Titel: Faraday, über das Daseyn einer Verdampfung.
Autor: Faraday, Michael
Fundstelle: 1828, Band 27, Nr. CIX. (S. 415–422)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj027/ar027109

CIX. Ueber das Daseyn einer Gränze der Verdampfung. Von Hrn. Faraday, F. R. S. etc.

Aus den Philos. Transactions 1826, S. 484 im Repertory of Patent-Inventions. Febr. 1828, S. 76.203)

Es ist bekannt, daß der Dampf204) innerhalb der Gränzen, die wir durch Versuche zu bestimmen vermögen, in Berührung mir dem Körper, aus welchem er aufsteigt, von der Art ist, daß seine Spannung bei erhöhter Temperatur zu und bei verminderter Temperatur abnimmt; und obschon wir, in dem lezten Falle, bei vielen Körpern, den Dampf so sehr verdünnen können, daß die Gegenwart desselben durch keines unserer Prüfungsmittel mehr wahrnehmbar gemacht werden kann, so hat man doch, und wie ich glaube allgemein,205) die vorherrschende Meinung, daß immer kleine Quantitäten desselben erzeugt werden, indem die Spannung mit der verhältnißmäßig niedrigen Temperatur des Körpers correspondirt. In dieser Hinsicht nahm man an, daß jeder Körper im leeren Raume, oder von Dampf oder Gas umgeben, welche beide nicht chemisch auf denselben wirken, eine eigene Atmosphäre um sich hat, und daß unsere Atmosphäre kleine Theilchen der Dämpfe aller dieser Körper, mit welchen sie in Berührung steht, selbst bis zu den Erden und Metallen herab, in ihr verbreitet haben müsse. Ich glaube, daß man auf diese Meinung eine Theorie der Meteorsteine gegründet hat.

Man hat diesen Gegenstand vielleicht nie gehörig betrachtet, und es kann daher nicht ohne Interesse seyn, einige Gründe, die zum Theile auf Versuchen beruhen, anzuführen, durch welche gezeigt wird, daß dieß nicht der Fall ist. Ich werde daher in diesem Aufsaze darthun, daß es bei der Erzeugung des Dampfes von irgend einer Spannung aus Körpern, welche sich im leeren Raume oder in einem |416| elastischen Mittel befinden, eine Gränze gibt, unter welcher sie vollkommen feste Körper sind.

Dr. Wollaston hat durch eine schöne Reihe von Beobachtungen und Schlüßen erwiesen, daß unsere Atmosphäre von beschränkter Ausdehnung ist, und daß ihre Gränze durch die beiden entgegengesezten Kräfte, Elasticität und Gravitation, bestimmt wird.206) Wenn man sich von der Oberfläche der Erde hinauf in die Luft erhebt, wird diese immer dünner und dünner, in dem Maße, als der Druk des oben aufliegenden Theiles, und verhältnißmäßig auch die Spannung oder Elasticität vermindert wird. Wenn diese Verminderung endlich so weit gediehen ist, daß die Kraft der Elasticität nicht mehr größer ist, als die Anziehungskraft der Schwere, so tritt eine Glänze für die Atmosphäre ein. Die Theilchen der Atmosphäre streben daselbst sich mit einer gewissen Kraft zu trennen; diese Kraft ist aber nicht größer, als die Anziehungskraft der Schwere, in deren Folge sie sich der Erde und einander zu nähern streben; und da die Expansion nochwendig eine verminderte Spannung veranlaßt, so wird die Schwerkraft dann die stärkere, und erzeugt folglich Zusammenziehung, bis beide Kräfte wieder, wie vorher, in das Gleichgewicht gelangen.

Dieß als erwiesen angenommen, hat die Luft an der Gränze der Atmosphäre einen gewissen Grad von Spannung oder Elasticität, und obschon sie daselbst nicht in geringerer Spannung vorhanden seyn kann, so würde sie sich doch noch ausdehnen und in geringerer Spannung erhalten, wenn Theilchen derselben noch weiter von der Erde entfernt würden, oder wenn die Schwerkraft in denselben auf irgend eine andere Weise vermindert werden könnte. Bei Erneuerung der Gravitationskraft, entweder durch Annäherung gegen die Oberfläche der Erde oder auf irgend eine andere Weise, würden die Theilchen einander sich so lang nähern, bis die Elasticität des Ganzen wieder der Schwerkraft gleich wird.

