Titel: Ueber die Ursachen der Explosionen der Dampfkessel.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1836, Band 61, Nr. LXXVI. (S. 409–426)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj061/ar061076

LXXVI. Bericht über die Versuche, welche aus Auftrag des Finanzdepartements der Vereinigten Staaten von einer Commission des Franklin-Institutes in Pennsylvania über die Explosionen der Dampfkessel angestellt wurden.

Aus dem Journal of the Franklin Institute im Mechanics' Magazine. No. 666 u. f.

Mit Abbildungen aus Tab. V.

(Fortsezung von H. 5, S. 376 dieses Bandes.)

Die Commission geht nunmehr zur Erörterung der Resultate, der Versuche über, die sie anstellte, um solche Legirungen, die sich zur Anwendung an den Dampfkesseln eignen, auszumitteln: eine Aufgabe, welche sehr mannigfache Lösungen zuläßt. Die in Anwendung gebrachten Metalle beschränkten sich auf Zinn, Blei und Wismuth; doch können auch von diesen mehrere Legirungen, welche einen und denselben Schmelzpunkt haben, veranstaltet werden. Die schäzbarste Eigenschaft für diese Legirungen bestand in einem kleinen, zum Uebergange vom flüssigen in den festen Zustand erforderlichen Temperaturwechsel. Diese Eigenschaft ist jedoch schwer zu erzielen, und man findet sie auch weder, bei den strengflüssigeren Legirungen der ersten, noch bei den leichtflüssigeren der dritten Tabelle. Für höhere Temperaturen sind Legirungen aus Blei und Zinn anwendbar, und hier reducirt sich daher die Frage auch auf eine Untersuchung der Schmelzpunkte verschiedener Mischungen. Folgende Tabelle gibt, von einer aus gleichen Theilen Blei und Zinn bestehenden Legirung angefangen, Schmelzpunkte von 355 bis zu 503° F. Die stationären Punkte wurden auf die bereits beschriebene Art und Weise genommen. Sämmtliche in der Tabelle aufgeführte Legirungen wurden mit Ausnahme der ersteren hart, bevor noch der stationäre Punkt eingetreten war; folglich deutete dieser Punkt in diesen Fällen irgend eine im Inneren vorgehende Veränderung an, ohne mit dem Uebergange vom flüssigen in den festen Zustand zu correspondiren. Hr. Parke scheint dieß nicht beobachtet zu haben, denn er spricht von diesem Punkte als von einem, der mit jenem der Erstarrung übereinstimmt. Man wird jedoch finden, daß die Tabelle seiner Legirungen eine Abweichung in den Schmelzpunkten, welche mit den von der Commission angestellten Beobachtungen unverträglich ist wenn die stationären Punkte als Schmelzpunkt genommen worden sind, zeigt.

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Es wurde ein Versuch gemacht, bei dem allmählichen Uebergange vom flüssigen in festen Zustand die wichtigeren Punkte, so wie sie in der Tabelle angegeben sind, zu bemessen; diese Bestimmungen können jedoch nur als approximativ betrachtet werden. Directe Versuche wurden in den meisten Fällen über die Temperatur angestellt, bei der ein Metallstab nicht aus dem Metalle gezogen werden konnte; dieß war der Fall, wenn das Metall vom weichfesten in harten Zustand überzugehen begann.

Textabbildung Bd. 61, S. 410

Die nächste Aufgabe bei unseren Versuchen war das Verhältniß des Bleies zu vermindern, um die leicht flüssigste Legirung der beiden Metalle zu ermitteln. Die Resultate erhellen aus folgender Tabelle. Das Blei ward überall in gleicher Menge genommen; es betrug nämlich 8 Gewichtstheile.

Textabbildung Bd. 61, S. 410

Die von Parke in seiner oben angezogenen Tabelle gegebenen Schmelzpunkte weichen von jenen in unserer Tabelle bedeutend ab; so gibt er den stationären Punkt der Legirung von 8 Theilen Blei und |411| Zinn zu 372° F., jenen der Legirung von 8 Th. Blei mit 10 Th. Zinn zu 352°, jenen der Legirung von 8 Th. Blei mit 12 Th. Zinn zu 336° an, wobei leztere die leicht flüssigste von allen Legirungen des Bleies mit Zinn ist. Daß der Schmelzpunkt einer mit gleichen Theilen bereiteten Legirung nicht sehr von dem angegebenen abweiche, davon überzeugte sich die Commission nach mehreren geprüften Metallstüken. Mit 8 Th. reinem Blei und 9 Th. Kornzinn ergab sich eine Legirung, deren stationärer Punkt sich nach mehreren Versuchen als 355 3/4, 356 und 355 1/2 herauswarf. Bei einer Legirung, die mit gleichen Theilen gemeinen Bleies und Zinn bereitet war, fand der stationäre Punkt auf 356° Statt; während das Blei bei 606 und das Zinn bei 442 1/2° schmolz. In allen diesen Fällen tritt der stationäre Punkt dann ein, wenn das Metall fest zu werden beginnt.

Es scheint demnach aus obiger Tabelle hervorzugehen, daß in dem Schmelzpunkte einer Legirung, welche aus gleichen Theilen Zinn und Blei besteht, nur eine sehr geringe Aenderung Statt findet, wenn man die Quantität des leichtflüssigeren Metalles vermehrt. Ein sonderbares Zusammentreffen zeigt sich zwischen den stationären Punkten dieser Legirungen und jenen, in welchen der Bleigehalt vermehrt wurde. Die beiden in der Tabelle am besten bestimmten Abstände zwischen der Temperatur, bei welcher der flüssige Zustand aufzuhören beginnt, und jener, bei der das Metall fest wird, sind 17 und 14°. Wenn die Quantität des Bleies groß ist, so erfolgt der Uebergang vom flüssigen in den festen Zustand in so kleinen mechanischen Veränderungen, daß eine lange Reibe von Temperaturen dabei durchlaufen wird. Dieß ist noch Mehr der Fall, wenn auch Wismuth zur Legirung genommen wird, wie die folgende Tabelle Beispiele genug gibt.

