Titel: Schafhäutl's Aräometer-Pipette.
Autor: Schafhäutl, Karl Emil
Fundstelle: 1848, Band 109, Nr. XXXVI. (S. 209–216)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj109/ar109036

XXXVI. Der aräometrische Heber oder die Aräometer-Pipette; von Prof. Schafhäutl in München.

Aus dem bayerischen Kunst- und Gewerbeblatt, Mai 1848, S. 309.

Mit Abbildungen auf Tab. IV.

In meiner Abhandlung über den gegenwärtigen Zustand der hallymetrischen Bierprobe (S. 51 in diesem Bande des polytechn. Journals) habe ich durch Thatsachen, d. i. durch vergleichende Zusammenstellung zahlreicher (mehr als hundert) hallymetrischen Analysen bayerischer Biere dargethan, daß der erste Theil der Fuchs'schen hallymetrischen Bierprobe hinreichend sey, auf den Gesammtgehalt und daraus auf die Normalmäßigkeit des untersuchten Bieres mit einer Sicherheit zu schließen, welche für den Zweck des öffentlichen Lebens bei den ersten Untersuchungen vollkommen genüge.

Dadurch ist bei einem Instrumente, welches von anderen als Gelehrten gehandhabt werden soll, in Bezug auf Vereinfachung der Operation schon viel gewonnen; denn immer stellt der Gebrauch von Waage und Gewicht auch bei dieser vereinfachten Operation ihrer Anwendung im gewöhnlichen Leben noch bedeutende Schwierigkeiten entgegen.

Es fällt wohl leicht in die Augen, daß die Anwendung des Maaßes anstatt des Gewichtes die erforderliche Einfachheit leicht herbeiführen würde, wenn nicht gerade das wechselnde specifische Gewicht der zu untersuchenden Biere eine Anwendung des Maaßes zum hallymetrischen Zwecke ganz unthunlich machte.

Eine Pipette wie sie Gay-Lussac bei seinen Silberproben auf nassem Wege angewendet, wäre freilich der einfachste Weg, ein gewisses Volumen aus einer Flüssigkeit von bekanntem specifischem Gewichte herauszuheben. Allein da bei der Untersuchung von Bieren das specifische Gewicht der Biere ein so verschiedenes ist, als die Biere selbst unter einander verschieden sind, das specifische Gewicht der Biere selbst nicht bekannt ist, und zu seiner Erforschung ein neuer Apparat sowie eine neue |210| Reductionstabelle vonnöthen wäre, welche die einfache Operation wieder sehr zusammengesetzt und unpraktisch machen würde, so ist die Pipette Gay-Lussac's, die immer nur ein gleiches Volumen gibt, in diesem Falle allein nicht anwendbar.

Der Schreiber dieses hat deßhalb, um die Anwendung eines neuen Instrumentes zu umgehen, für diesen Zweck eine Pipette construirt, welche, wenn sie in irgend eine Flüssigkeit innerhalb gewisser Gränzen von beliebigem specifischem Gewichte gesenkt und dann mittelst des Daumens verschlossen wird, immer ein Quantum Flüssigkeit von bestimmtem Gewichte heraushebt, das specifische Gewicht der Flüssigkeit mag (innerhalb gewisser Gränzen versteht sich) seyn welches es wolle.

Der Schreiber dieses hat zu diesem Zweck das Princip der Aräometrie bei Construction seiner Pipette angewendet.

Da nach einem bekannten Principe Körper, specifisch oder relativ leichter als irgend eine Flüssigkeit, sich so tief in ihr eintauchen, bis das Volumen der Flüssigkeit, welches den Raum erfüllen würde, den der eingetauchte Theil des Körpers einnimmt, so viel wiegt als der ganze Körper selbst — so folgt natürlich, daß sich derselbe Körper in Flüssigkeiten von verschiedener Dichtigkeit auf verschiedene Tiefen eintaucht, in dichtern und schwerern weniger, in leichtern tiefer.

Dieses nothwendige Resultat ist es gerade, was uns zur Lösung unserer obigen Aufgabe auf eine sehr leichte Weise verhilft.