Insofern Gase und Dämpfe durch bloße Ausdehnung oder Verdünnung, wodurch höchstens die Analogie zwischen denselben in ihrem bleibenden Zustande unter gewöhnlichen Verhältnissen gestört werden kann, keine Veränderung erleiden, können alle Phänomene, die man als an der Luft an der Gränze unserer Atmosphäre vorkommend annahm, ebensogut auch an dem Dampfe im Allgemeinen unter ähnlichen Umständen zugelassen werden; denn es gibt keinen Grund anzunehmen, daß die Theilchen an einem Dampfe mehr, als an dem anderen von dem Einflusse der Schwere frei seyn sollten, obschon die Kraft nach dem Gewichte und nach der Elasticität der Theilchen eines |417| jeden einzelnen Körpers verschieden seyn kann, und verschieden seyn muß.

Es wird auch offenbar seyn, daß ähnliche Wirkungen durch die Kraft der Schwere auf die Luft oder auf den Dampf in der oben erwähnten außerordentlichen Dünnheit und schwachen Spannung hervorgebracht werden müssen, die Luft oder der Dampf mag durch was immer für ein Mittel in diesen Zustand versezt worden seyn; und es ist nicht nöthig, sich einzubilden, daß der Theil der Luft, auf welchen gewirkt wird, als von dem Ende unserer Atmosphäre statt eines Theiles der Luft von der Oberfläche der Erde genommen, wenn diese leztere Luft auf denselben Grad durch die Luftpumpe ausgedehnt werden könnte, dieselben Veränderungen erleiden würde. Wenn er einen gewissen Grad von Dünnheit erlangt hat, wich er gerade die Attraction der Gravitation aufwiegen, und den Recipienten mit Dampf füllen; wenn aber dann die Hälfte davon aus dem Recipienten herausgenommen wird, wird der übrige Theil, statt das Gefäß zu füllen, der Schwerkraft nachgeben, und in dem unteren Theile des Recipienten sich zusammenziehen, bis durch Zusammenziehung der Theilchen, der daselbst befindliche Dampf eine Elasticität erhalten hat, welche der Schwerkraft gleich ist, der er unterliegt. Dieß ist eine nothwendige Folge aus Drs. Wollaston Schlüssen.

Es gibt noch eine andere Methode, die Elasticität des Dampfes zu vermindern, nämlich durch Verminderung der Temperatur. In Hinsicht auf die am meisten elastischen Körper, wie Luft und viele Gasarten, äußert die verhältnißmäßig geringe Anzahl derjenigen, über welche wir unter der gewöhnlichen Temperatur gebiethen können, auf der Oberfläche der Erde nichts anderes, als einen geringen Grad der Verminderung der Elasticität derselben, obschon zwei oder drei derselben, wie schwefelige Säure und Chlorine, zum Theile dadurch in tropfbare Flüßigkeiten verwandelt wurden. In Hinsicht auf eine zahllose Menge anderer Körper aber ist ihre Neigung zur Dampfbildung so klein, daß bei gewöhnlichen Temperaturen der erzeugte Dampf seiner Dünnheit nach der Luft auf den Gränzen unserer Atmosphäre nahe kommt, und hiermit wird das Vermögen, welches wir besizen, die Spannung durch Verminderung der Temperatur zu vermindern, hinreichend dieselbe zu einer schwächeren Kraft zu machen, als ihre Gegnerinn, die Schwerkraft. In diesem Falle ist es leicht zu begreifen, daß der Dampf dieser lezteren nachgeben, und gänzlich verdikt werden wird. Metall, Silber z.B., wenn es außerordentlich erhizt wird, wie z.B. auf Holzkohle mittelst eines Stromes von Sauerstoffgas, oder von Sauerstoff-Wasserstoffgas, oder von der Sauerstoff-Alkoholflamme, wird in Dampf verwandelt. Vermindert man die |418| Temperatur, so wird, ehe das Metall noch unter die Weißglühehize fällt, die Spannung des Dampfes so sehr vermindert werden, daß man das Daseyn desselben durch die empfindlichsten Prüfungsmittel nicht mehr entdeken kann. Wenn man indessen auch annehmen wollte, daß Dampf von einer gewissen Spannung bei dieser Temperatur erzeugt würde, so müßte die Menge desselben doch während der Zeit, bis das Metall zur Rothglühehize abkühlt, außerordentlich vermindert werden, und es scheint mir kaum möglich zu denken, daß das Silber zur gewöhnlichen Temperatur zurükgekehrt ist, ehe der dasselbe begleitende Dampf, durch die allmähliche Verminderung seiner Spannung, wenn keine anderen äußeren Einflüsse Statt hatten, zu einer weit unter der Schwerkraft stehenden Elasticitätskraft herabgesunken ist. Der Augenblik, in welchem diese beiden Kräfte einander gleich geworden sind, wird also der lezte seyn, in welchem Dampf um das Silber herum bestehen kann, und das Metall wird, bei jeder niedrigeren Temperatur, vollkommen fest seyn.

