſe Waͤrme findet man auch wieder, wenn man Daͤmpfe zur
Erwaͤrmung kalter Koͤrper anwendet. Miſcht man 1 Pfund
Waſſer von 100° Cent. mit 1 Pfunde Waſſer von 10° Cent.,
ſo iſt die Temperatur der Miſchung 55°; aber wenn man Waſſer-
daͤmpfe von 100° in Waſſer von 10° uͤbergehen laͤßt, ſo bedarf
es lange keines Pfundes Dampf, um die Miſchung zu 55° Waͤrme
zu bringen. Sie uͤberſehen leicht, daß ein Verſuch, ſo angeſtellt,
daß man die kochend heißen Daͤmpfe in kaltes Waſſer hinein leitet,
und dann die aufgewandte Dampfmenge durch Abwaͤgen vor und
nach dem Verſuche, und zugleich die Erwaͤrmung beſtimmt, die
latente Waͤrme der Daͤmpfe geben muß. Haͤtte man z. B. gefun-
den, daß 61 Gewichttheile Waſſer von 20° C. ein Zuſtroͤmen von
einem Gewichttheile Waſſerdampf von 100° C. forderten, um
jenes Waſſer auf 50° C. zu bringen; ſo wuͤrde man ſchließen, da
61 Theile um 10 Grade erhitzt ſind, ſo wuͤrde 1 Theil um 610
Grade erhitzt ſein; der eine Gewichttheil Dampf gab alſo 610 Grade
Waͤrme her, und da er dabei nur um 70 Gr., naͤmlich von 100
bis 30, abgekuͤhlt wurde, ſo mußten die uͤbrigen 540° Cent.
(432° R.) dadurch hervorgehen, daß der Dampf in Waſſer ver-
wandelt wurde, oder aus der latenten Waͤrme des Dampfes hervor-
gehen. So wie alſo 1 Pfund Eis zum Schmelzen ebenſo viel
Waͤrme verbraucht, als 1 Pfund Waſſer, um 75° Cent. erhitzt zu
werden, ebenſo fordert 1 Pfund Waſſer, um in Dampf verwan-
delt zu werden, ebenſo viel Waͤrme, als noͤthig iſt, um 10 Pfund
Waſſer um 54° C. oder um 1 Pf. Waſſer um 540 Gr. Cent.
(432° R.) zu erhitzen. Die Anwendung des Eis-Apparats giebt
eben dieſes Reſultat.

Ob dieſe latente Waͤrme der Daͤmpfe immer gleich bleibe,
auch bei hoͤhern Temperaturen; ob die Wirkung der ſtark erhitzten
und daher ſehr elaſtiſchen Daͤmpfe mehr betrage als dem einfachen
Verhaͤltniſſe des aufgewendeten Feuermaterials angemeſſen iſt? —
dieſe und noch mehrere aͤhnliche Fragen darf ich hier wohl uͤber-
gehen, doch bemerke ich, daß die bisherigen Verſuche fuͤr eine genau
dem Aufwande an Feuermaterial angemeſſene Wirkung ſprechen.

Anwendung der Daͤmpfe zum Heitzen, zum Kochen u. ſ. w.

So ſehr auch die Lehre von der Waͤrme uͤberhaupt mit den
Beduͤrfniſſen und Geſchaͤften des buͤrgerlichen Lebens in Verbin-
dung ſteht, ſo iſt doch wohl kein Theil derſelben, der zahlreichere
und auffallendere Anwendungen darboͤte, als die Lehre von den
Daͤmpfen. Ich will mit den minder großen Anwendungen anfan-
gen und dann zu den Dampfmaſchinen, als der erfolgreichſten
Anwendung, uͤbergehen.

Daß man die Daͤmpfe zum Erwaͤrmen, zum Trocknen, zum
Heitzen von Zimmern, anwenden kann, iſt offenbar, und dieſe An-
wendung wird vorzuͤglich da vortheilhaft, wo irgend eine Art von
Fabrication das Hervorgehen von Daͤmpfen bewirkt, und wo man
daher keinen eignen Aufwand von Brennmaterial zur Erwaͤrmung
noͤthig hat. Man leitet zu dieſem Zwecke die Daͤmpfe in Roͤhren,
deren Oberflaͤche nicht polirt iſt, fort, weil die ſtrahlende Waͤrme
dann beſſer in die zu heitzenden Raͤume ausſtroͤmt; man kann bei
dieſer Einrichtung die Roͤhren am Fußboden der Zimmer und durch
die ganze Laͤnge der Zimmer fortleiten, wodurch der Vortheil einer,
beſonders im unteren Theile der Luft ſtatt findenden, und einer
gleichfoͤrmigen Erwaͤrmung, erreicht wird. Da der Dampf, indem
er ſich in den Roͤhren abkuͤhlt, in Waſſer verwandelt wird, ſo
muͤſſen die Roͤhren etwas geneigt liegen, um dem Waſſer einen
Zuruͤckfluß in den Keſſel zu geſtatten. Dieſe Heitzung gewaͤhrt
ſofern eine Sicherung gegen Feuersgefahr, als man bei einer durch
viele Theile eines großen Gebaͤudes gehenden Heitzung nicht mehr
als ein Feuer, das man in einem ſehr wohl verwahrten Raume
anbringen kann, noͤthig hat, ſtatt daß ſonſt alle einzelnen Feuer
gleiche Aufmerkſamkeit fordern. In manchen Faͤllen iſt auch das
eine Annehmlichkeit, daß die Roͤhren nie ſo brennend heiß werden,
als bei unmittelbarer Heitzung durch Feuer. Dieſe Annehmlichkeit
iſt beſonders da von Wichtigkeit, wo man in Fabriken Gegenſtaͤnde
[120] irgend einer Art durch das Anhaͤufen um dieſe Roͤhren oder durch
das Aufhaͤngen an denſelben trocknen will, indem da ein ſtaͤrkerer
Waͤrmegrad leicht Beſchaͤdigung hervorbringt.

Durch die Zuleitung der Daͤmpfe in Gefaͤße, die nicht ſelbſt
auf dem Feuer ſtehen, kann man die in denſelben enthaltenen Ge-
genſtaͤnde erwaͤrmen, und hat dabei den Vortheil, nicht bloß ſich
eines hoͤlzernen Gefaͤßes, das man nicht dem Feuer unmittelbar
ausſetzen duͤrfte, bedienen zu koͤnnen, ſondern auch leichter denjeni-
gen maͤßigen Grad von Waͤrme zu erhalten, der zu irgend einem
Zwecke erforderlich iſt. Wenn die Daͤmpfe in großer Menge zu-
ſtroͤmen, ſo kann man mit Waſſerdaͤmpfen Waſſer zum Kochen
bringen.

Man hat die Vortheile des im Dampfe Kochens oft geruͤhmt.
Dieſes im Dampfe Kochen beſteht darin, daß in dem Topfe ſich,
etwa in der halben Hoͤhe, ein durchloͤcherter Boden befindet, auf
welchen man die zu kochenden Speiſen legt, waͤhrend Waſſer oder
auch Fleiſch im Waſſer ſich im unteren Theile des Topfes befindet.
So werden jene Speiſen nur von dem Dampfe durchdrungen, was
in manchen Faͤllen vortheilhafter ſein ſoll. Ein ſolcher Topf muß
ziemlich dicht verſchloſſen ſein, damit nicht durch das Entweichen
zu vielen Dampfes ein oͤfteres Nachfuͤllen neuen Waſſers noͤthig
werde. Der Zweck der voͤllig geſchloſſenen Kochgefaͤße, der Rum-
fordſchen Toͤpfe, iſt ein anderer, naͤmlich der, bei gehinderter Ver-
dampfung die Waͤrme zu verſtaͤrken, und dieſe Einrichtung der
Kochgefaͤße iſt daher Holz erſparend, weil bei dem Kochen in offenen
Gefaͤßen eine große Menge Hitze zum Entſtehen des verloren gehen-
den Dampfes verwandt wird, hier hingegen dieſe Waͤrme zugleich
dazu wirkt, groͤßere Hitze hervorzubringen und dadurch die gewoͤhn-
lichen Erfolge des Kochens ſchneller, zugleich aber noch groͤßere Wir-
kungen, ein Zerkochen von Knochen u. ſ. w., hervorzubringen. Auch
fuͤr das gewoͤhnliche Kochen knuͤpft ſich eine Regel an die Bemer-
kung, daß eine ſtarke Dampf-Erzeugung unnuͤtzen Waͤrme-Auf-
wand fordert, naͤmlich die, daß man ein zwar ununterbrochenes,
aber nie ſehr heftiges Kochen anwenden muß, indem bei dem letz-
tern der Waͤrmegrad nicht merklich erhoͤhet wird, waͤhrend die vielen
verloren gehenden Daͤmpfe Waͤrme unnuͤtz fortfuͤhren. Geſalzenes
Waſſer nimmt beim Kochen etwas mehr Waͤrme an, eine Schichte
[121] von Fett auf der Oberflaͤche hindert das Kochen noch etwas laͤnger,
oder bewirkt, daß eine groͤßere Waͤrme eintritt, ehe das geſalzene
und mit Fett bedeckte Waſſer zum Kochen koͤmmt; — ſchon durch
dieſe Wirkung tragen jene beiden Umſtaͤnde bei, ein beſſeres Weich-
werden der Speiſen zu bewirken.

Die Chemiker bedienen ſich des Erhitzens im Marienbade, da-
mit der zu erhitzende Koͤrper gewiß nicht einer groͤßern Hitze, als der
Kochwaͤrme des Waſſers ausgeſetzt werde; — dieſes Marienbad iſt
naͤmlich ein Gefaͤß mit kochendem Waſſer, in welchem dasjenige
Gefaͤß aufgeſtellt iſt, worin ſich der zu erhitzende Koͤrper befindet.

Die Deſtillation gruͤndet ſich auf die Eigenſchaft der Fluͤſſig-
keiten, ſich bei beſtimmten Waͤrmegraden in Dampf zu verwan-
deln, und bei geringerer Waͤrme ſich wieder als tropfbare Fluͤſſigkeit
niederzuſchlagen. Man bringt daher unter dem Gefaͤße, wo die
der Deſtillation zu unterwerfende Fluͤſſigkeit ſich befindet, Feuer an,
und leitet dann die Daͤmpfe in das mit kaltem Waſſer oder allen-
falls mit Eis umgebene Kuͤhlgefaͤß, wo die uͤbergegangenen Daͤmpfe
ſich als tropfbare Fluͤſſigkeit darſtellen. Der Zweck des Deſtillirens
iſt gewoͤhnlich, eine leichter verdampfende Subſtanz von der ſchwerer
verdampfenden zu trennen. Man deſtillirt daher den Wein, um
aus ihm Weingeiſt zu gewinnen; denn da der Dampf des Wein-
geiſtes in der Kuͤhlroͤhre noch als Dampf fortgeht, wenn das mit
aufgeſtiegene Waſſer ſich ſchon niederſchlaͤgt, ſo erhaͤlt man den
Weingeiſt deſto gereinigter, deſto ſtaͤrker und von deſto geringerm
ſpecifiſchen Gewichte, je mehr man die Einrichtung ſo macht, daß
die weniger elaſtiſchen Waſſerdaͤmpfe ſich, fruͤher niedergeſchlagen,
abſondern. Will man eine ſolche Deſtillation bei geringerer Waͤrme
bewirken, ſo muß man ſie in luftleeren Gefaͤßen vollbringen. Man
macht dann die Einrichtung ſo, daß aus dem Raume uͤber der zu
deſtillirenden Fluͤſſigkeit durch Waſſerdaͤmpfe, die man durch eine
Seitenroͤhre einlaͤßt, die Luft ausgetrieben wird, indem man der
Luft und den ſiedend heißen Daͤmpfen durch eine andre Roͤhre einen
Ausgang geſtattet; hat man die Luft ausgetrieben, ſo ſchließt man
jene beiden Roͤhren, und da alsdann, bei geringerer Waͤrme, we-
gen des mangelnden Luftdruckes, die Ausduͤnſtung lebhaft fortgeht,
ſo hat man nur noͤthig, die Kuͤhlroͤhre oder das Gefaͤß, worin das
Deſtillat ſich ſammeln ſoll, mit Eis zu umgeben, damit dort der in
[122] dem andern Gefaͤße entſtandene Dampf ſich niederſchlage und im-
mer neuer Verdampfung in jenem Gefaͤße Raum gebe. Auf dieſe
Weiſe kann man ſelbſt bei ſehr niedrigen Temperaturen deſtilliren,
was den Vortheil hat, theils ſogar ohne allen kuͤnſtlichen Waͤrme-
Aufwand den Zweck zu erreichen, theils da, wo große Hitze nach-
theilige Veraͤnderungen hervorbringen koͤnnte, dieſe zu vermeiden.

In ſchwaͤcherm Maaße findet ſelbſt im luftvollen Raume eine
Deſtillation auch bei geringer Waͤrme ſtatt. Stellt man naͤmlich
die Kuͤhlroͤhre A und das zum Aufnehmen des Deſtillats beſtimmte
Gefaͤß B (Fig. 26.) in eine ſehr ſtark abkuͤhlende Eismiſchung, ſo
ſchlagen ſich die bei gewoͤhnlicher Waͤrme in C erzeugten Daͤmpfe in
B und A nieder, und waͤhrend ſich in C immer neue Daͤmpfe bilden,
ſammelt ſich die uͤbergegangene Fluͤſſigkeit in dem Gefaͤße B.

Dampfkugel; Aeolipile. Dampfgeblaͤſe.

Wenn man Waſſer in einem metallenen Gefaͤße, das oben
nur eine enge Roͤhre zum Auslaſſen des Dampfes hat, erhitzt; ſo
dringt der Dampf aus der Roͤhre mit bedeutender Gewalt, als
heißer Wind, hervor, und man hat alſo eine Windkugel oder
Aeolipile. Noch heftiger iſt dieſes Hervorbringen, wenn man
ein ſehr ſtarkes ganz geſchloſſenes, aber mit einem Hahne verſehe-
nes, Gefaͤß, den Papinianiſchen Topf, ſo erhitzt, daß die Daͤmpfe
eine viel groͤßere Hitze und Elaſticitaͤt erlangen, als beim freien
Kochen; oͤffnet man naͤmlich da den an dem obern Theile des Ge-
faͤßes angebrachten Hahn, ſo dringen die Daͤmpfe mit der groͤßeſten
Gewalt, ſo daß ſie einen hoch hinaufgehenden Dampfſtrahl bilden,
hervor. Damit man zugleich einen belehrenden Verſuch mit dem
Papinianiſchen Topfe anſtellen koͤnne, iſt es gut, ein in den Dampf-
raum reichendes Thermometer A und ein durch Compreſſion der
Luft den Druck abmeſſendes Barometer B anzubringen (Fig. 27.).
Um aber vor dem Zerſprengen des Topfes ſicher zu ſein, muß man
auch ein Sicherheitsventil C anbringen, das ſich bei zu ſtarkem
Drucke von ſelbſt oͤffnet. Jene Dampfkugel laͤßt ſich mit Wein-
geiſt gefuͤllt zum Geblaͤſe, wenn dieſes eine Flamme anfachen ſoll,
brauchen, wenn man den Weingeiſtdampf auf die Flamme zu ſtroͤ-
men laͤßt, wo dann der Weingeiſtdampf ſelbſt mit verbrennt. Mit
Weingeiſt giebt die Dampfkugel noch zu einem angenehmen Expe-
[123] rimente anderer Art Gelegenheit. Man ſchraubt naͤmlich, nach-
dem die Dampfkugel groͤßten Theils mit Weingeiſt gefuͤllt iſt, eine
bis beinahe auf den Boden des Gefaͤßes reichende und oben als enge
Sprungroͤhre hervorgehende Roͤhre AB (Fig. 28.) an, ſetzt dann
die Kugel auf eine hinreichend erhitzende Flamme, und bewirkt nun,
indem der Raum CD ſich mit elaſtiſchem Dampfe fuͤllt, ein Her-
vorſpringen des erhitzten Weingeiſtes bei B. Zuͤndet man den
hervorſpritzenden Weingeiſt an, ſo bildet er eine Feuer-Fontaine.

Die Dampfmaſchine.

Aber vielſeitiger und eben dadurch wichtiger als alle bisher
angefuͤhrten Anwendungen des Waſſerdampfes iſt die Anwendung
ſeiner Elaſticitaͤt zum Bewegen der Maſchinen. Die Dampfma-
ſchinen haben durch die große Gewalt, mit welcher ſie wirken, durch
ihre Unabhaͤngigkeit von oͤrtlichen Umſtaͤnden, durch den kleinen
Raum, den ſie, ſelbſt bei großer Wirkſamkeit, nur fordern, und
durch ihre Faͤhigkeit, ſich ſelbſt fortzubewegen, alle andern Maſchi-
nen in Schatten geſtellt. Das Princip ihrer Wirkſamkeit iſt ein
ſehr einfaches. In einem Cylinder, der ſich von dem Dampfkeſſel
aus mit Dampf anfuͤllt, befindet ſich ein beweglicher Kolben, den
die Elaſticitaͤt des Dampfes fortſchiebt; hat er den Punct erreicht,
bis zu welchem er vorruͤcken ſoll, ſo verſchließt man den Zutritt des
Dampfes und kuͤhlt dieſen ab, damit der Druck der Atmoſphaͤre
den Kolben zuruͤckdraͤnge, oder leitet den Dampf nach der andern
Seite des Kolbens, damit der Dampf ſelbſt das Zuruͤckdraͤngen
bewirke; — ſo hat man die ganze Haupt-Anordnung der Dampf-
maſchine.

