Titel: Pettenkofer, über die große Geschwindigkeit der Diffusion der Gase.
Autor: Pettenkofer, Max Josef
Fundstelle: 1873, Band 208, Nr. XXV. (S. 71–74)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj208/ar208025

XXV. Ueber ein Beispiel von rascher Verbreitung specifisch leichterer Gasschichten in darunter liegenden specifisch schwereren; von Dr. Max v. Pettenkofer.

In den weitesten Kreisen ist noch immer die Vorstellung verbreitet, als könnte in einem geschlossenen windstillen Raume eine Schicht Kohlensäure auf dem Boden und atmosphärische Luft darüber lange lagern, ohne daß sich die Gase mischten. Dieser Annahme liegt wesentlich die Thatsache zu Grunde, daß sich in dieser Weise Schichten von tropfbar flüssigen Körpern von verschiedenen: spec. Gewicht verhalten, welche lange übereinander gelagert bleiben, wenn man sie ruhig läßt und nicht durch mechanische Bewegung durcheinander mischt. Aber dieser Annahme stehen die Erfahrungen entgegen, welche Graham und Andere beim Studium der Diffusion und der Diffusionsgeschwindigkeiten der Gase gemacht haben.

Wie oft hört man nicht heutzutage noch, wenn man von Ventilation der Wohnungsräume spricht, die schlechteste Luft im Zimmer sey die am Boden befindliche, weil die ausgeathmete specifisch schwerere Kohlensäure sich nach unten senke. Wenn man Jemanden der diese Vorstellung hat, darauf aufmerksam macht, daß in Wirklichkeit es nicht so sey, daß alle Kohlensäurebestimmungen in bewohnten Räumen nicht nur einen sehr gleichmäßigen Gehalt in allen Schichten vom Boden bis zur Decke ergeben, sondern daß sogar an der Decke in der Regel eine Spur mehr als am Boden gefunden werde, so glauben sie das nicht, berufen sich auf angebliche Erfahrung in Gährkellern, und namentlich auf die sogenannte Hundsgrotte bei Neapel, in der stets ein Schwaden der auf dem Boden ausströmenden Kohlensäure liege, und zwar nur bis zur Höhe von der Größe kleiner Hunde, welche beim Eintritt in diese Höhle ersticken, während größere Thiere und namentlich aufrecht gehende oder stehende Menschen gar keine Belästigung in dieser Höhle empfänden.

Wer diese Vorstellung von der schwierigen und langsamen Mischung der Kohlensäure mit atmosphärischer Luft hat, muß natürlich annehmen daß die unterste Kohlensäureschicht beständig nach Außen oder nach tiefer gelegenen Höhlenräumen hin abfließe. Zu diesem Glauben hält man sich um so mehr berechtigt, als man ja in den Vorlesungen über Experimentalchemie zeigt, daß man Kohlensäure aus einen: Cylinderglase in ein anderes gießen kann, so daß ein zuvor in diesem angezündetes Kerzenlicht |72| erlischt. Um ein Kerzenlicht auszulöschen, dazu gehört allerdings kein sehr großer Gehalt der Luft an Kohlensäure; ein Kerzenlicht erlischt schon in einer Luft, die nur 4 Procent Kohlensäure enthält; es ist also sehr wohl denkbar, daß in der kurzen Zeit, binnen welcher man aus einem Glase reine Kohlensäure in ein anderes Glas voll atmosphärischer Luft übergießt, sich diese Kohlensäure mit dem 24fachen Volumen atmosphärischer Luft schon gemischt oder verdünnt hat, so daß das Gemisch, welches man für reine übergegossene Kohlensäure zu halten und auszugeben pflegt, möglicherweise nur mehr aus 4 Procent Kohlensäure und 96 Procent atmosphärischer Luft besteht.

Schon lange hätte ich gern eine Gelegenheit gehabt, einen Fall zu untersuchen, wo auf einer geschlossenen, allseitig begrenzten Fläche beständig Kohlensäure in ruhig darüber stehende atmosphärische Luft ausströmt, um die Schnelligkeit ihrer Abnahme von unten nach oben, oder was das Nämliche ist, die Schnelligkeit des Hinabsteigens der atmosphärischen Luft in die Kohlensäureschicht durch die Kraft der Diffusion bemessen zu können, da diese Verhältnisse bei manchen Fragen der Ventilation der Wohnungsräume von Bedeutung sind.