Ich habe mich hier des Silbers bedient, indem bei der hohen Temperatur, welche bei demselben nothwendig ist, um irgend einen Dampf wahrnehmbar zu machen, kaum ein Zweifel übrig bleiben kann, daß Gleichheit der Schwerkraft und Schnellkraft nur bei einer viel höheren Temperatur als der gewöhnlichen Statt haben müsse; also noch innerhalb der Gränzen, innerhalb welcher wir gebiethen können.

Man hat aber, wie ich denke, Grund anzunehmen, daß Gleichheit dieser Kräfte bei oder über gewöhnlichen Temperaturen bei Körpern Statt hat, die weit mehr flüchtig sind, als Silber; bei Körpern, die selbst unter gewöhnlichen Umständen bei 6 bis 700° F. kochen.

Wenn man, wie ich früher207) bemerkte, reines Queksilber auf den Boden einer reinen trokenen Flasche geschüttet, und ein Stük Gold unten an dem Stöpsel derselben angebracht wird, und man läßt diese so ausgestattete Flasche einige Monate über in einer Temperatur von 60 bis 80° F., so wird das Gold von Amalgamation ergriffen und weiß, weil Queksilberdämpfe von unten aus der Flasche aufstiegen. Als ich im Winter 1824–5 diesen Versuch wiederhohlte, fand ich diese Wirkung nicht, so nahe ich auch das Gold dem Queksilber brachte. Ich bin nun geneigt zu glauben, daß die elastische Kraft irgend eines Dampfes, den das Queksilber unter dieser Temperatur erzeugt haben konnte, geringer war, als die Schwere desselben, und daß folglich das Queksilber damahls vollkommen fix war.

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Sir H. Davy hat in seinen Versuchen über die elektrischen Phänomene im leeren Raume gefunden, daß wenn die Temperatur des leeren Raumes über dem Queksilber bis auf 20° F. vermindert wurde, keine fernere Verminderung derselben, selbst bis auf – 20° F. irgend eine Veränderung bei Uebertragung der Elektricität in ihren Lichterscheinungen hervorzubringen vermochte, und daß diese Phänomene dann beinahe von derselben Stärke waren, als ob sie in dem leeren Raume über Zinn erzeugt worden wären.208) Ich bin daher, nach Obigem, geneigt zu schließen, daß diese Phänomene ohne allen Einfluß von Metalldämpfen gebildet wurden, und daß, unter den beschriebenen Umständen, kein Queksilberdampf bei Temperaturen unter 20° F. vorhanden war.

Concentrirte Schwefelsäure kocht bei einer Temperatur von ungefähr 600° F.; so wie aber die Temperatur niedriger wird, wird die Spannung ihres Dampfes bedeutend vermindert. Hr. Bellani 209) brachte eine dünne Zinkplatte oben an einer verstöpselten Flasche an, in welcher sich einige concentrirte Schwefelsäure befand. Nach zwei Jahren fand man nicht die geringste Veränderung an dem Zinke, der so glänzend war, wie anfangs. Diese Thatsache mag beweisen, daß die Schwefelsäure bei der gewöhnlichen Temperatur fix ist. Auch hier möchte ich wieder annehmen, daß die elastische Kraft, welche Dampf zu bilden strebte, durch die Schwerkraft überwunden wurde.