Stellen wir uns nämlich ein Aräometer vor, innen seiner ganzen Länge nach von einer an beiden Enden offenen Röhre durchzogen, so wird sich, wenn wir das Aräometer in eine Flüssigkeit tauchen, die innere Röhre so weit mit der Flüssigkeit füllen, die wir heraus haben wollen, als das Instrument einsinkt. Bei schwereren Flüssigkeiten wird das Aräometer weniger tief einsinken; es wird also auch die herauszuhebende Flüssigkeit weniger hoch in der Röhre stehen, und wir werden also, wenn wir die Röhre oben mit dem Finger verschließen, ein desto geringeres Volumen herausheben, je schwerer sie ist, da sich bekanntlich die specifischen Gewichte einer Flüssigkeit verkehrt wie ihre Volumina verhalten.

Da das Aräometer eine Art von Waage ist, welche einer Flüssigkeitsmenge das Gleichgewicht hält, welche so viel wiegt als das Aräometer selbst; da sich ferner der Punkt, bis zu welchem man das Instrument bei unveränderter Schwere in irgend einer Flüssigkeit eintauchen lassen will, durch Vermehrung oder Verminderung des Volumens des |211| Instrumentes bestimmen läßt, so gibt uns dieser Umstand ein leichtes Mittel an die Hand, das Instrument, welches seiner Schwere gemäß 1000 Grane Flüssigkeit verdrängt oder denselben das Gleichgewicht hält, im destillirten Wasser bis zur Marke eintauchen zu machen, bei welcher das Instrument auch von innen gerade 1000 Grane destillirtes Wasser faßt, oder daß der innere hohle Raum des Instrumentes demjenigen gleich sey, den es selbst in der Flüssigkeit schwimmend einnimmt.

Mein Instrument zu diesem Zwecke construirt, ist im Ganzen 0,392 Meter lang.

Der Hals oder die cylindrische Röhre desselben, Fig. 18 und 19, a, b, ist 275,5 Millimeter lang und verläuft sich am untern Ende in einen elliptischen Körper c von etwa 70 Millim. Länge und 40,5 Millim. Weite.

Der hohle elliptische Körper verläuft sich unten wieder in eine 47,5 Millim. lange Röhre d, welche an ihrem untern Ende zusammengezogen ist, so daß nur eine Oeffnung von 2,0 Millim. bleibt.

Der Durchmesser der cylindrischen Röhre beträgt im Lichten 4,9 Millimet., der äußere Durchmesser 6,929 Millimet. Die Pipette faßt bis auf 91 Millim. von ihrem obern Ende gerade 1000 Gran destillirtes Wasser.

Man füllt nämlich die Pipette zuerst aus einem Tausend Gran Fläschchen und zwar so lang und so hoch, bis gerade 1000 Gran aus ihr freiwillig ablaufen, nachdem man oben den Finger gelüftet hat, ohne daß man den letzten Tropfen, der an der Spitze hängen bleibt, abstreift oder abschüttelt. Hat man mit dieser Adjustirung sorgfältig verfahren, so wird man finden, daß unter obigen Umständen immer ein gleiches Quantum Flüssigkeit abläuft.

Ist nun einmal ausgemittelt, wie hoch das Wasser in dem Halse stehen muß, daß immer 1000 Grane der Flüssigkeit ablaufen, so bezeichnet man den Stand der Flüssigkeit am Halse der Pipette durch eine feine schwarze Linie e und schmilzt sie an der Lampe ein.

Die auf diese Weise adjustirte Pipette muß nun in ein Aräometer verwandelt werden.

Dieß geschieht sehr einfach, indem man einen gläsernen, dem an der Pipette selbst ähnlichen, aus dünnem Glase geblasenen hohlen Körper Fig. 20, f, unten und oben mit einem Halse versehen, Fig. 18, g, über die Röhre der Pipette, luft- und wasserdicht schließend, herabschiebt, bis er mit seinem Halse beinahe die Kugel der Pipette berührt. Als die erste Bedingung bei dieser Einrichtung ist: „daß der anzuschiebende kugelförmige Körper f gerade von solcher Größe verfertigt wird, |212| daß wenn man die Pipette, an welche unten ein hohler, oben schüsselförmiger Körper gekittet worden ist, welchen man mit Bleischrot oder Quecksilber füllt, bis an die oben am Halse eingebrannte Marke e, Fig. 18 und 19, ins Wasser taucht, gerade 1000 Gran dadurch verdrängt werden, daß also die ganze Pipette selbst, wie sie in Fig. 18 verzeichnet ist, 1000 Grane wiegt.