Schon am Ende des vorletzten Jahrhunderts machten Pa-
pin und Savery die Bemerkung, daß die große Gewalt der
Daͤmpfe dieſe zur Betreibung von Maſchinen anwendbar mache,
und unvollkommene Dampfmaſchinen wurden bald nachher verfer-
tigt. Die Bemerkung, daß der abgekuͤhlte Dampf ſeine Elaſticitaͤt
faſt voͤllig verliere, leitete auf den Gedanken, nur das Fortſchieben
des Kolbens nach der einen Richtung durch die Kraft der Daͤmpfe
zu bewirken, und nach der Zerſtoͤrung des Dampfes durch Abkuͤh-
lung, dem Luftdrucke die Zuruͤckfuͤhrung des Kolbens zu ſeiner
erſten Stellung zu uͤberlaſſen. Man brachte daher zwei Haͤhne
[124] an, die beide zu dem Raume fuͤhrten, welcher zwiſchen dem Dampf-
keſſel und dem Kolben liegt, und deren einer den heißen Dampf, der
andre kaltes Waſſer einließ; dieſe wurden abwechſelnd geoͤffnet und
geſchloſſen, ſo daß der Dampfhahn offen blieb ſo lange der Kolben
ſich von dem Dampfkeſſel entfernte, aber ſich ſchloß, wenn der Kol-
ben die Grenze ſeines Vorruͤckens erreicht hatte, dagegen der Hahn,
welcher kaltes Waſſer einſpruͤtzen ließ, nun geoͤffnet wurde, und
geſchloſſen blieb ſo lange neuer Dampf einſtroͤmte. Man kam bald
auf Einrichtungen, wodurch die Steuerung dieſer Haͤhne, ihre rich-
tige Oeffnung und Schließung, durch die Maſchine ſelbſt hervor-
gebracht ward; aber ein großer Nachtheil war unvermeidlich mit
dieſer Einrichtung verbunden, naͤmlich die ſtets erneuerte Kaͤlte des
Cylinders, welcher durch den wieder eintretenden Dampf erſt wieder
erwaͤrmt werden mußte, dadurch aber mehr Aufwand an Feuer
forderte. Ein Mittel, dieſer ſteten Zerſtoͤrung des Dampfes aus-
zuweichen, mußte daher als eine große Verbeſſerung der Dampf-
maſchine angeſehen werden, und dieſes erfand Watt, indem er
dem Dampfe eine doppelte Leitung gab, um aus dem Dampfkeſſel
ſowohl auf die eine als auf die andre Seite des Kolbens zu gelan-
gen, und indem er, waͤhrend der Dampf auf die eine Seite wirken
ſollte, dem bis dahin an der andern Seite eingeſchloſſenen Dampfe
einen freien Uebergang in die Luft oder in einen abgeſondert liegen-
den kalten Condenſator geſtattete. Da der Zweck der Dampfma-
ſchine fordert, nicht allein daß eine Bewegung anderer Maſchinen,
die Hebung und Senkung von Pumpenkolben, die Drehung von
Muͤhlen, Raͤdern u. ſ. w. bewirkt werde, ſondern auch daß die
Steuerung der den Zutritt des Dampfes regulirenden Haͤhne, daß
die Zufuͤhrung neuen Waſſers in den Dampfkeſſel und alles, was
die Maſchine ſelbſt bedarf, durch jenen vermittelſt des Dampfes in
Bewegung geſetzten Kolben hervorgebracht werde; ſo iſt die ganze
Maſchine faſt nothwendig ſehr zuſammengeſetzt. Ich begnuͤge mich
daher, Sie nur auf die Haupttheile aufmerkſam zu machen. Die
Dampfroͤhre (Fig. 29.), die von dem Keſſel N ausgeht, leitet den
Dampf zu der Roͤhre DE, welche bei D eine Oeffnung zum obern
Theile, bei E zu dem untern Theile des Cylinders V, in welchem
der Kolben W auf und nieder geht, hat. Eine zweite, neben jener
liegende Roͤhre FB fuͤhrt von eben jenen Oeffnungen des Cylin-
[125] ders zu dem Condenſator A. Bei E und D ſind Haͤhne, welche
die Leitung des Dampfes in den Cylinder abwechſelnd oͤffnen, und
ſchließen, und ebenſo ſind bei F und B zwei Haͤhne fuͤr die Leitung
zu dem Condenſator. Iſt nun, wie es die Figur darſtellt, der Kol-
ben oben, ſo druͤckt bei a ein Vorſprung an der Stange C auf den
die Haͤhne D und B regierenden Winkelhebel und beide Haͤhne e
oͤffnen ſich; ein zweiter Vorſprung druͤckt auf den Anſatz b der
Haͤhne E, F, die ſich dadurch beide ſchließen; ſo iſt alſo der Zufluß
D des Dampfes in den Raum oberhalb des Kolbens und zugleich
die Roͤhre B geoͤffnet, welche den unterhalb befindlichen Dampf in
den mit kaltem Waſſer immer kalt erhaltenen Raum A leitet, und
der Kolben wird herabgedruͤckt, weil der unten geſammelte Dampf,
ohne erheblichen Widerſtand zu leiſten, aus dem untern Raume
abfließt. Wenn der Kolben unten anlangt, ſo bringen die an der
Stange C in richtiger Entfernung angebrachten Vorſpruͤnge die ent-
gegengeſetzte Drehung der Haͤhne hervor, und nun iſt alſo F geoͤff-
net und D geſchloſſen, das heißt, es gelangt in den obern Raum
kein neuer Dampf mehr, ſondern der dort vorhandene findet freien
Ausweg in den Condenſator, we l zugleich F geoͤffnet iſt, dagegen
iſt dem Dampfe der Zugang nach dem untern Theile geſtattet, die
Verbindung mit dem Condenſator aber bei B geſchloſſen. Die
uͤbrigen Theile der Maſchine will ich nur kurz angeben. Daß bei
S an dem andern Arme des Waagebalkens QT ſich die in Bewe-
gung zu ſetzenden Theile der Maſchine befinden, laͤßt ſich leicht uͤber-
ſehen; Q iſt eine Verbindung, welche die Kolbenſtange hindert eine
ſchiefe Richtung bei dem Hin- und Hergehen des Waagebalkens
QT anzunehmen; bei G wird das ſich im Condenſator ſammelnde
Waſſer nach K, L gepumpt und durch die Roͤhre LM zum Erſatze
des verdampften Waſſers dem Keſſel N zugefuͤhrt ^*).

Dieſe Maſchinen koͤnnen einen mehr oder mindern Druck aus-
uͤben, indeß betrug bei den fruͤhern Einrichtungen die Elaſticitaͤt
der Daͤmpfe nicht erheblich mehr als der Druck der Atmoſphaͤre.
Dampfmaſchinen von ſo geringem Drucke ſind wenigern Gefahren
ausgeſetzt, aber wenn ſie bedeutende Wirkung leiſten ſollen, ſo muß
der Kolben ſehr groß ſein, indem zum Beiſpiel, wenn der Dampf
gerade den Druck von 15 Pfund auf den Quadratzoll, einen Druck
ungefaͤhr dem der Atmoſphaͤre gleich, ausuͤbt, der Kolben 1000
Quadratzoll Flaͤche, beinahe 3 Fuß Durchmeſſer, haben muß, um
^*)
[127] 15000 Pfund Kraft zu beſitzen. Es iſt daher in vieler Hinſicht
vortheilhafter, Dampfmaſchinen von hohem Drucke anzuwen-
den, das heißt, den Daͤmpfen eine Hitze, welche die Kochwaͤrme des
Waſſers ſehr uͤbertrifft, zu geben, indem es nur dadurch moͤglich
iſt, die Abmeſſungen der Maſchine, bei gleicher Wirkſamkeit, bedeu-
tend zu vermindern. Dieſes hat ſelbſt in Ruͤckſicht auf den Auf-
wand an Feuerungsmaterial Vortheile; denn wenn gleich die her-
vorgebrachte Elaſticitaͤt des Dampfes an ſich ſelbſt nicht in ſtaͤrkerem
Maaße, als der Waͤrme-Aufwand, waͤchſt, ſo laͤßt ſich doch leicht
uͤberſehen, daß man bei kleinen Abmeſſungen der Maſchine den
unnuͤtzen Verluſt von Waͤrme viel leichter hindern kann, als bei
großen Maſchinen.

Unter dieſen Maſchinen von hohem Drucke haben ſich kuͤrzlich
die von Perkins einen vorzuͤglichen Ruhm erworben, und da
es hier nicht meine Abſiche ſein kann, Sie mit vielerlei Abaͤnderun-
gen der Dampfmaſchine bekannt zu machen, ſo will ich nur von
dieſer Perkinsſchen Maſchine noch etwas ſagen. Da hier mit einem
Drucke von 35 Atmoſphaͤren, wie Perkins angiebt, gearbeitet
wird, ſo muͤſſen alle Theile der Maſchine, zu welchen der Dampf
waͤhrend ſeiner vollen Elaſticitaͤt Zutritt hat, ſehr ſtark gearbeitet
ſein, und ſind dies in dem Grade, daß ſie einen Druck von 4000
Pfund auf den Quadratzoll, alſo von 250 Atmoſphaͤren auszuhal-
ten vermoͤgen. Der Dampfkeſſel, oder wie er von Perkins
genannt wird, der Generator des Dampfes AB, (Fig. 30.) ſteht
mitten in dem durch ſtarkes Anblaſen kraͤftig angefachten Feuer
CDE, das bei F ſeinen fernern Zug hat. Aus dem Dampf-Er-
zeuger AB geht eine nach dem Cylinder fuͤhrende Roͤhre aaa,
deren Ventil b ſo belaſtet iſt, daß es ſich erſt oͤffnet, wenn der
Dampf 35 mal ſo ſtark als die Atmoſphaͤre druͤckt; — mit dieſer
Kraft alſo wird der Kolben der Maſchine fortgetrieben. Eine zweite
vom Generator ausgehende Roͤhre ccc traͤgt ein Sicherheitsventil,
naͤmlich ein Ventil, das ſich oͤffnet, wenn die Daͤmpfe jenen erfor-
derlichen Grad von Elaſticitaͤt bedeutend uͤberſteigen, und welches
dann die zu heftig erzeugten Daͤmpfe in die freie Luft ableitet; eine
dritte Roͤhre dddd, durch ein mit 37 Atmoſphaͤren belaſtetes Ventil
e geſchloſſen, fuͤhrt uͤberfluͤſſigen Dampf oder uͤberfluͤſſiges Waſſer
in das zu Abkuͤhlung der Daͤmpfe beſtimmte Gefaͤß GH. Eine
[128] vierte Roͤhre ffff ſteht mit einer ſtarken Druckpumpe I in Ver-
bindung, die immerfort durch zugepumptes, ſchon warmes, Waſſer
den Abgang im Dampfgenerator erſetzt; ſie muß eine Kraft von
reichlich 35 Atmoſphaͤren ausuͤben, damit das zuſtroͤmende Waſſer
nicht durch den ſo ſehr elaſtiſchen Dampf zuruͤckgedraͤngt werde;
indeß, da ſie nur einen geringen Durchmeſſer zu haben braucht, ſo
betraͤgt dieſe Kraft von 35 Atmoſphaͤren doch nicht ſo ſehr viele
Pfunde, ſondern bei ¼ Zoll Durchmeſſer wuͤrden 110 Pfund Druck
auf den Kolben dieſer Waſſerpumpe I zureichen. Die Zufuͤhrung
der Daͤmpfe zu dem Cylinder, worin der Kolben ſich bewegt,
koͤnnen Sie ſich von a aus ungefaͤhr wie bei andern Dampfmaſchi-
nen vorſtellen, nur daß die Ableitung der Daͤmpfe, nach vollendeter
Wirkung, durch die Roͤhre gggg nicht nach einem kalten Conden-
ſator hin ſtatt findet, ſondern die in dieſem Falle ſo ſehr elaſtiſchen
Daͤmpfe ſich mit hinreichender Schnelligkeit in einen bedeutend
erwaͤrmten Raum GH ergießen, aus welchem dann das aus ihnen
entſtandene, immer noch ſehr heiße Waſſer durch die Roͤhre hhhh
jener Druckpumpe I zugefuͤhrt und ſo in den Dampfgenerator zu-
ruͤckgebracht wird. K, K ſind zwei Gewichte, die vermittelſt der
Hebel LK, LK bei d und b mit gehoͤriger Gewalt zudruͤcken.

Bei einer ſolchen Perkinsſchen Maſchine betrug der Durch-
meſſer des die ganze Maſchine treibenden Kolbens nur 2 Zoll, aber
dennoch mußte die Wirkung, welche ſie ausuͤbte, 1600 Pfund
betragen. Eine ſo kleine und folglich, wenn gleich alle Theile ſehr
ſtark ſein muͤſſen, dennoch nur leichte Maſchine iſt offenbar ganz
geeignet, in dem engen Raume eines Dampfwagens bequem ge-
braucht zu werden.

Beſtimmung des Effects der Dampfmaſchinen, Anwen-
dung bei Dampfſchiffen und Dampfwagen.

Wie man den Druck berechnet, welchen Daͤmpfe von beſtimm-
ter Elaſticitaͤt auf einen Kolben von gegebener Groͤße ausuͤben,
brauche ich wohl kaum zu erwaͤhnen. Sie erinnern ſich, daß die
Atmoſphaͤre auf jeden Quadratzoll (pariſ. Maaß) ungefaͤhr 15 Pf.
Druck ausuͤbt, alſo ein Dampf von der Elaſticitaͤt, die wir 10
Atmoſphaͤren nennen, 150 Pfund auf den Quadratzoll, 15000
Pfund auf 100 Quadratzoll u. ſ. w. Man pflegt die Kraft der
[129] Dampfmaſchinen nach Pferdekraͤften zu vergleichen, und obgleich
man obenhin leicht verſteht, was damit gemeint iſt, ſo iſt es doch
nothwendig in wiſſenſchaftlicher Beziehung dieſen, offenbar etwas
ſchwankenden, Begriff naͤher zu beſtimmen. Die Angaben hieruͤber
ſind bedeutend ungleich. Nach Edwards kann ein Pferd, Stun-
den lang gleichmaͤßig fortarbeitend, ein Gewicht von 150 Pfund in
einer Minute 220 Fuß hoch heben, und dieſes kann man ſo anſe-
hen, als ob 150 ⋅ 220 = 33000 Pfund in einer Minute 1 Fuß
gehoben wuͤrden; damit ſtimmt Watt und auch Girard uͤber-
ein. Andre Schriftſteller dagegen, namentlich Smeaton, ſetzen
die Kraft eines Pferdes nur ſo groß, daß dadurch 23000 Pfund in
1 Min. 1 Fuß gehoben werden koͤnnten. Prony nimmt ſie noch
geringer an. Hiernach muͤßte man den Effect auf folgende Weiſe
berechnen. Eine Maſchine in den Gruben von Cornwallis,
nach Watts Anordnung erbaut, hatte einen Kolben von 63 Zoll
Durchmeſſer oder 3116 Quadratzoll; haͤtte ſie nun mit einer Kraft
von 2 Atmoſphaͤren gearbeitet, ſo haͤtte der Druck auf den Kolben
93500 Pfund betragen. Dieſe Maſchine hob in jeden 10 Secun-
den 82000 Pfund (ungefaͤhr 1170 Cubicfuß) Waſſer in einem
Hube 16 Fuß hoch, alſo 6 ⋅ 82000 = 492000 Pfund in 1 Minute
16 Fuß hoch, wofuͤr wir 7872000 Pfund in 1 Min. 1 Fuß hoch
ſetzen; dieſer Effect betrug alſo 239 Pferdekraͤfte (zu 33000 Pfund)
nach Watts Angabe, oder 340 Pferdekraͤfte (zu 23000 Pfund)
nach Smeatons Angabe, und erſetzte, da die Maſchine Tag und
Nacht arbeitete, ein Pferd aber nur 8 Stunden fortarbeiten kann,
wenigſtens 720 Pferde. Wenn man bei Perkins Maſchine
annimmt, daß ſie wirklich mit 35 Atmoſphaͤren Druck arbeitet,
welches auf einen Kolben von 2 Zoll Durchmeſſer 1650 Pfund
Druck betraͤgt, und wenn man die Angabe hinzufuͤgt, daß der Kol-
ben in jeder Minute 100 Kolbenzuͤge von 1 Fuß vollendete, ſo
haͤtte man 1650 ⋅ 100 = 165000 Pfund 1 Fuß hoch in jeder Min.
gehoben, welches ſelbſt nach Watt 5 Pferdekraͤfte, nach Smea-
ton 7 Pferdekraͤfte, betruͤge.