Blei. Wismuth.
20 8 8 Bei 352° beginnt das geschmolzene Metall seine Flüssigkeit
zu verlieren.
307° weichfest, durchdringbar.
279 stationärer Punkt.
22 8 8 358 beginnt das geschmolzene Metall dik zu werden.
280 3/4 stationär.
40 8 8 466 1/2 beginnendes Dikwerden.
368 1/2 weichfest.
337 3/4 hartfest.
280 1/4 stationärer Punkt.
44 8 8 474 3/4 beginnendes Dikwerden.
429 3/4 weichfest.
388 3/4 hartfest.
280 1/2 stationärer Punkt.
48 8 8 481 Dikwerden.
440 der flüssige Zustand geht verloren.
280 1/2 stationärer Punkt
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Von der vollkommenen Festigkeit bis zu dem höchsten Grade von Flüssigkeit, dessen die Legirung fähig war, hatte bei der ersten der oben angegebenen Legirungen ein Wechsel von 70° Statt, während der Abstand zwischen der Temperatur, bei welcher ein fester Körper die Legirung durchdringen konnte, und der stationären Temperatur 8° betrug. Wurde die Quantität des Bleies auf das Doppelte erhöht, so betrug der erste Abstand beinahe 130°, und jener zwischen der Temperatur des Festwerdens und der Temperatur, bei der man die Legirung leicht durchdringen konnte, beiläufig 20°.

Diese Thatsachen beweisen, daß man bei der Anwendung schmelzbarer Metallplatten jenen, in denen die geringsten Quantitäten Blei enthalten sind, den Vorzug geben soll. Aus demselben Grunde verdienen auch solche den Vorzug, welche die geringsten Quantitäten Wismuth enthalten.

Das Zinn ist bei der stationären Temperatur beinahe flüssig, erhärtet dann in Platten oder kleinen Massen und wird bei derselben Temperatur vollkommen fest. Wir stellten nun Versuche darüber an, welche Quantität Wismuth dem Zinne zugesezt werden könnte, ohne daß es diese Eigenschaft verliert. Wir nahmen auf 100 Gewichtstheile Zinn einen, fünf und zehn Theile Wismuth. Die erste Legirung schmolz bei 439 3/4°, und hatte beim Erhärten die Haupteigenschaften des Zinnes; die zweite schmolz bei 428°, und besaß diese Eigenschaften nicht mehr ganz; die dritte endlich hatte über 400 keinen stationären Punkt, und verlor ihren flüssigen Zustand langsam und gradweise.

Da hiedurch hergestellt war, daß Legirungen von Zinn und Wismuth keine besonderen Vortheile darbieten, so suchten wir die Legirungen für Temperaturen unter 355° F. durch Verbindung der geringsten Quantität Wismuth mit einer der Legirungen der Tabelle auf S. 410 zu erzielen. Wir wählten zu diesem Behufe die Legirung aus gleichen Theilen Zinn und Blei, da diese bei ihrem Erstarren die entsprechendsten Eigenschaften darbot, und da sie beinahe bei eben so niedriger Temperatur schmolz, wie irgend eine der übrigen Legirungen der Tabelle. Es folgt mithin hieraus nicht, daß diese Legirung, mit einer bestimmten Quantität Wismuth versezt, einen so niedrigen Schmelzpunkt gibt, als eine andere Legirung: eine Frage, welche, wenn an deren Lösung gelegen ist, durch Versuche ermittelt werden kann. Die Commission stellte einige wenige derselben an.

Folgende Tabelle zeigt die Wismuthverhältnisse an, welche, wenn sie einer Legirung von 8 Th. Zinn mit 8 Th. Blei zugesezt werden, stationäre Punkte zwischen 355 und 326° F. geben. Mit |413| der lezten der in dieser Tabelle aufgeführten Legirungen verschwinden die stationären Punkte in der Nahe des Schmelzpunktes, so daß dann eine andere Tabelle nothwendig wird.

Textabbildung Bd. 61, S. 413

Nachdem die stationären Temperaturen mit der Zunahme des Wismuthes verschwunden waren oder aufgehört hatten, waren folgende Punkte zu bestimmen: die Temperatur, bei der das Metall den flüssigen Zustand zu verlieren begann; die Temperatur, bei der das Metall nicht mehr flüssig war, was daraus hervorging, daß sich Eindrüke, die in dessen Oberfläche gemacht wurden, nicht mehr ausglichen; die Temperatur, bei der das Metall bei einem mäßigen Druke nicht länger mehr mit einem kleinen Stabe durchstoßen werden konnte; und die Temperatur, bei der es hart wird. Da diese Temperaturen keine so bestimmten Anhaltspunkte darbieten, wie die stationären, so sind sie auch nur approximativ. Einige Versuche, die über das Herausziehen eines Metallstabes aus der Legirung angestellt wurden, zeigten, daß die Temperatur, bei welcher dieß nicht länger mehr möglich war, für die in folgender Tabelle enthaltenen Legirungen zwischen der Temperatur, bei der das Metall seinen flüssigen Zustand verlor, und jener, bei welcher das Metall mit Anwendung eines mäßigen Drukes nicht mehr durchstoßen werden konnte, stand.

