Titel: Dulong und Petit, über die specifische Wärme einiger Metalle etc.
Autor: Potter, St.
Fundstelle: 1831, Band 42, Nr. XXXVII. (S. 119–126)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj042/ar042037

XXXVII. Ueber die specifische Wärme einiger Metalle nebst Bemerkungen über einige fehlerhafte Bestimmungen der HHrn. Dulong und Petit und Versuchen über das wichtige Gesez, daß die Atome der einfachen Körper alle eine gleiche Wärmecapacität haben. Von St. Potter, Esq.

Aus dem Edinburgh Journal of Science 1831. N. IX. S. 75.

Bei meinen optischen Versuchen mußte ich die Wärmecapacität des Stahls und Spiegelmetalles kennen. Die Resultate meiner Versuche ergaben mir Zahlen, welche viel kleiner waren, als ich sie nach Dalton's Bestimmungen der Wärmecapacität des Eisens, Kupfers und Zinns erwarten mußte, daher ich mich mit Untersuchungen über die specifische Wärme der Metalle im Allgemeinen zu beschäftigen beschloß.

Dalton theilte in seinem neuen System der Chemie eine Tabelle über die specifische Wärme vieler Substanzen mit; bei den Metallen weichen seine Bestimmungen von den älteren Irvine's, Wilcke's und Crawford's wenig ab; aber diese Zahlen sind meiner Meinung nach oft um 1/6 bis 1/10 zu groß.

Die HHrn. Dulong und Petit, welche die Erscheinungen beim Erkalten der Körper so geschikt untersuchten, übergaben der Akademie der Wissenschaften im J. 181923) eine Abhandlung, worin sie ihre Versuche über die specifische Wärme gewisser Metalle beschrieben und zugleich wichtige theoretische Betrachtungen anstellten. Die Resultate der anderen Chemiker, ausgenommen ihrer Landsleute, sollen nach ihnen außerordentlich fehlerhaft seyn; sie hätten aber, ehe sie eine so scharfe Kritik über andere anstellten, bei ihren eigenen Versuchen umsichtiger seyn sollen. Um die Capacitäten der Metalle für den Wärmestoff zu finden, bedienten sie sich folgenden Verfahrens: – Das zu untersuchende Metall wurde im Zustande eines sehr feinen Pulvers fest in einen kleinen und sehr dünnen silbernen Cylinder gepreßt, in dessen Achse ein Thermometer war. Nachdem das Ganze |120| mit einem geeigneten Apparate verbunden worden war, wurde die Capacität aus der zum Erkalten erforderlichen Zeit, welche das Thermometer anzeigte, abgeleitet; dabei war selbst von den schwersten Metallen etwas weniger als eine Unze (engl. Gew.) für den Versuch erforderlich. Es ist klar, daß man um so aufmerksamer und argwöhnischer seyn muß, wenn man zu Versuchen verwikelte oder elegante Verfahrungsweisen wählt, besonders aber wenn die Resultate von den Bestimmungen Anderer, welche sich einfacherer Apparate bedienten, sehr abweichen, und es ist unverantwortlich, daß die HHrn. Dulong und Petit, da ihre Resultate bei den meisten Metallen, welche eine geringere Capacität haben als das Silber, so sehr von den Bestimmungen Dalton's, Wilcke's und Crawford's abwichen, sie nicht durch andere Verfahrungsweisen zu bestätigen suchten und den möglichen Einfluß ihres Silbercylinders und des (von gewisser Größe erforderlichen) Thermometers nicht berüksichtigten.

Wenn man die specifische Wärme der festen Körper, auf welche das Wasser keine chemische Wirkung äußert, auf die Art bestimmt, daß man sie in ein bekanntes Gewicht dieser Flüssigkeit von verschiedener Temperatur eintaucht und dann die hieraus hervorgehende Temperatur bemerkt, so kann man den Versuch auf zweierlei Art anstellen, – der feste Körper kann entweder wärmer oder kälter als der flüssige seyn; die Fehler, welche man bei diesem Verfahren begehen dürfte, liegen natürlich auf entgegengesezten Seiten, daher man um so leichter die erforderlichen Vorsichtsmaßregeln ausmitteln und die erhaltenen Resultate berichtigen kann.

