Titel: Daniell's Registerpyrometer zum Messen der Ausdehnung fester Körper.
Autor: Daniell, John Frederick
Fundstelle: 1832, Band 43, Nr. XLIV. (S. 189–219)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj043/ar043044

XLIV. Ueber einen neuen Registerpyrometer zum Messen der Ausdehnung fester Körper und zur Bestimmung der höheren Temperaturgrade an der gewöhnlichen Thermometerscala. Von I. Friedrich Daniell, Esq. F. R. S.

Aus dem Philosophical Transactions für 1830 II. Theil, im Philosophical Magazine and Annals of Philosophy, Septbr. 1831, S. 19. Octbr. S. 268 und Novbr. S. 350.

Mit einer Abbildung auf Tab. IV.

Im Jahre 1821 machte ich im Journal der Royal Institution Bd. XI. S. 309 einen neuen Pyrometer und die Resultate einiger mit demselben angestellten Versuche bekannt, durch welche ich die höchst irrigen Angaben zu berichtigen suchte, die bis zu jener Zeit über jene Temperaturgrade herrschten, welche den Siedepunkt des Queksilbers übersteigen. Dieses Instrument gab genaue Bestimmungen, die unwidersprechlich mit der Scala des Queksilberthermometers in Zusammenhang standen; allein es war nur in sorgfältigen Händen zu wissenschaftlichen Untersuchungen anwendbar, und konnte überdieß nur bei eigens eingerichteten Experimentiröfen gebraucht werden, wodurch dessen Anwendung nothwendig sehr beschränkt werden mußte. Ein Pyrometer, der sich allgemein eben so gut für höhere Temperaturen anwenden läßt, wie der gewöhnliche Thermometer für niedere gebräuchlich ist, blieb daher immer noch ein großes Bedürfniß; und ganz besonders zeigte sich der Mangel eines Instrumentes, welches nicht bloß zu feineren Untersuchungen geeignet wäre, sondern auch den Töpfern, Gießern, Emaillirern und anderen Gewerbsleuten denselben Nuzen bei ihren Arbeiten gewähren könnte, welche die Brauer, Branntweinbrenner, Zukerraffinirer und Chemiker täglich aus der Anwendung des Thermometers ziehen.

Ich habe die Ehre der Gesellschaft eine Erfindung vorzulegen, die allen diesen Anforderungen entsprechen wird, und welche nicht nur so einfach ist, daß sie den Händen gewöhnlicher Arbeiter und bei jeder Art von Feuerung anvertraut werden kann, sondern von der ich auch durch das Resultat meiner Versuche zu erweisen suchen werde, daß sie einen hinlänglichen Grad von Genauigkeit besizt, um unsere Kenntnisse über die Ausdehnung der Metalle, auf welche schon so viele unserer größten Gelehrten Zeit und Mühe verwendeten, bedeutend zu erweitern.

Ich wußte, als ich den oben angeführten Aufsaz schrieb, nicht, daß sich bereits Guyton Morveau mit diesem Gegenstande beschäftigt hatte, und daß derselbe die Ausdehnung der Platinna als Maßstab für höhere |190| Temperaturen, und vorzüglich zur Verbindung der Angaben des Wedgwood'schen Pyrometers mit der Queksilberscala, und zur Bestätigung der Richtigkeit dieses lezteren Instrumentes vorschlug. Ich habe seither seine mühsamen und sorgfältigen Arbeiten in den Annales de Chimie (T. XLVI. S. 276) und in den Mémoires de l'Institute (T. IX u. XII.), welche in unserem Lande nur wenig bekannt geworden zu seyn scheinen, genau studirt, und will daher, ehe ich auf meine Arbeit selbst übergehe, vorher noch einige Augenblike bei den Leistungen dieses vortrefflichen Mannes verweilen.

Hrn. Guyton Morveau's Pyrometer bestand aus einem kleinen Platinnastabe, oder einer solchen Platte von 45 Millimeter Länge, 5 Millimeter Breite und 2 Millimeter Dike, die in eine Aushöhlung eines Stükes stark gebrannten Porzellanes gebracht wurde. Ein Ende dieses Stabes ruhte auf dem soliden Ende, welches die Aushöhlung schloß, und das andere Ende drükte auf den kurzen Arm eines gekrümmten Hebels, dessen längerer Arm sich in eine Spize endigte, und sich an einem Zapfen über den graduirten Bogen eines Kreises bewegte. Durch diese Bewegung wurde jede Verlängerung des Armes, die in Folge der Erhöhung der Temperatur Statt fand, angezeigt. Der kurze Arm des Hebels war 2,5 Millim., der längere 50 Millim. lang; lezterer trug einen Nonius, mit welchem man 1/10 Grad messen konnte. Alles dieß bestand aus Platinna. Eine Platte aus gleichem Metalle drükte nach Art einer Feder auf das Ende des Zeigers, damit derselbe bei dem Herausnehmen aus dem Feuer nicht verrükt werden konnte. Die Beschreibung dieses Instrumentes war in der ersten Abhandlung, die im Jahre 1803 erschien, durch keine Zeichnung erläutert, und die Notiz in den Annales de Chimie schloß mit der Anzeige, daß der Erfinder zu jener Zeit erst eine Reihe von Versuchen begonnen habe, durch welche der Gang dieser Vorrichtung, ihr Verhältniß zu dem Wedgwood'schen Pyrometer, und der Grad von Vertrauen, welchen man diesem lezteren schenken könne, bestimmt werden soll. – Die zweite Abhandlung erschien erst im Jahre 1808, und in dieser bemerkt Hr. Guyton, „daß von vielen Seiten der Wunsch ausgedrükt worden sey, daß er die Verbesserungen, die er an seinem Instrumente seit seiner Erfindung angebracht habe, bekannt machen möchte, und daß er sich daher entschloß eine neue Beschreibung desselben zu geben, und sie durch Zeichnungen anschaulich zu machen, um jeden Arbeiter in den Stand zu sezen, darnach ein ähnliches zu verfertigen.“ Er hielt es für geeignet hierbei vorher die Arbeiten anderer in diesem Felde der Wissenschaft anzuführen, und gewisse Irrthümer zu beseitigen, welche bis zu jener Zeit über das gebräuchlichste, d.h. das Wedgwood'sche Pyrometer herrschten, welches leztere sich nach seiner Ansicht einst sehr bequem und folglich sehr nüzlich zeigen würde, |191| wenn ein Mal der Grad der Genauigkeit, dessen es fähig ist, genauer bestimmt worden ist.

Die dritte und lezte Abhandlung erschien erst im Jahre 1811, und in dieser ist von keiner weiteren Beschreibung des Platinna-Pyrometers etwas zu finden, sondern eine mühsame Vergleichung der Angaben des Platinna-Pyrometers mit jenen des Queksilberthermometers, und mit jenen des Wedgwood'schen Pyrometers, und endlich auch eine Vergleichung der, durch diese Instrumente bestimmten, Grade mit den vorher bekannten Graden der Ausdehnung des Siedens und Schmelzens verschiedener Substanzen, und zwar in einer Reihe von Temperaturgraden, in welcher die höchsten Grade des thermometrischen und die niedrigsten Grade der Wedgwood'schen Scala begriffen wären.

Alle Bemühungen des Hrn. Guyton waren in dieser Abhandlung dahin gerichtet, die Grade zu schäzen, welche durch Wedgwoods Thonstüke bestimmt worden waren; allein sehr merkwürdig ist es, daß er die Vergleichung des Platinna-Pyrometers durch wirkliche Versuche nicht weiter als bis zum Schmelzpunkte des Spießglanzes trieb, und nach dieser Basis die Correction des Schmelzpunktes des Eisens berechnete, indem er eine, bis zu den höchsten Temperaturgraden gleichmäßig fortschreitende, Progression annahm. Die auf Versuche begründete Vergleichung wurde offenbar bei höheren Temperaturen durch einige Schwierigkeit in der Ausführung verhindert, und diese Schwierigkeit dürfte folgende seyn. Die Platinna wird nämlich in der Rothglühhize sehr weich und geschmeidig, so daß der Hebel, gegen welchen die pyrometrische Stange drükt, bei seinen schwachen Dimensionen leicht gebogen und dadurch der ganze Versuch vergebens wird. Aus eigener Erfahrung kann ich hierbei noch bemerken, daß die Federplatte aus Platinna und der Mittelstift sehr geneigt sind, bei großer Hize ihre Textur zu verändern, so daß dadurch die Bewegung des Hebels verhindert, und derselbe endlich an den Zeiger angeschweift wird: ein sehr geringer Druk wird nämlich bei einer hohen Temperatur schon diese Wirkung hervorbringen.

Der Schluß der lezten Abhandlung zeigt deutlich, daß Hr. Guyton selbst daran zweifelte, daß der Platinna-Pyrometer eine allgemeine Anwendung erhalten würde; er sagt nämlich: „diese Berichtigungen werden ohne Zweifel, sowohl bei den Arbeiten der Chemiker, als bei jenen der Künstler, die Nüzlichkeit des Thonpyrometers erhöhen; wenn auch der Platinna-Pyrometer, welcher genauer, aber weniger gebräuchlich ist, bloß zur Versicherung des Ganges des ersteren, und zu wichtigeren Untersuchungen aufbehalten werden sollte.“

|192|

Obschon nun Hr. Guyton offenbar die Ungenauigkeit der Wedgwood'schen Methode höhere Temperaturgrade zu messen, erwies, so blieb er doch noch weit von jenem Punkte entfernt, auf den er so ernstlich und mühsam hinarbeitete, d.h. von der Regelmäßigkeit des Zusammenziehens der Thonstüke, oder von der Aufstellung einer Schäzung der Grade in dem ganzen Maßstabe, die genauer und richtiger wäre, als jene, die er so vollkommen umstieß. Die vergleichsweisen Versuche, die er mit dem Platinna-Pyrometer über die Siedepunkte des Queksilbers, des Leinöhles und den Schmelzpunkt des Spießglanzes anstellte, veranlaßten ihn das Aequivalent eines jeden Grades von 130° F. auf 62°5 zu reduciren. Dadurch wurde der Nullpunkt des Thon-Pyrometers von 1077° auf 517° zurükgesezt; allein Hr. Guyton scheint übersehen zu haben, daß für diesen Nullpunkt eine, am Tage sichtbare, Rothglühhize erklärt wurde, über welche kein Mißverständniß herrschen kann, und welche offenbar nicht unter dem Siedepunkte des Oehles, dem Schmelzpunkte des Bleies oder dem Siedepunkte des Queksilbers stehen kann. Dessen ungeachtet findet man in Hrn. Guyton's Tabelle alle diese Hizgrade über dem Nullpunkte. Guyton sezte den Schmelzpunkt des Silbers auch auf den 22sten statt auf den 28sten Grad der Wedgwood'schen Scala, was nach seiner eigenen Angabe eine Verbesserung war, die zuerst Sir James Hall im neunten Bande von Nicholson's Journal in Anregung brachte. Da er nun den Werth eines jeden Grades zu 62°5 F. annahm, so bestimmte er diesen Punkt auf 1892° F., welche Bestimmung so ziemlich mit meinem, in der oben erwähnten Abhandlung angeführten, Versuche übereinstimmt. Hieraus sezte er in der Voraussezung einer gleichmäßigen Progression, die Berechnung bis zum Schmelzpunkt des Eisens fort, wornach der 130ste Grad W. mit 8696° F. correspondiren sollte. Diese Angabe ist zwar bloß die Hälfte der 17977°, welche Wedgwood dafür angab, allein sie ist doch sehr weit von dem Resultate meiner Versuche entfernt, welches 3479° gibt.