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Textabbildung Bd. 61, S. 414

Die Schmelzpunkte der zu obigen Legirungen verwendeten Metalle betrugen für das Zinn 442° F., für das Wismuth 506° und für das Blei 612° F.

3/8 Unzen Wasser verdampften bei einer Initialtemperatur von 471° F. in 12 Secunden; dabei befand sich das mit dem Schälchen in Berührung stehende Metall in festem Zustande. Bei einer Initialtemperatur von 486° F. erforderte dieselbe Quantität Wasser 30 Secunden Zeit zur Verdampfung, wobei die Abstoßung durch 15 Secunden vollkommen war.

5/8 Unzen Wasser verdampften bei einer Initialtemperatur von 481° und auch bei 509 1/2° F. innerhalb 15 Secunden. Das Minimum der Verdampfungszeit befand sich wahrscheinlich zwischen diesen Temperaturen.

Eine Unze Wasser verdampfte bei einer Initialtemperatur von 456 1/2° F. in 22 Secunden; bei 486° in 16 Secunden, wobei wir das Zinn unter dem Schälchen erstarrt fanden; bei 511 1/2° in 17 Secunden. Das Minimum der Verdampfungszeit stand also wahrscheinlich zwischen 486 und 511 1/2° F.

Zwei Unzen Wasser verdampften bei einer Initialtemperatur von 511 1/2° F. in 24 Secunden; bei 526° in 21 Secunden; bei 556 1/2° in 22 Secunden. Das Minimum der Verdampfungszeit fällt demnach wahrscheinlich in die Nähe von 526° F.

Aus diesen Resultaten ergibt sich, daß zwischen 471 und 486° F. 1/4, 3/8, 5/8 und 1 Unze in Zeiten, die nur wenig von einander abweichen, verdampften; denn der Wechsel betrug nur von 12 bis 16 Secunden; und daß mit zwei Unzen die Verdampfungszeit zwischen |415| 511 1/2 und 556 1/2° F. beinahe um das Vierfache geringer war, als in den eben angegebenen Fällen. Mit Quantitäten, welche von dem achten Theile jener Menge, die der mit dem Bade in Berührung stehende Theil des Schälchens fassen konnte, bis zur Hälfte des Rauminhaltes wechselten, fand die Maximalverdampfung zwischen 471 und 481° und zwischen 481 und 511° F. Statt; wurde der Rauminhalt dieses Theiles des Schalchens ganz gefüllt, so stieg diese Temperatur nur auf 526° F.

Hieraus erhellt die Kraft der Abstoßung; denn wenn die verdampfende Oberfläche beiläufig um das Dreifache, und die Quantität des Wassers um das Achtfache vermehrt wurde, so stieg die der Maximalverdampfung entsprechende Temperatur nur um 56° F. Es erhellt aber ferner, daß, wenn sich das Metall auf dieser Temperatur befand, und wenn der Rauminhalt ganz mit Wasser angefüllt wurde, im Vergleiche mit der Anfüllung des sechzehnten Theiles dieses Rauminhaltes in der dreifachen Zeit ein achtfaches Volumen Dampf erzeugt wurde; indem bei der Initialtemperatur von 526° F. innerhalb 42 Secunden 6121 Kubikzoll oder 3 1/2 Kubikfuß Dampf von atmosphärischem Druke entwikelt wurden.

Das Kupfer, welches beim Beginnen der Versuche glänzend gewesen, wurde im Laufe derselben oxydirt, wodurch die Temperatur der Maximalverdampfung gesteigert wurde.

19) Aus allen diesen Details lassen sich folgende allgemeine Schlüsse, die in praktischer Beziehung allerdings von Belang seyn dürften, ziehen:

1) Die Verdampfungskraft des Kupfers steigt, wenn dieses durch einen schlechten Wärmeleiter oder Circulator, wie z.B. das Oehl einer ist, Wärme mitgetheilt erhält, und wenn das Wasser in kleinen Quantitäten auf die Oberfläche des Kupfers gebracht wird, mit der Zunahme der Temperatur mir großer Regelmäßigkeit bis auf einen gewissen Punkt. Kupferne Feuerzüge, welche mir durchströmender heißer Luft geheizt werden, befinden sich, wenn sie troken gelegt und dann plözlich benezt werden, in diesem Falle. Dieß gilt für Kupfer von 1/16 Zoll Dike, ohne daß übrigens ein Anzeichen bestünde, daß bei einer viel größeren Dike eine Beschränkung in dieser Hinsicht Statt fände. Die Temperatur, bei der dieses Metall die stärkste Verdampfungskraft besizt, ist 570° F. oder beiläufig 233° unter dessen Rothglühhize nach Daniell. Das Gesez der Verdampfung kleiner Quantitäten Wasser mit Kupfer von gegebener Dike ist mit merkwürdiger Genauigkeit durch eine Ellipse versinnlicht, an der die Abscissen die Temperaturen, und die Verdampfungszeiten die Differenz |416| zwischen einer constanten Quantität und den Ordinaten repräsentiren.

2) An dünnem Eisen, von 0,04 Zoll Dike, steigt dieselbe Kraft regelmäßig, bis sie bei 510° F. wahrscheinlich das Maximum erreicht hat. An dikerem Metalle nimmt die Kraft bei den niedrigeren Temperaturen rascher zu; bei mehr dann 1/8 und weniger als 1/4 Zoll Dike wechselt sie über 380° verhältnismäßig unbedeutend; das Maximum erreicht sie, wenn die Quantitäten des Wassers klein sind; bei 507° F.; auf 550° F. und weit darüber steigt sie, wenn die Quantität des Wassers im Verhältnisse zur Metalloberfläche vermehrt wird. Durch Vermehrung der Quantität des Wassers um das Vierfache, wobei der ganze Betrag immer noch gering ist, wird die bei dem Maximum Statt findende Verdampfungszeit beinahe verdreifacht.