Es ſcheint mir hier zu einer allzu weitlaͤuftigen Betrachtung
zu fuͤhren; wenn ich Sie mit dem Feuerungs-Aufwande, den die
Maſchinen fordern, unterhalten wollte. Die Maſchinen von hohem
Druck gewaͤhren dabei wohl mehr als einen Vortheil, indem der
III. I
[130] Waͤrmeverluſt wohl nicht in dem Grade zunimmt, wie die mit
maͤßigen Temperatur-Aenderungen ſo bedeutend ſteigende Elaſtici-
taͤt der Daͤmpfe, indem die Reibung des Kolbens doch immer nur
dieſelbe bleibt, waͤhrend die Kraft ſo vielfach geſteigert, und alſo
mit einem, nach Verhaͤltniß der ganzen Kraft, geringern Verluſte,
nuͤtzlich angewendet wird. Aber beſonders in Hinſicht auf Be-
nutzung der Feuerung ſind hier die mannigfaltigſten Verbeſſerungen
angebracht worden. Die Aufſtellung des Dampfgenerators mitten
in dem Feuer ſelbſt, ſo wie Perkins ſie angiebt, die Umgebung
des Feuers mit Waͤnden, die den Waͤrmeverluſt hindern, die vor-
theilhafteſte Anordnung der Luftzuͤge, um das Feuer anzublaſen,
die Zuſammenſetzung der in dem Keſſel ſelbſt herumgefuͤhrten Feuer-
zuͤge u. ſ. w. ſind Umſtaͤnde, die offenbar hier von großer Bedeu-
tung ſind. Nach engliſchen Berichten hob man mit 1 Bufhel
Steinkohlen als Feuerung aufgewandt, bei der im Jahre 1811 noch
viel geringern Vollkommenheit der Maſchinen nur 15 Millionen
Pfund Waſſer 1 Fuß hoch, aber ſchon Woolfs Verbeſſerungen
brachten dieſe Quantitaͤt auf 50 Millionen Pfund, und jetzt ſollen
einige Maſchinen bis gegen 80 Millionen Pfund heben. Da 1
Bufhel nur wenig uͤber 1 Cubicfuß betraͤgt, alſo an Gewicht 120
Pfund betragen mag, ſo gaͤbe das ſchon bei Woolfs Verbeſſerun-
gen das 400000fache Gewicht ^*).

Daß dieſe große Gewalt, welche man durch die Daͤmpfe her-
vorbringt, nun zu Betreibung aller Arten von Maſchinen ange-
wandt werden kann, iſt offenbar, und es giebt kaum noch eine Art
von Maſchinen, die man nicht durch ſie ſchon in Bewegung geſetzt
haͤtte. Faſt am allermeiſten haben die Dampfboͤte und die Dampf-
wagen die Aufmerkſamkeit aller Menſchen auf ſich gezogen; die
erſteren wegen der Schnelligkeit und Sicherheit, mit welcher ſie die
Reiſenden befoͤrdern, die letzten durch die ungeheuern Laſten, die
[131] ſie, mit einer bis dahin unerreichbaren Geſchwindigkeit, von einem
Orte zum andern bringen.

Die Einrichtung der Dampfſchiffe iſt ſehr leicht zu uͤberſehen.
Die Dampfmaſchine, die ſich im Innern des Schiffes befindet,
treibt ein in der Mitte des Schiffes angebrachtes oder zwei an bei-
den Seiten befindliche Schaufelraͤder, deren breite Flaͤchen, ſo wie
die Ruderflaͤchen, ſich gegen das Waſſer draͤngen und daher das
Schiff fortſchieben. Man hat dieſe Schiffe jetzt bis zu 200 Fuß
Laͤnge und 80 Fuß Breite, die mit einer Gewalt, 200 Pferdekraͤf-
ten gleich, fortgehen. Sie durchlaufen zwar gewoͤhnlich nur 1 bis
1½ Meile in der Stunde, aber es giebt Dampfboͤte, die 16 engl,
alſo uͤber 3 deutſche Meilen, in der Stunde zuruͤcklegen, und es
wuͤrde nicht ſo ſchwer ſein, ihnen ſelbſt eine groͤßere Geſchwindigkeit,
des dann freilich ſtark wachſenden Widerſtandes ungeachtet, zu
geben, wenn nicht theils der dadurch in ſtarkem Maaße vermehrte
Koſten-Aufwand, theils doch auch die bei vermehrter Geſchwindig-
keit aus jedem Unfalle entſtehenden Gefahren, hiebei eine gewiſſe
Grenze ſetzten. Die bis dahin als ganz unmoͤglich angeſehene Si-
cherheit, eine Zeit zu beſtimmen, wo der Reiſende bei einer weiten
Reiſe zu Waſſer an einem gewiſſen Orte ankommen ſoll, die Er-
ſparung an Zeit bei Seereiſen, und noch gewiſſer bei Flußreiſen,
die ſonſt ſo leicht durch Zufaͤlle verzoͤgert werden konnten, ſind un-
gemein große Vortheile, die durch die Dampfſchifffahrt hervorgegan-
gen ſind. Denn obgleich heftige Stuͤrme wohl fuͤr immer unuͤber-
windliche Hinderniſſe bei allen Verbindungen zur See in den Weg
ſtellen werden, ſo ſind doch dieſe verhaͤltnißmaͤßig ſo ſelten, daß man
es nur als eine einzelne Ausnahme anſehen kann, wenn durch ſie
die ſichere und ſchnelle Verbindung ſehr entfernter Oerter gehindert
wird. Ueberdies iſt auch die Gefahr, von Stuͤrmen uͤberfallen
zu werden, wegen der kurzen Zeit, die der Reiſende auf dem Waſſer
zubringt, ſehr vermindert.

Und ebenſo wie bei den Reiſen zu Waſſer eine Erſparung an
Zeit bewirkt worden iſt, und dadurch auch die Reiſen uͤberhaupt
erleichtert ſind, ebenſo iſt es auch mit den Dampfwagen der Fall;
indeß hat die Anwendung der Dampfwagen ganz eigenthuͤmliche
Schwierigkeiten. Der Gedanke ſcheint ſehr nahe zu liegen, daß man
eine auf vier Raͤdern ruhende Dampfmaſchine bauen koͤnne, daß an
I2[132]
der gemeinſchaftlichen Axe zweier dieſer Raͤder ein gezahntes Rad an-
gebracht, und dieſes durch die Dampfmaſchine in Bewegung geſetzt
werden muͤſſe; — es iſt ganz offenbar, daß dann dieſe beiden Raͤder in
Umdrehung geſetzt werden und durch ihr Fortwaͤlzen uͤber dem Bo-
den den ganzen Apparat fortbewegen. Aber dieſer einfache Gedanke
iſt nicht ſo leicht ausgefuͤhrt. Wenn man eine Dampfmaſchine in
einer Fabrik und ſelbſt, wenn gleich da ſchon bei beſchraͤnkterem
Raume, in einem Dampfſchiffe einrichtet, ſo kann man ſich hin-
reichenden Platz, um die Maſchine gehoͤrig groß anzulegen, nehmen;
es koͤmmt auch auf ein groͤßeres Gewicht aller Theile der Dampf-
maſchine nicht ſo ſehr an, und man kann alle Mittel zu Verſtaͤr-
kung des Feuers durch große Blaſebaͤlge und durch hohe Schorn-
ſteinroͤhren ohne Schwierigkeit anbringen; bei einem Dampfwagen
hingegen iſt der Raum im hoͤchſten Grade beſchraͤnkt, die Anbrin-
gung hoher Schornſteine unbequem und faſt unmoͤglich, und ſo
findet der Erbauer der Maſchine ſich mannigfaltig von allen Seiten
eingeengt. Die Maſchinen von hohem Drucke, die in kleinen Ab-
meſſungen ausgefuͤhrt doch große Wirkung geben, bieten hier aller-
dings ein wichtiges Huͤlfsmittel dar; aber je ſtaͤrkere Elaſticitaͤt der
Daͤmpfe ſie fordern, deſto heftiger muß auch die Hitze ſein, deſto
mehr Mittel, um das Feuer kraͤftig anzublaſen, muß man beſitzen,
und dieſes in ſo kleinem Raume auszufuͤhren, iſt daher eine Haupt-
Aufgabe, mit deren immer vollſtaͤndigerer Aufloͤſung ſich die Ver-
fertiger von Dampfwagen beſchaͤftigen. Auf unſern gewoͤhnlichen
Wegen ſind, ſelbſt wenn ſie horizontal fortgehen, noch mehr aber
wenn ſie aufwaͤrts gehen, die Hinderniſſe ſo groß, daß man ſogar
in England es noch nicht zweckmaͤßig gefunden hat, auf Chauſſeen
Dampfwagen anzuwenden, ſondern dieſe nur auf den Eiſenbahnen
gebraucht. Die engliſchen Eiſenbahnen gewaͤhren naͤmlich eine ſo
große Erleichterung bei der Fortſchaffung von Laſten, daß man dort
viel eher eine Dampffahrt zu Stande bringen kann. Nach eng-
liſchen Berichten ^*) rechnet man auf vollkommen guten Chauſſeen
doch nur 1500 Pfund fuͤr ein Pferd, wenn es die Laſt mit ziem-
licher Geſchwindigkeit fortbringen ſoll; auf den Eiſenbahnen aber
bringt ein Pferd 20000 Pfund fort. Bei der Befoͤrderung von
[133] Perſonen beſtimmt man die gezogene Laſt nicht ganz ſo groß, indeß
bringt auch da ein einziges Pferd 25 Perſonen mit ihrem Gepaͤcke
fort, und dieſes ſo ſchnell, daß 2 deutſche Meilen in 1 Stunde
zuruͤckgelegt werden. Bei dieſer großen Erleichterung, welche die
Eiſenbahnen gewaͤhren, iſt es alſo nicht zu verwundern, daß ein
Dampfwagen, deſſen Maſchine auf 17 Pferdekraͤfte angegeben
wurde, gegen 100000 Pfund, ſtuͤndlich 1 deutſche Meile weit, fort-
bringt, daß ein anderer mit 13 Pferdekraͤften 26000 Pfund ſtuͤnd-
lich 2¼ deutſche Meile fortbringt, und wenn er bloß 45 Reiſende
faͤhrt, uͤber 4 deutſche Meilen in 1 Stunde zuruͤcklegt. Einer der
Dampfwagen auf dem Eiſenwege zwiſchen Stockton und Dar-
lington ſetzte 24 Kohlenwagen, zuſammen mit 127000 Pfund
beladen, in Bewegung, und da jeder Wagen ſelbſt 2400 Pfund
wog, ſo war die ganze in Bewegung geſetzte Laſt 185000 Pfund.

Welche große Vortheile aus dieſer ſchnellen und leichten Ver-
bindung in England hervorgegangen ſind, laͤßt ſich leicht erachten,
und es laſſen ſich auffallende Beiſpiele von dem dadurch erhoͤheten
Betrieb und Handelsverkehr anfuͤhren. Aber die uͤbertriebene
Schnelligkeit der Bewegung fuͤhrt auch große Gefahren mit ſich,
indem ein bei maͤßiger Schnelligkeit wenig erheblicher Unfall auf
die gefaͤhrlichſte Weiſe geſteigert wird, wenn ein Fortſchleudern
von 30 Fuß Schnelligkeit in einer Secunde damit verbunden iſt.

Dampfcanonen.

Es iſt nicht zu verwundern, daß man die große Elaſticitaͤt
des Dampfes auch zum Forttreiben von Kugeln anzuwenden ver-
ſucht hat. Bleibt gleich die Elaſticitaͤt des Dampfes gar ſehr
hinter derjenigen zuruͤck, welche das explodirende Schießpulver
ausuͤbt, ſo hat man doch bei den Daͤmpfen den Vortheil, daß
man die Kugel mit immer gleicher Gewalt, ſo lange ſie im
Laufe der Canone bleibt, alſo mit ſtaͤrkerer Beſchleunigung, fort-
treiben kann, als dies bei dem Schießpulver der Fall iſt. Per-
kins hat wirkliche Verſuche mit Dampfgewehren angeſtellt, in-
deß iſt es bis jetzt, wie es ſcheint, bei einer geringen Anzahl
von Verſuchen geblieben, uͤber deren Erfolg man folgendes geleſen
hat. Es wurde Dampf von 65 Atmoſphaͤren Druck angewandt,
(wobei indeß die Mittel, ſich von der Abmeſſung dieſer Kraft zu
[134] verſichern, nicht angegeben ſind,) und dieſe Kraft konnte ſo unaus-
geſetzt wirken, daß 250 Kugeln, von der Seite her immer neu
in den Lauf gebracht, nach einander in 1 Minute fortgeſchleudert
werden konnten. Die Gewalt, mit welcher dieſe Kugeln in 105
Fuß Entfernung wirkten, war ſo groß, daß ſie durch 12 hinter
einander ſtehende, 1 Zoll dicke Bretter ſchlugen. Hoffentlich ſtehen
dieſer Anwendung der Daͤmpfe zu einem ſo zerſtoͤrenden Zwecke
manche Hinderniſſe im Wege; denn wir duͤrfen wohl nicht wuͤn-
ſchen, daß ein ſo verheerendes Zerſtoͤrungsmittel je den menſch-
lichen Haͤnden, die ſo leicht zum Mißbrauch ihrer Kraft verleitet
werden, zu Gebote ſtehen moͤge.

Gefahren bei Anwendung der Dampfmaſchinen, und
Urſachen derſelben.

Abgeſehen von der eben erwaͤhnten Beſorgniß, daß das groͤßeſte
Befoͤrderungsmittel der Induſtrie zur verheerenden Gewalt ange-
wandt werden koͤnne, gewaͤhrten alle bisherigen Betrachtungen nur
einen erfreulichen Eindruck. Durch eine ſo einfache Kraft, die
ſich uns im verdampfenden Waſſer darbietet, hat der Scharfſinn
der Menſchen Wirkungen zu erlangen gewußt, die alles das weit
uͤbertreffen, was die kuͤhnſten Erwartungen unſrer Vorfahren zu
hoffen wagten, ja die uns ſelbſt, ſo ſehr wir auch ſchon gewoͤhnt
ſind, große Wirkungen zu erwarten, noch immer neue Gelegenheit
zur Verwunderung geben. Und wenn man auch die, in einzelnen
Faͤllen nicht ganz ungegruͤndete, Beſorgniß hervorgehoben hat, daß
man die Menſchen unbeſchaͤftigt der Duͤrftigkeit hingebe, waͤhrend
Maſchinen alle Arbeiten verrichten; ſo hat ſich doch im Allgemeinen
die Wahrheit beſtaͤtigt, daß die Maſchinen, indem ſie ſelbſt wieder
zahlreiche Menſchen in Thaͤtigkeit ſetzen, und indem ſie die Beduͤrf-
niſſe und Annehmlichkeiten des Lebens zu geringeren Preiſen liefern,
zur Verbreitung eines groͤßern Wohlſeins der Geſellſchaft beitragen.
Aber auch dieſe maͤchtig wirkende Kraft fuͤhrt, wie alle ſo maͤchtige
Kraͤfte, große Gefahren bei ihrem Gebrauche mit ſich, und dieſe
naͤher kennen zu lernen, iſt nicht allein fuͤr die Anwendung, ſon-
dern auch in wiſſenſchaftlicher Hinſicht, wichtig.

Daß man, um den Gefahren zu entgehen, mit welchen die
zerſprengende Kraft der Daͤmpfe die Dampfkeſſel bedroht, ein Si-
[135] cherheitsventil anbringt, habe ich ſchon fruͤher erwaͤhnt. Dieſes
hat den Zweck, theils wenn die Entwickelung der Daͤmpfe in zu
großer Menge ſtatt findet, theils wenn ein Hinderniß in dem
Gange der Maſchine den Verbrauch der Daͤmpfe ſtoͤrte, den Daͤm-
pfen einen freien Ausgang zu geſtatten, ſobald ihr Druck eine ge-
wiſſe Grenze uͤberſteigt. Dieſes Ventil wird daher mit einem ſo
großen Gewichte belaſtet, daß es bei dem ruhigen Gange der Ma-
ſchine ungeoͤffnet bleibt, aber aufgeſtoßen wird, wenn die Daͤmpfe
um mehrere Grade ſtaͤrker erhitzt werden und dadurch eine zu
große Elaſticitaͤt erhalten. Daß dieſer Vorſicht ungeachtet Ungluͤcks-
faͤlle vorkamen, glaubte man anfangs leicht daraus erklaͤren zu
koͤnnen, daß entweder der Dampfkeſſel durch den Gebrauch gelitten
habe, und nicht mehr im Stande geweſen ſei, den ihm zugemu-
theten Druck zu ertragen, oder daß unvorſichtige oder unvernuͤnf-
tige Belaſtung des Ventiles dieſes gehindert habe ſeinen Zweck zu
erreichen, und wirklich ließ ſich in mehreren Faͤllen, wenn gleich
meiſtens die Maſchinenwaͤrter bei dem Zerſprengen getoͤdtet wurden,
nachweiſen, daß dieſe ſelbſt Schuld an dem Ungluͤcke waren. Aber
keinesweges konnte man alle Ungluͤcksfaͤlle, deren ſich ſchon viele
ereignet haben, dieſen Umſtaͤnden beimeſſen, indem auch da, wo
die große Staͤrke der zerſprungenen Keſſel den guten Zuſtand der-
ſelben zeigte, und wo ein fuͤr die Arbeiter unzugaͤngliches Ventil
durch keinen Zufall uͤberlaſtet ſein konnte, der Keſſel oft mit der
unerhoͤrteſten Gewalt zerſprengt ward. Um von dieſer Gewalt
einen Begriff zu geben, fuͤhrt Arago an, daß ein Keſſel von 4 Zoll
dickem geſchmiedeten Eiſen in zwei Stuͤcke getrennt ward, deren
eines 140 Centner ſchwer (der Keſſel war 37 Fuß lang, 4 Fuß
breit und 4 Fuß hoch,) durch das Gewoͤlbe der Werkſtatt und durch
das Dach hinaufgetrieben und 150 Fuß weit fortgeſchleudert wurde,
und daß von einem Dampfbote durch das Zerſpringen des Keſſels
das ganze Verdeck des Schiffes fortgeſchleudert, der 20 Centner
ſchwere obere Theil des Keſſels auf 700 Fuß weit geworfen, und
andre Stuͤcke hoch in die Luft hinaufgetrieben wurden.