Dessen ungeachtet ist es sonderbar, daß Hrn. Guyton's Abhandlung selbst einen Beweis enthält, daß seine Bestimmung irrig ist, die meinige hingegen der Wahrheit sehr nahe kommt. Derselbe weist nämlich, als Hülfsmittel zur Berichtigung der Angaben der Instrumente, die zum Messen hoher Temperaturgrade bestimmt sind, auf den Calorimeter, welcher durch die Bestimmung der Hize, die ein glühender Körper bekannten Quantitäten Eis oder Wasser mittheilt, die nöthigen Daten zur weiteren Berechnung darbietet. Er führt hiernach die genauen Versuche von Clement und Desormes an, die folgende Punkte auf diese Weise bestimmten.

|193|
Durch die Menge des
geschmolzenen Eises.
Durch die dem Wasser
mitgetheilte Hize.
Fahrenh. Fahrenh.
Temperatur des geschmolzenen
geschmeidigen Eisens

3988°

3902°
Roheisen auf dem Punkte zu schmelzen 3164
Rothglühendes Eisen 2732
Weißglühendes dtto 3282
Eisen, welches am Tage eben zu glühen
aufhörte


1272
Geschmolzenes Kupfer 2294

Ich bestimmte nach meinen Versuchen den Schmelzpunkt des Roheisens auf 3479°, jenen des Kupfers auf 2548°, und jenen des rothglühenden auf 1000°, was obigen Resultaten so ziemlich nahe kommt, obschon mir dieselben zu der Zeit, als ich meine Versuche anstellte, gänzlich unbekannt waren. Hr. Guyton bemerkte über diese Resultate: „Man braucht nur einen Blik auf die Resultate zu werfen, um neue, einhellige Beweise von der Nothwendigkeit zu erhalten, daß die Werthe, welche Wedgwood den Graden seines Pyrometers beilegte, reducirt werden müssen.“ Allein ich scheue mich nicht zu behaupten, daß diese Reductionen hier zu weit getrieben sind, wie dieß erhellt, wenn man sie mit jenen zusammenhält, zu denen ich durch die, in dieser Abhandlung angeführten, Versuche geleitet wurde. Ich bin weit entfernt, Zweifel in die Genauigkeit der Beobachtungen, deren Mittheilung ich obigen beiden gewandten Chemikern verdanke, zu sezen; man wird im Gegentheile leicht einsehen, daß der Unterschied der Resultate größten Theils von der Verschiedenheit der Verfahrungsweisen herrührt, so daß ihre Schäzungen der Grade des Wedgwood'schen Pyrometers am Ende, und wenn man das Mittel der Abweichung nimmt, die sich mit so zarten Operationen verträgt, doch ehe zur Bestätigung als zur Widerlegung des von mir aufgestellten Verbesserungssystemes dienen.

Es verdient bemerkt zu werden, daß das Resultat besser mit der ganzen Reihe der Phänomene übereingestimmt haben würde, wenn die Grade des Wedgwood'schen Pyrometers nach dieser Bestimmung des Schmelzpunktes des Eisens geschäzt worden wären. Sie würden dann beiläufig auf 20° F., statt auf 130° F., wie der Erfinder annahm, oder auf 62°5, wie sie Guyton reducirte, geschäzt worden seyn; und nimmt man hiernach Wedgwood's Originalbestimmung des Schmelzpunktes des Silbers auf 28° seiner Scala, und den Nullpunkt auf 1077° an, so würde dieser Schmelzpunkt beiläufig auf 1650° kommen. Erhöht man den Nullpunkt ein wenig (und es ist sehr wahrscheinlich, daß die Temperatur einer am Tage vollkommen sichtbaren Rothglühhize ehe über als unter 1077° beträgt), so erhält man etwas, |194| was der Wahrheit sehr nahe kommt. Diese großen Abweichungen und der Mißbrauch, der seit langer Zeit sowohl mit Wedgwood's als Guyton's Pyrometer getrieben wurde, werden hinlänglich beweisen, wie nothwendig eine weitere Untersuchung dieses wichtigen und interessanten Gegenstandes war.

Der Pyrometer, den ich der Gesellschaft hier vorlege, besteht aus zwei Theilen, die ich mit den Namen Register und Scala belegen will. Ersteres besteht aus einem soliden Stabe von graphithaltigem Töpfergute von 8 Zoll Länge, 7/10 Zoll Breite und eben so viel Dike, welchen man aus einem gewöhnlichen Graphittiegel schneiden kann. In diesen Stab ist eine Furche von 3/10 Zoll im Durchmesser und 7 1/2, Zoll Tiefe gebohrt; an seinem oberen Ende und an der einen Seite des Stabes ist ungefähr in der Länge von 6/10 Zoll die Substanz desselben zur Tiefe des halben Durchmessers der ausgebohrten Rinne weggeschnitten. Wird nun eine 6 1/2 Zoll lange Stange irgend eines Metalles in diese Aushöhlung gesenkt, so stemmt sich dieselbe gegen deren solides Ende. Auf die Spize dieser Stange wird ein 1 1/2 Zoll langes, walzenförmiges Stük Porzellan gebracht, welches ich den Zeiger nennen will. Dieses Stük wird, da es in den offenen Raum und über denselben hinaus reicht, durch einen Ring oder durch ein Band aus Platinna an seiner Stelle erhalten, und dieses Band, welches um den Graphitstab und das Porzellanstük geht, kann dadurch mit jeder erforderlichen Kraft auf lezteres drüken, daß man einen kleinen Keil aus Porzellan zwischen den Stab und das Band, an der Seite des ersteren treibt. Es ist offenbar, daß, wenn eine solche Vorrichtung einer höheren Temperatur ausgesezt wird, der Metallstab den Zeiger um so viel über den Graphitstab treiben wird, als er sich in der Hize mehr ausdehnt, und daß der Zeiger nach dem Erkalten an der höchsten Stelle der Ausdehnung bleiben wird. Ich muß bemerken, daß die genaue Angabe des Betrages der Ausdehnung nicht im Geringsten durch die bleibende Zusammenziehung beeinträchtigt wird, die der Graphitstab allenfalls bei höheren Hizgraden erleidet; denn jede solche Zusammenziehung wird während der größten Ausdehnung des Metalles geschehen, und der Zeiger wird daher doch noch den Punkt seiner höchsten Ausdehnung über diese zusammengezogene Basis anzeigen.

Die Aufgabe liegt nun in der genauen Messung der Entfernung, um welche der Zeiger von seiner ursprünglichen Stellung an vorwärts getrieben wurde. Obschon diese Entfernung in jedem Falle nur gering seyn kann, so ist dieß doch kein Grund, aus welchem dieselbe nicht mit derselben Genauigkeit bestimmt werden könnte, welche man heut zu Tage sowohl bei astronomischen als geodätischen Operationen bei ähnlichen Quantitäten gewohnt ist. Ich habe die Scala zu diesem |195| Behufe aus zwei messingenen Maßstäben verfertigt, welche an ihren Rändern unter einem rechten Winkel genau zusammengefügt sind, unter rechten Winkeln auf zwei Seiten des Graphitstabes passen, und beiläufig halb so lang wie dieser sind. An dem einen Ende dieses doppelten Maßstabes ragt eine kleine, messingene Platte unter einem rechten Winkel hervor, welche Platte, wenn die beiden Seiten des ersteren auf die beiden Seiten des Registers zu liegen kommen, auf die Schulter herab gelangt, die durch die, an seinem oberen Ende ausgeschnittene, Einkerbung gebildet wird. Auf diese Weise ist mithin das Ganze durch drei Berührungsflächen an dem Graphitstabe fest angebracht.

An der äußeren Seite dieses Gestelles ist ein anderer messingener Maßstab fest angeschraubt, welcher über denselben hinausragt, und etwas gebogen ist, so daß sein Ende der Aushöhlung in dem Graphitstabe gegenüber zu liegen kommt, wenn er auf diesen gebracht wird. Dieser Maßstab trägt einen beweglichen Arm, der genau 5 1/2 Zoll lang ist, und sich an seinem befestigten Ende um einen Mittelpunkt dreht, während er an dem anderen Ende einen Kreisbogen trägt, der in Grade und Drittelgrade getheilt ist, und dessen Radius genau 5 Zoll mißt. An dem Mittelpunkte dieses Kreises um den Arm, und folglich in einer Entfernung von einem halben Zolle von dem Mittelpunkte der Bewegung, dreht sich ein anderer leichterer Arm, der genau dem Radius des Kreisbogens gleich ist, und an dem einen Ende einen Nonius trägt, welcher sich auf der Fläche des Bogens bewegt, und die erstere Gradabtheilung in Minuten theilt. Das andere Ende durchkreuzt den Mittelpunkt, und endigt sich genau in der Entfernung von 1/10 des Radius oder in der Entfernung zwischen den beiden Mittelpunkten der Bewegung in eine stumpfe stählerne Spize, die unter einem rechten Winkel nach Einwärts gebogen ist. Die Grade sind mit der größten Genauigkeit durch Hrn. Troughton's Theilungsmaschine abgetheilt. Dieser Theil des Apparates kann als ein Reductionszirkel (a pair of proportional compasses) betrachtet werden, der an dem Ende des messingenen Maßstabes und Gestelles befestigt ist, und dessen längerer Schenkel, der den Bogen und den Nonius trägt, sich zu dem kürzeren wie 10 zu 1 verhält. Und da dieser leztere als die Sehne eines kleinen Kreises zu betrachten ist, so wird er von ersterem in gleichem Verhältnisse vergrößert, und an der Scala gemessen. In den größeren Arm ist eine kleine Stahlfeder eingelassen, welche auf den kleineren Arm drükt, so daß dadurch der Nonius auf den Anfang der Graduirung gerichtet, und wenn er zurükgedrükt worden, wieder in seine ursprüngliche Stellung gebracht wird.