Die große Fehlerquelle bei allen Versuchen dieser Art, ist die Temperaturveränderung der Substanzen während des Versuchs; denn es muß entweder der flüssige oder der feste Körper auf einer viel höheren Temperatur seyn als die Luft und die ihn umgebenden Gegenstände. Da die Capacität des Wassers bei gleichen Gewichten viel größer als die der Metalle ist, so kann der Einfluß der Temperatur einen viel größeren Fehler veranlassen, wenn man das kalte Metall in lauwarmes Wasser eintaucht, als bei dem umgekehrten Verfahren; es ist daher hierbei größere Geschiklichkeit und Vorsicht nöthig.

Bei einigen meiner ersten Versuche brachte ich das Wasser in ein Gefäß von Zinnblech und erhielt folgende Resultate: –

|121|

Quantität des
angewandten Metalles.
Specifische Wärme, bestimmt
durch Eintauchung des Metalles
von 212° F. in ein gleiches
Gewicht Wasser von
gewöhnlicher Temperatur.
Specifische Wärme, bestimmt
durch Eintauchen des Metalles
von 55° F. in ein gleiches
Gewicht Wasser von
ungefähr 103°.
Bei gleichen
Gewichten.
Bei gleichen
Volumen.
Bei gleichen
Gewichten.
Bei gleichen
Volumen.
Harter Stahl 1 Pfund 11 1/2 Unzen 0,1026 0,800
Spiegelmetall 6 3/4 Unzen 0,070 0,62
Harter Stahl 2014 Gran 0,113 0,8814 0,200 1,56
Spiegelmetall 2099 Gran 0,075 0,6675 0,223 1,98.

Da die umgekehrten Verfahrungsweisen so abweichende Resultate gaben, so überzeugte ich mich, daß das Zinnblechgefäß kein genügender Apparat ist, und daß auch bei der zweiten Methode, wenn man nämlich das kalte Metall in das erhizte Wasser bringt, viel Sorgfalt und Geschiklichkeit erfordert wird, um genaue Resultate zu erhalten. Anstatt des Zinnblechgefäßes bediene ich mich bei späteren Versuchen zweier Gefäße; das innere bestand aus dünn gefirnißter Leinewand, mit grobem |122| und dichtem Wollentuch umgeben; es wurde in einem irdenen befestigt, welches gerade groß genug war, um es aufzunehmen. Dieses zusammengesezte Gefäß faßte ungefähr 3500 Gran Wasser. Wenn ich die erste Methode anwandte, fand ich dieses Gefäß gerade zureichend und es war keine besondere Vorsichtsmaßregel nöthig, als daß man den Versuch so schnell als möglich anstellte; bei der zweiten Methode hingegen waren die Resultate immer noch sehr ungenügend, bis ich das zusammengesezte Gefäß mit Wasser umgab, welches ziemlich dieselbe Temperatur wie die beim Versuche angewandte hatte und außerdem die Verdunstung an der Oberfläche durch einen Dekel aus gefirnißter Leinewand, an welchem ebenfalls Wollentuch angebracht war, verhinderte. Wenn ich außerdem die Vorsicht gebrauchte, den Dekel nur so weit in die Höhe zu heben, als es beim Einlegen des Metalles nöthig war, erhielt ich Resultate, die mit den bei der anderen Methode erhaltenen, so nahe übereinstimmten, als ich es nur erwarten konnte. Es versteht sich von selbst, daß die Resultate bei beiden Methoden durch die Veränderungen in der Capacität, welche durch die Temperatur entstehen, etwas verschieden ausfallen müssen, aber der Unterschied ist zwischen 32 und 212° Fahrenheit so gering, daß die Beobachtungsfehler jedenfalls viel größer sind.