Unter den Ungluͤcksfaͤllen, die man nicht einer zu großen Be-
laſtung des Ventiles zuſchreiben konnte, zeichnen ſich beſonders die
als merkwuͤrdig aus, die bei einem vorher traͤger gewordenen Gange
der Maſchine, oder auch nachdem der Keſſel gluͤhend geworden war,
[136] eingetreten ſind, und bei einigen derſelben fand ſich noch die Merk-
wuͤrdigkeit, daß der Keſſel nicht in einer zufaͤllig gekruͤmmten Linie,
wo vielleicht zufaͤllig der ſchwaͤchere Zuſammenhang es veranlaßte,
geborſten war, ſondern an der Waſſerflaͤche, beinahe wie gerade abge-
ſchnitten, ſich aus einander getrennt hatte. Dieſe Umſtaͤnde haben
zuerſt Perkins auf eine Erklaͤrung dieſer Ungluͤcksfaͤlle gebracht,
die ſehr viel Wahrſcheinlichkeit hat. In den Faͤllen, wo man kurz
vor dem Zerſpringen den Keſſel gluͤhend ſah, und wo das Zerſpringen
ſo unmittelbar auf dieſe Erſcheinung folgte, daß man ihr nicht zu-
vorkommen konnte, mußte ganz gewiß das Waſſer im Dampfkeſſel
zu ſehr verkocht, und kein neues zugetreten ſein, indem die Dampf-
Erzeugung, wenn ſie auch bei ſehr hohen Waͤrmegraden ſtatt findet,
doch immer noch keine Gluͤhehitze zulaͤßt, ſondern einen ſo unge-
heuern Waͤrme-Aufwand fordert, daß die Erhitzung des Keſſels unge-
mein weit unter der Gluͤhehitze bleibt. Der Keſſel war alſo entweder
ganz oder wenigſtens an vielen von der Flamme umſpielten Stellen
trocken geworden, und eben dadurch mußte, was man oft vor dem
Zerſpringen bemerkt hat, die Maſchine einen matten Gang anneh-
men, weil die durch dieſe große Hitze ſehr ausgedehnten Daͤmpfe
doch nicht die Dichtigkeit hatten, die ſie fruͤher bei niedrigerer Tem-
peratur beſaßen, und deshalb auch, der Erhitzung ungeachtet, mit
geringerer Elaſticitaͤt wirkten. Dieſes Trockenwerden des Keſſels
konnte nur daher entſtehen, daß die dem Keſſel das Waſſer zufuͤh-
rende Pumpe ihre Dienſte nicht regelmaͤßig leiſtete, und es waͤre
wohl kein Ungluͤck erfolgt, wenn ſie ganz und gar aufgehoͤrt haͤtte,
Waſſer zuzufuͤhren. Aber wenn ſie nun, nachdem der Keſſel eine
viel zu große Hitze angenommen hatte, einen Strom Waſſer her-
einſendete, ſo wurde dieſes in einem Augenblicke in Dampf ver-
wandelt, und zwar in Dampf von einer viel groͤßern Hitze, alſo
auch, da es ihm nun nicht mehr an Dichtigkeit fehlte, von einer
viel groͤßern Elaſticitaͤt, als man je dem Keſſel zuzumuthen beab-
ſichtigte. So konnte alſo in demſelben Augenblicke, wo die Ma-
ſchine langſam fortging, eine Dampf-Erzeugung ploͤtzlich eintreten,
welcher das Oeffnen des Ventils einen viel zu unvollkommenen
Ausfluß geſtattete, und die mit einer explodirenden Gewalt alles
zerſprengte; und dieſes iſt um ſo eher glaublich, da die Elaſticitaͤt
des Dampfes bei hoͤheren Temperaturen ſo maͤchtig waͤchſt, und
[137] eine Elaſticitaͤt von 100 Atmoſphaͤren noch bei weitem nicht die
Gluͤhehitze fordert. Perkins und Arago haben noch eine
Bemerkung hinzugefuͤgt. Selbſt wenn der Keſſel nicht leer iſt,
aber die Flammen den Keſſel auch da, wo kein Waſſer darin iſt,
umſpielen, kann der Keſſel oben gluͤhend werden, waͤhrend das
Waſſer eine viel geringere Hitze erhaͤlt. Die Dampf-Entwickelung
wird dann ſchwaͤcher fortgehen, weil das Waſſer nur ungefaͤhr ſeine
gewoͤhnliche Hitze hat, aber der auf die Oberflaͤche preſſende Druck
groͤßer iſt; aber wenn nun Waſſer mit der gluͤhenden Oberflaͤche
in Beruͤhrung koͤmmt, ſo tritt eine in hohem Grade vermehrte
Entwickelung von Dampf ein, und folglich die vorhin erwaͤhnte
Wirkung. Dabei iſt aber der Keſſel nun auch durch die ploͤtzlich
veraͤnderte Temperatur dem Zerſpringen mehr ausgeſetzt, und vor-
zuͤglich wird dies an der Oberflaͤche des im Keſſel enthaltenen Waſ-
ſers der Fall ſein. Es mag naͤmlich der ausgeleerte Keſſel ploͤtzlich
bis zu einer gewiſſen Hoͤhe gefuͤllt werden, oder es mag die nur
am obern Theile gluͤhende Flaͤche ploͤtzlich benetzt werden, ſo hat
die veraͤnderte Ausdehnung des Metalles in der Waſſerflaͤche eine
beinahe ſtrenge abgeſchnittene Grenze. Im erſten Falle iſt es gerade
der bis an die Waſſerflaͤche reichende untere Theil des Keſſels,
der ploͤtzlich ſeiner Gluͤhehitze beraubt wird und ſeine Waͤrme zu
ploͤtzlich entwickelten Daͤmpfen verwendet, und es iſt bekannt, daß
ein Gefaͤß, bei ſo ploͤtzlicher Aenderung der Waͤrme ſeines einen
Theiles, beinahe nothwendig zerſpringt; im andern Falle, wenn,
wie Perkins und Arago annehmen, durch ein gewaltſames
Hervordringen der Daͤmpfe aus dem noch uͤbrigen Waſſervorrathe
und ein Herauſſpruͤtzen an die Decke des Keſſels dieſe obere Haͤlfte
des Deckels ſich ploͤtzlich abkuͤhlt, ſo kann ein Sprung an der Grenze
des Waſſers ebenſo gut hervorgehen ^*).

Um dieſen großen Ungluͤcksfaͤllen, die ſchon zahlreichen Men-
ſchen das Leben gekoſtet haben, vorzubeugen, hat man mehrere
Vorſchlaͤge gethan. Gegen eine nicht allzu ploͤtzlich eintretende Ver-
mehrung der Kraft des Dampfes thut gewoͤhnlich das Sicherheits-
ventil vollkommen genuͤgende Dienſte, jedoch hat man noͤthig gefun-
den, das Ventil nicht ſo, daß es einen breiten Rand rund um die
Oeffnung herum bedeckt, anzubringen, weil das Hervordringen des
Dampfes zwiſchen dieſen Raͤndern ebenſo wie das Hervordringen
verdichteter Luft gehindert wird ^*), und ſo das Entweichen des
Dampfes nicht in hinreichendem Maaße ſtatt findet. Aber da ſo
ſehr oft das Zerſpringen des Keſſels durch eine ploͤtzlich vermehrte
Dampf-Entwickelung bewirkt zu werden ſcheint, da das Zerſprin-
gen zuweilen eingetreten iſt, gleich nachdem das Sicherheitsventil
ſich wirklich geoͤffnet hatte; ſo ſieht man, daß dieſes fuͤr ſolche Faͤlle
nicht ausreicht. Man hat daher, und dieſes hat namentlich Per-
kins bei ſeinen Maſchinen angebracht, einen Theil der Roͤhren
(Fig. 30. bei M.) viel ſchwaͤcher, als alle uͤbrige dem Drucke des
Dampfes ausgeſetzten Waͤnde gemacht, und dieſem ſchwachen Theile
eine ſolche Stellung gegeben, daß die Roͤhre hier, indem ſie zer-
ſprengt wird, keine Nachtheile hervorbringen kann. Je groͤßer der
ſo dem Dampfe geoͤffnete Ausgang iſt, deſto mehr Sicherheit
gewaͤhren gewiß dieſe Sicherungsroͤhren. Indeß bleibt doch, wie
mir ſcheint, auch hier noch die Bedenklichkeit uͤbrig, ob fuͤr eine
ploͤtzliche, beinahe vollkommen explodirende, Entwickelung von Dampf
dieſes Mittel ausreiche, und ob nicht der durch den Wechſel der
Temperatur zum Zerſpringen vorbereitete Keſſel, ſeiner groͤßern
Staͤrke ungeachtet, ſchon in eben dem Augenblicke platzen kann,
wo jene Roͤhre zerſtoͤrt wird.

Das wirkſamſte Mittel gegen das Zerſpringen des Keſſels
ſcheint daher ein ſolches zu ſein, was die zu große Erhitzung des
Keſſels unmoͤglich macht. Waſſerdaͤmpfe koͤnnen, das duͤrfen wir
doch wohl mit aller Sicherheit behaupten, niemals eine Elaſticitaͤt
^*)
[139] von 40 Atmoſphaͤren erreichen, wenn ſie nicht bis uͤber 250° C.
erhitzt ſind, und ein Druck von 60 Atmoſphaͤren kann erſt bei
280° C. eintreten; dieſe Hitze muß alſo kein Theil der Oberflaͤche
des Keſſels erreichen, dann iſt man ſicher, auch keine Daͤmpfe von
ſo großer Elaſticitaͤt zu haben. Und hiezu hat von Reichen-
bach ein Mittel, das ſpaͤter auch Arago empfolen hat, vorge-
ſchlagen und angewandt, naͤmlich die Anbringung leicht ſchmelzbarer
Metalle. Wenn man in dem Deckel des Keſſels ſich eine nicht zu
kleine Oeffnung mit einem Metalle, das bei 250° Cent. ſchmilzt,
geſchloſſen denkt, ſo kann niemals der Dampf eine Elaſticitaͤt von
40 Atmoſphaͤren erreichen, weil ein ſolcher Dampf doch nur da
entſtehen kann, wo er jene Waͤrme findet. Dieſe leicht ſchmelzbaren
Stellen muͤſſen da liegen, wo eine unmaͤßige Erhitzung am eheſten
zu vermuthen iſt, und da die Erhitzung gewiß immer in allmaͤhlig
ſteigenden Graden zunimmt, ſo iſt wohl nicht zu fuͤrchten, daß
dieſe Schmelzung zu viel Zeit fordern koͤnnte. Daß man die auf
dieſe Weiſe abſichtlich geſchwaͤchten Stellen ſo anlegen muͤſſe, daß
ihr Aufbrechen keinen Nachtheil bringe, verſteht ſich von ſelbſt.
Die Sicherung ſcheint durch dieſe Anwendung leicht ſchmelzbarer
Metallmiſchungen vollkommen erreicht zu werden; aber ſie haben
zu dem Einwurfe Anlaß gegeben, daß ſie ſchon bei geringerer Waͤrme
etwas erweicht werden, und daher fruͤher nachgeben, als es der
Zweck der Maſchine fordert. Nach Arago's Bemerkung ver-
meidet man dieſen Nachtheil, wenn man ſie mit einem engmaſchi-
gen Gewebe von unſchmelzbarem Metalle bedeckt; dieſes geſtattet
dem noch ungeſchmolzenen Metalle kein Nachgeben gegen den Druck
des Dampfes, hindert aber das Hervordringen der Daͤmpfe nicht,
ſobald das Metall ſchmilzt; und ſo laͤßt ſich hoffen, daß durch
dieſes allemal zeitig genug eintretende Oeffnen eines Ventiles, ehe
noch der Druck ſo unmaͤßig wird, und lange ehe die Gluͤhehitze ein-
tritt, alle Gefahren ſo ſicher, als es bei menſchlichen Werken uͤber-
haupt moͤglich iſt, abgewendet werden koͤnnen.

Ausduͤnſtung und Regen.

Noch eine ſehr reichhaltige Anwendung der Lehre von den
Daͤmpfen bietet uns, m. h. H., die Meteorologie dar. So wie
uͤberhaupt die Waͤrme die wichtigſte Urſache der Aenderungen iſt,
die wir im Luftkreiſe wahrnehmen, ſo ſind es insbeſondre die ent-
ſtehenden und ſich verdichtenden, und im entgegengeſetzten Falle
die verminderten oder durchſichtig gewordenen Daͤmpfe, von welchen
Nebel, Wolken, Thau und Regen und von welchen heitere Luft
und Trockenheit abhaͤngen.

Daß die Ausduͤnſtung des, einen großen Theil der Erde be-
deckenden, Waſſers unaufhoͤrlich die Luft mit Feuchtigkeit erfuͤllt,
daß durch eben dieſe Ausduͤnſtung der groͤßere Theil des im Regen
herabfallenden Waſſers ſehr bald wieder in die Luft zuruͤckkehrt,
waͤhrend nur ein kleinerer Theil durch die Fluͤſſe dem Meere zu-
ſtroͤmt, daß ſo ein unaufhoͤrlicher Kreislauf der ſich in Daͤmpfen
erhebenden und in Regen oder Thau wieder herabfallenden Waſſer-
theile ſtatt findet, iſt bekannt genug. Da ſo unermeßliche Waſſer-
mengen durch die Stroͤme in das Meer gefuͤhrt werden und den-
noch das Meer nicht hoͤher ſteigt, da dieſer ganze Proceß der Ent-
ſtehung von Regen und der Herſtellung des heitern Wetters ſeit
Jahrtauſenden gleichmaͤßig fortdauert; ſo folgt von ſelbſt, daß das
Meer nicht ſo viel an Regen empfangen muß, als es ausduͤnſtet,
und daß das feſte Land im Ganzen mehr Regen als Ausduͤnſtung
haben muß. Beobachtungen uͤber dieſes Verhaͤltniß anzuſtellen, iſt
kaum moͤglich, weil die Ausduͤnſtung, die wir in Gefaͤßen mit
Waſſer beobachten, keine genaue Vorſtellung von derjenigen Aus-
duͤnſtung giebt, die uͤber Wieſen und Waͤldern, uͤber trockenen
Haiden und Suͤmpfen, uͤber Bergen und Thaͤlern ſtatt findet; in-
deß iſt doch dieſe Beobachtung, um wieviel die Oberflaͤche eines der
Luft ausgeſetzten Waſſergefaͤßes ſich taͤglich ſenkt, die einzige, welche [141]
wir bequem anzuſtellen vermoͤgen, und ich theile Ihnen daher einige
Beſtimmungen daruͤber mit. Nach Starke's Beobachtungen
in Augsburg geht die Verdunſtung an einem Tage bei großer
Hitze bis auf 6 Linien und im ganzen Jahre auf mehr als 60 Zoll;
offenbar aber iſt da die Ausduͤnſtung viel ſtaͤrker als auf der ganzen
Oberflaͤche des Bodens. Dalton giebt in Mancheſter die
Ausduͤnſtung des waͤrmſten Monates hoͤchſtens zu 7⅔ Zoll, des
ganzen Jahres zu 44 Zoll an, bemerkt aber, daß man die Aus-
duͤnſtung eines mit Gras bewachſenen Bodens nur zu 23 Zoll
jaͤhrlich rechnen koͤnne, wogegen in Mancheſter jaͤhrlich 34 bis
35 Zoll Regen fallen.