3) Wenn Kupfer von 1/16 Zoll Dike durch geschmolzenes Zinn, welches ein schlechterer Wärmeleiter ist als Kupfer, und auch eine niedrigere specifische Wärme besizt als dieses, erwärmt wird, so nahm die Verdampfungszeit, wenn die Verdampfung in sphärischen Schälchen und mit Quantitäten vorgenommen wurde, die nur von 1/16 bis zur Hälfte des ganzen Rauminhaltes des Schälchens betrugen, nur um das Dreifache zu; und die Temperatur der Maximalverdampfung stieg nur um 56° oder von 470° auf 526° F. Wurde die Hälfte jenes Theiles des Schälchens, welches der Hize ausgesezt war, mit Wasser gefüllt, so betrug das Gewicht des Wassers beiläufig 1 1/10 Mal das Gewicht des Metalles.

4) Die Verdampfungszeiten verschiedener, von 1/8 bis zu 2 Unzen wechselnder Quantitäten Wasser in einem 1/4 Zoll diken eisernen Schälchen, welches mittelst eines Zinnbades erhizt worden ist, verhielten sich wie die Quadratwurzeln der Quantitäten, und zwar bei den für jede Quantität treffenden Temperaturen der Maximalverdampfung. Diese Temperaturen stiegen durch Vermehrung des Gewichtes des Wassers um das 16fache von 460 bis auf 600° F., woraus sich schließen läßt, daß bedeutende, auf erhiztes Eisen gebrachte Quantitäten Wasser am raschesten verdampft werden würden, wenn das Metall wenigstens 200° unter der Rothglühhize hat.

5) Während eine am Tage sichtbare Rothglühhize (selbst wenn das Metall sehr dik ist und wenn die Hize durch ein Holzkohlenfeuer unterhalten wird) nicht hindert, daß Wasser, wenn es in bedeutenden Quantitäten eingetragen wird, das Metall so weit abkühlt, daß es das Wasser rasch zu verdampfen vermag, wird die Verdampfung bei einer weit höheren Temperatur, als bei jener, bei der das Wasser auf das Metall gebracht wurde, am raschesten von Statten gehen. |417| So wurde eine Unze Wasser in einem schmiedeisernen Schälchen von 1/4 Zoll Dike bei 550° in 13 Secunden verdampft, während in einem rothglühenden gußeisernen Schälchen von einem halben Zoll Dike 115 Secunden dazu erforderlich waren. Vier Unzen verdampften in lezterem Schälchen, nachdem es vorher bis zum Rothglühen erhizt worden war, innerhalb 300 Secunden; und zwei Unzen verdampften bei 600° F. in 34 Secunden.

6) Die Temperatur der Maximalverdampfung ist bei einer gegebenen Metalldike beim Kupfer niedriger als beim Eisen, indem sich die Repulsivkraft an ersterem bei einer niedrigeren Temperatur entwikelt. Bei gleicher Dike des Eisens und des Kupfers war die Verdampfungskraft des lezteren, wenn sie das Maximum erreicht hatte, im Oehlbade um ein Drittheil größer, als jene des ersteren; im Zinnbade dagegen war die Verdampfungskraft des Kupfers von 0,07 Zoll Dike beinahe eben so groß wie jene des Eisens von 1/4 Zoll Dike. Da die Maxima für das Eisen höher stehen, als jene für das Kupfer, so wird der Vortheil zu Gunsten des Kupfers noch größer seyn, wenn sich die beiden Metalle auf gleichen Temperaturen befinden.

7) Die Rauhheit der Oberfläche bewirkt im Allgemeinen ein Steigen jener Temperatur, bei der die Maximalverdampfung eintritt, und eine Verkürzung der Verdampfungszeit einer gegebenen Quantität Wasser bei einer angenommenen, unter dem Maximum stehenden Temperatur.

8) Obschon gezeigt worden ist, daß Wasser, wenn es auf rothglühendes Metall gebracht wird, selbst dann explodirbaren Dampf erzeugen kann, wenn es die Temperatur des Metalles nicht bis zur Maximalverdampfung abkühlt, so ist doch eben so richtig, daß Metall, welches um mehr dann 200° unter der im Dunkeln bemerkbaren Rothglühhize steht, eine noch raschere Verdampfung zu erzeugen vermag, als wirklich rothglühendes Metall.

20. Eine merkwürdige Erscheinung ward in Bezug auf die Temperatur, auf welche Alkohol von 0,81 specifischem Gewichte (welcher also 93 Theile absoluten Alkohol und 7 Theile Wasser enthielt) in einem erhizten Schälchen erwärmt werden konnte, beobachtet. Wir müssen in dieser Hinsicht vorläufig erinnern, daß, wenn die Temperatur einer Flüssigkeit dadurch, daß man auf das Gefäß, worin sie sich befindet, Wärme einwirken läßt, allmählich erhöht wird, die Temperatur endlich einen stationären Punkt erreicht, indem der beim Sieden ausgestoßene Dampf die in die Masse übergegangene Hize wieder mit sich fortreißt. Wenn nun in ein Schälchen, welches bis über jene Temperatur, bei der sonst die Abstoßung der |418| Flüssigkeit eintritt, erhizt worden ist, Alkohol von der oben angedeuteten Stärke eingetragen wird, so steigt die Temperatur der Flüssigkeit nicht bis auf den Siedepunkt; sondern die stationäre Temperatur tritt, anstatt mit jener der Siedhize zu correspondiren, auf einem um so niedrigeren Wärmegrade ein, je höher die Temperatur des Schälchens steht. Wir stellten diese Versuche an, um die Temperatur, bei der das Wasser wahrscheinlich abgestoßen wird, von der leichter erzielbaren Temperatur der Abstoßung des Alkohols abzuleiten; da sie jedoch nicht direct mit unserer Aufgabe in Zusammenhang standen, so trieben wir sie nicht so weit, als sie es wohl verdienen möchten. Folgende Tabelle gibt die Temperatur des in einem kupfernen Schälchen von 0,07 Zoll Dike verdampfenden Alkohols.