Eine zweite Bedingung ist: daß der innere Raum des Halses oder der Röhre des Instrumentes von der oben erwähnten Marke e bis zur aräometrischen oder obersten Kugel i herab wenigstens so viel Flüssigkeit fassen kann, als der Unterschied zwischen der größten und geringsten specifischen Schwere der Flüssigkeit, die man herausheben will, beträgt In meinem Instrumente faßt dieser Raum 26 Grane destillirtes Wasser.

Der Unterschied des schwersten unserer bayerischen Biere beträgt beinahe 26 Grane. Wenn wir nun das englische Ale von Sedlmaier als Norm nehmen, dessen specifisches Gewicht 1,026 ist, so hätten wir, da sich die Volumina verkehrt wie die specifischen Gewichte verhalten, 25,3 Volumtheile weniger als bei destillirtem Wasser.

Eine dritte Bedingung ist: daß der Raum, welcher die Glasdicke der Röhre des Halses einnimmt, gerade so groß sey, als der Raum der Höhlung dieser Röhre selbst. Man überzeugt sich von diesem Verhältnisse leicht durch Messung oder durch das Experiment.

Wir können die cylindrische Glasröhre, welche den Hals unserer aräometrischen Senkspindel bildet, als zwei in einander geschobene Cylinder betrachten. Die Höhlung selbst stellt den innern kleineren Cylinder vor. Da sich, einem allgemein bekannten stereometrischen Grundsatze zufolge Cylinder von gleicher Höhe wie ihre Grundflächen verhalten, und da sich diese Grundflächen wieder zu einander verhalten, wie die Quadrate ihrer Durchmesser, so brauchen wir bloß den Durchmesser der innern Höhlung oder die Röhre im Lichten genau zu messen, ihn mit sich selbst multiplicirend zum Quadrate zu erheben, das Quadrat doppelt zu nehmen und aus dem Producte die Wurzel auszuziehen.

Diese Wurzel gibt uns den Durchmesser der ganzen Röhre, nämlich mit der Glasesdicke, wie er seyn muß, daß die innere Höhlung dem Raume gleich sey, den die Wanddicke der Röhre einnimmt.

Wem die Sache klarer wird, wenn er sich statt der Worte der Symbole bedient, der bezeichne den Durchmesser der Höhlung der cylindrischen Röhre mit d, den Durchmesser der ganzen Röhre mit D, so wird D =

Textabbildung Bd. 109, S. 212

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Am genauesten jedoch überzeugt man sich praktisch durch Ermittlung des specifischen Gewichts der Röhre selbst, welche zum Halse des Instrumentes bestimmt ist, im Vergleich mit dem Gewichte Wassers, das sie in ihrer Höhlung faßt.

Man wiegt nämlich das trockene Rohr, an einem Haare an der hydrostatischen Waage befestigt, im destillirten Wasser, nachdem man ihr Gewicht vorher außer Wasser bestimmt hatte, und erfährt durch Vergleichung beider Gewichte, wie viel sie destillirtes Wasser verdrängt.

Man versehe nun die wieder wohl getrocknete Glasröhre an beiden Enden mit dicht verschließenden Deckeln, die im Nothfalle auch aus Wachs gemacht werden können, wiege die so vorgerichtete Röhre wieder genau, fülle sie hierauf mit Wasser, und bestimme neuerdings ihr absolutes Gewicht. Man erfährt natürlich dadurch das Gewicht des Wassers, welches sie faßt, und kann es nun leicht mit dem Gewichte Wassers vergleichen, welches sie durch ihre Glasmasse verdrängt.

Ist der wirkliche Durchmesser der ganzen Röhre kleiner, als er der Rechnung nach seyn sollte, in Beziehung auf den Durchmesser der Höhlung, so ist natürlich nicht zu helfen.

Man sucht sich deßhalb, wenn sich keine Röhre von der erforderlichen Dimension vorfindet, eine heraus, die um Weniges dicker im Glase und also größer im Durchmesser ist, als die Rechnung erfordert, und schmirgelt sie dann auf der Drehbank so lange, bis sie den verlangten Durchmesser nahezu erhalten hat, worauf man sie wieder polirt.