Bestimmt man die specifische Wärme nach den ersten Methoden, so muß man, wo große Genauigkeit erfordert wird, den festen Körper in einem einzigen Stüke haben, so daß er die möglich kleinste Oberfläche darbietet und daher möglichst wenig Hize verloren geht während man ihn von dem siedenden in das kalte Wasser bringt. In dieser Hinsicht begingen die HHrn. Dulong und Petit ein Versehen bei den Versuchen, welche sie in einer Abhandlung, die vor der citirten erschien, bekannt machten; eben deßwegen halte ich auch die Zahlen in der unten folgenden Tabelle, welche für Gold, Silber und Kupfer nach der ersten Methode gefunden wurden, für zu klein, indem ich bei diesen Metallen englische Münzen nahm, und daher viele Stüke angewandt werden mußten, um daß erforderliche Gewicht zu erhalten. Dieß ist aber, wie man leicht einsieht, bei der zweiten Methode eher ein Vortheil als ein Nachtheil. Ich habe ferner gefunden, daß man bei einem Gefäß von der Capacität des obigen, wenigstens 1200 Gran Metall anwenden muß, um ein verläßliches Resultat zu erhalten. Die Zahlen, welche man in der Tabelle für das Blei findet, erhielt ich, indem ich 8000 Gran Metall in 2000 Gran Wasser tauchte. Da dieses Metall unter allen bekannten die kleinste Capacität zu haben scheint, so war ich bemüht, sie mit besonderer Genauigkeit zu bestimmen, um so mehr, weil einige vorläufige Versuche keine gut übereinstimmenden Resultate gaben. Meine Versuche ergaben, daß |123| 0,032 der wahren Zahl des Bleies bei gewöhnlichen Temperaturen sehr nahe kommt; dasselbe Resultat hatte Dalton bei seinen späteren Versuchen erhalten. Wenn einige Personen meine Versuche wiederholen wollen, so empfehle ich ihnen dabei eine größere Menge Blei anzuwenden, als ich nahm.

Mein Thermometer prüfte ich auf die Art, daß ich die Queksilbersäule in der Röhre theilte und die Zahl der Grade, welche der abgesonderte Theil in verschiedenen Theilen der Röhre einnahm, abmaß; es ergab sich, daß es zwischen 32° und 212° fast ganz genau ist.


Angewandte
Gewichte.

Anzahl
der Stüke.
Specifische Wärme,
nach der ersten Methode
bestimmt; Metall von 212°
wurde in Wasser von
ungefähr 50° getaucht.
Specifische Wärme,
nach der Zweiten Methode
bestimmt; Metall von ungefähr
43° wurde in Wasser von
ungefähr 110° getaucht.
Bei gleichen Gewichten. Bei gleichen Gewichten.
Stahl, harter 2014 Gran. 8 0,1024 0,115
– weicher 0,1086
– – 0,1080
Zink 1932 1 0,0912 0,1034
0,0948
Kupfer 2047 11 0,0868 0,1014
Silber 1717 11 0,0501 0,0669
Zinn 2111 2 0,0596 0,0542
2107 1 0,0597 0,0588
Gold 1414 12 0,0375 0,0509
Wismuth 1630 3 0,0390 0,0393
Blei 8000 32 0,0328
0,0336
1 0,0307

Ich habe mehrere Versuche mit geschlagenem Eisen angestellt, nach welchen seine Capacität von derjenigen des Stahls etwas verschieden ist, doch kann ich den Unterschied noch nicht genau angeben.

Aus den Angaben in obiger Tabelle können wir schließen, daß die Capacitäten in der ersten Spalte der folgenden sich der Wahrheit für gewöhnliche Temperaturen sehr nähern. In den anderen Spalten habe ich Dalton's Zahlen und diejenigen der HHrn. Dulong und Petit für dieselben Metalle angegeben.

|124|
Specifische Wärme nach
der vorhergehenden
Tabelle.
Specifische Wärme
nach
Dalton.
Specifische Wärme
nach Dulong und
Petit.
Eisen 0,110 0,13 0,1100
Zink 0,098 0,10 0,0927
Kupfer 0,096 0,11 0,0949
Silber 0,063 0,08 0,0557
Zinn 0,056. 0,034? 0,07 0,0514
Gold 0,046 0,05 0,0298
Wismuth 0,039 0,04 0,0288
Blei 0,032 0,04. 0,032 0,0293

Hieraus ersehen wir, wie fehlerhaft die Zahlen der HHrn. Dulong und Petit für Gold und Wismuth sind, und wie wenig Ursache sie hatten, so positiv die Arbeiten Anderer zu tadeln.