Je mehr man zu den Gebirgen hinauf geht, deſto mehr nimmt
das Uebergewicht des Regens zu, wie es auch der Fall ſein muß,
da taͤglich ſo erhebliche Waſſermengen in den Baͤchen herabſtroͤmen.
Dieſer Unterſchied mag ſehr ungleich ſein, aber Thomſon bemerkt,
daß in Glasgow die jaͤhrliche Regenmenge 23 Zoll, an einem
nur 466 Fuß hoͤher im Gebirge liegenden Orte Corbeth dage-
gen 42 Zoll betraͤgt, und Schuͤbler hat in Tuͤbingen 26
Zoll, in Goͤbingen auf der Alp, nur 1¾ Meilen von Tuͤbin-
gen aber 1400 Fuß hoͤher, beinahe 38 Zoll Regen im Jahre
gefunden. Jede Gegend hat hierin ihr Eigenthuͤmliches, z. B. die
ſuͤdliche Kuͤſte von England, den Regen bringenden Winden aus-
geſetzt, hat mehr Regen als die oͤſtlicheren Theile der Inſel, Ply-
mouth 42 Zoll, waͤhrend um London nur 20 bis 25 Zoll
fallen. Dieſe Zahlen beziehen ſich auf die mittlere Regenmenge in
einer laͤngern Reihe von Jahren; in einzelnen Jahren iſt die Re-
genmenge ziemlich ungleich, ſo daß z. B. Flaugergues aus
funfzigjaͤhrigen Beobachtungen in Viviers 20½ Zoll als die
kleinſte, 48 Zoll als die groͤßte Regenmenge angiebt. Die heftig-
ſten Regen, die wir zu ſehen gewohnt ſind, betragen in ebenen
Gegenden in unſerm Clima ſelten einen Zoll, indeß kommen als
Ausnahme doch auch bedeutend groͤßere Regenmengen vor; ſo fuͤhrt
z. B. Flaugergues einen Tag an, wo in 18 Stunden ſo viel
Regen fiel, daß das Waſſer 13 Zoll hoch fuͤr jeden Punct der
Oberflaͤche betrug, in Genua hat es einmal 30 Zoll in einem
Tage geregnet, und die Gebirgsgegenden, vorzuͤglich in Ungarn,
werden oͤfter von ſolchen Wolkenbruͤchen, die dann zerſtoͤrenden
[142] Sturz der Bergwaſſer zur Folge haben, heimgeſucht. In den
tropiſchen Gegenden ſind Regen, die 8 oder 9 Zoll in einem Tage
betragen, gar nicht ſelten, und in Cayenne hat es einmal in
24 Tagen 151 Zoll geregnet.

Die Ausduͤnſtung dauert, wenn die Luft nicht ſehr feucht
iſt, ſelbſt bei großer Kaͤlte fort und ſelbſt das Eis nimmt durch
Ausduͤnſtung ab, ſo wie wir denn ja auch alle wiſſen, daß gefrorne
Waͤſche trocken wird, ohne vorher aufzuthauen. Schuͤbler hat
ſich von der Ausduͤnſtung des Eiſes durch viele Verſuche uͤberzeugt,
und gefunden, daß ſelbſt bei - 9 Gr. Temperatur beinahe ¼ Lin.
von dem in einem Cylinder gefrornen Waſſer unter guͤnſtigen Um-
ſtaͤnden, das heißt bei trockner Luft und ſtarkem Winde, in einem
Tage verloren gehen kann. Indeß hat man die Frage aufgeworfen,
ob ſelbſt die niedrigſte Temperatur immer noch faͤhig bleibe, die
Verdampfung zu unterhalten. Wollaſtons Bemerkung, daß
in den hoͤchſten Gegenden der Atmoſphaͤre die Elaſticitaͤt der Luft ſo
ſchwach werden muͤſſe, daß ſie die, der Schwere wegen herabſtre-
benden, Lufttheilchen nicht mehr hinaufzudraͤngen vermoͤge, veran-
laßte Faraday zu der richtigen Bemerkung, daß aus aͤhnlichen
Gruͤnden es auch eine Grenze der Verdampfung geben muͤſſe. Se-
hen wir naͤmlich die Verdampfung als dadurch hervorgebracht an,
daß die Waͤrme, vermoͤge der durch ſie ertheilten elaſtiſchen Kraft,
ein Waſſertheilchen nach dem andern losreißt, ſo muß bei ſehr gerin-
ger Waͤrme dieſe elaſtiſche Kraft endlich ſo klein werden, daß ſie
das Losreißen nicht mehr bewirken kann, und dann hoͤrt alle Ver-
dampfung auf. Faraday glaubt bei dem Queckſilber eine ſolche
Grenze gefunden zu haben, indem Queckſilber in einem verſchloſſe-
nen Gefaͤße auf ein etwas entfernt von ſeiner Oberflaͤche ange-
brachtes Goldblaͤttchen bei ſehr kalter Luft gar keine Einwirkung
zeigt, obgleich bei 10 bis 20° Waͤrme dieſe Einwirkung unver-
kennbar iſt.

Hygrometer.

Doch ich darf Sie nicht zu lange mit dieſer allgemeinen Be-
trachtung unterhalten, und gehe daher zu der Frage uͤber, welche
Mittel wir beſitzen, den Grad der Feuchtigkeit der Luft und die
Menge der Waſſerdaͤmpfe in der Luft zu beſtimmen. Um dieſe
[143] Mittel richtig zu beurtheilen, muß ich Sie zuerſt auf den Satz
aufmerkſam machen, daß die Luft nicht immer dann am feuchteſten
ſcheint, wenn ſie viele Daͤmpfe enthaͤlt, ſondern dann, wenn ſie
nicht faͤhig iſt, noch Daͤmpfe aufzunehmen. Dieſer Satz kann
Ihnen wohl nicht paradox ſcheinen, da Sie wiſſen, wie ſehr die
Menge Waſſers, die in Daͤmpfen in einem gewiſſen Raume ent-
halten ſein kann, von der Waͤrme abhaͤngt, und wie deshalb eine
ſehr erwaͤrmte Luft, obgleich ſie ſchon viel Waſſer in Dampfform
enthaͤlt, dennoch faͤhig ſein kann, das tropfbare Waſſer noch zum
Verdunſten zu bringen, waͤhrend kaͤltere Luft, wenn ſie auch nicht ſo
viel Dampf enthielte, kein Waſſer mehr aufnehmen wuͤrde. Wenn
man ziemlich trockene Luft an einem ſehr erwaͤrmten Orte in ein
Gefaͤß einſchließt, ſo wird ſie trocken erſcheinen, ſo lange ſie warm
bleibt, bringt man ſie aber in einen kalten Raum, ſo belegen ſich
die innern Waͤnde des Gefaͤßes mit einem Thau, weil die durch die
Waͤnde entweichende Waͤrme das Waſſer, mit welchem ſie ſich zu
durchſichtigem, elaſtiſchem Waſſerdampfe verbunden hatte, an den
Waͤnden zuruͤcklaͤßt. Aus eben dem Grunde beſchlagen unſere kal-
ten Fenſterſcheiben im Winter mit Thau, obgleich die Luft in der
Mitte des Zimmers eher zu trocken iſt, und im Sommer, ſelbſt
wenn die Luft ſich gar nicht als feucht zeigt, ſehen wir an einem
Glaſe mit Eis das aus den Daͤmpfen in der Luft niedergeſchla-
gene Waſſer herunterfließen. Alle dieſe Erſcheinungen zeigen uns,
daß Feuchtigkeit in der Luft vorhanden iſt, ſelbſt dann, wenn die
fuͤhlbare Feuchtigkeit der Waͤrme wegen unbedeutend ſcheint.

Um indeß zuerſt nur Inſtrumente zu haben, welche uns die
fuͤhlbare Feuchtigkeit kenntlich machen, ohne ihr Maaß zu beſtim-
men, iſt man ſeit langer Zeit auf die Koͤrper aufmerkſam geweſen,
welche eine Veraͤnderung durch feuchte Luft leiden, und hat geſucht,
dieſe als Hygrometer, als Anzeiger der Feuchtigkeit, zu gebrauchen.
Ich will unter dieſen die unvollkommenſten zuerſt nennen. Einige
Salze zerfließen in einer etwas feuchten Luft, andre nehmen wenig-
ſtens etwas Waſſer auf und dadurch vergroͤßert ſich ihr Gewicht;
und eine eben ſolche Zunahme des Gewichtes bei feuchter Luft be-
merkt man an einigen Thon-Arten. Man hat daher ſolche Koͤrper,
namentlich auch Kochſalz, als Hygrometer empfohlen, indem Koch-
ſalz bis zum Zerfallen ausgetrocknet, in die Schale einer feinen
[144] Waage gelegt und der freien Luft ausgeſetzt, allmaͤhlig ſchwerer
wird; die Gewichtszunahme iſt bei feuchtem Wetter am ſchnellſten
und groͤßten. Sie uͤberſehen leicht, daß dieſe Beſtimmung der
Feuchtigkeit an ſich keine große Genauigkeit geſtattet, und daß we-
gen der laͤngeren Zeit, die allemal vergehen muß, ehe das Salz die
angemeſſene Menge von Waſſer aufnimmt, ſchnelle Aenderungen
der Feuchtigkeit in der Luft gar nicht beobachtet werden koͤnnen.
Indeß koͤnnen dieſe Mittel dienen, um z. B. zu pruͤfen, in welchem
Grade feucht ein dumpfes Zimmer oder ein Keller iſt, und es iſt
bekannt, daß es oft genug vorkoͤmmt, daß ein mit ſalzigem Waſſer
durchzogenes Holz an einem feuchten Orte nie trocknet.

Einen bedeutenden Vorzug vor dieſen Hygrometern haben
diejenigen, die von der Aenderung der Geſtalt der Koͤrper abhaͤngen.
Es iſt bekannt, daß gedrehte Seile ſich durch Feuchtigkeit verkuͤrzen,
daß dadurch eine aufwickelnde Drehung entſteht, und hierauf allein
hat man ſchon Anordnungen von ſehr unvollkommenen Hygrome-
tern gegruͤndet. Eben darauf gegruͤndet, aber auch ziemlich ebenſo
unvollkommen ſind die Hygrometer, die aus einer unten mit einer
thieriſchen Haut geſchloſſenen und mit Queckſilber gefuͤllten Glas-
roͤhre beſtehen; zieht ſich bei veraͤnderter Trockenheit der Luft dieſe
Haut zuſammen, verkleinert ſich alſo der von derſelben gebildete, das
Queckſilber faſſende Sack, ſo ſteigt das Queckſilber in der Roͤhre.
Dieſe Hygrometer werden mit der Zeit unempfindlicher, und es
iſt auch kaum moͤglich, ſie ſo uͤbereinſtimmend zu machen, daß die
Grade zweier Hygrometer als gleichen Feuchtigkeiten entſprechend
koͤnnen angeſehen werden.

Etwas tauglicher ſind die Federkielhygrometer und die Elfen-
beinhygrometer. Aus der Beſchreibung der letztern, die Leslie
da anzuwenden empfielt, wo andre Hygrometer ſich nicht gut
anwenden laſſen, z. B. um die Feuchtigkeit im Innern eines Korn-
haufens zu unterſuchen, wird ſich auch die Einrichtung der erſtern,
bei welchen ein dazu beſonders praͤparirter Federkiel gebraucht wird,
uͤberſehen laſſen. Man drechſelt (Fig. 31.) aus recht fein geader-
tem Elfenbein einen eifoͤrmigen Koͤrper A etwa \frac{5}{4} Zoll lang,
aber von ſo duͤnnen Waͤnden, daß er nur 8 bis 10 Gran wiegt,
und doch 300 Gran Queckſilber faßt; an dem obern Ende wird
mit einer feinen Schraube ein etwas dickeres Stuͤck B eingeſetzt,
[145] in welchem eine Glasroͤhre BC befeſtigt iſt; dieſes ganze Inſtru-
ment, (das dann ungefaͤhr einem Thermometer mit einer Elfen-
beinkugel aͤhnlich ſieht,) ſetzt man eine Zeit lang in reines Waſſer,
damit das Elfenbein die Ausdehnung, welche der groͤßten Feuchtig-
keit entſpricht, annehme, und fuͤllt dann das Gefaͤß und die Roͤhre
bis zu einem niedrigen Puncte der Roͤhre mit Queckſilber. Wird
nun die Roͤhre in Theile getheilt, deren jeder einem Tauſendtel des
ganzen Queckſilbervolumens entſpricht, ſo dient die Hoͤhe des Queck-
ſilbers als Angabe der Feuchtigkeit, indem die trockener werdende
Elfenbeinmaſſe ſich zuſammenzieht, und das Queckſilber zum Stei-
gen bringt. Iſt die Roͤhre oben gegen das Eindringen von Staub
und fremden Koͤrpern, jedoch nicht luftdicht, geſchloſſen, ſo kann
man dies Hygrometer ſelbſt mitten in einen Kornhaufen, zwiſchen
Papierballen u. ſ. w. bringen, und nach Verlauf einer oder mehrerer
Stunden zeigt das Hygrometer den Grad der Feuchtigkeit an.
Leslie bemerkt, daß die großen Aenderungen, die man an dieſen
Hygrometern von Elfenbein und noch mehr am Buchsbaumholze bei
ſtarker Feuchtigkeit bemerkt, den Grund deutlich machen, warum
ausgelegte Holz-Arbeit bei dem Wechſel zwiſchen großer Feuchtig-
keit und maͤßiger Trockenheit ſo ſehr leidet.

Die Unvollkommenheit dieſer Hygrometer beſteht vorzuͤglich in
der Langſamkeit, mit welcher ſie den der Feuchtigkeit der Luft an-
gemeſſenen Zuſtand annehmen, und in der Ungleichartigkeit der ange-
wandten Materien ſelbſt; aber die Eigenſchaft der feſten Koͤrper, ſich
durch Feuchtigkeit und Trockenheit zu vergroͤßern oder zu verkleinern
hat auch zu den vollkommnern Hygrometern von Sauſſure und
Deluc gefuͤhrt. Die Fibern der thieriſchen Koͤrper und der Pflan-
zen dehnen ſich da, wo ſie durch ein feines Gewebe verbunden ſind,
vorzuͤglich der Breite nach aus, wenn ſie feucht werden, wie man
dies an breiten Holzſtuͤcken vorzuͤglich da ſieht, wo ſie an ein Holz,
deſſen Faſern ſenkrecht auf die Faſern jener ſind, ſo befeſtigt ſind,
daß die Ausdehnung nicht gehindert wird. Aus dieſem Grunde ver-
kuͤrzen ſich gedrehte Seile, weil die Ausdehnung nach der Breite
hier die bedeutendſte iſt. Papier dehnt ſich, ſeines gleichmaͤßigen
Gewebes wegen, nach allen Seiten aus. Auf dieſe ſtarke Ausdeh-
nung nach der Breite gruͤndet ſich Deluc's Fiſchbeinhygrometer,
das aus einem ſchmalen Fiſchbeinſtreifen beſteht, der aus einem
III. K
[146] durch Runddrechſeln erhaltenen, breiten und ſehr duͤnnen Fiſchbein
quer uͤber die Faſern geſchnitten wird. Wenn dieſe Fiſchbeinſtreifen
ſehr duͤnne und ſchmal bei bedeutender Laͤnge ſind, ſo dehnen ſie
ſich bei zunehmender Feuchtigkeit hinreichend aus, und verkuͤrzen
ſich, wenn die Luft trockener wird, und dieſes in ſehr kurzer Zeit.
Ebenſo verhaͤlt es ſich mit dem von Sauſſure angegebenen Haar-
hygrometer, welches aus einem, durch Auslaugen dazu beſonders
bereiteten Menſchenhaare beſteht, deſſen Verlaͤngerung ein Zuneh-
men der Feuchtigkeit anzeigt. Der Streit zwiſchen Sauſſure
und Deluc uͤber die Vorzuͤge des einen oder des andern Hygro-
meters iſt beinahe vergeſſen, und ungeachtet der Vorwuͤrfe, die
Deluc dem Haarhygrometer machte, hat dennoch das Haarhygro-
meter ſich mehr im Gebrauche erhalten, als das Fiſchbeinhygrome-
ter, weil die quer uͤber die Faſern geſchnittenen Fiſchbeinſtreifen ſo
ungemein fein ſein muͤſſen ^* und ſtaͤrkere Streifen viel zu unem-
pfindlich fuͤr kleine Aenderungen der Feuchtigkeit der Luft ſind.
Die Einrichtung beider Hygrometer iſt faſt dieſelbe. Das Haar
wird (Fig. 32.) oben bei L mit ſeinem einen Ende in einer feinen
Zwinge befeſtigt, das andre Ende iſt an dem aͤußern Umfange einer
runden Axe d ſo befeſtigt, daß noch ein Theil des Haares um die
Axe gewickelt iſt. Verkuͤrzt ſich nun das Haar durch Trockenheit,
ſo dreht ſich die Axe d und der mit ihr feſt verbundene Zeiger df,
der auf dem Gradbogen die Aenderungen der Laͤnge ſtark vergroͤßert
angiebt; und damit bei der Verlaͤngerung des Haares dL durch
vermehrte Feuchtigkeit nicht das Haar ſchlaff bleibe, dient der Zeiger
dI ſelbſt zu einem, das Haar immer ſpannenden, obgleich gerin-
gen, doch hiezu hinreichenden, Gegengewichte. Statt alſo daß die
groͤßere Trockenheit durch Verkuͤrzung des Haares, bei gleicher Ela-
ſticitaͤt desſelben, den Zeiger zu den niedrigern Feuchtigkeitsgraden
von 80 auf 70 u. ſ. w. fortfuͤhrt, noͤthiget das Gewicht des Zeigers
das laͤnger gewordene Haar ſich mehr aufzuwickeln und immer ge-
ſpannt zu bleiben.