Die beigefügten Zeichnungen, welche sämmtliche Theile um ein |196| Drittheil kleiner, als in natürlichem Zustande zeigen, werden obige Beschreibung deutlicher machen. Fig. 21 zeigt die Scala. AA ist der messingene Hauptmaßstab, an dessen unterer Seite das Gestell aaaaaa' mittelst der Schrauben bb angebracht ist, und der an seinem gekrümmten Ende c den Arm B trägt, welcher sich um den Mittelpunkt d bewegt, und sich in den Kreisbogen ee endigt. CC ist der leichtere Arm, der sich um den Mittelpunkt k auf dem Arme B bewegt, und an dem einen Ende den Nonius g, an dem anderen die stählerne Spize h trägt. Die Entfernung dieser lezteren von dem Mittelpunkte f beträgt genau einen halben Zoll oder 1/10 von dem Radius fg, und ist der Entfernung der beiden Mittelpunkte fd von einander gleich, i ist eine kleine Linse, welche zurükgelegt dargestellt ist, die aber durch die Mittelpunkte k und l senkrecht über den Nonius gehoben werden kann, um dadurch das Lesen desselben zu erleichtern. mm ist die Stahlfeder, die in einer, in den Arm B geschnittenen Oeffnung befestigt ist, auf einen kleinen Stift n in dem Arme C drükt, und den Radius auf den Anfang des Bogens zurükzieht.

Fig. 22 zeigt das Register. DDDD ist der Graphitstab mit seiner Aushöhlung oo; bei pp ist derselbe bis zur Hälfte der Tiefe der Aushöhlung weggeschnitten. qq ist der porzellanene Zeiger, welcher auf die Spize des Metallstabes gebracht, und durch den Druk des Platinnabandes r, das durch die Kraft des kleinen porzellanenen Keiles s wirkt, in seiner Lage erhalten wird.

Soll nun eine Beobachtung gemacht werden, so wird die Metallstange in die Aushöhlung des Registers gebracht, der Zeiger auf dieselbe niedergedrükt, und mittelst des Platinnabandes und des Porzellankeiles in dieser Stellung fest gemacht. Dann bringt man die Scala an, indem man die messingenen Maßstäbe an die Seiten des Graphitstabes anpaßt, und sie dadurch befestigt, daß man das Querstük (a') auf die Schulter drükt. Während man nun das Ganze mit der linken Hand hält, muß der bewegliche Arm so gestellt werden, daß die stählerne Spize (h) des einen Schenkels des Zirkels, auf den Rand des porzellanenen Zeigers zu liegen kommt, gegen den sie durch die Feder mit einiger Gewalt gedrükt wird. Dann bewegt man den Arm sachte mit der rechten Hand vorwärts, wodurch die Spize längs des Endes des Zeigers gleiten wird, bis sie in eine kleine Aushöhlung (t) fällt, die zu deren Aufnahme angebracht ist, und genau mit der Achse des Metallstabes in dem Register und mit dem Mittelpunkte der Bewegung des Zirkels an dem messingenen Maßstabe zusammenfällt. Die Minute des Grades, welche der Nonius nun an dem Bogen anzeigt, muß bemerkt werden; ebendieß muß auch geschehen, nachdem das Register einer erhöhten Temperatur ausgesezt |197| und wieder abgekühlt worden. Die Zahl der Grade oder Minuten, welche der Nonius dann anzeigt, wird, durch eine einfache Berechnung aus der bekannten Länge der Radii und des Winkels, die Länge der Sehne, die zwischen der ursprünglichen Stellung der Zirkelschenkel und dem Punkte, bis zu welchem sie sich bewegt haben, enthalten ist, oder jene Entfernung angeben, um welche der Zeiger vorwärts getrieben wurde. – Dieses Verfahren scheint zwar in der Beschreibung sehr zusammengesezt, allein in der Praxis ist dasselbe sehr einfach, so daß es bei einiger Uebung kaum mehr als einige Minuten Zeit erfordert. Da die Scala dieses Pyrometers ganz von jenem Theile abgesondert ist, welcher dem Feuer ausgesezt ist, so fällt dadurch eine der erheblichsten Einwendungen weg, die bisher immer gegen andere Erfindungen dieser Art wegen der Ungewißheit des Hizgrades und der Ausdehnung, deren sie fähig sind, gemacht wurden. Wegen der Einfachheit jenes Theiles, der einzig und allein einer größeren Hize ausgesezt wird, ist meine Vorrichtung auch wenigen Zerstörungen ausgesezt, und erfolgt ja ein Unfall, so sind die Materialien, die zur Ausbesserung nöthig sind, so wohlfeil, daß die Ausgabe höchst unbedeutend wird.

Die Berechnung der absoluten Ausdehnung des Stabes, welche von der Scala angegeben wird, kann auf folgende Weise geschehen: – So wie sich der Radius zu dem doppelten Sinus des halben abgelesenen Bogens, den man in einer Tabelle der natürlichst, Sinus findet, verhalten wird, so wird sich der Radius B zu der Sehne desselben Bozens verhalten; und dieser getheilt durch 10, (da der Radius von B zehn Mal so lang als der Radius fh ist), wird die verlangte Länge geben. Sezen wir, daß der von der Scala abgelesene Bogen 4° beträgt, so wird

Radius Sinus von 2 Zoll
1,0000000 : 0,348995 × 2 = 5 : 0,348955 ÷ 0 10 = 0,0348995.

Arbeitet man dieses Verhältniß aus, so wird man bemerken, daß die Multiplication mit 2 und mit 5, indem sie beide beständig sind, zugleich mit der Theilung durch 1,0 ausgelassen werden kann; und läßt man endlich auch die Theilung durch 10 aus, so löst sich das Ganze in ein Aufsuchen des Sinus des halben Bogens, der von der Scala abgelesen wird, in einer Tabelle der natürlichen Sinus auf, wobei man denselben als eine Decimale eines Zolles zu lesen hat.

Ueberdieß stehen die Sehnen kleiner Bogen so genau im Verhältnisse zu ihren Bogen, daß sie, da die Zahl der Grade, die auf der Scala gemessen wird, nie 10 übersteigt, ohne merklichen Irrthum als die Zeichen gleicher Zunahmen der Ausdehnung betrachtet werden können. |198| Folgende kurze Tabelle des Werthes eines Grades und der Minuten eines Grades möchte in der Praxis einigen Nuzen gewähren.

0 1 Zoll.
1 0 = 0,00872
0 30 = 0,00436
0 20 = 0,00290
0 15 = 0,00218
0 10 = 0,00145
0 5 = 0,00072
0 2 = 0,00029
0 1 = 0,00014

Die Sehne von 10 Graden, die man aus dieser Tabelle durch Multiplication von 0,00872 mit 10 erhält, wird also 0,872 betragen, während dieselbe genauer 0,0871 ausmacht; da aber dieser Unterschied nur 1/10000 Zoll beträgt, so dürfte derselbe wohl in den meisten Fällen libergangen werden.

Ich will nun versuchen den Grad von Vertrauen, den dieser neue Pyrometer verdient, dadurch zu zeigen, daß ich die Resultate seiner Angaben mit den Resultaten der besten Versuche über die Ausdehnung der Metalle vergleiche. Die Versuche der HH. Dulong und Petit 56) sind hierzu sehr geeignet. Diese gewandten Physiker gaben in ihrer berühmten Preisschrift über die Messung der Temperaturen und über die Geseze, nach welchen sich die Wärme mittheilt, nach Versuchen die Ausdehnung an, welche Platinna- und Eisenstangen in verschiedenen Zwischenräumen zwischen dem Gefrierpunkte des Wassers und dem Siedepunkte des Queksilbers erleiden. – Gegen die Art und Weise, auf welche diese Herren experimentirten, läßt sich keine Einwendung machen; allein zu bedauern ist es, daß sie ihre Endresultate wegen eines Irrthumes in der Berechnung, den Hr. Crichton 57) auffand, nicht corrigirten, um so mehr da dieser Fehler nicht so unbedeutend ist, als daß er nicht einigen Einfluß auf die Theorie, die sie auf diese Resultate gründeten, haben müßte. Dieser Irrthum, welcher den Betrag der Ausdehnung in Volumen betrifft, beschränkt sich jedoch bei der linienförmigen Ausdehnung, welche der Gegenstand gegenwärtiger Untersuchung ist, auf den dritten Theil, und kann daher hier unberüksichtigt bleiben.

Folgende Tabelle über die Ausdehnung des Eisens und der Platinna ist aus dem Werke dieser Herren entnommen.

|199|
Temperatur, die von der
Ausdehnung der Luft
hergeleitet ist.
Mittlere absolute
Ausdehnung des Eisens
für 180 Grade.
Mittlere absolute
Ausdehnung der Platinna
für 180 Grade.
Von 32° bis 212° 1/28200 1/37700
Von 392° bis 572° 1/22700 1/36300

Hieraus folgern wir die linienförmige Ausdehnung der Platinna für 180° F. von 32° bis 212° mit 0,00088420, und für 180° von 392° bis 572° mit 0,00091827; und jene des Eisens, von 32° bis 212° mit 0,00118203, von 392° bis 572° mit 0,00146842, woraus sich für beide im Vergleiche mir einem Luftthermometer eine zunehmende Ausdehnung ergibt.

Die Metallstäbe, welche ich bei den folgenden Versuchen anwendete, waren sämmtlich 6,5 Zoll lang.

Erster Versuch. Ein vierekiger Platinnastab von 1/10 Zoll Dike wurde sorgfältig in das Graphitregister gebracht, welches in den Apparat gesezt wurde, den man in Fig. 23 im Kleinen dargestellt sieht. An diesem Apparate ist a eine eiserne Röhre von 2 Zoll im Durchmesser, welche am Boden geschlossen ist. b ist eine, an dem oberen Ende geschlossene, Graphitröhre, die in die Mündung der vorigen eingerieben ist. c ist eine kleinere Graphitröhre, welche von der Seite des oberen Endes der Röhre b ausläuft, und gleichfalls durch Einreiben an ihrer Stelle erhalten wird. Das Ganze gleicht einer Art von Destillirkolben, der leicht zusammengesezt werden kann, und in welchem sich das Queksilber leicht auf einem gewöhnlichen Feuer zum Sieden bringen läßt, ohne daß die Dämpfe verloren gehen oder den Experimentirer vergifte Das Register wurde nun mit einem Drahte an seiner Stelle befestigt, so daß dasselbe, wenn Queksilber in den eisernen Behälter gegossen wurde, nicht schwimmen konnte. Bei diesem Versuche stieg das Queksilber etwas über die halbe Länge des Registers. Hierauf wurde der ganze Apparat über ein Feuer gestellt; in 10 Minuten sing das Queksilber zu sieden an, in 10 weiteren Minuten ging dasselbe durch Destillation frei über, und in den nächsten 10 Minuten wurde der Apparat abgenommen, das Register entfernt, und dem Abkühlen überlassen. Der Bogen, der auf der Scala gemessen wurde, betrug in diesem Augenblike 1°17'.

Dieser Versuch wurde wiederholt, nur wurde dieß Mal der Kopf des Destillirkolbens abgenommen, und dem Queksilber gestattet, eine Viertelstunde lang frei in dem eisernen Gefäße zu sieden. Der gemessene Bogen betrug 1°23'.

Nun ließ ich das Register auf dem Queksilber schwimmen, so |200| daß dasselbe, wenn der Kopf des Kolbens aufgesezt war, und das Queksilber zum Sieden kam, nicht unter das Metall untergetaucht, sondern bloß von dessen Dampf umgeben war; dabei las ich 1°16'. Eine Wiederholung des Versuches gab 1°23'.

Bei einer anderen Wiederholung des Versuches dehnte ich die Zeit von dem ersten Beginn des Siedens des Queksilbers auf 20 Minuten aus; dabei las ich auf der Scala 1°20'.

Hierauf reducirte ich die Zeit wieder auf 10 Minuten, und erhielt durch die Messung 1°23'.

Bei den verschiedenen Wiederholungen dieses Versuches destillirte das Queksilber frei über, und die Temperatur dabei war so, daß jeder Theil der Graphitröhren, in welchen der Dampf circulirte, ein Stük dagegen gehaltenes Schreibpapier eben versengte, aber nicht schwärzte.

Folgende Tabelle gibt einen Ueberblik über diese Resultate, und zeigt zugleich die Ausdehnung, welche jede Lesung angab, so wie das mittlere Resultat.

1°17' = 0,01119
1 23 = 0,01206
1 16 = 0,01105
1 23 = 0,01206
1 20 = 0,01163
1 20 = 0,01206 – im mittl. Durchschn. 1°20' = 0,01163.

Die Temperatur der Atmosphäre betrug während dieser Beobachtungen beiläufig 64° F.

Zweiter Versuch. Ein Stab geschmeidiges Eisen von der Größe des oben erwähnten Platinnastabes wurde statt dieses lezteren in das Register gebracht, und der Versuch fünf Mal wiederholt: zwei Mal, wobei das Register unter das Queksilber untertauchte, und drei Mal, wobei es bloß dem Dampfe ausgesezt war. Die Zeit, während welcher das Eisen dem Versuche ausgesezt war, wechselte von 10 bis 20 Minuten von dem ersten Momente an, in welchem das Metall zu sieden begann. Die verschiedenen Resultate, die auf der Scala zu lesen waren, und die Ausdehnungen ersieht man aus folgender Tabelle:

2°13' = 0,01933
2 33 = 0,02224
2 10 = 0,01890
2 20 = 0,02079
2 20 = 0,02036 – im mittl. Durchschn. 2°20' = 0,02036.

Die größte Abweichung von dem Mittel betrug daher bei dem Versuche mit der Platinna bloß 6/10000 Zoll, und bei dem Versuche mit dem Eisen bloß 13/10000 Zoll.

Ich will nun diese Resultate mit obigen Bestimmungen der HH. Dulong und Petit vergleichen.

|201|

Ausdehnung der Platinna.

Länge des Stabes.

Von 32° bis 212° = 0,00088420 × 6,5 = 0,005747300
Von 392° bis 572° = 0,00091827 × 6,5 = 0,005968755
––––––––––––
0,011716055
Von 212° bis 392° = dem Mittel des Obigen = 0,005858027
––––––––––––
Totalausdehnung von 32° bis 572 = 0,017574082
Dazu rechne man für die Ausdehnung von 572°
bis 660°, die Temperatur des siedenden Queksilbers,
nach dem höchsten Verhältnisse berechnet:
180° : 0,005968735 = 88° : 0,002918058 = 0,002918058
––––––––––––
0,020492140
Nun ziehe man die Ausdehnung für 32° ab, indem der
Versuch mit dem Pyrometer bei 64° gemacht wurde

= 0,001021742
Nach dem niedrigsten Verhältnisse berechnet:
180° : 0,005747300 = 32° : 0,501021742
Wirkliche Ausdehnung des Stabes nach Dulong
und Petit

= 0,019470398
––––––––––––
Wenn man von der, auf diese Weise erhaltenen, Ausdehnung 0,01947
die scheinbare Ausdehnung abzieht, die man durch den
Pyrometer erhielt

0,01163
––––––––––––
so wird der Rest 0,00784
die Ausdehnung des Graphites seyn.

Ausdehnung des Eisens.

Länge des Stabs.

Von 32° bis 212° = 0,00118203 × 6,5 = 0,007683195
Von 392° bis 572° = 0,00146842 × 6,5 = 0,009544730
–––––––––––––
0,017227925
Von 212° bis 392° = dem Mittel des Obigen = 0,008613962
–––––––––––––
Totalausdehnung von 32° bis 572° = 0,025841887
Dazu rechne man für die Ausdehnung von
572° bis 660°, die Temperatur des siedenden
Queksilbers, nach dem höchsten Verhältnisse
berechnet:
180° : 0,009544730 = 88° : 0,004666311 = 0,004666311
–––––––––––––
= 0,030508198
Davon ziehe man die Ausdehnung für 32° ab,
da der Versuch mit dem Pyrometer bei 64° begann

= 0,001365901
–––––––––––––
Nach dem niedrigsten Verhältnisse berechnet:
180° : 0,007683195 = 32° : 0,001365901
Wirkliche Ausdehnung des Stabes nach Dulong
und Petit

= 0,029142297
–––––––––––––
|202|
Von der wirklichen Ausdehnung = 0,02914
ziehe man die scheinbare, durch den Pyrometer erhaltene,
Ausdehnung ab

= 0,02036
–––––––––
so gibt der Rest 0,00878
wieder die Ausdehnung des Graphites, so wie man
dieselbe durch diese Reihe von Versuchen erhielt.

Ausdehnung von 6,5 Zoll Graphit.

Von 64° bis 660° bei dem Platinnastabe = 0,00784
bei dem Eisenstabe = 0,00878
–––––––––
Mittlerer Durchschnitt 0,00831
wobei jede Angabe von dem Mittel um weniger als 5/10000 Zoll abweicht.

Dieses nahe Zusammentreffen in den Resultaten bei zwei Metallen, deren Ausdehnungen so sehr von einander abweichen, ist sehr befriedigend; die große Zartheit des Instrumentes wird jedoch noch weit besser aus folgendem Versuche über die Ausdehnung von 9 verschiedenen Metallen bei einer Temperatur von 62° (der Temperatur der Luft zur Zeit der Beobachtung), bis zu 212° hervorgehen.

Dritter Versuch. Stäbe aus folgenden Metallen wurden nach einander in das Register gebracht, und in siedendes Wasser untergetaucht, welches allmählich zum Sieden gebracht, und 10 Minuten lang siedend erhalten wurde. Was die Scala hierbei zeigte und die angemessenen Ausdehnungen zeigt folgende Tabelle:

Platinna 0°19' = 0,00276 von 60° bis 212°
Eisen (geschmeidiges) 0 35 = 0,00508 – –
Kupfer 0 47 = 0,00683 – –
Zinn (Feinzinn) 0 56 = 0,00814 – –
Zink 1 40 = 0,01454 – –
Blei 1 25 = 0,01223 – –
Messing 0 55 = 0,00799 – –
Gold (Fein) 0 36 = 0,00552 – –
Silber (Fein) 0 56 = 0,00814 – –

In folgender Tabelle habe ich die absolute Ausdehnung derselben Metalle von 32° bis 212° nach den besten Auctoritäten gegeben, und zur Vergleichung durch Berechnung ihre Ausdehnung von 62° bis 212° hinzugefügt, indem ich erstere nach dem Verhältnisse von 180 : 150 reducirte.

Länge des Stabes. Von 32° bis 212°.

Platinna 0,00088420 × 6,5 = 0,005747300 nach Dulong und Petit.
Eisen 0,00118203 × 6,5 = 0,007683195 nach Dulong und Petit.
Kupfer 0,00171821 × 6,5 = 0,011168365 nach Dulong und Petit.
Zinn 0,00217298 × 6,5 = 0,014124370 nach Lavoisier und Lapl.
Zink 0,00294200 × 6,5 = 0,019123000 nach Smeaton.
Blei 0,00284836 × 6,5 = 0,018514340 nach Lavoisier und Lapl.
Messing 0,00193000 × 6,5 = 0,012545000 nach Smeaton.
Gold 0,00146606 × 6,5 = 0,009529390 nach Lavoisier und Lapl.
Silber 0,00190974 × 6,5 = 0,012413310 nach Lavoisier und Lapl.
|203|

Von 62° bis 212°

Platinna = 0,004789416 nach Dulong und Petit.
Eisen = 0,006402662 nach Dulong und Petit.
Kupfer = 0,009360970 nach Dulong und Petit.
Zinn = 0,017770308 nach Lavoisier und Lapl.
Zink = 0,015935833 nach Smeaton.
Blei = 0,015428616 nach Lavoisier und Lapl.
Messing = 0,010454166 nach Smeaton.
Gold = 0,007941158 nach Lavoisier und Lapl.
Silber = 0,010344424 nach Lavoisier und Lapl.

Wenn man nun von dem Betrage dieser absoluten Ausdehnungen die scheinbaren Ausdehnungen in dem Graphitregister abzieht, so erhält man die Ausdehnung dieses lezteren bei 62° bis 212°, so wie sie von den verschiedenen Metallen herrührt. Die Resultate sind in folgender Tabelle enthalten.