Etwas schwieriger ist die Adjustirung des elliptischen hohlen Schwimmkörpers selbst, der an die Röhre gesteckt wird.

Als allgemeine Norm in Beziehung auf die Größe dieses Körpers hat man schon den kugelförmigen oder elliptischen Körper der Pipette selbst. Man muß den Schwimmkörper jedoch etwas kleiner machen, denn er darf nicht ganz 1000 Grane verdrängen, sondern 1000 Grane weniger dessen, was die übrigen Theile des Körpers der Pipette bis zur Marke verdrängen.

Der Schwimmkörper Fig. 20, f, wird an der Lampe geblasen, und oben und unten, Fig. 20, g, mit einem Halse versehen, welcher entweder einen Kork aufnimmt, oder noch besser, sich so an die Röhre anschließt, daß er nur angekittet zu werden braucht. Der obere Hals wird mit einer Kappe i aus dünnem Messingblech oder auch Glas bedeckt, die man nach vollendeter Adjustirung mittelst eines Kittes befestigt.

Um die letzte Adjustirung nämlich zu erleichtern, befestigt man die Kappe erst nach der Adjustirung des Instrumentes, damit man sie etwas herab gegen den Schwimmkörper zu, oder im Gegentheile weiter hinauf |214| schieben kann, um das Volumen des Schwimmkörpers etwas zu verkleinern oder zu vergrößern.

Um nach dieser Vorrichtung das Instrument vorläufig zu adjustiren, bedient man sich eines cylindrischen Glases, das so eng ist, daß die Pipette gerade darin zu schwimmen Raum hat, wenn der Cylinder mit destillirtem Wasser gefüllt ist. Man merkt sich zuerst den Stand des Wassers im Cylinderglase durch einen angeklebten Papierstreifen, oder auf irgend eine andere Weise, so genau als möglich an.

Hierauf bringe man mittelst einer Pipette, welche gerade 1000 Gran ausfließen läßt, 1000 Gran destillirten Wassers in das Glas, und merke sich den Stand desselben wieder so genau als möglich an.

Nun saugt man mittelst der Pipette die 1000 Grane Wasser wieder aus dem Glase, bis der Wasserspiegel wieder die untere Marke erreicht hat, und taucht das trockene Instrument in die Flüssigkeit bis an die am Halse eingebrannte Marke. Hat unter diesen Umständen der Wasserspiegel die zweite Marke genau erreicht, so verdrängt der Körper der Pipette gerade so viel Wasser, als seine innere Höhlung, die eigentliche Pipette nämlich faßt. Steigt hingegen der Wasserspiegel über die zweite Marke hinaus, so ist der Schwimmkörper zu groß, und er muß in der Lampenflamme anhaltend geglüht werden, daß er sich wieder etwas zusammenzieht.

Erreicht jedoch der Wasserspiegel die zweite Marke nicht ganz, so ist der Schwimmkörper zu klein und er muß etwas weiter geblasen, kurz so lang verändert werden, bis der Wasserspiegel gerade die zweite Marke erreicht. Unser geschickter Mechaniker Greiner dahier, welcher dieses Instrument verfertigt, hat, anstatt den Schwimmkörper als eine ganze Ellipse zu formen, denselben aus einem größern kugelförmigen Gefäß gebildet, welchem noch ein kleiner halbkugelförmiger Theil angeblasen ist.

Beim Adjustiren dieses Schwimmkörpers hat man es dann bloß mit dem kleinern Körper zu thun, welcher sich in der Lampenflamme leichter behandeln läßt, als der ganze große Schwimmkörper, wobei man noch überdieß über die Volumenveränderung leichter urtheilen kann, als wenn man den ganzen Körper vor sich hat. Nach dieser Adjustirung schreitet man endlich zur letzten Rectificirung.

Man bringt zu diesem Ende in den hohlen, kugelförmigen Körper am untern Theile des Instrumentes so lange Bleischrot oder Quecksilber, bis das Instrument, natürlich bei derselben Temperatur, bei welcher es adjustirt worden ist, im destillirten Wasser von selbst genau bis zur oft besprochenen Marke am Halse einsinkt. Das Instrument muß nach dieser |215| Beschwerung, wenn es innen und außen vollkommen trocken ist, gerade 1000 Gran wiegen.

Die Pipette füllt sich während des langsamen Einsinkens mit Wasser, das jedoch der Capillarität halber in der Röhre immer etwas höher als die Marke steht. Das hat indessen nichts zu sagen; denn verschließt man die Pipette oben mit dem Daumen, und hebt sie aus der Flüssigkeit, so sinkt die Flüssigkeit im Innern wieder auf die Marke zurück.

Man könnte glauben, das geeignete Herausheben der in der Flüssigkeit schwimmenden und also leicht verrückbaren Pipette möchte mit Schwierigkeiten verbunden seyn und Unsicherheit in das Resultat bringen; allein dem ist nicht so; denn wenn man nur die sogleich zu beschreibenden einfachen Handgriffe mit Raschheit ausführt, so verhindert die Trägheit der Pipette jede auch die kleinste Verrückung.

Um also die Pipette, wenn sie ruhig in der Flüssigkeit schwimmt, oben mittelst des Daumens zu verschließen, ohne daß sie niedergedrückt oder gehoben wird, bringt man die Handfläche mit dem Daumen nach oben, öffnet den dritten und vierten Finger etwas, daß die Röhre der Pipette zwischen ihnen Platz hat, und bringt den Daumen über die zwei geöffneten Finger. Man faßt nun mittelst der zwei Finger rasch die Röhre, indem man in demselben Augenblicke den Daumen auf die Röhrenmündung drückt, und hebt dann die Pipette heraus, während man noch alles überflüssige im untern Schüsselchen befindliche Wasser durch geringe Neigung ablaufen läßt.

Das Schüsselchen über dem kugelförmigen Gewichte h dient nämlich dazu, die an der Oberfläche des Instrumentes herabfließende Flüssigkeit aufzufangen, welche sonst sich mit dem letzten an der untern Mündung zurückbleibenden Tropfen vermengen und ihn zum Falle bringen würde, wodurch das Gewicht der herausgehobenen Flüssigkeit zu groß ausfiele.

Verfährt man bei dieser Operation nur einigermaßen rasch, so erfolgt das Fassen und Verschließen der Pipette oben mittelst des Daumens so gleichzeitig, was schon in der Wirkungsweise der Handmuskeln begründet ist, daß man nach einigen wenigen Versuchen stets das gleiche Quantum Flüssigkeit heraushebt, man mag das Experiment so oft wiederholen als man will.

Findet man demnach, daß man bei Anwendung obiger Handgriffe immer dasselbe Wasserquantum herausheben kann, so senkt man das Instrument nun in eine Flüssigkeit von größerem specifischem Gewichte, am besten sogleich in starkes Bier, überläßt es sich selbst, bis es ruhig schwimmt, und hebt es dann mittelst der bekannten Handgriffe aus der |216| Flüssigkeit. Laufen gerade 1000 Grane heraus, wobei man den letzten Tropfen nicht abstreift, so ist das Instrument gut abjustirt.

Laufen weniger als 1000 Grane aus, so ist der Schwimmkörper etwas zu groß und man schiebt nun die oben besprochene Kappe Fig. 20, i, etwas weiter an den Hals hinab, untersucht das Instrument zuvor im destillirten Wasser, ob es richtig zur eingebrannten Marke sinkt, und dann wieder im Biere.

Laufen mehr als 1000 Grane aus der Pipette, so ist der Schwimmkörper zu klein, und man zieht die Kappe etwas vom Halse ab, um ihn zu vergrößern.

Laufen endlich stets 1000 Grane aus der Pipette, so merkt man sich den Stand der Kappe genau am Halse und befestigt sie endlich für immer mittelst eines Kittes oder Lacksirnisses auf die bekannten Arten.

Man muß darauf sehen, daß man das Instrument immer bei derselben Temperatur adjustire, corrigire und rectificire, worauf man den Grad der Temperatur, bei welchem es verfertigt worden ist, auf der Glasröhre verzeichnet und einbrennt. Am besten ist eine mittlere Temperatur, etwa 12° R.

Man kann auch den Hals des Instrumentes in Grabe eintheilen, und das Instrument zugleich als vollständiges Aräometer gebrauchen.

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