Damit aber dieſe Inſtrumente den Namen Hygrometer, als
wirklich die Feuchtigkeit abmeſſend, verdienen, war es vor allem
noͤthig, ſo wie beim Thermometer, zwei feſte Puncte zu beſtimmen,
und hier kann man der Forderung, die Puncte der groͤßten Feuch-
tigkeit und der groͤßten Trockenheit als Endpuncte der Scale anzu-
geben, beinahe ſtrenge Genuͤge leiſten. Der ungeloͤſchte Kalk und
der ſalzſaure Kalk haben ein ſo großes Beſtreben die Daͤmpfe aus
der Luft an ſich zu ziehen, daß ſie, erhitzt in ein geſchloſſenes Gefaͤß
gebracht, die Luft vollkommen austrocknen, wenigſtens in dem
Grade vollkommen, daß ſelbſt bei ſtarker Abkuͤhlung, wo ſonſt doch
die noch uͤbrige Feuchtigkeit am meiſten auf die hygrometriſchen
Koͤrper wirkt, das Haar des in dieſem Raume mit eingeſchloſſenen
Hygrometers keine Aenderung mehr zeigt. Den Punct, den als-
dann der Zeiger angiebt, bezeichnet man mit Null. Um dagegen
die groͤßte Feuchtigkeit zu beſtimmen, brachte Sauſſure feuchte
Gegenſtaͤnde unter die Glocke, wo ſich das Hygrometer befand, ſo
daß die Luft ſich ganz mit Feuchtigkeit beladen konnte, und ſetzte an
den alsdann angezeigten Punct des Hygrometers 100 Gr. Den
zwiſchen dieſen beiden Puncten enthaltenen Bogen theilt man in
100 Grade, und hat ſo ein nach beſtimmten Geſetzen verfertigtes, alſo
mit andern ebenſo verfertigten Inſtrumenten gut vergleichbares, Hy-
grometer. Aber dieſes Hygrometer giebt nicht Grade der Feuchtigkeit
in dem Sinne an, daß man die Menge des in der Luft enthaltenen
Waſſers ſogleich aus der Anzahl der Grade kennen lernte, ſondern
die jedem Grade entſprechende wahre Feuchtigkeit muß durch eine
Reihe Verſuche erſt beſtimmt werden.

Die Forderung, die Menge Waſſer in der Luft bei jedem
Hygrometergrade zu kennen, laͤßt ſich offenbar nicht anders als
mit beſtaͤndiger Ruͤckſicht auf die Waͤrme erfuͤllen. Wenn in einem
feſt verſchloſſenen Gefaͤße, worin ſich kein befeuchteter Koͤrper befin-
det, worin alſo kein neuer Dampf zu dem ſchon vorhandenen hin-
zukoͤmmt, ein Hygrometer und ein Thermometer aufgeſtellt ſind,
ſo geht das Hygrometer auf Feuchtigkeit zu, wenn das Thermo-
meter ſinkt, und man kann alſo fuͤr die hier ſtatt findende Waſſer-
menge ein Taͤfelchen der jedem Waͤrmegrade entſprechenden Angaben
der Feuchtigkeit verfertigen. Stellt man dieſen Verſuch ſo an, daß
man in ein Gefaͤß von beſtimmter Groͤße zuerſt voͤllig ausgetrock-
K 2
[148] nete Luft und dann eine beſtimmte Menge Waſſer, die ganz ſich
in Dampf verwandelt, gebracht hat, ſo erhaͤlt man genauen Auf-
ſchluß uͤber die Sprache des Hygrometers. Nach Sauſſure's
auf dieſe Weiſe angeſtellten Verſuchen duͤrfte man ungefaͤhr anneh-
men, daß bei dem hoͤchſten Grade des Hygrometers im Cubicfuß
Luft 17 Gran Waſſer ſind, wenn das Thermometer auf 25° R.
ſteht und nur 6 Gran, wenn das Thermometer 0° zeigt, daß
dagegen mit 80 Graden des Hygrometers 12¼ Gran bei jener,
4¼ Gran bei dieſer Waͤrme zuſammen gehoͤren; aber dieſe Beſtim-
mungen Sauſſure's ſind nicht voͤllig genau, weil ſeine Meſ-
ſung des in der Luft verdunſteten Waſſers unvollkommen war.

Gay-Luſſac hat die Vergleichungen ſo angeſtellt, daß er
das Hygrometer in einem eingeſchloſſenen Raume beobachtete, wo
die Elaſticitaͤt des Dampfes durch andre Mittel bekannt war. Be-
findet ſich naͤmlich bei beſtimmter Waͤrme in einem eingeſchloſſenen
Raume Waſſer, ſo erlangt der Dampf die dieſer Waͤrme angemeſ-
ſene Elaſticitaͤt und Dichtigkeit; bringt man Waſſer mit Schwefel-
ſaͤure gemiſcht in denſelben Raum, ſo erlangen die Daͤmpfe eine
geringere Elaſticitaͤt, und wenn man dieſe Elaſticitaͤt kennt und
dabei den Stand des Hygrometers beobachtet, ſo ergiebt ſich eine
Tafel zur Beſtimmung der jedem Grade zugehoͤrenden Elaſticitaͤt
und Dichtigkeit der Daͤmpfe. Nach dieſen Beſtimmungen enthaͤlt
die Luft bei 88° des Haarhygrometers drei Viertel der Daͤmpfe,
die ſie bei 100° enthaͤlt, bei 80° ungefaͤhr drei Fuͤnftel, bei 73°
die Haͤlfte, bei 64° nur zwei Fuͤnftel der mit 100° zuſammen-
gehoͤrenden Dampfmenge. Wenn alſo bei einer Waͤrme von 18°
Centeſ. ungefaͤhr 7 Gran Waſſer in der Luft ſind bei dem groͤßten
Feuchtigkeitszuſtande, oder bei 100 Hygrometergraden, ſo wuͤrden
bei eben der Waͤrme und einem Hygrometerſtande von 73° nur
3½ Gran Dampf in der Luft ſein.

Beſtimmung der Feuchtigkeit der Luft durch die Ver-
dunſtungskaͤlte, und durch den Condenſationspunct der
Daͤmpfe.

Ein ganz andres Verfahren, um die Feuchtigkeit der Luft zu
beſtimmen, hat Leslie angegeben, indem er das Differenzther-
mometer anwendet, und ſo die Verdunſtungskaͤlte beſtimmt. Be-
[149] deckt man eine der beiden Kugeln des Differenzthermometers
(Fig. 3.) mit duͤnnem Mouſelin und befeuchtet dieſen, ſo wird der
ſo bedeckten Kugel durch die Verdampfung Waͤrme entzogen, und
die in der Roͤhre enthaltene Fluͤſſigkeit zeigt dieſen Waͤrme-Unter-
ſchied an. Je trockener die Luft iſt, deſto ſchneller geht die Ver-
dampfung fort, und die entſtandene Kaͤlte iſt deſto groͤßer. Es
kann vielleicht ſcheinen, als ob wegen des ſtets neuen Aufwandes
von Waͤrme das Differenzthermometer immer mehr und mehr
Kaͤlte anzeigen ſollte; aber dies findet darum nicht ſtatt, weil die
umgebende Luft der abgekuͤhlten Kugel Waͤrme zufuͤhrt, und dies
immer mehr, je groͤßer der Unterſchied der Waͤrme geworden iſt,
endlich alſo ſo viel, daß dadurch der Verluſt an Waͤrme erſetzt und
ein weiteres Sinken der Temperatur gehindert wird. Je ſchneller
das Verdampfen erfolgt, das heißt, je trockener die umgebende Luft
iſt, deſto groͤßer iſt die Temperatur-Differenz, weil die bei ſchneller
Verdampfung ſo ſchnell eintretende und ſchnell erneuerte Kaͤlte nicht
ſo bald durch die Waͤrme der umgebenden Luft erſetzt wird. Au-
guſts Pſychrometer beruht auf eben dieſer Waͤrmedifferenz.

Andre Erfolge dieſer Verdunſtungskaͤlte will ich nachher an-
geben, und jetzt ſogleich zu dem vollkommenſten Hygrometer uͤber-
gehen, das auf der Beſtimmung des Condenſationspunctes der
Daͤmpfe beruht. Schon vor laͤngerer Zeit machte Dalton dar-
auf aufmerkſam, daß man, bei gleich warmer, aber ungleich feuchter
Luft, das Bethauen eines kalten Gefaͤßes bei ungleicher Kaͤlte des
Gefaͤßes wahrnehme; er ſchlug daher vor, durch allmaͤhlige Ab-
kuͤhlung des in einem Glaſe enthaltenen Waſſers allenfalls durch
beigemiſchtes Eis, die Temperatur zu beſtimmen, wo der erſte
leichte Thau ſich aus der Luft an das Glas anlegt, und ſo den
Bethauungspunct, den Condenſationspunct der
Daͤmpfe, das iſt, den Waͤrmegrad, welchem dieſer entſpricht, zu
beſtimmen. Dieſes Verfahren iſt etwas ſchwierig, aber der Gedanke
iſt nicht allein richtig, ſondern enthaͤlt auch das wahre Princip der
Hygrometrie.

Sie wiſſen, daß ein im leeren Raume enthaltener Dampf,
wenn Waſſer genug vorhanden iſt, bei beſtimmter Waͤrme z. B.
10° Cent. eine gewiſſe Dichtigkeit und Elaſticitaͤt annimmt, die
wir als die zu dieſer Waͤrme gehoͤrige groͤßeſte bezeichnet haben.
[150] Laſſen Sie dieſen Dampf ein Glasgefaͤß fuͤllen, worin kein tropf-
bares Waſſer mehr iſt; ſo wird, ſo lange der Dampf mehr erwaͤrmt
iſt, ſeine Durchſichtigkeit ungetruͤbt und das Gefaͤß unbethauet
bleiben; aber wenn der Dampf unter jene urſpruͤngliche Waͤrme
von 10° abgekuͤhlt wird, ſo belegt ſich das Gefaͤß mit einem feinen
Thau, der bei ſtaͤrkerer Abkuͤhlung bedeutender wird, weil in dem
Dampfe mehr Waſſer enthalten iſt, als bei einer Waͤrme von 9°
oder einer noch geringeren ſich in Dampfgeſtalt erhalten kann. Und
eben dies gilt auch von Daͤmpfen, die mit Luft gemiſcht ſind, dieſe
moͤgen nun in einem Gefaͤße enthalten oder frei in der Atmoſphaͤre
vorhanden ſein; kennen wir den Waͤrmegrad, bei welchem ſie ſich
in ſehr geringem Grade niederzuſchlagen anfangen, ſo kennen wir
ihre Dichtigkeit, weil ſie diejenige iſt, die wir als die groͤßeſte eben
der Waͤrme entſprechende aus Verſuchen kennen. Es wird am
beſten ſein, dies durch ein wirkliches Beiſpiel zu erlaͤutern. Am
6. Sept. 1819, als die Waͤrme der Luft 18,°9 Cent. war, beob-
achtete Daniell den Bethauungspunct bei 7,°8 Centeſ., das iſt,
bis zu dieſer Temperatur abgekuͤhlt zeigte eine glatte Oberflaͤche den
erſten feinen Niederſchlag. Da nun nach Muncke's Tafel ^*)
die groͤßte Dichtigkeit des Dampfes bei 7,°8 Cent. (= 6,°2 R.)
nur 7 Milliontel der Dichtigkeit des Waſſers betraͤgt, und 1 Cu-
bicfuß Rheinl. Waſſer 498000 Gran wiegt, ſo wog ein Cubicfuß
jenes Dampfes 3½ Gran, — in einem Cubicfuß Luft waren
3½ Gran Waſſer. Die Luft war alſo ſchon recht trocken, weil der
Condenſationspunct 11 Grad unter der Temperatur der Luft lag,
und Luft von 18,°9 Waͤrme noch beinahe 4 Gran Waſſer in jedem
Cubicfuß aufnehmen konnte, ehe ſie den hoͤchſten Grad der Feuchtig-
keit erreicht haͤtte. Dagegen war bei einer andern Beobachtung die
Luft ebenſo warm, der Bethauungspunct aber fand ſich bei 17°,8
Cent. = 14,°2 R., welcher Waͤrme ein Dampf = 14 Milliontel
der Dichtigkeit des Waſſers entſpricht, ſo daß 7 Gran Waſſer in
1 Cubicfuß Luft enthalten waren, und die Luft kaum noch ½ Gran
aufzunehmen faͤhig, alſo beinahe auf dem hoͤchſten Puncte der
Feuchtheit war.

So alſo lernen wir genau die Menge Waſſers in der Luft
kennen. Wenn bei großer Hitze von 28° R. oder 35° Cent. die
Luft vollkommen feucht iſt, ſo daß das Bethauen bei der geringſten
Abkuͤhlung ſtatt findet, ſo enthaͤlt ein Cubicfuß Luft 19½ Gran
Waſſer; waͤre dagegen bei ſolcher Waͤrme die Luft ſo trocken, daß
7° 5 Cent. = 6° R. dem Bethauungspuncte entſpraͤche, ſo ent-
hielte ein Cubicfuß nur 3½ Gran und waͤre alſo faͤhig 16 Gran
Waſſer aufzunehmen, ſo daß das ſchnelle Ausduͤnſten des Waſſers
zu ſolcher Zeit ſich ſehr wohl erklaͤrt. Am ſchnellſten findet es ſtatt,
wenn ein lebhafter Wind den entſtandenen Dampf, der das Ent-
ſtehen neuen Dampfes hindern wuͤrde, fortfuͤhrt.

Die Schwierigkeit, den Condenſationspunct der Daͤmpfe zu
jeder Zeit zu beſtimmen, hat Daniell durch ſein Hygrometer ſehr
bedeutend vermindert. Es beſteht (Fig. 33.) aus einer gekruͤmm-
ten Glasroͤhre, an welcher ſich an beiden Enden angeblaſene Glas-
kugeln b, a von \frac{5}{4} Zoll Durchmeſſer befinden. In der einen b
iſt innerhalb der Kugel und Roͤhre ein Thermometer angebracht,
dann iſt in dieſe Kugel Aether gethan und zum Kochen gebracht,
um die Luft aus beiden Kugeln und der Roͤhre durch die Oeffnung
f auszutreiben; wenn die Aetherdaͤmpfe aus der bis dahin noch
offen gelaſſenen Muͤndung f ſtark ausſtroͤmen, wird dieſe Oeffnung
an der Lampe zugeſchmolzen. Indem nun ſo der Raum in beiden
Kugeln luftleer iſt, wird er offenbar immer mit einem, der jedes-
maligen Temperatur angemeſſenen, Aetherdampfe von dem in der
Kugel noch in hinreichender Menge uͤbrigen Aether gefuͤllt ſein, und
ſo lange beide Kugeln gleich auf dieſen Dampf einwirken, ſteht das
innere Thermometer ſo hoch als das am Fuße des Inſtruments in
freier Luft angebrachte Thermometer D. Sobald man aber die
Kugel af, die zu dieſem Zwecke mit Mouſelin uͤberzogen iſt, mit
Aether betroͤpfelt, reißt der an der Oberflaͤche verdampfende Aether
Waͤrme an ſich, bringt daher den innern Aetherdampf zum Nieder-
ſchlagen, und bewirkt ſo ein lebhafteres Verdampfen des Aethers in
der Kugel b, und dabei kuͤhlt ſich dieſe Kugel ſehr erheblich ab.
Ihre Abkuͤhlung erreicht, bei der Gewalt, mit welcher der auf af
verdampfende Aether die Waͤrme an ſich reißt, bald den Grad, wo-
bei die Condenſation der Daͤmpfe in der freien Luft auf der Ober-
flaͤche der Kugel b ſtatt findet, und der Beobachter muß, ſobald er
[152] den leiſeſten Hauch von Niederſchlag auf der Kugel bemerkt, den
Grad des im Innern enthaltenen Thermometers ableſen, indem
dieſes dann die Waͤrme des Bethauungspunctes angiebt. Damit
der leichteſte Niederſchlag deutlicher ſichtbar ſei, iſt die Kugel b ver-
goldet, und man ſieht den Niederſchlag da am erſten, wo ſich die
Oberflaͤche des Aethers im Innern der Kugel befindet. Die Beob-
achtung dieſes Hygrometers iſt etwas ſchwierig, weil man den erſten
Augenblick des leiſeſten Bethauens wahrnehmen und da den Stand
des innen angebrachten Thermometers beobachten muß; dieſer erſte
feine Niederſchlag iſt aber keinesweges ſo leicht wahrzunehmen, und
man muß, da das Thermometer immer tiefer faͤllt, ſehr achtſam
ſein, ihn richtig zu beobachten. Wenn die Befeuchtung mit Aether
nur unvollkommen iſt, ſo ſinkt das Thermometer langſam, und
man hat dann etwas mehr Zeit, um ſich von dem nach und nach
merklicher werdenden Bethauen zu uͤberzeugen, doch muß man bei
wirklichem Gebrauche dieſes Hygrometers ſich gewoͤhnen, den erſten
Anfang des Bethauens wahrzunehmen, und der vergoldeten Kugel
eine ſolche Stellung gegen das Licht geben, daß die kleinſte Veraͤn-
derung des Glanzes bemerkbar ſei. Wegen dieſer Schwierigkeit,
den wahren Temperaturgrad, der mit dem erſten Anfange des Be-
thauens zuſammen gehoͤrt, richtig zu beobachten, hat man mit Recht
Auguſts Pſychrometer eine groͤßere Aufmerkſamkeit geſchenkt.
Es beſteht aus zwei gleichen Thermometern, deren eines eine Be-
deckung hat, die man waͤhrend der Beobachtung mit reinem Waſſer
feucht erhaͤlt. Dieſes befeuchtete Thermometer zeigt die Verdun-
ſtungskaͤlte, und nach Auguſts Erfahrungen und Schluͤſſen liegt
dieſe Verdunſtungskaͤlte faſt genau in der Mitte zwiſchen der Waͤrme
der freien Luft und dem Bethauungspuncte, ſo daß man den letzten
aus der leichten Beobachtung jener beiden Thermometer findet.
Auguſt giebt hiezu noch genauere Regeln, die ſich auf eine
ſtrengere Vergleichung der durch die Daͤmpfe der Thermometer-
kugel entriſſene und der ihr aus der Luft zugefuͤhrten Waͤrme
gruͤnden.

Andre Anwendungen der Verdunſtungskaͤlte.

Ein Verſuch, auf welchen Daniells Hygrometer faſt
unmittelbar fuͤhrt, iſt derjenige, den Wollaſton angegeben und
[153] an ſeinem Chryophorus (Kaͤltetraͤger) dargeſtellt hat. Zwei
Kugeln, ebenſo wie bei jenem Hygrometer durch eine Glasroͤhre,
die man hier etwas laͤnger nimmt, um das Experiment auffallen-
der zu machen, verbunden, ſind luftleer und zum Theil mit Aether
gefuͤllt. Man legt die eine in eine Miſchung aus Salz und Schnee,
und ſieht nun die andre, der hoͤhern Waͤrme der umgebenden Luft
ungeachtet, ſich mit Reif, mit Duͤnſten, die ſich aus der Luft zu Eis
niederſchlagen, uͤberziehen. In der ſehr abgekuͤhlten Kugel naͤmlich
verliert der Aetherdampf ſeine Dampfform und in der andern er-
neuert ſich die Dampfbildung um ſo lebhafter, je mehr in der erſten
der Dampf vernichtet wird; je kaͤlter alſo jene Kugel iſt, deſto groͤßer
iſt in der andern der Waͤrme-Aufwand zu neuer Dampfbildung,
und ſo entſteht an der der waͤrmern Luft ausgeſetzten Kugel, durch
Uebertragung der Kaͤlte, Reif. Es findet dabei im Innern der
Kugeln eine deſto ſchnellere Deſtillation nach der mit einer Eismi-
ſchung umgegebnen Seite hinuͤber ſtatt, je kaͤlter es dort iſt.

Auf dieſer Verdunſtungskaͤlte beruhen mehrere Mittel, ehr
bedeutende Kaͤltegrade hervorzubringen. Wenn man eine Thermo-
meterkugel mit Baumwolle bedeckt und dieſe mit Aether betroͤpfelt,
ſo kann man, vorzuͤglich wenn man durch einen auf die Kugel
gerichteten Blaſebalg einen ſtarken Luftzug hervorbringt, das Ther-
mometer bis tief unter den Gefrierpunct fallen machen. Eben
darauf beruht das Gefrieren des Waſſers im luftleeren Raume,
ſelbſt bei 20 Grad Waͤrme. Ich habe ſchon oft erwaͤhnt, daß im
luftleeren Raume die Ausduͤnſtung weit ſchneller ſtatt findet, eben
darum aber iſt auch die Verdunſtungskaͤlte groͤßer. Aber dieſe
wuͤrde nur ſo lange zunehmen, als der luftleere Recipient noch nicht
mit Dampf gefuͤllt iſt, und man muß daher, damit ſie beſtaͤndig
zunehme, den entſtandenen Dampf fortſchaffen; dies geſchieht,
wenn man waſſerfreie Schwefelſaͤure in dem Recipienten aufſtellt,
weil dieſe die Eigenſchaft hat, den entſtandenen Dampf ſehr begierig
aufzunehmen und daher die Fuͤllung des Recipienten mit Dampf
zu hindern. Indem ſo der luftleere Raum, theils durch ununter-
brochenes Fortpumpen, theils durch die Huͤlfe der Schwefelſaͤure,
faͤhig bleibt, immer neuen Dampf aufzunehmen, gefriert das unter
der Glocke der Luftpumpe der Verdunſtung ausgeſetzte Waſſer.
Dieſer Verſuch iſt um ſo auffallender, da er, wenn die Luftpumpe
[154] ein bis auf 1 Linie gehendes Sinken der Barometerprobe geſtattet,
ſelbſt bei 20 bis 22° Cent. Waͤrme der Luft gelingt, und da das
Waſſer ſeine Daͤmpfe in voͤlligem Aufkochen hergiebt, dann aber
zu Eis wird. Man darf bei dieſem Verſuche nur ein Uhrglas voll
Waſſer nehmen, weil groͤßere Quantitaͤten den Verſuch allzu ſehr
erſchweren wuͤrden, man muß dieſes Waſſer in einiger Entfernung
oberhalb eines breiten Gefaͤßes mit Schwefelſaͤure aufſtellen, und
das Auspumpen raſch fortſetzen, damit nicht zu viel Waͤrme durch
die Glaswaͤnde des Recipienten zuſtroͤme. Die Schwefelſaͤure
wird bei dieſem Verſuche, wegen des ſich mit ihr durch die aufge-
nommenen Daͤmpfe miſchenden Waſſers, warm; aber obgleich dies
ein hindernder Umſtand iſt, ſo gelingt dennoch der Verſuch faſt un-
fehlbar, wenn nur die Luftpumpe gut iſt. Configliacchi und
ſpaͤter Dove haben dieſen Verſuch, den man den Leslie ſchen
Verſuch genannt hat, ſo abgeaͤndert, daß eine mit Queckſilber ge-
fuͤllte Kugel mit Flachs umwickelt und dieſes mit Schwefel-Aether
befeuchtet in den Recipienten gebracht wird; die unten hin geſtellte
Schwefelſaͤure nimmt auch die Aether-Daͤmpfe auf, und befoͤrdert
die Verdunſtung des ohnehin ſchnell verdampfenden Aethers ſo,
daß das Queckſilber in jener Kugel gefriert.

Die außerordentlich ſchnelle Verdampfung des Schwefelkoh-
lenſtoffs macht dieſen Koͤrper geſchickt, noch groͤßere Kaͤltegrade
hervorzubringen. Unter der Luftpumpe bringt er leicht das Queck-
ſilber zum Gefrieren, und Marcet hat das Weingeiſtthermo-
meter bis auf - 56° ja bis auf - 62° Cent. (45° bis 50° R.)
fallen ſehen, ſelbſt wenn die Luft nur bis auf 1½ Lin. der Baro-
meterprobe ausgepumpt war ^*).

Nebel und Wolken.

Wenn die Daͤmpfe warmen Waſſers in der kalten Luft auf-
ſteigen, ſo zeigt ſich ein neblicher Dunſt, beſtehend aus ſehr kleinen
Theilen niedergeſchlagenen Waſſers, weil der ſo dichte Dampf bei
geringerer Waͤrme nicht mehr als elaſtiſcher Dampf beſtehen kann;
in etwas groͤßerer Entfernung von der Dampfquelle wird er wieder
unſichtbar, weil er, in groͤßeren Raum ausgebreitet, aufs neue
ſich in einen der niedrigen Temperatur angemeſſenen, weniger dich-
ten, elaſtiſchen Dampf verwandelt. Ebenſo zeigt ſich uns der aus-
gehauchte Athem in kalter Luft. Und ganz dieſelben Gruͤnde brin-
gen in einer Menge von Faͤllen ausgedehnte Nebel in der Atmo-
ſphaͤre hervor. Dieſe muͤſſen naͤmlich in zwei Faͤllen nothwendig
entſtehen, ſowohl wenn aus einer Dampfquelle Daͤmpfe in eine
kaͤltere Luft uͤbergehen, als auch wenn eine mit Daͤmpfen erfuͤllte
Luft an der Oberflaͤche eines kaͤlteren Koͤrpers abgekuͤhlt wird. Das
erſtere findet bei den Nebeln ſtatt, die wir oberhalb des Waſſers ſich
Abends nach Sonnen-Untergang, oft auch die ganze Nacht durch,
und im Winter bei ploͤtzlich ſtarker Kaͤlte, bilden ſehen. Die Er-
fahrung zeigt, daß nach heißen Sommertagen die Oberflaͤche des
feſten Landes ſchneller erkaltet, als die Gewaͤſſer, und dieſes iſt auch
ſo fern leicht zu erklaͤren, als im Waſſer die an der Oberflaͤche
erkalteten Theilchen in die Tiefe hinabſinken, dagegen aber erwaͤrmte
Theilchen den Platz an der Oberflaͤche einnehmen. Indem nun
die uͤber dem feſten Boden abgekuͤhlte Luft uͤber die Oberflaͤche des
[156] Waſſers gefuͤhrt wird, trifft ſie an dieſer einen geſaͤttigten Dampf
an, von der Dichtigkeit naͤmlich, welche als die groͤßeſte Dichtigkeit
der Waͤrme der Waſſer-Oberflaͤche entſpricht; dieſen kuͤhlt ſie ab,
und bringt einen Nebel, niedergeſchlagene Waſſertheilchen, hervor.
Dieſe Nebel uͤber den Gewaͤſſern dauern ſo lange, als die Luft
nahe uͤber der Oberflaͤche des Waſſers merklich kaͤlter als das Waſſer
ſelbſt iſt. Daß an heitern Sommertagen Abends der ganze Lauf
von Graͤben und ſchmalen Fluͤſſen ſo durch aufſteigende Nebel
bezeichnet wird, iſt bekannt; und ebenſo rauchen die Gewaͤſſer bei
ploͤtzlich eintretender ſehr heftiger Kaͤlte im Winter, weil das, in
Vergleichung gegen die ſehr kalte Luft, nicht ſo kalte Waſſer Daͤmpfe
entwickelt, die einer nicht ſo niedrigen Temperatur entſprechen.

Auf aͤhnliche Weiſe entſtehen in Waͤldern und vorzuͤglich auf
Bergen, wo die kaͤltere Luft freieren Zutritt hat, die einzelnen
Nebelwolken, die man, dem Rauche aͤhnlich, nach einem Regen,
wenn die Luft noch feucht iſt, ſich erheben ſieht. Sie entſtehen oft
ganz deutlich da, wo ein von Baͤumen freier Platz durch die Son-
nenſtrahlen erwaͤrmt wird, wo alſo aus dem naſſen und erwaͤrmten
Graſe Daͤmpfe aufſteigen, die, ſobald ſie ſich in die kaͤltere Luft
erheben, als Dunſt ſichtbar werden. Auch die auf dem Meere
beobachteten Nebel haben zum Theil dieſen Urſprung. Die von
den Reiſenden oft erwaͤhnten Nebel in der Gegend von Neufund-
land, wo der Golfſtrom waͤrmeres Waſſer als die Luft hinfuͤhrt,
haben ihren Grund gewiß in der Abkuͤhlung, welche der waͤrmere
Dampf in der Luft leidet. Dagegen ſcheinen die in allen Polar-
gegenden ſo ſehr haͤufigen dichten Nebel umgekehrt in der bis zur
Eiskaͤlte abgekuͤhlten Oberflaͤche des Meeres ihren Grund zu haben,
die, wenn ein aus waͤrmeren Gegenden und mit waͤrmeren Daͤm-
pfen beladener Wind dorthin gelangt, eine Abkuͤhlung der untern
Luftſchichten und dadurch ein Entſtehen dicken Nebels bewirkt.
Dieſe Nebel ruhen oft in einer kaum 100 Fuß hohen Schichte auf
dem Meere, erhalten aber von der beſtaͤndig neu zuſtroͤmenden, mit
Dampf erfuͤllten, Luft immer neue Nahrung. Die aus dieſen
Nebeln ſich niederſchlagenden Waſſertheilchen bedecken die Eisberge
im Meere mit Schichten von einem aus bloßem atmoſphaͤriſchen
Waſſer entſtandenen Eiſe, welches daher gar kein Salz enthaͤlt.

In dieſer unter unſern Augen vorgehenden Nebelbildung zeigt
ſich uns auch, wo nicht der einzige doch ein Hauptgrund der Wol-
kenbildung. So oft eine Miſchung zweier Luftmaſſen, die nur
nicht allzu weit von dem Puncte groͤßter Feuchtigkeit entfernt, aber
an Waͤrme erheblich verſchieden ſind, ſtatt findet, ſchlaͤgt ſich Dunſt
nieder, und ſo oft Luftmaſſen, die ziemlich mit Feuchtigkeit beladen
ſind, an einem kaͤlteren Koͤrper vorbei gehen, entſtehen Wolken.
Das Letztere ſcheint der Grund zu ſein, warum Abends die Berg-
ſpitzen ſich mit Wolken bedecken, die ſich allmaͤhlig tiefer herabſen-
ken. Die Oberflaͤche des Berges naͤmlich kuͤhlt ſich mehr ab als
die in gleicher Hoͤhe liegende Luftſchichte, und indem nun die ziem-
lich feuchten Luftſchichten durch die Oberflaͤche des Berges abgekuͤhlt
werden, bedeckt ſich der Berg mit einer Wolke. Eben das kann
auch am Tage ſtatt finden, und da dann durch die Wolkenbedeckung
dem Berge die Erwaͤrmung der Sonne entzogen wird, ſo muß aus
vermehrtem Waͤrme-Unterſchiede die Wolkenbildung zunehmen.
Bei dieſer Wolkenbildung iſt oft die in gleicher Hoͤhe liegende Luft-
ſchichte warm genug, um die Daͤmpfe wieder in elaſtiſcher Geſtalt
aufzunehmen, und man ſieht dann an der dem Winde ausgeſetzten
Seite des Berges immer neue Woͤlkchen ſich an die große Wolke
anlegen, dieſe vereinigen ſich an der Spitze des Berges mit der
großen Wolke, und an der andern Seite trennen ſich abgeriſſene
Wolkenflocken, die in der Luft zergehen; ſo erneuert ſich die Wolke
unaufhoͤrlich, waͤhrend ſie, ihrer Groͤße nach unveraͤndert, auf dem
Berge zu ruhen ſcheint. Da dieſe Bedeckung der Berge mit Wol-
ken nur ſtatt findet, wenn viele Feuchtigkeit in der Luft iſt und viele
Feuchtigkeit in der Luft gewoͤhnlich Regen ankuͤndigt, ſo iſt der
Grund, warum jene Wolken auf Bergen Regen bedeuten, leicht
einzuſehen. Berge, die mit Schnee und Eis bedeckt ſind, muͤſſen
vorzuͤglich leicht ſich ſo mit Wolken bedecken ^*).

Ganz aus denſelben Gruͤnden erklaͤrt ſich die oft ſo ſchnell
eintretende und ſchnell wieder verſchwindende Bedeckung des Him-
[158] mels mit einer duͤnnen Decke weißer Wolken. Bei veraͤnderlichem
Wetter bemerken wir oft, daß der Himmel vor wenigen Minuten
noch blau war, und nun auf einmal ganz mit dieſen leichten Wol-
ken bedeckt iſt; oft nimmt die Verdichtung dieſer Wolken ſchnell
zu und geht bis zum Hervorbringen des Regens; oft aber ſind
auch die Wolken ebenſo geſchwind wieder verſchwunden als ſie ent-
ſtanden ſind. Dieſer ſchnelle Wechſel erklaͤrt ſich am beſten aus
einem in der hoͤheren Luft ſtatt findenden kalten Luftſtrome, der
in den oberen Luftſchichten nicht Waſſertheilchen genug findet, um
Wolken zu bilden, aber wenn er ſich tiefer in die zu ſolcher Zeit
gewoͤhnlich warmen und ſehr feuchten Luftſchichten herabſenkt, an
der Grenze dieſer warmen Schichte Wolken niederſchlaͤgt. Es laͤßt
ſich leicht uͤberſehen, daß dieſe Wolkenſchichte wieder verſchwinden
wird, wenn jener kalte Luftſtrom in der niedrigen Gegend nicht
dauernd genug iſt; aber ſo oft er wieder eintritt, wird ſich die Er-
ſcheinung erneuern. In dieſem Falle iſt die Wolkenbildung ſehr
veraͤnderlich, wenn dieſe Luftſtroͤmungen es ſind, und ſehr zum Re-
gen hinneigend, weil die Wolkendecke das Sonnenlicht ſchwaͤcht und
daher ſelbſt ein Grund der Abkuͤhlung und verſtaͤrkter Niederſchlaͤge
wird. Auf den Wechſel dieſer Wolken koͤnnen gewiß ſehr kleine
oͤrtliche Umſtaͤnde bedeutend einwirken; ein von einer trockenen
Gegend aufwaͤrts gehender warmer Luftſtrom kann die Wolken
zertheilen, ein von einem feuchten Orte hinaufwaͤrts gehender war-
mer Luftſtrom kann ſie mit neuen Waſſertheilen beladen. Dagegen
wenn ſich die, oft viele Stunden unveraͤndert bleibenden, Schaͤfchen-
wolken bilden, die nur eine ganz duͤnne Schichte weißer, gewoͤhnlich
ſehr hoch ſtehender Wolken darſtellen, dann iſt es wahrſcheinlich
ein waͤrmerer Luftſtrom, der ſich uͤber der kaͤlteren Luft hin ergießt.
Aus jenem waͤrmeren Luftſtrome ſchlagen ſich an der Grenze der
kalten Luft die kleinen Wolken nieder, und da die waͤrmere Luft
oberhalb dieſer Wolken immer noch den Sonnenſtrahlen ausgeſetzt
bleibt, da die waͤrmeren Lufttheilchen auch kein Beſtreben haben,
ſich herabzuſenken, ſo iſt es im engern Sinne nur allein die Tren-
nungsſchichte beider Luftmaſſen, die ſich truͤbt, und in welcher nur
ſo viel neue Nebelduͤnſte wieder hervorgehen, als durch Verdampfen
an der Oberflaͤche in den durchſichtigen Zuſtand zuruͤckkehren. Dar-
um bedeuten dieſe Schaͤfchen im Fruͤhling warmes Wetter, weil
[159] ſie einen bis in die Wolkenregion herabgehenden warmen Wind
verrathen. Warum dieſe Wolken die ſo beſtimmten kugeligen For-
men annehmen, warum zu andern Zeiten ſich die Wolken in ſo
lange, oft ſeltſam gewundene Faͤden ausdehnen, und dieſe Form
ſo lange unveraͤndert beibehalten, daruͤber ſind wir noch gar nicht
recht belehrt. Die Vermuthung, daß dieſe glaͤnzend weißen Wol-
ken aus Schneenadeln, ſo klein, daß ſie wie Sonnenſtaͤubchen in
der Luft ſchweben, beſtehen moͤgen, iſt ſehr wahrſcheinlich, und wird
beſonders durch die oft in dieſen glaͤnzenden Woͤlkchen erſcheinenden
Nebenſonnen beſtaͤtigt. Dagegen ſcheinen zu andrer Zeit die feinen
Woͤlkchen mehr zu Hervorbringung der kleinen Hoͤfe um Sonne
und Mond geeignet.