Ausdehnung
der Metallstäbe.
Ausdehnung des
Graphitregisters
Unterschied von
dem Mittel.
Platinna absolute 0,00478
scheinbare 0,00276 = 0,00202 – 0,00032
–––––––
Eisen absolute 0,00640
scheinbare 0,00508 = 0,00132 – 0,00102
–––––––
Kupfer absolute 0,00930
scheinbare 0,00683 = 0,00247 + 0,00013
–––––––
Zinn absolute 0,01177
scheinbare 0,00814 = 0,00363 + 0,00129
–––––––
Zink absolute 0,01593
scheinbare 0,01454 = 0,00139 – 0,00095
–––––––
Blei absolute 0,01542
scheinbare 0,01223 = 0,00319 + 0,00085
–––––––
Messing absolute 0,01045
scheinbare 0,00799 = 0,00246 + 0,00012
–––––––
Gold absolute 0,00794
scheinbare 0,00552 = 0,00242 + 0,00008
–––––––
Silber absolute 0,01034
scheinbare 0,00814 = 0,00220 – 0,00014
––––––– ––––––––––
Mittlerer Durchschnitt 0,00234

In 5 von diesen 9 Fällen übersteigt die Abweichung der Ausdehnung des Graphites von dem mittleren Durchschnitte nicht 30/100000 Zoll, und zwar in 2 Fällen um ein Weniger und in dreien um ein Mehr. Bemerkt muß dabei noch werden, daß dieß die Metalle sind, deren Ausdehnungen man immer für die regelmäßigsten hielt, und über welche unter den Auctoren die geringste Verschiedenheit herrscht: nämlich das Gold, das Silber, die Platinna, das Kupfer und das Messing. Der größte Unterschied hat beim |204| Zinne Statt, denn er beträgt beinahe 15/10000 Zoll im Ueberschusse; es ist jedoch mehr als wahrscheinlich, daß die absolute Ausdehnung dieses Metalls bisher noch nicht mit hinreichender Genauigkeit bestimmt worden, und daß dieselbe sogar unter verschiedenen Umständen verschieden ist. Ich werde in dem zweiten Theile dieser Abhandlung, den ich mir für ein ander Mal vorbehalte, und in welchem ich der Gesellschaft Beobachtungen und Tabellen über die Ausdehnung der Metalle bis zu ihren Schmelzpunkten vorlegen zu können hoffe, auf diesen Gegenstand zurükkommen. In diesem ersten Theile will ich nämlich die Ausdehnung nicht weiter berühren, als es nöthig ist um zu zeigen, welches Vertrauen mein Pyrometer als Wärmemesser verdient.

Eine weitere Bestätigung der Genauigkeit dieser Beobachtungen ergibt sich auch, wenn man die Ausdehnung des Graphitregisters für die 150° aus der größeren, vorher durch den Siedepunkt des Queksilbers bestimmten, Ausdehnung berechnet, wornach

596° : 0,00831 = 150° : 0,00209

was von dem obigen mittleren Durchschnitte nur um 25/10000 Zoll abweicht.

Vierter Versuch. Sehr wichtig war es auszumitteln, ob ein Unterschied, und welcher Unterschied in der Ausdehnung verschiedener Stüke der Graphittöpferwaare besteht. Zwei oder drei Register, welche ich aus einem und demselben Tiegel geschnitten hatte, gaben mir beinahe gleiche Resultate, als ich sie dem siedenden Queksilber ausgesezt hatte. Ich nahm von einem anderen Töpfer ein Stük, welches sehr feinkörnig und in seinem Gefüge leichter als ersteres war, und sezte es zwei Mal mit dem Platinnastabe dem siedenden Queksilber aus. Das erste Mal, wo ich es 1/4 Stunde sieden ließ, maß der Bogen 1°45'; und das zweite Mal, wo ich es bloß 10 Minuten lang sott, las ich genau dasselbe. Die Ausdehnung betrug daher 0,01526.

Absolute Ausdehnung wie oben 0,01947
Scheinbare Ausdehnung – 0,01526
–––––––
Ausdehnung des Graphits 0,00421

Fünfter Versuch. Dasselbe Register aus dem feinkörnigen Graphite wurde mit dem Eisenstabe 1/4 Stunde lang dem siedenden Queksilber ausgesezt; der an der Scala gemessene Bogen betrug 2°49' = Ausdehnung 0,02457.

Absolute Ausdehnung wie oben 0,02914
Scheinbare Ausdehnung – 0,02457
–––––––
Ausdehnung des Graphits 0,00457
–––––––
|205|
Feinkörniger Graphit

bei Platinna

0,00421
bei Eisen 0,00457
–––––––
Mittlerer Durchschnitt 0,00439,

so daß die beiden Versuche von dem mittleren Durchschnitte um weniger als 2/10000 Zoll abweichen. Daraus ergibt sich, daß der feinkörnige sich weniger ausdehnte, als der grobkörnige, und daß die Ausdehnung eines jeden Registers dadurch für sich bestimmt werden muß, daß man dasselbe in Queksilber siedet. Wenigstens muß dieß geschehen, bis man ein Mittel ausfindig gemacht, welches die ganz gleichförmige Zusammensezung der Register verbürgt. Jedes Register soll auch mit einer Hinweisung auf dessen eigene Ausdehnung bezeichnet seyn; ich empfehle daher allen jenen, die sich des Instrumentes zu feineren Untersuchungen bedienen wollen, diesen Punkt an demselben zu bestimmen, was leicht mittelst des oben beschriebenen Apparates geschehen kann.

Sechster Versuch. Da die Ausdehnung des lezten Graphitstükes beinahe die geringste war, die mir bei meinen Versuchen vorkam, so wiederholte ich mit demselben den Versuch über die Ausdehnung von 6 der obigen Metalle bis zum Siedepunkte des Wassers; indem es von größter Wichtigkeit ist, die Genauigkeit dieser Beobachtungen festzustellen. Die Resultate waren:

Platinna 0°22' = 0,00319 von 60° bis 212°
Eisen 0 39 = 0,00566 – – –
Kupfer 0 54 = 0,00785 – – –
Messing 0 59 = 0,00857 – – –
Gold 0 41 = 0,00595 – – –
Silber 0 58 = 0,00843 – – –

In folgender Tabelle sind auch die Unterschiede zwischen den wirklichen und beobachteten Ausdehnungen angegeben, und neben jene gereiht, die man durch die erste Reihe von Beobachtungen erhielt.

Ausdehnung der
Metallstäbe.
Ausdehnung
des Graphits.
Zweite Reihe. Erste Reihe.
Abweichung
vom Mittel.
Abweichung
vom Mittel.
Platinna, absolute 0,00478
scheinbare 0,00219 = 0,00159 0,00000 0,00202 – 0,00032
–––––––
Eisen, absolute 0,00640
scheinbare 0,00566 = 0,00074 – 0,00085 0,00132 – 0,00102
–––––––
Kupfer, absolute 0,00930
scheinbare 0,00785 = 0,00145 – 0,00014 0,00247 + 0,00013
–––––––
Messing, absolute 0,01045
scheinbare 0,00857 = 0,00188 + 0,00029 0,00246 + 0,00012
–––––––
|206|
Gold,

absolute

0,00794
scheinbare 0,00595 = 0,00199 + 0,00040 0,00242 + 0,00008
–––––––
Silber, absolute 0,01034
scheinbare 0,00843 = 0,00191 + 0,00032 0,00220 – 0,00014
–––––––––––––––– ––––––––
Mittlerer Durchschnitt 0,00159 0,00234

Diese zweite Reihe stimmt beinahe eben so genau als die erste mit jeder anderen überein; auch verdient bemerkt zu werden, daß die größte Abweichung von dem mittleren Durchschnitte in beiden Fällen beim Eisen, und zwar im –, Statt findet, und daß dieselbe beinahe ein Halbes beträgt. Es ist daher nicht unwahrscheinlich, daß in der Schäzung der absoluten Ausdehnung dieses Metalles ein Irrthum liegt, und daß dieselbe wahrscheinlich etwas größer ist, als wir sie annahmen.

Wenn man nun die Ausdehnung für diese 150° bis zum Siedepunkte des Wassers nach dem Resultate schäzt, welches man von dem Siedepunkte des Queksilbers erhielt, so ergibt sich folgende Proportion:

596° : 0,00439 = 150° : 0,00110

Dieß gibt kaum eine Differenz von 5/10000 Zoll von vorhergehendem mittleren Durchschnitte.

Ich glaube hierdurch die Genauigkeit dieses Pyrometers, und den Grad des Vertrauens, den man in dessen Angaben sezen darf, hinlänglich erwiesen zu haben, und will nun am Schlüsse dieser Abhandlung die Details einiger Versuche über die Schmelzpunkte verschiedener Metalle angeben, bei denen ich die Register aus grob- und feinkörnigem Graphite mit A und B bezeichne will.

Siebenter Versuch. 30 Pfund dünne Kupferspäne wurden langsam in einem Tiegel in dem Gebläse-Ofen der Royal-Institution geschmolzen. Der Platinnastab wurde in das Register B gebracht, und nachdem das Metall zur Hälfte flüssig geworden, senkrecht, mit dem Zeiger aufwärts, in den Tiegel gestellt, und mit einer Zange niedergehalten. Hierauf wurde der Tiegel allmählich mit Kupferspänen gespeist, bis das geschmolzene Metall beiläufig 2/5 des Registers bedekte. In dieser Stellung wurde dasselbe 10 Minuten lang erhalten; nachdem es herausgenommen worden, blieb etwas von dem Metalle noch ungeschmolzen. An dem oberen Theile des Graphites hatte sich eine, mit Metall vermischte, Oxydkruste angelegt, die zum Theile sorgfältig weggenommen und dadurch aufgelöst wurde, daß man das erkaltete Register mit großer Sorgfalt in eine verdünnte Mischung von Schwefelsäure und Salpetersäure tauchte. Dadurch wurde Alles leicht entfernt, so daß der Graphit eine vollkommen reine Oberfläche darbot. Der auf der |207| Scala gemessene Bogen betrug 5°49' was eine Ausdehnung von 0,0508 anzeigt. Die Temperatur des Laboratoriums betrug beiläufig 65°.

Hrn. Mathison verdanke ich es, daß ich in der königlichen Münze die Schmelzpunkte des Goldes und Silbers nehmen konnte; er unterstüzte mich auch bei meinen Versuchen auf eine Weise, für welche ich ihm großen Dank schuldig bin. Ich bereitete zwei neue Register, welche ich mit II und III bezeichnen will; das Verhältniß der Ausdehnung derselben wurde erst nach den Versuchen bestimmt.

Achter Versuch. Das Register II wurde sorgfältig mit dem Platinnastabe versehen. Dann wurden 90 Pfd. feines Gold gewogen, und einer der Klumpen in 10 Stüke geschnitten, um damit den Tiegel speisen, und die Temperatur während der Beobachtung auf dem wahren Schmelzpunkte erhalten zu können. Der Rest wurde in einem Graphittiegel im Windofen geschmolzen; so wie das Gold eben geschmolzen war, wurde eines der Stüke eingetragen, worauf das geschmolzene Metall sogleich auf der Oberfläche erstarrte. Nun wurde das Register, welches in einem anderen Tiegel langsam bis zum dunklen Rothglühen erhizt worden war, mit einer Zange gefaßt, und senkrecht bis auf 2/3 feiner Höhe in das Gold getaucht. In dieser Stellung wurde es 10 Minuten lang gehalten, und während dieser Zeit noch zwei Stüke Metall nachgetragen; dann wurde dasselbe sorgfältig herausgehoben, und zum Abkühlen bei Seite gestellt. Seine Oberfläche war vollkommen rein; bloß ein Paar kleine Kügelchen waren daran hängen geblieben, und diese konnten leicht entfernt werden; man bedient sich daher in der Münze auch immer Umrührer aus graphitner Töpferwaare, um das geschmolzene Gold umzurühren. Der, bei diesem Versuche gemessene, Bogen betrug 6°10', was ein Aequivalent für eine Ausdehnung von 0,0537 ist. Die Temperatur der Luft betrug während des Versuches 65°.

Neunter Versuch. Das Register III wurde mit dem Eisenstabe versehen, und gleichfalls bis zum dunklen Rothglühen erhizt. Die Temperatur des geschmolzenen Goldes wurde durch beständiges Nachtragen neuer Stüke, so daß immer ein Theil ungeschmolzen blieb, an einer weiteren Zunahme verhindert. Dann wurde das Register ganz wie bei dem vorhergehenden Versuche in das Metall untergetaucht, und 10 Minuten lang in dieser Stellung erhalten. Der gemessene Bogen betrug 9°2', und deutete also eine Ausdehnung von 0,0787 an.

Zehnter Versuch. Das Verhältniß der Ausdehnung dieser beiden lezten Register wurde nun dadurch bestimmt, daß ich dieselben 10 Minuten lang in Queksilber sott. Das Resultat hiervon war:

|208|
II mit dem Platinnastabe 1°50 = 0,0159
III mit dem Eisenstabe 2°38 = 0,0229

Eilfter Versuch. Beiläufig 50 Pfd. reines Silber wurden in einem Graphittiegel geschmolzen; auf der Oberfläche desselben schwamm etwas Schaum, der Anfangs gleich Oehltropfen auf dem Wasser erschien. Ich erfuhr später, daß das Metall mit Salpeter gereinigt worden war, und daß die Schlake von der Einwirkung der wenigen, zurückgebliebenen Potasche auf den Tiegel herrührte. Es waren zwei Register, für den Platinna- und den Eisenstab Eines, hergerichtet; allein die Beobachtungen gingen wegen eben dieser Einwirkung auf deren Substanz verloren; sie wurden nämlich in der, mit dem Niveau des flüssigen Metalles correspondirenden, Linie so tief angefressen, daß es ganz unmöglich war, die Scala nur mit einiger Gewißheit an den Oberflächen derselben anzubringen.

Zwölfter Versuch. Es wurden zwei neue Register ausgesucht, deren Ausdehnungsverhältniß durch Sieden in Queksilber gleich befunden worden war, indem in beiden Fällen der Bogen mit dem Platinnastabe 1°20' = 0,0116 war. Diese Register wurden mit IV und V bezeichnet.

IV wurde mit dem Platinnastabe versehen. Es wurde nun ein Klumpen Silber, welcher auf der Kapelle gereinigt worden war, und beiläufig 35 Pfunde wog, in einem Graphittiegel in den Windofen gebracht. Als etwas über 3/4 desselben geschmolzen war, wurde das Register, das vorher bis zum dunklen Rothglühen erhizt worden, auf die oben angegebene Weise in dasselbe untergetaucht und 10 Minuten lang so erhalten. Nachdem dasselbe herausgenommen, zeigte sich dessen Oberfläche vollkommen gut, und nur mit einigen Silberkügelchen besezt, die sich leicht entfernen ließen. Nach dem Erkalten wurde die Scala angelegt; es zeigte sich ein Bogen von 4°10', der einer Ausdehnung von 0,0363 gleichkommt. Die Temperatur der Luft betrug 65°.

Dreizehnter Versuch. Das Register V wurde mit einem Eisenstabe versehen, und nachdem es vorher erhizt worden, in denselben Tiegel mit Metall untergetaucht. Das Silber stokte Anfangs um den Graphit, und hing in einem großen Klumpen an demselben; nach 10 Minuten war es jedoch eben abgeschmolzen, so daß das Instrument vollkommen rein aus dem Tiegel gehoben wurde. Der Bogen maß nach dem Erkalten 7°24', = einer Ausdehnung von 0,0645.

Vierzehnter Versuch. Ich machte in dem Laboratorium der Royal-Institution mehrere Versuche, um den Schmelzpunkt des Gußeisens zu bestimmen; allein sie gelangen mir nicht wegen der |209| großen Menge des hiezu nöthigen Metalles, wegen der Schwierigkeit die Temperatur durch beständiges Nachtragen oder Speisen auf gleicher Höhe zu erhalten, und wegen Mangel an Tiegeln. – Ich bin daher Hrn. Parker in Argyle-Street sehr für die Bereitwilligkeit verbunden, mit welcher er mir Alles erleichterte, was ich nöthig hatte, um meine Versuche in seiner Gießerei anzustellen.

Ich wählte ein neues Register aus, welches ich mit I bezeichnete, und dessen Ausdehnungs-Verhältniß ich erst nach dem Versuche bestimmte. Es wurde ein Tiegel zugerichtet, welcher ungefähr 35 Pfund Metall fassen konnte. Ich füllte denselben mit Stüken des besten grauen Roheisens, und brachte ihn in einen sehr starken Windofen, bei welchem der Experimentator unmittelbar über dem Tiegel stehen konnte, und denselben auch ganz unter seiner Gewalt hatte Als das Metall geschmolzen war, wurde der Tiegel aus dem Ofen genommen, und die Schlake abgeschäumt; dann wurde der Tiegel wieder an seine Stelle gebracht, ein Stük von demselben Eisen nachgetragen, und das Register, das vorher bis zum Rothglühen erhizt worden, auf dieselbe Tiefe, wie bei den vorhergehenden Versuchen in das Metall untergetaucht. In dieser Stellung wurde das Register 10 Minuten lang mit einer Zange gehalten, dann langsam herausgenommen und auf heißen Sand gelegt. Es hing sich hierbei eine dünne Schichte Eisen an den Graphit an, die sich jedoch nach dem Erkalten leicht ablösen ließ, so daß sie genau die Form des Registers behielt, und dieses vollkommen rein und glatt zurükblieb. Der, nach dem Versuche gemessene. Bogen betrug 6°16', und entsprach mithin einer Ausdehnung von 0,0546. Ein Theil des Metallklumpens war ungeschmolzen geblieben.

Fünfzehnter Versuch. Ich tauchte ein anderes, mit einem Eisenstabe versehenes, Register unmittelbar darauf in das flüssige Metall. Das Feuer war jedoch bereits gefallen, so daß das Eisen beinahe augenbliklich zum Stolen kam, und das Register bei dem Versuche dasselbe herauszunehmen festgehalten wurde und zerbrach. Dieser Versuch war in so fern lehrreich, als er beweist, wie nahe der genaue Schmelzpunkt bei dem vorhergehenden Versuche erreicht worden. Der Eisenstab wurde unverlezt herausgenommen.

Sechzehnter Versuch. Das Register I mit dem Platinnastabe wurde 10 Minuten lang in Queksilber gesotten. Der Bogen maß darnach 1°20' = einer Ausdehnung von 0,0116.

Siebzehnter Versuch. Dreißig Pfund Zink wurden sorgfältig in einem Tiegel in gewöhnlichem, durch Blasebälge angefachten Feuer geschmolzen. Das Register A wurde mit dem Eisenstabe versehen, und in das Metall untergetaucht, das von Zeit zu Zeit mit |210| frischem Metalle gespeist wurde, so daß dessen allmähliche Schmelzung unterhalten wurde, und ein Theil immer ungeschmolzen blieb. Nach 10 Minuten wurde das Register herausgenommen, und nach dem Erkalten, der Bogen gemessen: er betrug 2°45' was einer Ausdehnung von 0,0239 gleichkommt.

Ein trokenes Stük Tannenholz, welches einige Sekunden in das geschmolzene Metall getaucht worden, veranlaßte ein heftiges Aufsieden und war darnach tief verkohlt. Der Zink erschien hierbei beim Lichte nicht roth.

Achtzehnter Versuch. Beiläufig zwölf Pfund Zink wurden in einem kleineren Tiegel geschmolzen, und das, mit dem Eisenstabe versehene, Register B darin untergetaucht. Anstatt daß aber der Tiegel gradweise gespeist wurde, ließ man die Hize nach dem Schmelzen so lang zunehmen, bis das Metall zu brennen anfing, wobei man eine auffallende Röthe auf dessen Oberfläche bemerkte. Der bei dieser Gelegenheit gemessene Bogen betrug 4°7' = einer Ausdehnung von 0,0358.

Ich will nun die Resultate der vorhergehenden Versuche zusammenfassen, um zu zeigen, welche Schlüsse sich aus denselben in Hinsicht auf die von ihnen angedeuteten Temperaturgrade im Vergleiche mit der gewöhnlichen Thermometer-Scala ziehen lassen. Ich will hierbei die Berechnungen zuerst in der Voraussezung anstellen, daß eine gleiche Zunahme der Ausdehnung auch eine gleiche Zunahme der Temperatur andeutet; dann die auf diese Weise erhaltene Reihe mit jener vergleichen, welche ich mit meinem ersten Pyrometer bekam, und einige Bemerkungen über die Unterschiede zwischen beiden hinzufügen.

Ich will für den Siedepunkt des Queksilbers, so wie es Dulong und Petit vorschlugen, die corrigirte Temperatur von 662° (350° des 100 grad. Therm.) annehmen, da diese Temperatur ziemlich genau mit jener übereinstimmt, welche ich bei meinen ersten Berechnungen annahm, und da dieselbe, nach Abzug der 62° für die mittlere Temperatur, bei welcher ich meine Versuche anstellte, für den Zwischenraum, nach welchem die verschiedenen Ausdehnungen bestimmt werden, eben 600° gibt.

Die erste Columne folgender Tabelle bezieht sich auf die Nummer des Versuches; die zweite auf das Zeichen des Registers und des Stabes, welche angewendet wurden, und die dritte auf die Ausdehnung desselben, welche durch siedendes Queksilber, oder durch eine Temperatur von 600° F. hervorgebracht wird. Die vierte Columne bezeichnet den auf der Scala gemessenen Bogen, und die fünfte das Aequivalent der Ausdehnung dafür. Die sechste enthält die correspondirende Temperatur; die siebente zeigt den Zustand des Metalles an, mit welchem der Versuch angestellt wurde, |211| und in der achten endlich sind die entsprechenden Resultate meiner früheren Versuche aufgeführt.

Textabbildung Bd. 43, S. 211
|212|

Die merkwürdigste Thatsache, welche aus dieser Tabelle hervorgeht, ist die schöne Uebereinstimmung der Resultate, die mit zwei Metallen von so verschiedener Ausdehnungskraft, wie sie die Platinna und das Eisen besizen, hervorgebracht wurden. Die Temperatur, welche lezteres anzeigte, übersteigt beim Schmelzpunkte des Goldes jene Temperatur, die ersteres angab, nur um 35°, und beim Schmelzpunkte des Silbers gar nur um 29°; und dieser Ueberschuß stimmt mit dem, in der zweiten Tabelle angegebenen Schlusse Dulong's und Petit's überein, nach welchem die Ausdehnung des Eisens bei höheren Temperaturen in einem größeren Verhältnisse zunimmt, als jene der Platinna.

Der Unterschied zwischen den Temperaturen, die sich aus den Beobachtungen mit meinem ersten, und aus jenen mit meinem gegenwärtigen Pyrometer ergaben, ist zwar bedeutend, läßt sich aber, ohne dem Instrumente den Vorwurf der Ungenauigkeit machen zu dürfen, hinreichend durch die Verschiedenheit der Umstände erklären, unter denen die Versuche angestellt wurden. Ich sagte nämlich in der Abhandlung, auf welche ich mich schon oben bezog: „Ich gebe meine Resultate nicht als positive und genaue Bestimmungen der verschiedenen Grade, sondern bloß als solche, die diesen näher kommen, als irgend andere, aus wirklichen Beobachtungen gezogene Angaben. Die einzige Methode, die ich zu diesem Behufe anwenden konnte, scheint mir nämlich keiner absoluten Genauigkeit fähig. Mein Apparat bestand nämlich aus einer Muffel aus Graphit, die ich in einen vortrefflichen Zugofen brachte, und welche mit einem Thürchen versehen war; in diesem Thürchen befand sich eine runde Oeffnung, durch welche der Schaft des Pyrometers bis an seine Schulter gestekt wurde. Bei einem zweiten, nach Belieben verschließbaren, Thürchen an dieser Muffel konnte ich frei in das Innere derselben sehen. Das Metall, welches ich untersuchen wollte, brachte ich in einem kleinen Behälter aus Graphit von der Dike der Pyrometer-Röhre in die Mitte der Muffel. Hieraus erhellt, daß der Pyrometer in dieser Lage die größte Hize der ganzen Muffel anzeigen mußte, und daß diese Hize an verschiedenen Stellen der Muffel verschieden seyn konnte und mußte. Von zwei gleich großen Stükchen Silber, welche ich einen Zoll weit von einander entfernt in die Muffel stellte, schmolz nämlich das eine früher, als das andere.“ Ich vermuthete schon damals, „daß sich Mittel ausfindig machen ließen, mit welchen man das Instrument mit geschmolzenem Metalle umgeben könnte, daß dieß aber eigene Umstände erforderte, die sich vielleicht einst jene zu Nuzen machen dürften, die dieselben in ihrer Macht haben.“

Daß diese leztere Methode allein einige Genauigkeit zu gewähren |213| im Stande ist, wird aus einigen wenigen Bemerkungen hervorgehen. Wenn wir nämlich auch von der Ungleichheit der Hize in verschiedenen Theilen einer und derselben erhizten Muffel, obwohl dieß ein Gegenständ von äußerster Wichtigkeit ist, Umgang nehmen wollen, so ist doch noch offenbar, daß die Temperatur derselben den eigentlichen Schmelzpunkt des Metalles, welches man ihrer Wirkung aussezt, bedeutend übersteigen muß. Denn so wie ein Stük Eis in einem Gemache, dessen Temperatur 32° beträgt, nicht schmelzen, sondern nach dem Verhältnisse seiner Masse eine beträchtlich höhere Temperatur hiezu erfordern wird, so wird auch ein Stük Eisen so lang nur schwache Zeichen der Flüssigkeit geben, bis es endlich einer Hize ausgesezt wird, welche den eigentlichen Schmelzpunkt desselben bedeutend übersteigt. Erst wenn dasselbe in flüssigen Zustand gekommen, wird es dann schnell bis auf die Temperatur des Mediums steigen, dem es ausgesezt worden. Wenn daher Metalle zum Kunstgebrauche geschmolzen werden sollen, so müssen dieselben weit über ihren Schmelzungspunkt erhizt werden, damit sie in die kleinsten Spalten oder hohlen Räume der Model eindringen können, in welche sie gegossen werden sollen, ohne daß sie gleich durch die abkühlenden Körper, denen sie plözlich ausgesezt werden, erstarren und aufgehalten werden. Bei mehreren feineren messingenen Gußarbeiten hängt die Vollkommenheit des Gelingens von dem Grade der Hize ab, auf welchen das Metall getrieben worden; in einigen Fällen muß diese Hize sogar bis über den Schmelzpunkt des Eisens getrieben werden. Bei einem Feuer, dessen Kraft die erforderliche Temperatur um so Vieles übersteigen muß, muß auch nothwendig eine sehr große Sorgfalt darauf verwendet werden, das Metall gradweise zu speisen, indem sich nicht bestimmen läßt, mir welcher Schnelligkeit dessen Temperatur steigt, wenn ein Mal die festen Metallstüke vollkommen aufgelöst sind. Eben dieses geht auch aus den früher erwähnten Versuchen der HH. Clement und Desormes hervor: diese Herren berechneten nämlich die Temperatur des geschmolzenen Eisens auf 3988°, und jene des Eisens, welches eben zu schmelzen beginnt, auf 3164°, was einen Unterschied von 800° gibt. Ueberdieß erhellt auch daraus, daß das Eisen im ersten Falle in flüssigem Zustande aus dem Tiegel in den Apparat, in welchem das Wasser erhizt oder das Eisen geschmolzen wurde, gebracht werden konnte, daß die Temperatur desselben weit über dem eigentlichen Schmelzpunkte gestanden haben muß. Es ist wahrscheinlich, daß das Verfahren, welches sie bei ihrem Calorimeter anwendeten, eben keiner sehr großen Genauigkeit fähig ist; doch ist der Unterschied in ihren Resultaten nicht viel größer, als jener, welchen ich unter ähnlichen Umständen erhielt.

|214|
Eisen, welches eben schmolz, hatte nach diesen Herren 3164
nach dem Pyrometer 2889
–––––
, 275° Unterschied.
Eisen, welches bei einer hohen Temperatur geschmolzen worden,
hatte nach ihnen 3988°
nach dem Pyrometer 3479
–––––
509° Unterschied.

Ein ähnlicher und auf dieselbe Weise erklärbarer Unterschied ergibt sich auch in der Bestimmung der Hize des geschmolzenen Kupfers.

Nachdem ich diese Versuche über die Schmelzpunkte der Metalle angestellt, war ich auch begierig, die Wirkung der größten Hize, die sich in einem Ofen erzeugen läßt, kennen zu lernen, und die größte Ausdehnung, deren ein Platinnastab fähig ist, zu messen. Ich benuzte zu diesen Versuchen einen vortrefflichen Ofen der Royal-Institution, in welchem bei früheren Gelegenheiten Hufnägel vollkommen in einen Knopf geschmolzen worden waren.

Neunzehnter Versuch. Das Register I, welches bei den früheren Versuchen nicht im Mindesten gelitten hatte, wurde mit einem neuen Platinnastabe versehen, der in einen Draht von 5/20 Zoll im Durchmesser ausgezogen und sehr geschmeidig war. Der Eisenstab wurde gleichfalls in ein neues Register gebracht, und beide dann aufrecht in einen gut beschlagenen Tiegel gesezt, dessen Grund einen halben Zoll hoch mit Kohlenpulver bedekt worden, um das Anbaken zu verhindern. Zugleich wurden auch zwei geschmeidige eiserne Nägel und ein Stük unglasirtes Wedgwood'sches Porzellan in den Tiegel gebracht, um den Grad der Hize einiger Maßen vergleichen zu können. Dann wurde der Tiegel in den Ofen gesezt, ei anderer kleinerer Tiegel über denselben gestürzt, mit Kohks bedekt, und zwei Stunden lang der größten Hize ausgesezt; worauf man das Feuer ausbrennen, und den Tiegel zu weiterer Untersuchung stehen ließ. Der Tiegel zeigte sich unverändert, allein der Beschlag war ganz geschmolzen, die beiden Nägel waren in zwei vollkommene Knöpfe geschmolzen und das Porzellan auf der Oberfläche zum Theile glasirt.

Das Register I schien unverändert. Mein der Platinnaring und der Keil waren loker, was offenbar davon herrührte, daß sich die Substanz des Graphites zusammengezogen hatte. Die Ursache dieses Zusammenziehens rührt ohne Zweifel davon her, daß die Hize höher war, als jene, bei welcher der Graphit gebrannt worden. Aus diesem Grunde konnte auch der Betrag der Ausdehnung nicht gemessen werden. Der Platinnaring hatte sowohl an diesem, als an dem |215| anderen Register eine merkwürdige Veränderung in seinem Gefüge oder seiner Structur erlitten; er war nämlich sehr uneben und krystallinisch geworden, und so spröd, daß er leicht zwischen den Fingern zerbrach. Auch der Platinnastab, der sich etwas schwer aus seiner. Höhlung nehmen ließ, zeigte ein ganz besonderes Aussehen; er war offenbar von Krystallen aufgetrieben, und an dem unteren Ende diker, als an dem oberen, und auch etwas kürzer. Bei der Untersuchung unter der Luppe ließen sich keine regelmäßigen Flächen entdeken; allein der Stab sah aus, als bestünde er ganz aus loker zusammengeschweißten Schuppen natürlicher Platinna.

Das Register, in welchem der Eisenstab enthalten war, war bedeutend gekrümmt, und hatte einige Quersprünge, was wahrscheinlich davon herrührt, daß dasselbe in dem Tiegel schief geneigt worden. Auf der Oberfläche des Stabes war theilweise Schmelzung eingetreten, indem das Metall abgelaufen war, und an dem unteren Ende des Stabes einen Knopf bildete. Es zeigte sich ferner, daß beiläufig ein Zoll langes Stük an demselben Ende in Stahl verwandelt worden war, während der übrige Theil den Charakter des geschmeidigen Eisens beibehielt.

Zwanzigster Versuch. Ich wiederholte denselben Versuch mit demselben Platinnastabe in dem Register I; die Einrichtung war genau dieselbe, nur ließ ich das zweite Register mit dem Eisenstabe weg. Das Feuer wurde während einer gleichen Zeit mit derselben Heftigkeit unterhalten.

Nach dem Erkalten zeigten sich die eisernen Nägel, wie vorher, vollkommen, und das Porzellan auf seiner Oberfläche zum Theile geschmolzen; der Ring und der Kiel hingegen waren fest an ihrer Stelle geblieben, und der Zeiger unverändert. Leider ging aber die Messung durch einen Zufall verloren. Das Gefüge des Platinnaringes war auf dieselbe Weise, wie beim vorhergehenden Versuche verändert, und der Stab fest, in seiner Höhlung angebaken. Durch leichte Erschütterungen ließ er sich jedoch losmachen, ohne daß der Graphit verlezt wurde, der zwar an einigen Stellen der Oberfläche leichte Zeichen von Schmelzung darbot, übrigens aber in ganz gutem Zustande erhalten war. Der Platinnastab war noch viel unebener geworden, sehr krystallinisch, und zeigte der Länge nach einige starke Sprünge. Beim Messen mit einem Tasterzirkel fand sichs, daß er an seinem unteren Ende um 1/20 Zoll im Durchmesser diker geworden war, als an seinem oberen; auch schien er sich einem vollkommenen Zustande des Zerfallens zu nähern, obschon er sehr hart und unbiegsam war. Ich hatte im Sinne, diesen Stab noch ein Mal einige Stunden lang derselben Hize auszusezen, um ihn dadurch ganz in Stüke zerfallen |216| zu machen, erhizte ihn jedoch später auf einem gewöhnlichen Kohlenfeuer bis zur Rothglühhize. Als ich ihn nun in diesem Zustande mit einer Zange fassen wollte, fielen dessen beide Enden ab, so daß mir bloß das kleine Stük, welches ich gefaßt hatte, in der Zange blieb, welches durch diesen geringen Druk flach gedrükt und ganz zerbrochen worden war. Ich nahm dann die beiden Enden sorgfältig, aber mit großer Schwierigkeit, aus dem Feuer; sie zeigten sich nach dem Erkalten vollkommen hart und unbiegsam. Ich erhizte hierauf ein Stük des Stabes noch Mal zum Rothglühen, worauf es unter einem leichten Hammerschlage zu Pulver zerfiel.

Einundzwanzigster Versuch. Da es mir von größter Wichtigkeit schien, das Maximum der Ausdehnung zu bestimmen, welche Statt findet, ehe diese merkwürdige Veränderung der Platinna eintritt, so brachte ich den Platinnastab, mit welchem ich die meisten meiner Versuche angestellt hatte, und welcher auf der Oberfläche ganz glatt, sehr weich und geschmeidig war, in das Register I. Ich brachte ferner den Tiegel mit etwas Kohlenpulver, und mir den eisernen Nägeln und Porzellanstüken als Prüfungsmitteln in denselben Windofen. Hierauf brachte ich die Hize auf den höchsten Grad, nahm, nachdem die Hize zwei Stunden lang in diesem Grade unterhalten worden, den Dekel ab, und sezte das Register, welches vorher zum Rothglühen gebracht worden, in denselben, worauf ich den Dekel wieder aufsezte, und mit glühenden Kohlen bedekte. Nach einer Viertelstunde hob ich das Register wieder heraus, und ließ es sorgfältig abkühlen. Ich erhielt auf diese Weise eine vortreffliche Messung; der Bogen maß 7°24', was einer Ausdehnung von 0,0645 gleich ist.

Die Prüfungsmittel fanden sich in demselben Zustande, wie in den vorhergehenden Versuchen. Der Platinnastab war lose in seiner Aushöhlung, und hatte seine Form nicht verändert; seine Oberfläche hatte jedoch ein etwas krystallinisches Aussehen erhalten, auch war der Stab selbst sehr hart und unbiegsam geworden.

Die registrirte Ausdehnung würde, nach der oben angenommenen Hypothese, daß gleiche Ausdehnung auch gleiche Zunahme der Temperatur andeutet, eine Ausdehnung von 3336°, oder mit Hinzufügung der 65 ursprünglichen Grade 3401° anzeigen. Man muß aber wohl bedenken, daß dieß wahrscheinlich bloß jene Temperatur ist, bei welcher die Veränderung der Structur oder des Gefüges der Platinna Statt findet, und nicht die größte Hize des Ofens. Diese leztere wird wohl den Temperaturgrad, bei welchem die Ausdehnung des Metalles aufhört, und bei welcher sich eine neue Anordnung der Theilchen bildet, wahrscheinlich übersteigen. Das Uebereintreffen dieses Resultates mit jenem, welches ich in früheren Reihen meiner Versuche |217| erhielt, ist sehr merkwürdig. Die Temperatur, bei welcher ich das Gußeisen zum Schmelzen brachte, und welche ich mit einem sehr guten Windofen erzeugte, berechnete ich zu jener Zeit auf 3479°; sie steht daher bloß um 80° unter dem gegenwärtigen Maximum.

Zweiundzwanzigster Versuch. Um zu erfahren, ob das Register und der Platinnastab durch die starke Hize, der sie ausgesezt worden, eine Veränderung in ihren Ausdehnungsverhältnissen erlitten hatten, brachte ich lezteren neuerdings in das Register I, welches nun ein Mal in geschmolzenes Eisen untergetaucht und drei Mal der Hize des Windofens ausgesezt worden war, und sott es 10 Minuten lang in Queksilber. Der gemessene Bogen betrug nun 1°19', und kam einer Ausdehnung von 0,01148 gleich. Dieser Unterschied von 1' kann füglich bloß der Unsicherheit des Lesens des Bogens zugeschrieben werden.

Die auf diese Weise bestimmten Temperaturen erfordern eine Correction, wenn wir den Schluß annehmest, der sich aus den Versuchen Dulong's und Petit's ergibt: daß nämlich die Ausdehnbarkeit der festen Körper, in Bezug auf ein Luftthermometer, mit der Zunahme der Hize zunimmt. Diese Correction wird sich wie das Verhältniß der Zunahme verhalten, und nach obigen Beobachtern verhält sich 11°,6 des 100° Thermometers oder 20°,8 F. von 32° zu 572°, oder die berechnete Temperatur zur wahren, wie 0,00091827 zu 0,00088420. Sezen wir nun, daß die Zunahme der Ausdehnbarkeit bei höheren Temperaturen dieselbe bleibt, was übrigens noch nicht erwiesen ist, so gibt folgende Tabelle die corrigirten Temperaturen, die aus obigen Versuchen mit dem Platinnastabe entnommen sind.

Beobachtet Corrigirt.
Schmelzpunkt des Silbers 1942 187358)
– Kupfers 2070 1996
– Goldes 2091 2016
– Eisens 2889 2786
Temperatur des Maximums der
Ausdehnung der Platinna

3401

3280

Schließen wir auf dieselbe Weise aus der Zunahme der Ausdehnung des Eisens, so wie diese von denselben Verfassern festgesezt worden, so ist der Unterschied zwischen der Temperatur, welche von der Platinna, und jener, welche von dem Eisen abgeleitet worden, sehr bedeutend, indem sich nach lezterem der Schmelzpunkt des Silbers zu 1682° und jener des Goldes zu 1815° ergibt. Allein es scheint mir, |218| daß die Bestimmung dieses Punktes beim Eisen einige Einwürfe zuläßt, welche bei der Platinna wegfallen; diese meine Vermuthung wird vorzüglich auch durch die unregelmäßige Ausdehnung des Eisens, die die fünfte und neunte Tabelle zeigt, und auf welche ich in Zukunft wieder ein Mal zurükkommen werde, bestätigt.

Der Nuzen des Pyrometers wird jedoch durch die Unbestimmtheit dieser Correctionen nicht leiden. Die Angaben, welche er liefern wird, werden immer positive Bestimmungen seyn, die sich leicht durch Berechnungen modificiren lassen werden, so wie unsere Theorien eine Verbesserung erhalten. In allen gewöhnlichen Fällen (in welchen sich dieses Instrument, wie ich mir schmeichle, gewiß als sehr nüzlich für Künste und Gewerbe erweisen wird) wird es sogar nicht nöthig seyn die Ausdehnung, welche von dem gemessenen Bogen angezeigt wird, zu notiren; jede Minute eines Grades kann ein für alle Mal in Graden der Fahrenheit'schen Scala geschäzt werden, wenn das Verhältniß der Ausdehnung im siedenden Queksilber genommen wird. Die Verfertiger solcher Instrumente könnten leicht ein jedes der Register mit einer Tabelle solcher Werthe versehen. Folgendes wäre z.B. die geeignete Tabelle für das oft erwähnte Register I, an welchem der Bogen für das siedende Queksilber oder für 600° (ohne die anfängliche Temperatur) 1°20' betrug.

Ausdehnung. Temperatur.
1° 0' = 0,00872 = 450
0 30 = 0,00436 = 225
0 20 = 0,00290 = 150
0 15 = 0,00218 = 112
0 10 = 0,00145 = 75
0 5 = 0,00072 = 37
0 2 = 0,00029 = 15
0 1 = 0,00014 = 7,5

Mit Hülfe einer solchen Tabelle kann ein verständiger Arbeiter das Instrument gebrauchen, ohne einen wesentlichen Fehler zu begehen. Jene, denen ein Platinnastab zu kostbar ist, können in gewöhnlichen Fällen einen Eisenstab statt desselben nehmen; die Kosten des Graphitregisters können dessen allgemeiner Anwendung gewiß kein Hinderniß in den Weg sezen. Man kann wohl auch andere Substanzen zu dessen Verfertigung nehmen; bedenkt man aber die Leichtigkeit, mit welcher die graphitne Töpferwaare bearbeitet werden kann, ihre geringe Ausdehnung, ihre Unschmelzbarkeit, und den Umstand, daß sie die meisten plözlichen Veränderungen der Temperatur ohne Nachtheil verträgt, so wird man derselben wahrscheinlich immer den Vorzug einräumen. Die einzige nöthige Vorsichtsmaßregel ist die, daß man den Graphit vorher, ohne Berührung mit der Luft, einer Temperatur aussezt, |219| welche wenigstens eben so groß ist, als die Hize, bei welcher man das Instrument brauchen will.

|198|

Annales de Chimie et de Physique. VII. S. 113.

|198|

Annals of Philosophy, New Series VII. S. 241.

|217|

Hr. Prinsep bestimmte den Schmelzpunkt des Silbers aus einer mühsamen Reihe von Versuchen über die Ausdehnung der, in einer goldenen Kugel eingeschlossenen Luft auf 1830°. Philos. Transact. 1828. S. 94.

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