Das Gesez, welches die HHrn. Dulong und Petit aufstellten, daß nämlich die Atome einfacher Körper sämmtlich gleiche Wärmecapacität haben, trifft, wenn man es auf die Metalle anwendet, bei gewöhnlichen Temperaturen genau ein, nur nicht in einem einzigen Falle, nämlich bei dem Silber. So lange diese Ausnahme Statt findet, kann jedoch das Gesez noch nicht für gültig angesehen werden und noch viel weniger kann man sagen, daß die französischen Physiker es erwiesen haben, denn sie nahmen für die Atomgewichte ganz willkürliche Zahlen, nämlich solche Bruchtheile von Berzelius's Zahlen, als zu ihren Versuchen paßten. So nahmen sie für das Wismuth 3/4 seiner Zahl, für Blei 1/2, für Gold 1/2, für Silber 1/4, für Zink 1/2, für Tellur 1/2, für Kupfer 1/2, für Nikel 1/2, für Eisen 1/2 und für Kobalt 1/3 seiner Zahl. Man kann daher nur sagen, daß sie dieses Gesez wahrscheinlich gemacht haben.

Die Formel für dieses Gesez ist c d/m = 1, wenn c die Wärmecapacität nach einem gewissen Maßstabe, d das relative Atomgewicht, ebenfalls auf eine Einheit reducirt und m eine constante Zahl bedeutet, deren Werth von dem Maßstab des Atomgewichts und der Wärmecapacität abhängt. Nimmt man bei den Capacitäten das Wasser und bei den Atomgewichten den Wasserstoff zur Einheit und den Sauerstoff = 7 an, so ist der Werth von m sehr nahe 2,75; nach diesen Daten habe ich die Atomgewichte der Metalle in der unten |125| folgenden Tabelle berechnet. Man findet darin die Zahlen, welche Dalton, Berzelius und Ure bei ihren Analysen erhielten, so wie auch die von den HHrn. Dulong und Petit gebrauchten. Leztere so wie diejenigen von Berzelius habe ich auf den Wasserstoff als Einheit reducirt, indem ich den Sauerstoff = 7 sezte. Wegen Ure's Zahlen muß ich bemerken, daß er das Atomgewicht des Sauerstoffs zu 7,5 annimmt.

Textabbildung Bd. 42, S. 125

Hier findet nun zwischen den Atomgewichten, wie sie sich aus der specifischen Wärme und nach Dalton's Analysen ergeben, kein |126| größerer Unterschied Statt, als ihn die Beobachtungsfehler veranlassen dürften, ausgenommen bei dem Kupfer und Silber. Was ersteres betrifft, so will ich bemerken, daß nach Wollaston's Versuchen das Atomgewicht des Kupfers gerade vier Mal so groß wie dasjenige des Sauerstoffs ist; bei dem Silber hingegen haben wir keinen Grund anzunehmen, daß sein Atomgewicht nur halb so groß ist, als es Dalton annimmt, so daß entweder außer dem bekannten Silberoxyd noch ein anderes höheres Oxyd dieses Metalles vorhanden seyn muß, welches von den Chemikern noch nicht entdekt wurde,24) oder dieses Metall eine Ausnahme von einem Geseze macht, welches bei den anderen so genau zutrifft.

|119|

Annales de Chimie et de Physique 1829. A. d. O.

|126|

Entdekt wurde es allerdings und findet sich auch als Silberhypexoxyd in den neueren Lehrbüchern der Chemie beschrieben, aber noch nicht analysirt. A. d. R.

Suche im Journal   → Hilfe
Alternative Artikelansichten
  • XML
  • Textversion
    Dieser XML-Auszug (TEI P5) stellt die Grundlage für diesen Artikel.
  • BibTeX
Feedback

Art des Feedbacks:
Ihre E-Mail-Adresse:
Anmerkungen: