Titel: Ritchie's, Beobachtungen über strahlende Wärme.
Autor: Ritchie, W.
Fundstelle: 1825, Band 16, Nr. LXVI. (S. 296–300)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj016/ar016066

LXVI. Beobachtungen über strahlende Wärme. Von Wilh. Ritchie, Rector der Academie zu Tain.

Aus dem Edinburg Philosophical Journal. Januar. 1825. S. 15.

Die Theorie über strahlende Wärme, welche wir in dem lezten Hefte dieses Journales (October 1824. S. 281) beleuchtet haben, wird uns in den Stand sezen, mehrere der auffallendsten Phänomene, welche Prof. Leslie entdekte, und nach der Voraussezung erklärte, daß Wärmestoff von einem Körper zu dem andern durch Schwingungen, welche in der umgebenden Luft erregt werden, geleitet wird, auf eine neue Weise zu erklären.

Wenn eine polirte Metall-Fläche mit Sandpapier gerieben, oder in feine parallele Furchen ausgearbeitet wird, so wird die strahlende Kraft der Oberfläche derselben sehr vergrößert.

Es sey die Oberfläche eines Körpers so gefurcht, daß gleichseitige Dreieke auf derselben entstehen, wie hier die Figur 13. Tab. VI. zeigt. Man ziehe auf, AB, die Senkrechte, CD. Es wird dann die Menge des von, AC, ausgestrahlten Wärmestoffes in Parallelen zu, CD, sich zu der Menge des von, AC, ausgestrahlten Wärmestoffes in Senkrechten auf, AC, verhalten, wie der Sinus des Winkels, ACD, zu dem Halbmesser. Nun ist aber der Winkel, ACD = 30°, und dessen Sinus = dem halben Halbmesser. Folglich ist die Menge der |297| Wärme, welche von, AC, in parallelen Linien mit, CD, ausgeworfen wird, gleich der Menge, welche von, AD, aus in derselben Richtung geworfen wird. Da sich dasselbe auch von, CB, beweisen läßt, so folgt, daß die Menge Wärmestoffes, welche von beiden Seiten der dadurch entstehenden prismatischen Furchen ausströmt, = ist der Menge, welche der Raum, AB, der polirten Fläche, bei gleicher Temperatur ausstrahlt. Allein der Wärmestoff, welcher von der unteren Hälfte von, AC, unter rechten Winkeln auf die Fläche desselben ausstrahlt, wird auf, CB, stoßen, und in parallelen Linien mit, CD, zurükgeworfen. Da nun dasselbe mit dem Wärmestoffe geschieht, welcher von der unteren Hälfte von, CB, ausströmt, so folgt, daß der von, AC, und, CB, ausgestrahlte Wärmestoff, welcher in Parallelen mit, CD, zurükgeworfen wird, = ist der Menge Wärmestoff, welche in derselben Richtung von der ursprünglichen flachen Oberfläche, AB, ausgeworfen wird, vorausgesezt, daß nichts von demselben durch die Seiten der Furchen verschlungen wurde. Da aber eine metallische Oberfläche ein trefflicher Reflector ist, so folgt, daß die Menge des verschlungenen Wärmestoffes verglichen mit der ganzen Masse des ausgeströmten sehr gering seyn, und folglich die auf die Kugel des Differential-Thermometers hervorgebrachte Wirkung beinahe verdoppelt werden muß.

Diese sonderbare Eigenschaft, welche ich nach den bekannten Gesezen des Ausstrahlens und des Zurükwerfens zu erklären versuchte, hat Prof. Leslie in seiner Untersuchung über die Natur der Wärme (Leslie's Inquiry into the Nature of Heat), S. 81 angegeben. „Wenn die Kraft der geschwärzten Seite einer Büchse 100 ist, so ist die der vollkommen reinen Seite 12. Eine andere Seite, die man etwas trübte, und in welche man unregelmäßige glänzende Flächen krazte, zeigte eine Wirkung, wie 19. Eine andere Seite wurde mittelst eines gezähnten flachen Eisenstükes, dergleichen man bei dem Einlegen braucht, nach Einer Richtung hin gefurcht, so daß der Zwischenraum ungefähr 1/30 bis 1/50 Zoll betrug, und die Wirkung stieg auf 19. Die anfangs glatte Seite wurde nun mit der Spize einer feinen Feile abwärts gerizt; die Wirkung war 23. Als man das Feilen wiederholte, und die Oberfläche mehr mit Rizen bedekt wurde, war die Wirkung 26.“

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Aus diesem Versuche erhellt, daß die Menge des Wärmestoffes, welche von der Büchse auf den Reflector geworfen wurde, zunahm, so wie die Seiten der Furchen mehr geeignet wurden, die von denselben ausgestrahlte Hize zurük zu werfen. Wenn diese Furchen unter rechten Winkeln von anderen durchzogen wurden, wird die Menge des zurükgeworfenen Wärmestoffes bedeutend vermindert, und die Wirkung auf die Kugel des Thermometers geringer, als vorher.

Diese Ansicht über die Eigenschaften einer gestreiften Oberfläche wird durch eine andere Thatsache bestätigt, welche derselbe unermüdete Beobachter der Geheimnisse der Natur entdekte. „Die Wirkung des Glases, Papieres, oder einer schwarzen Tünche wird nicht merklich verändert, wenn man den Glanz an der Oberfläche derselben zerstört.“ Wenn die Oberfläche eines Körpers ein schlechter Reflector ist, so wird der Wärmestoff, welcher an die Seiten der Furchen anstößt, großen Theiles verschlungen, und folglich die Wirkung auf die Kugel des Thermometers im Brennpuncte kaum verändert, wenn man die Oberfläche des erhizten Körpers in Furchen schneidet. Im Gegentheile aber wird, je vollkommener die Oberfläche des Körpers als Reflector ist, desto größer der Unterschied in der Wirkung seyn, wenn die Oberfläche desselben geglättet oder gefurcht ist.

Obige Betrachtung leitete uns auf die Entdekung folgender merkwürdigen Eigenschaft. Wenn in die ebene Oberfläche eines Körpers dreiekige prismatische Furchen gezogen werden, so ist die Menge des von der ebenen Oberfläche in senkrechten Linien auf dieselbe ausgestrahlten Wärmestoffes = der Menge, welche in derselben Richtung von den Seiten der Furchen ausgestrahlt wird, die Anzahl und Tiefe derselben mag, was immer für eine seyn. Denn, da die von, AC, in Parallelen mit, CD, ausgestrahlte Menge sich zu der von, AC, in Senkrechten auf, AC, ausgeworfenen Menge verhält, wie der Sinus des Winkels, ACD, zu dem Halbmesser; der Sinus des Winkels, ACD, aber sich zu dem Halbmesser verhält, wie, AD, zu, AC; so ist die Menge der von, AC, in Parallelen mit, CD, ausgestrahlten Wärme = dem Theile, welcher von, AD, ausgestrahlt worden seyn würde, wenn die Oberfläche eben geblieben wäre; und folglich ist die Menge, welche von beiden Seiten der Furche |299| ausgestrahlt wird, gleich derjenigen, welche von der ebenen Fläche, AB, ausgestrahlt worden seyn würde.

Aus dieser Eigenschaft folgt offenbar, daß die verstärkte Wirkung auf die Kugel des Thermometers in dem Brennpuncte, wenn man eine gestreifte Oberfläche braucht, nicht von einer Vergrößerung der Oberfläche, sondern von der Menge Wärmestoffes abhängt, welche von den Seiten der Furchen zurükgeworfen wird.

Aus obigem läßt sich ferner schließen, daß die von der Oberfläche einer Halbkugel in Senkrechten auf ihren größten Halbkreis ausgestrahlte Hize gleich ist der Menge, welche in derselben Richtung von der Fläche des größten Halbkreises ausgestrahlt wird. Denn, wenn man die Oberfläche der Halbkugel als aus einer unbestimmten Anzahl flacher Flächen. AC, CD. etc. zusammengesezt sich denkt, und, CE, und, DF, senkrecht auf, AB, und, CG, zieht; so ist aus den bereits Erwiesenen offenbar, daß die Menge der von, AC, in Parallelen auf, EC, ausgestrahlten Hize gleich ist, der in derselben Richtung aus der ebenen Fläche, AE, ausgestrahlten Menge. Eben so läßt sich erweisen, daß die von, CD, ausgeworfene Hize, in derselben Richtung, – ist der Menge der von. CG, oder dieser gleichen, EF, ausgestrahlten Menge. Folglich ist die von der ganzen Halbkugel in Senkrechten auf, AB, ausgeworfene Menge Wärme gleich derjenigen, welche von, AB, in derselben Richtung ausgestrahlt wird. Dieselbe Eigenschaft besizt offenbar jeder andere in eine flache Fläche sich endende feste Körper. Man siehe Fig. 14. Tab. VI.

Wenn man nach dieser Theorie der Ausstrahlung fortschließt, läßt sich jene Eigenschaft ableiten, welche bei den obigen Untersuchungen angewendet wurde. Es sey, AC, die Oberfläche eines geheizten Körpers in obiger Figur. Man denke sich dieselbe mit einer leichten Deke von Theilchen des Wärmestoffes bedekt. Es ist dann offenbar, daß jene Theilchen, welche in Parallelen mit, EC, ausstrahlen, durch die Abstoßungs-Kraft derjenigen abgeschnellt wurden, die unmittelbar unter denselben liegen. Nun ist es einleuchtend, daß die Zahl dieser abstoßenden Theilchen gleich ist denjenigen, welche längs, AB, hin liegen. Hieraus folgt, daß die Menge der von, AC, in |300| Parallelen auf, CE, ausgeströmten Wärme gleich ist der Menge, welche in derselben Richtung, von AE, ausgestrahlt würde, wenn die Temperatur von, AC, und, AE, dieselbe ist. Da sich aber, AC, zu, AE, verhält, wie der Halbmesser zu dem Sinus des Winkels, ACE; so ist folglich die Strömung der Wärme von, AC, in Parallelen mit, CE, zu der Strömung der Wärme von, AC, in Senkrechten auf, AC, wie der Sinus des Winkels, ACE, zu dem Halbmesser.

Die Uebereinstimmung dieser Art zu schließen mit dem Versuche ist gewiß einer der kräftigsten Beweise für die idio-repulsiv Theorie, die wir hiermit erläutern und verbreiten wollten.

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