Man mag nun zugeben oder nicht, daß bei diesen Versuchen die Gränze der Verflüchtigung nach obigem Grundsaze des Gleichgewichtes der Kräfte erreicht wurde; so kann man, wie ich denke, kaum zweifeln, daß dieß bei gewöhnlichen Temperaturen hinsichtlich auf Silber und auf alle Körper, die eine hohe Temperatur ohne bemerkbaren Verlust durch Verflüchtigung ertragen, wie Platinna, Gold, Eisen, Nikel, Kieselerde, Thonerde, Holzkohle etc. der Fall ist, und daß folglich, bei gewöhnlichen Temperaturen, kein Dampf aus diesen Körpern aufsteigt, oder dieselben umgibt; daß sie wirklich und wahrhaft feste Körper sind, und daß keiner derselben in der Atmosphäre in Dampfgestalt vorhanden seyn kann.

Es gibt aber, abgesehen von der Schwerkraft, wenigstens von der Schwerkraft gegen die Erde, noch eine andere Kraft, die mir hinreichend zu seyn scheint, um einen gewissen Grad von Dampfelasticität zu überwinden, und die folglich auch vermag, Dampf von niedrigerer Spannung zu verdichten, selbst dann, wann die Schwerkraft aufhören sollte zu wirken. Ich meine die Kraft der Anziehung gleichartiger Körper.

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Man bringe in eine reine Glasröhre von ungefähr einem halben Zoll im Durchmesser ein Stük Kampfer. Man verengere diese Röhre an der Lampe ungefähr vier Zoll von ihrem Ende, mache sie dann luftleer, und schließe sie hermetisch an der verengerten Stelle. Man bringe allen Kampfer in das eine Ende der Röhre, und nachdem man hierauf die Röhre in eine schikliche Lage gestellt hat, kühle man das andere Ende etwas ab, z.B. mit einem Stüke Löschpapier, das man mittelst eines mit Wasser gefüllten Bekens und Baumwollenfadens feucht erhält. Auf diese Weise wird an beiden Enden eine Differenz in der Temperatur von einigen Graden entstehen, und nach einigen Tagen, oder nach ein paar Wochen, werden an dem kühleren Ende sich Kampferkrystalle abgesezt haben. Man wird deren jedoch nie mehr als drei bis vier finden, und diese werden an Umfang zunehmen, solang der Versuch dauert, ohne daß irgend ein neuer Krystall sich bildet, außer die Differenz in der Temperatur wäre bedeutend.

Bei einiger Ueberlegung werden wir uns, wie ich denke, überzeugen, daß nach der ersten Bildung der Krystalle an dem abgekühlten Theile diese Krystalle die Kraft besizen, die Spannung des Dampfes des Kampfers bis unter jenen Punct zu vermindern, wo er unverändert in Berührung mit dem Glase oder im Raume bleiben konnte: denn der Dampf des Kampfers befindet sich in einer gewissen Spannung an dem abgekühlten Ende der Röhre, wodurch er in Berührung mit dem Glase und daher auch unverändert bleibt; er kann aber dadurch nicht in Berührung mit den Kampfer-Krystallen erhalten werden, denn dort ist er verdichtet, und sezt beständig zur Masse derselben an. Dieß kann aber nur in Folge einer, dem Kampfer-Krystalle eigenen positiven Kraft geschehen, durch welche andere Theilchen angezogen werden, und die Phänomene des Versuches sind von der Art, daß sie zeigen, daß die Kraft im Stande ist, einen gewissen Grad von Elasticität in dem sie umgebenden Dampfe zu überwinden. Es läßt sich also leicht einsehen, daß durch Verminderung der Temperatur eines Körpers und seiner Dampfatmosphäre, die Spannung der lezteren so sehr abnehmen kann, daß sie zulezt kleiner wird, als die Kraft, mit welcher die fest gewordene Theilchenmasse, durch Attractions-Aggregation, die Theilchen an sich zieht; in welchem Falle unmittelbar die gänzliche Verdichtung des Dampfes dadurch erzeugt weiden würde.