Textabbildung Bd. 61, S. 418

VII. Ermittelung durch wirkliche Versuche, ob in einem Kessel permanent elastische Flüssigkeiten erzeugt werden, wenn das Metall auf einen hohen Grad erhizt wird.

Um diese Versuche anzustellen, mußte der Boden des Kessels intensiv erhizt, dann Wasser eingesprizt, und endlich die hiebei entwikelte Masse elastischer Flüssigkeiten gesammelt werden. Nachdem der Kesselboden gereinigt worden war, wurde heißes Wasser mit einer Drukpumpe eingetrieben, und die hiebei entwikelte elastische Flüssigkeit durch eine biegsame blecherne Röhre, die an den Sperrhahn a angesezt wurde, in einen mit Wasser gefüllten Trog geleitet. An dem unter das Wasser untergetauchten Ende dieser Röhre befand sich ein Sperrhahn, womit die Röhre nach Belieben geöffnet und geschlossen werden konnte, während der Hahn a stets offen war. Am ersten Tage ließen wir eine kleine, in den Kessel eingetragene Quantität Wasser verdampfen, worauf dann der Kesselboden zum Rothglühen erhizt und das Wasser eingesprizt wurde. Beim Oeffnen des |419| Hahnes unter einem pneumatischen Recipienten wurde unter diesem ein aus der biegsamen Röhre austretendes Gas gesammelt, während das Wasser den Dampf, womit das Gas vermengt war, verdichtete. Dieß Gas hatte einen empyreumatischen Geruch, und zugleich mit ihm ging auch ein undurchsichtiger weißer Dampf über, der jedoch bei ruhigem Stehen verschwand. Es wurde eine halbe Pinte Gas zur Untersuchung gesammelt. Nach länger fortgeseztem Einsprizen von Wasser ging kein Gas mehr über. Das gesammelte Gas zeigte sich als ungeeignet zur Unterhaltung der Verbrennung; es brannte selbst nicht; erzeugte im Kalkwasser keine Trübung; kurz es bestand aus Stikgas, vielleicht mit einer geringen Beimengung von Sauerstoffgas.

Diese Beobachtungen wurden nur als Einleitung zu einer umfassenderen Prüfung betrachtet. Mehrere behaupten nämlich, daß durch die Zersezung des Wassers durch das erhizte Metall Wasserstoff frei würde, der dann durch seine Verbindung mit Sauerstoff Explosionen veranlassen könnte: eine Theorie, welche eine genaue Untersuchung erheischte. Die Schwierigkeit, womit der Sauerstoff aufgefunden werden könnte, der sich wieder mit dem Wasserstoffe verbände, wurde sehr sinnreich, obwohl wie uns scheint, nicht sehr erfolgreich zu widerlegen gesucht. Die Thatsache, daß, obschon Wasser von erhiztem Eisen zersezt wird, das Wasserstoffgas doch erhiztes Eisenoxyd zersezt, wurde gleichfalls geltend gemacht und durch die Wirkung von erhiztem Kupfer auf Ammonium unterstüzt.

Um diesen Gegenstand im Detail zu prüfen, mußten die relativen Wirkungen von heißem und kaltem Wasser erforscht und untersucht werden; eben so das Verhältniß zwischen der Quantität des bei verschiedenen Temperaturen des Kesselbodens erzeugten Gases und des eingesprizten Wassers; ferner mußte die Temperatur des Metalles so weit erhöht werden, daß in dieser Hinsicht keine Einwendungen gegen die Resultate gemacht werden konnten; endlich war alles Oxyd von der Oberfläche zu entfernen, damit der Kessel in dem möglich reinsten Zustande auf das Wasser wirken konnte. Das Gas wurde in graduirten Flaschen aufgefangen, und das mir der Drukpumpe eingetriebene Wasser gemessen und notirt; auch die zwischen den Versuchen abgelaufene Zeit ward aufgezeichnet.

Die Schlüsse, zu denen die Commission durch diese Versuche gelangte, machen eine detaillirte Darlegung der einzelnen Versuche unnöthig; es soll daher nur so viel darüber gesagt werden, als nöthig ist, um zu zeigen, welche Sorgfalt angewendet wurde, und um Zuversicht in dieselben zu begründen. Die am ersten Tage vorgenommenen Versuche, bei denen das Gas auf die angegebene Weise gesammelt |420| ward, dienten nur zur Probe, und um mehr Genauigkeit im Experimentiren zu erwerben.

Am zweiten Tage barst eine der Glasplatten an den Kesselenden, und da durch den Sprung Gas zugleich mit dem Dampf entwich, so konnten die erzielten Resultate in Hinsicht auf Quantität nicht entscheidend seyn. Später zeigte sich jedoch, daß das gesammelte Gas weder selbst brenne, noch die Verbrennung eines Kerzenlichtes zu unterhalten im Stande sey. Das Queksilber in der eisernen Röhre, in welche der Thermometer N untergetaucht wurde, kam bald zum Sieden; der Thermometer selbst wurde jedoch vorher daraus entfernt. Der in der anderen Röhre M befindliche Thermometer wurde dagegen beobachtet, um zu ersehen, ob die Temperatur im Inneren stieg oder fiel.