Auch die Erſcheinung der Wolken uͤber Inſeln, ſo daß man
ſchon aus der Ferne die Lage der Inſeln aus der Lage der Wolken
ſchließen kann, gehoͤrt hieher. Da naͤmlich am Tage der Boden
der Inſeln, am meiſten in heißen Gegenden, mehr als das Meer
erhitzt wird, ſo bildet ſich hier ein warmer, offenbar aber auch mit
Daͤmpfen beladener Luftſtrom, der oben, wo er ſich abkuͤhlt, dieſe
als Wolken niederſchlaͤgt; uͤber die Grenzen der Inſel hinaus wird
dieſer Niederſchlag ſich nicht erſtrecken, indem dahin nicht die ſo ſehr
erwaͤrmte, mit Daͤmpfen beladene Luft gelangt. Und umgekehrt
kann auch dieſer heiße Luftſtrom eine voͤllige Wolkenloſigkeit hervor-
bringen, wenn er von trockenen Gegenden aufſteigt. Die africa-
niſchen Sandwuͤſten ſind bekanntlich ſo heiß und ſo duͤrr zugleich,
daß fuͤr ſie aus Gruͤnden, die fruͤher angefuͤhrt ſind, ein beſtaͤndiges
Herzuſtroͤmen der kalten Luft aus den benachbarten Gegenden in
den untern Luftſchichten, dagegen ein beſtaͤndiges Abwaͤrtsſtroͤmen
nach den kalten Gegenden zu in den hoͤhern Luftſchichten ſtatt finden
muß. Die aus den kuͤhlern und feuchten Gegenden uͤber die heiße
Wuͤſte gefuͤhrte Luft enthaͤlt nicht Daͤmpfe genug, um in ſo großer
Waͤrme den Daͤmpfen ihre groͤßte Dichtigkeit zu geben, ſondern
jene Waſſertheilchen, wenn ſie auch als Nebel und Wolken heran
gezogen waͤren, gehen als durchſichtige Daͤmpfe aufwaͤrts und wer-
den in hohen Regionen wieder zu den Umgebungen, woher ſie
kamen, zuruͤckgefuͤhrt, ſo daß uͤber der Wuͤſte, eben weil ſie trocken
und heiß iſt, ſich nicht einmal Wolken bilden koͤnnen, viel weniger
Regen. In einigem Grade aͤhnlich geſchieht es bei uns in den mit
[160] kaltem Nordoſtwinde begleiteten heitern Fruͤhlingstagen. Wenn
dieſer kalte Wind in unſern Gegenden eine feuchte Luft findet, ſo
wird er eine Urſache des Regen- oder Schneeniederſchlages; aber
wenn er lange genug kalte Luft zugefuͤhrt hat, ſo daß wir nur die
aus den noͤrdlichen Gegenden kommende Luft allein zu beruͤckſichti-
gen haben, ſo muß dieſe uns als trocken und austrocknend erſchei-
nen. Dieſe Luft koͤmmt aus ſehr kalten Gegenden und erwaͤrmt
ſich daher bei ihrem Fortgange nach Suͤden; waͤre ſie dort - 3°
geweſen, hier + 12° Cent. geworden, ſo wuͤrde ſie in jedem Cu-
bicfuß 3 Gran Waſſer aufzunehmen faͤhig, ſelbſt wenn ſie dort voll-
kommen feucht war; ſie erſcheint uns daher als ſehr austrocknend,
und darauf beruht dieſe Wirkung des Fruͤhlings-Oſtwindes, der
nicht allein keine Wolken hervorgehen laͤßt, ſondern auch die Erde
ſchnell abtrocknet und uns durch dieſe austrocknende Eigenſchaft das
Gefuͤhl groͤßerer Kaͤlte bringt, als der Stand des Thermometers
zu rechtfertigen ſcheint.

Ich kehre zu der Wolkenbildung zuruͤck, und fuͤge an das
Vorige zunaͤchſt die Betrachtung, daß wo die Nebelbildung raſch
fortſchreitet, ein Entſtehen von Tropfen und Regen die natuͤrliche
Folge iſt. Dieſe Tropfenbildung ſcheint ſchon da einzutreten, wo
der Fortgang der Wolkenmaſſen ein Hinderniß findet; daher reg-
net es bei Winden, die vom Meere herkommen oder uͤberhaupt
mit Daͤmpfen erfuͤllt ſind, am meiſten an den Bergen, gegen
welche zu die Wolken getrieben werden. Dieſes iſt der Grund man-
cher periodiſcher Regen, die zum Beiſpiel auf der Halb-Inſel dies-
ſeits des Ganges bei dem beſtaͤndigen Suͤdweſtwinde auf der einen
Seite, bei dem beſtaͤndigen Nordoſtwinde auf der andern Seite
der Gebirge ſtatt finden. Indem ſo die Wolken ſich diesſeits der
Gebirge ihres Waſſers entladen, bringen ſie an die andre Seite
keinen Regen; und aus denſelben Gruͤnden iſt es klar, warum die
ſuͤdweſtliche Kuͤſte Englands ſo viel mehr Regen als das mittlere
Land und die Oſtkuͤſte hat, warum der heiße und feuchte Italieni-
ſche Sirocco anhaltende Regen bis nach dem ſuͤdlichen Deutſchland
bringt, waͤhrend das noͤrdliche Deutſchland zu ſolchen Zeiten eines
heitern Himmels genießen kann.

So ſehr viele Erſcheinungen des Regens erklaͤren ſich voll-
kommen leicht, und Huttons Theorie des Regens, daß zwei
[161] ungleich warme Luftmaſſen, ſelbſt wenn ſie dem Saͤttigungszu-
ſtande nicht ganz nahe ſind, bei der Miſchung allemal einen Nie-
derſchlag geben, enthaͤlt allerdings eine fuͤr die meiſten Faͤlle ſehr
genuͤgende Auskunft. Sie wiſſen aus dem Vorigen, daß Luft von
8° Cent. 3½ Gran, Luft von 18° Cent. 7 Gran Waſſer im Cu-
bicfuß im Maximum enthaͤlt, aber wenn dieſe Luft bei der Miſchung
13° warm wird, ſo kann ſie nur 5 Gran enthalten und jede
2 Cubicfuß geben ½ Gran Waſſer; bei groͤßern Waͤrme-Unterſchie-
den wird dies noch viel erheblicher ^*). Aber ſo ſehr dies geeignet
iſt, die maͤßigen Regen zu erklaͤren, ſo kann ich doch einen Zweifel,
ob eben dieſe Erklaͤrung fuͤr die Gewitterregen, fuͤr die Platzregen, fuͤr
die Wolkenbruͤche, ausreicht, nicht ganz als widerlegt anſehen. Wenn
man die Nachrichten von dem zerſtoͤrenden Regenguſſe am 3. u. 4.
Aug. 1829 in der Gegend des Dee in Schottland, oder von
dem auf 8000 Quadratklafter beſchraͤnkten und kurze Zeit dauernden
Regenguſſe, der am 26. Jul. 1809 eine Gegend der Zipſer Alpen
in Ungarn traf, lieſt ^**), ſo kann man ſich nicht wohl dabei beru-
higen, eine allmaͤhlig eintretende Miſchung warmer und kalter Luft
als die Urſache dieſer, ſo uͤberraſchenden, mit furchtbarer Schnellig-
keit herabſtuͤrzenden Waſſerſtroͤme anzuſehen. Iſt gleich die ^***)
von Kaͤmtz angefuͤhrte Betrachtung, daß die ganze uͤber uns
ſtehende Luftſaͤule bei großer Hitze 11 Zoll Waſſer herzugeben im
Stande ſei, ganz richtig; ſo bleibt es doch ſehr dunkel, warum ſo
auf einmal dieſe Luftſaͤule beinahe ihren ganzen Waſſervorrath her-
gebe, und warum ſogar mit ſo großer Schnelligkeit Waſſer aus
den benachbarten Gegenden herbeigefuͤhrt werde. Man hat ſonſt
der Electricitaͤt allein das Geſchaͤft, dieſe heftigen Regen hervor-
zubringen, uͤbertragen, hat den electriſchen Funken, den Blitz, aus
einer Miſchung von Waſſerſtoffgas und Sauerſtoffgas Waſſer erzeu-
gen laſſen, obgleich niemand das Waſſerſtoffgas in der Atmoſphaͤre
nachzuweiſen wußte; — unſtreitig hat man darin zu viel gethan,
III. L
[162] aber ſollte man nicht auch auf der andern Seite zu viel thun, wenn
man einzig an Miſchung warmer und kalter Luftmaſſen denkt, und
Blitz und Donner als Erſcheinungen betrachtet, die nur im Gefolge
jener Ereigniſſe, ohne allen weitern Einfluß, eintreten? Gewiß
wird die Luft bei den ploͤtzlichen Ausbruͤchen eines Gewitterregens
nicht ſo ihres Waſſervorraths beraubt, wie es der Fall ſein muͤßte,
wenn die uͤber uns ſtehende Luftſaͤule allein ihre Daͤmpfe hergaͤbe,
wir ſind daher genoͤthigt, einen ſehr ſchnellen Zutritt der benachbar-
ten Daͤmpfe zuzugeſtehen, obgleich ſich dieſes Herandringen gar
nicht gerade durch eine ſtuͤrmiſche Bewegung der Luft gegen die
Gewittergegend zu aͤußert, und ich glaube daher, daß wir genoͤthi-
get ſind, unſre Unwiſſenheit uͤber die Umſtaͤnde, wodurch dieſe
Platzregen entſtehen, zu bekennen. Einige hieher gehoͤrige Be-
trachtungen werde ich noch bei Gelegenheit der Gewitter-Electricitaͤt
erwaͤhnen.

Ebenſo dunkel iſt der Urſprung des Hagels. Wir wiſſen nicht,
woher die ſo ſehr große Kaͤlte in der Luft entſteht, die nicht allein
Schneeflocken hervorbringt, ſondern ſo bedeutend iſt, daß ganze
Eismaſſen ſich an dieſe anlegen. Der Hagel ſcheint erſt in den
niedrigern Gegenden der Atmoſphaͤre ſeine volle Groͤße dadurch zu
erlangen, daß ſich aus der warmen, mit Daͤmpfen erfuͤllten Luft
Waſſer an ihm (wie an dem mit Eis gefuͤllten Glaſe im Sommer,)
niederſchlaͤgt; aber welche große Kaͤlte muß die kleine Eismaſſe
beſitzen, um durch dieſen Zutritt warmer Daͤmpfe nicht geſchmolzen
zu werden, ſondern dieſe Daͤmpfe zum Gefrieren zu bringen? —
Wuͤßten wir dieſe große Kaͤlte erſt zu erklaͤren, ſo iſt allerdings dieſe
Vergroͤßerung der Hagelkoͤrner, und ebenſo der Regentropfen kalter
Gewitterregen, im Herabfallen, ſehr gut durch jene Betrachtung
erklaͤrt.

Der Thau.

Ich habe die Erſcheinungen des Thaues bis zuletzt aufgeſpart,
weil die Mannigfaltigkeit, die ſich bei dem Bethauen der Koͤrper
zeigt, von einem Umſtande abhaͤngt, an den die Phaͤnomene der
Wolken und des Regens uns nicht ſo ſehr erinnern, naͤmlich von
dem Ausſtrahlen der Waͤrme von der Oberflaͤche der Koͤrper.

Die Erſcheinungen des Thaues beſtehen darin, daß nach war-
men, heitern Sommertagen, bei ſtiller Luft, ſchon vor Sonnen-
Untergang im Schatten, nach Sonnen-Untergang an allen hin-
reichend freien Orten, die meiſten Gegenſtaͤnde feucht werden, und
ſich endlich mit Waſſertropfen bedecken, daß dieſes bei bedeckter Luft
und in eingeſchloſſenen Raͤumen, wo hohe Gebaͤude den Himmel
verdecken, wenig oder gar nicht ſtatt findet, und daß ungleichartige
Koͤrper ſehr ungleich vom Thau befeuchtet werden. Dieſe Ungleich-
heiten haben in fruͤherer Zeit zu unrichtigen Anſichten Anlaß gege-
ben, und das Verdienſt, welches Wells ſich um die Lehre vom
Thau erworben hat, beſteht vorzuͤglich darin, daß er den richtigen
Gedanken, der Thau koͤnne ſich nur auf Koͤrpern, die kaͤlter als die
Luft ſind, anlegen, durch Beobachtungen bewaͤhrte, und daß er die
Umſtaͤnde, durch welche das Erkalten der Gegenſtaͤnde eintritt,
ſorgfaͤltig erforſchte.

Das bethauende Gras iſt zuweilen um 4 bis 5 Gr. Cent.
kaͤlter als die Luft, Wollfloͤckchen und Schwanenfedern zuweilen 8
bis 9 Gr. kaͤlter als die Luft, und wenn der Himmel ſich bewoͤlkt,
wobei der Unterſchied zwiſchen der Waͤrme der Luft und des Graſes
abnimmt, ſo wird auch die Vermehrung des Bethauens gerin-
ger, und hoͤrt auf, wenn jener Unterſchied verſchwindet. Wenn
man waͤhrend des Thauens ein Thermometer in das Gras und
eines in unbewachſene Erde ſetzt, ſo ſteht jenes niedriger, und das
Gras bethauet mehr als die freie Erde. Metallplatten bethauen,
wenn ſie polirt ſind, gewoͤhnlich nicht, ſind aber dann auch nicht
kaͤlter als die Luft; bethauen ſie, ſo ſind ſie gewiß auch kaͤlter als die
Luft. Wenn man ein Uhrglas ſo auf polirtes Metall legt, daß es
in der Mitte das Metall beruͤhrt, ſo bleibt es in der Mitte unbe-
thauet, waͤhrend es am Rande ſich mit Thau belegt; — dort
naͤmlich erhaͤlt es die Waͤrme des Metalles, das ſich in dieſem
Falle nicht ſo ſehr als die Luft abkuͤhlt, waͤhrend das Glas fuͤr ſich
allein kaͤlter als die Luft wird. Der Thau befolgt alſo darin ganz
die Regel aller Dampfniederſchlaͤge, daß er an kaͤltern Koͤrpern ſich
anlegt. Aber warum werden denn einige Koͤrper mehr als andre
abgekuͤhlt? — Die mehr erkaltenden ſind die, von denen wir auch
ſonſt ſchon wiſſen, daß ſie mehr Waͤrme durch Ausſtrahlung ver-
lieren. Polirte Metalle erkalten ſehr langſam und bleiben daher
L 2
[164] bei der Kuͤhle des Abends waͤrmer als die Luft, oder nur im ſelten-
ſten Falle haben ſie eine niedrigere Temperatur als die Luft; bringt
man ſie mit leicht erkaltenden, die Waͤrme gut ausſtrahlenden
Koͤrpern ſo in Verbindung, daß ſie durch Leitung zugleich mit ab-
kuͤhlen, ſo bethauen ſelbſt die Metalle. Erde giebt mehr ſtrahlende
Waͤrme her, Gras iſt noch beſſer dazu geeignet, Floͤckchen Seide
oder Baumwolle oder die feinen Schwanenfedern verlieren am
meiſten Waͤrme, und ſo kann man genau die Reihenfolge der Koͤr-
per nachweiſen, die mehr oder minder leicht ſtrahlende Waͤrme von
ſich geben, und es findet ſich, daß eben dieſe Reihenfolge das leichte
Erkalten bei der Abendkuͤhle und das leichte Bethauen beſtimmt.