Der vorige Versuch läßt sich auch mit Jodine und mehreren anderen Körpern anstellen; und es gibt wirklich keinen Fall deutlicher Krystallisation durch Sublimation,210) der nicht eben so deutlich die |421| Kraft der festen Materie bewiest, einen bestimmten Grad von Spannung in dem Dampfe, aus welchem die Krystalle gebildet werden, zu überwinden. Dieselbe Kraft, oder die Aggregationskraft, wird auch durch Krystallisirung der Auflösungen erwiesen, wo die Auflösung eine Neigung hat, immer auf den Krystall abzusezen, während sie das anders wohin nicht thut.

Man könnte glauben, daß Krystallisation kaum von so verdünnten Dämpfen ausgehen kann, wie es im dichteren Zustande dieser Dämpfe der Fall ist, an welchen man die Versuche anstellte. Man hat indessen keinen hinlänglichen Grund anzunehmen, daß in Hinsicht auf die Aggregationskraft eines festen Körpers ein Unterschied nach den Verschiedenheiten der Spannung des Dampfes um denselben Statt hat; und wirklich würde, im Allgemeinen gesprochen, die Methode, deren ich mich bediente, um die Spannung der Atmosphäre zu vermindern, nämlich durch Verminderung der Temperatur, die Aggregationskraft vermehrt haben.

Dieß sind die Hauptgründe, welche mich zu dem Glauben an das Daseyn einer Gränze in der Spannung des Dampfes veranlaßten. Wenn ich recht sah, so gibt es wenigstens zwei Ursachen, von welchen jede hinreicht, Dampf zu überwinden und zu zerstreuen, wenn er auf eine gewisse Spannung reducirt wird. Beide wirken kräftig auf eine Menge von Körpern auf der Oberfläche der Erde, und erhalten sie in einem vollkommenen Zustande von Festigkeit. Ich habe Gründe angegeben, nach welchen man annehmen kann, daß die beiden obengenannten Körper, welche bei einer Temperatur von ungefähr 600° F. sieden, innerhalb der Gränzen einer niedrigen Temperatur, über welche wir gebiethen können, vollkommen fix sind; und ich zweifle nicht, daß beinahe alle bis jezt untersuchten Metalle, Erden und Kohle, so wie viele Metalloxyde nebst der größten Menge der daraus zusammengesezten Körper bei gewöhnlichen Temperaturen vollkommen fixe Körper sind. Der Geruch, den einige Metalle von sich geben, wenn sie gerieben werden, könnte als Einwurf dagegen dienen; die Umstände, unter welchen sich diese Gerüche entwikeln, sind aber von der Art, daß sie mir keine wirklichen Gegengründe gegen meine Meinung darzubiethen scheinen.

Ich enthalte mich diese Ansichten auf die atomistische Theorie auszudehnen, was ich leicht hätte thun können; denn ich wünsche, daß sie zuvörderst die Beistimmung oder Berichtigung wissenschaftlich gebildeter Männer erhielten. Ich hätte gern mehrere Versuche über diesen Gegenstand aufgeführt, vorzüglich in Bezug auf solche Körper, die bei oder unter der gewöhnlichen Temperatur fix werden. Capitän Franklin hat es freundschaftlich auf sich genommen, solche |422| Versuche für mich in den kalten Regionen anzustellen, in welche er abgereiset ist, und wenn er von seiner mühevollen Unternehmung zurükgekehrt seyn wird, wird er wahrscheinlich einige Beiträge hierzu zu liefern haben.

Wir haben auf diese Abhandlung bereits im polyt. Journ. Bd. XXIII. S. 198 aufmerksam gemacht. Da das Repertory denselben für die engl. Fabrikanten geeignet findet, so wollen wir denselben auch den unsrigen nicht vorenthalten A. d. U.

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Unter Dampf verstehe ich in diesem Aufsaze jenen Zustand eines Körpers, in welchem er bleibend und unbegränzt elastisch ist. A. d. O.

|415|

Siehe Sir Davy's Aufsaz: on Electrical Phenomena in Vacuo. Phil. Trans. 1822. S. 70. A. d. O.

|416|

Phil. Trans 1822, S. 89. A. d. O.

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Quarterly Journal of Science, X. 354.

|419|

Phil. Trans. 1822, S. 71. A. d. O.

|419|

Giornale di Fisica, V, 197. A. d. O.

|420|

Kalomel, corrosiver Sublimat, Spießglanzoxyd, Naphthaline, Sauerkleesäure etc. A. d. O.

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