Es ergab sich offenbar, daß das aus dem Kessel entweichende Stikgas nicht von dem eingesprizten Wasser herstammte. Die Einsprizung von einer Unze oder 2,25 Kubikzoll Wasser gab nie unter 2,6 Kubikzoll Gas, und manchmal, des Verlustes durch den Sprung im Glase ungeachtet, sogar 17,28 Kubikzoll. Das Wasser absorbirt nach Saussure nur 5 bis 5 1/4 Proc. seines Volumens atmosphärische Luft; es kommen also auf obige 2,25 Kubikzoll Wasser nur 0,118 Kubikzoll Luft; mithin nicht ein Mal der zwanzigste Theil der geringsten Quantität der nach Einsprizung von 2,25 Kubikzoll Wasser aufgefangenen Gase. Dagegen war bei genauer Beobachtung des Sprunges in der Glasplatte zu bemerken, daß nachdem die Dampfentwiklung aus dem eingesprizten Wasser eine gewisse Zeit gedauert hatte, kein Dampf mehr durch den Sprung entwich, sondern daß sich die Glasstüke etwas nach Einwärts drängten, woraus denn hervorging, daß der Druk innerhalb des Kessels geringer geworden war, als der äußere atmosphärische Druk, und daß also Luft in das Innere des Kessels eindrang. Da unter den aufgefangenen Gasen nie ein brennbares enthalten war, und da sich das aufgefangene Gas stets als Stikgas mit Sauerstoffgas vermengt bewährte, so stammte dieses aufgefangene Gas offenbar von eingedrungener atmosphärischer Luft her.

Am dritten Tage wurde die zersprungene Platte gegen eine neue ausgewechselt, und auf die entgegengesezte Oeffnung des Kessels eine Kupferplatte geschraubt, um dieselbe auf diese Weise so luftdicht zu verschließen, als es die Beschaffenheit des Apparates zuließ. Die Versuche wurden in regelmäßigen Zwischenzeiten, welche von 60 bis zu 10 Secunden wechselten, angestellt, so jedoch, daß der Zustand des Bodenkessels bei einigen Versuchen bei jeder Zwischenzeit beinahe gleich befunden wurde. Die Zwischenzeiten wurden von der Zeit an, |421| bei der der Gasaustritt beim nächst vorhergehenden Versuche aufhörte, bis zu dem Augenblike der Einsprizung des Wassers gezählt. Die Einheit des Gasmaaßes betrug 1,8 Kubikzoll. Die Resultate ergaben sich wie folgt.

Betrag des eingesprizten
Wassers in Unzen
Flüssigkeitsmaaß

Zwischenzeiten
in Secunden
Maaße des
gesammelten
Gases
Betrag des eingesprizten
Wassers in Unzen
Flüssigkeitsmaaß

Zwischenzeiten
in Secunden
Maaße des
gesammelten
Gases
1/2 60 1094) 1/2 10 6
30 10* 5
10 3/4 30 10 3/4*
10 3/4* 10 10
20 10 7
8 5
6 60 6
10 6 10
7 20 6
30 5 10 4
9 60 7
8 10 4
10 6 60 10 3/4
5 10 6
30 5 60 7
9 3/4 10 5
8 3/4 10 4

Aus diesen Versuchen ergeben sich als Mittel für eine Zwischenzeit von 60 Secunden 8,5 Maaße; für eine Zwischenzeit von 30 Secunden 9,1 Maaße; für 20 Secunden 7,5 Maaße; für 10 Secunden endlich 6,9 Maaße.

Wenn atmosphärische Luft in den Kessel eindringt, so wird dieß so lange der Fall seyn, bis der Druk innerhalb und außerhalb des Kessels gleich geworden ist. Folglich wird eine Verlängerung der zwischen zwei Versuchen gestatteten Zeit, während welcher die Luft ausgetrieben werden soll, über einem gewissen Punkte mir keiner Zunahme der Quantität des ausgetriebenen Gases verbunden seyn, indem die einzige Wirkung in einer vollkommeneren Verzehrung des Sauerstoffes der eingetretenen Luft besteht. Bis zu diesem Punkte hinauf wird aber eine Verlängerung der Zwischenzeit auch mit einer Zunahme der eingetretenen Luft, und folglich mit einer Zunahme der später ausgetriebenen Luft verbunden seyn. Aus den mittleren Resultaten, die wir oben anführten, ergibt sich, daß bei 20 Secunden mehr Gas als bei 10, und bei 30 mehr als bei 20 Secunden gesammelt |422| wurde; daß aber diese Quantität von 30 bis zu 60 Secunden etwas abnahm, was bei weiterer Prüfung dieser Resultate seine Erklärung finden wird.

Ferner ergibt sich aus obiger Tabelle, daß nach mehreren kurzen Zwischenzeiten die nächstfolgende längere Zwischenzeit nie eben so viel Gas gab, als wenn mehrere längere Zwischenzeiten aufeinander gefolgt wären, und umgekehrt, daß nach mehreren längeren Zwischenzeiten die unmittelbar darauf folgenden kürzeren ein höheres Resultat gaben, als sie sonst gegeben haben würden. Die mit einer Zwischenzeit von 30 Secunden angestellten Versuche waren bei dem lezten Theile der Versuchsreihe nicht so sehr durch Versuche mit kürzeren Zwischenzeiten unterbrochen, und aus diesem Grunde fiel das mittlere Resultat der Versuche mit 60 Secunden etwas geringer aus.

Eine Vermehrung der Quantität des Einsprizungswassers hatte keine Vermehrung der Quantität des Gases zur Folge. Nach einem mittleren Durchschnitte von 4 Versuchen, bei denen der Kesselboden rothglühend war, und bei denen der Thermometer 7 3/4 Zoll hoch über dem Boden auf 553 bis 559° F. stand, erhielten wir bei einer Einsprizung von 1 1/2 Unzen Wasser 5,75 Maaße Gas; bei einer Temperatur von 572 bis 580° F. gab dieselbe Quantität Wasser 10,5 Maaße Gas; bei einer über die Thermometerscala hinausreichenden Temperatur ergaben sich mit 1 1/2 Unzen Wasser 12 Maaße Gas, und eine gleiche Quantität erhielten wir auch bei 2 Unzen Einsprizungswasser. Während dieser Versuche sott Queksilber, welches sich oben auf dem Kessel in einem irdenen Behälter befand: zum Beweise, daß es dem Kesselboden, der sich während des lezteren Theiles der Versuche in hellroth glühendem Zustande befand, nicht an Hize fehlte.

Der eigenthümliche, oben bemerkte Geruch des Gases währte fort, und deutete auf das Vorhandenseyn eines Bodensazes im Kessel. Lezteren konnte man auch wirklich sehen, wenn das Metall glühte; denn dann war auf dem Boden eine Oxydschichte bemerkbar, die hie und da zersprang und als die Gränzen derselben unregelmäßige leuchtende Linien erbliken ließ.

Um zu erproben, ob die erzielten Resultate auch stichhaltig seyen, wiederholten wir Tags darauf dieselben Versuche. Bei hellroth glühendem Bodenkessel ergaben sich als Mittel von 4 Versuchen bei 60 Sekunden Zwischenzeit auf eine Unze eingesprizten Wassers 11,5 Maaße Gas; bei 30 Secunden Zwischenzeit betrug das Mittel aus 5 Versuchen auf 3/4 Unzen Einsprizwasser 13 Maaße Gas; bei 20 Secunden Zwischenzeit kamen nach einem aus 4 Versuchen gezogenen Mittel auf eine halbe Unze Wasser 10,6 Maaße Gas; bei einer zweiten Reihe von Versuchen, die gleichfalls mit 20 Secunden Zwischenzeit |423| angestellt wurden, ergab sich aus 4 Versuchen auf 1/8 Unzen Einsprizwasser ein Mittel von 10,5 Maaßen Gas. Bei den am Schlusse mit 10 Secunden Zwischenzeit vorgenommenen Versuchen waren die Resultate sehr wandelbar; denn aus 6 Versuchen, bei denen 0,65 Unzen Wasser in den kirschroth glühenden Kessel eingesprizt wurden, ergab sich ein Mittel von 6,3 Maaßen Gas, während diese Quantität bei einer Temperatur, die allem Anschein nach eben so hoch war, ein ander Mal bis auf 3,5 Maaße herabsank, und sich im Durchschnitte für eine helle Rothglühhize auf 3 3/4 Maaße berechnete. Bei 5 Secunden Zwischenzeit und 1 3/4 Unzen Einsprizwasser wurden 4 1/2 Maaß Gas aufgefangen. Die aus allen diesen Resultaten gezogenen Schlüsse stimmten mit jenen überein, die aus den früheren Versuchen hervorgingen, und dienten demnach zu deren Bestätigung. Das gesammelte Gas wurde sorgfältig und über Wasser in das Laboratorium gebracht, und daselbst untersucht; dabei bewies sich eine Quantität dem Hrn. Prof. Hare als Stikgas mit 7 Proc. Sauerstoffgas, und eine andere Quantität, welche von Hrn. Prof. A. D. Bache untersucht wurde, als Stikgas mit 9 1/3 Proc. Sauerstoffgas. Die Untersuchung ward in beiden Fällen durch Verpuffung eines Gemenges des Gases mit Wasserstoffgas vorgenommen.

Nach Vollendung dieser Versuche ließen wir den Kessel durchaus reinigen, um alles Oxyd aus demselben zu entfernen; dabei mußte das zur Reinigung dienende Loch nothwendig geöffnet und hierauf mit einer neuen Liederung versehen werden. Zwischen die Glasplatte am hinteren Kesselnde und deren metallenen Dekel wurde Papier gelegt, um sie noch fester schließen zu machen. Um die Strömung, welche zu irgend einer Zeit in den Kessel hinein oder aus demselben heraus Statt fand, und deren Richtung zu erforschen, ward an einem der Sperrhähne an dem der Heizstelle zunächst liegenden Kesselnde eine kupferne Röhre angebracht, die in eine gläserne Röhre auslief, welche in ein Gefäß mit Wasser untertauchte. Das Einsprizwasser ward bei Wiederaufnahme der Versuche über einem kleinen Ofen in einem metallenen Gefäße bis zum Sieden erhizt, und dann aus diesem Gefäße mit einer Pumpe aufgesogen. Die bei jedem Hube der Pumpe eingesprizte Quantität Wasser war hiebei keineswegs eben so regelmäßig, wie dann, wann das Spiel der Pumpe nicht durch die Bildung von Dampf, der sich aus dem Einsprizwasser in ihr entwikelte, beeinträchtigt wurde. Wenn der Kesselnden hellroth glühend geworden war, so hatte der unterste Thermometer eine Temperatur von 570° F. erreicht, wo er dann gleich darauf entfernt wurde. Die erzielten Resultate sind in folgender Tabelle aufgezeichnet.

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Textabbildung Bd. 61, S. 424

Bei diesen Versuchen kam also zum ersten Mal ein brennbares Gas zum Vorschein. Wir nahmen hierauf kaltes anstatt des warmen Einsprizwassers, und erhielten dabei ein Gas, welches gleichfalls brannte. 11 Maaße atmosphärische Luft mit einem Maaße dieses Gases vermengt detonirten leicht; ebendieß geschah auch mit 8 1/2 Maaß Luft; in keinem Falle war jedoch die Detonation so heftig, daß eine an die Mündung des Recipienten gebrachte Kerzenflamme dadurch ausgelöscht wurde. Das Gas ging nicht in zahlreichen Blasen und während einer kurzen Zeit hindurch über, sondern seine Entwiklung erfolgte langsam und fortwährend, gleich als wäre sie durch eine fortwährende, aber nicht heftige, chemische Einwirkung bedingt. Gleich nach diesen Resultaten fing nach abermaliger Einsprizung wieder die heftige und kurz andauernde Gasblasen-Entwiklung an, wobei jedoch kein brennbares Gas gesammelt wurde. Da auch nach der Umtauschung des heißen Einsprizwassers gegen kaltes noch brennbares Gas gesammelt wurde, so folgte hieraus, daß die Erzeugung dieses Gases nicht durch die erhöhte Temperatur der Flüssigkeit bedingt war. Die einzigen Umstände, welche bei diesen Versuchen anders waren, als bei den früheren, bestanden darin, daß der Kesselboden reiner war, und daß das Reinigungsloch eine neue Liederung mit Tuch, Oehl und Glaserkitt (putty), die Glasplatte hingegen eine Fütterung mit Papier bekommen hatte. Bevor wir zu den Details jener Versuche übergehen, die wir anstellten, um den Ursprung des aufgefangenen brennbaren Gases zu ermitteln, müssen wir noch erinnern, daß die oben erwähnte Glasröhre bei einigen Versuchen, nachdem das eingesprizte Wasser verdampft war, einen Luftstrom bemerken ließ, der von Außen nach Innen gegen den Kessel Statt fand, und der so stark war, als wenn er durch die Gewalt einer Wassersäule von 1/2 bis 1 1/2 Zoll erzeugt würde; bei einem Versuche |425| fiel das in der erwähnten Glasröhre enthaltene Wasser schnell, was ein Auslassen an irgend einer Stelle des Kessels andeutete.

Bei den am nächstfolgenden Tage vorgenommenen Versuchen kamen wir zu keinen entscheidenden Resultaten; es ward kein brennbares Gas aufgefangen; die Hize war aber auch kaum eben so stark wie am Tage vorher. Kleine Holzscheiben, welche in den Kessel geworfen wurden, gaben ein brennbares Gas, welches ganz auf dieselbe Weise überging, wie bei den am Tage vorher angestellten Versuchen. Daß diese brennbaren Gase mit dem Sauerstoffe der in dem Kessel zurükgebliebenen atmosphärischen Luft vermengt keine Explosion erzeugten, steht mit den wohlbekannten diese Mischung betreffenden Thatsachen im Einklange; das reine Wasserstoffgas verbindet sich nämlich unter dem Einflusse eines zum Rothglühen erhizten Körpers in einem derlei Gemische mit Sauerstoffgas.

Am nächstfolgenden Tage schienen die Umstände vollkommen günstig; denn der Kesselboden war eben so stark erhizt wie früher. Nachdem viel unbrennbares Gas übergegangen war, erschienen auch wirklich einige Spuren von brennbarem Gase; zugleich bemerkte man aber auch an dem Reinigungsloche, dessen Liederung nun von Außen ganz weiß geworden war, einen starken Oehlgeruch. Das Feuer wurde noch stärker geschürt, und der Kessel seiner ganzen Länge nach stark erhizt. Folgende hiebei erzielte Resultate sind aus dem über die Versuche geführten Tagebuche entnommen.

Textabbildung Bd. 61, S. 425
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Obwohl hier die Umstände der Erzeugung von brennbarem Gase günstiger waren, als bei irgend einem der früheren Versuche, so ward doch kein solches aufgefangen. Bei Untersuchung der zeugenen Liederung an den beiden Kesselenden fanden wir dieselbe bis auf einzelne Stellen verschwunden; der Glaserkitt war weiß geworden. Der Kessel war nicht so stark oxydirt, daß er reines in denselben gebrachtes Wasser gefärbt hätte. Es geht daher ganz klar hervor, daß hier die Liederung als die Quelle des brennbaren Gases zu betrachten ist; und daß dieses Gas aus gekohltem und nicht aus reinem Wasserstoffgas bestand. Es ergab sich ferner, daß der Kesselboden, selbst wenn er auf so hohen Grad, wie es hier der Fall war, erhizt wird, dem noch kein Wasser zersezt und dadurch Wasserstoffgas entbindet. Endlich lassen sich aus diesen Versuchen folgende Schlüsse ziehen:

1) Das Gas, welches nach der Einsprizung von Wasser auf den hellroth glühenden Boden des Kessels aufgefangen wurde, war Stikgas mit einem wandelbaren Gehalte an Sauerstoffgas; d.h. es war atmosphärische Luft, welcher durch die Berührung, in die sie mit dem erhizten Metalle kam, mehr oder weniger Sauerstoff entzogen worden war.

2) Kiese Luft kam hauptsächlich davon her, daß, nachdem die Erzeugung von überhiztem Dampfe aufgehört hatte, und der Kessel troken geblieben war, ein Luftstrom in den Kessel eintrat. In einem arbeitenden Kessel kann daher keine andere Luft enthalten seyn, als jene, welche mit dem kalten Wasser in denselben gelangt.

3)Wasser wird, wenn es in einem Dampfkessel, dessen Oberfläche rein, aber nicht glänzend ist, mit erhiztem Eisen in Berührung gebracht wird, nicht zersezt.

(Fortsezung folgt.)

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Bei den mit Sternchen bezeichneten Zahlen entwich ein Theil Gas ungemessen. A. d. O.

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