Diese Gelegenheit fand ich nun in Marienbad an der Marienquelle. Diese Quelle, seitlich vom alten Badhause gelegen, ist mit einem leichten Breterhause überbaut. Sie ist in einem Rechtecke 23,7 Meter lang und 11,4 Meter breit gefaßt, und das Wasser steht darin durchschnittlich 2 Meter hoch. 110 Centimeter über dem Wasserspiegel liegt auf einer langen und einer schmalen Seite ein Breterboden mit Geländer, ein Podium, von dem aus man in die Wasserfläche hinabsieht, welche durch stellenweise in größeren und kleineren Blasen aufsteigende Gase in unaufhörlicher Bewegung erhalten wird, so daß man das vollkommene Bild einer großen siedenden Wasserfläche hat. Ich kann allerdings keine genaue Maaßangabe darüber machen, wieviel Gas sich auf der ganzen Fläche constant entwickelt, aber es läßt sich eine Schätzung machen, welche sicher unter der Wirklichkeit liegt. Wer je die Marienquelle gesehen hat, wird zugeben, daß sich in der Secunde auf ihrer Fläche mindestens 1 Millimeter Gas entwickelt. Das macht in der Minute 6 Centimeter, und in der Stunde 360 Centimeter.

Vorausgesetzt also, daß das aus der Quelle stetig aufsteigende Gas, das bekanntlich größtentheils aus Kohlensäure besteht, sich mit der darüber stehenden Luft im Breterhause nicht merklich mischt, so müßte schon im Zeitraum von einer Stunde die Luft bis zu mehr als 300 Centimeter über dem Wasserspiegel aus Quellengas bestehen und deßhalb ganz unathembar seyn. Wer das Breterhaus betritt, steht auf dem Podium |73| mit seinem Kopfe nur etwa 250 bis 260 Centimeter über dem Wasserspiegel, und müßte nach gewöhnlicher Vorstellung in einer vollkommen irrespirablen Luftschicht sich befinden. Es empfindet aber Jeder, der bei geschlossenen Fenstern und Thüren auf diesem Podium über der Marienquelle steht, nicht die geringste Beschwerde, selbst wenn er stundenlang sich dieser Atmosphäre aussetzt; man lebt darin, wie in gewöhnlicher Luft. Erst unterhalb dem Podium, näher dem Wasserspiegel, erlöschen hineingehaltene Kerzenlichter, und mit dem menschlichen Athem geblasene Seifenblasen, die man vom Podium aus hinabfallen läßt, fangen erst in der unmittelbaren Nähe der scheinbar siedenden Wasserfläche an, nicht weiter zu sinken, sondern ruhig in dieser Luftschicht zu schwimmen.

Das Alles reizte mich in hohem Grade, die Abnahme der Kohlensäure vom Spiegel der Quelle anfangend aufwärts zu bestimmen. Ich erkundigte mich bei Hrn. Apotheker Brem, was er etwa von Apparaten zur Hand hätte, um Kohlensäure-Bestimmungen zu machen. Er war so freundlich, mir einen 50 Kubikcentimeter haltenden und in 1/2 Kubikcentimeter getheilten Meßcylinder und Stücke voll geschmolzenem Aetzkali zur Verfügung zu stellen. Er und Dr. Dietl waren so freundlich, am Vormittag des 23. August 1872 mir mehrere Stunden zu opfern und mich bei den Versuchen auf's Beste zu unterstützen. Die Methode, welche ich zur Bestimmung der Kohlensäure anwendete, war wesentlich folgende: Der Meßcylinder wurde mit dem Wasser der Quelle gefüllt, an einer Schnur befestigt, in ein Glas mit demselben Wasser gefüllt gestellt, und dieses an einer Stange befestigt in verschiedene Tiefen hinabgelassen und der Meßcylinder an der Schnur dann aus dem Glase gehoben. Nachdem das ausfließende Wasser durch Luft der entsprechenden Luftschicht ersetzt war, wurde der Cylinder wieder in's Glas gesetzt und dieses an der Stange heraufgenommen, um dann in einer improvisirten pneumatischen Wanne mit Aetzkali zur Absorption der Kohlensäure geschüttelt zu werden. Ehe das absorbirte Volumen abgelesen wurde, wurde der Cylinder u.s.w. wieder einige Zeit an den nämlichen Platz gehalten, wo er mit Luft gefüllt worden war, um die Fehler thunlichst zu beschränken, welche aus Temperaturveränderungen während der Ablesungen hervorgehen.

Ich bin weit entfernt, diese improvisirte Methode für sehr genau zu halten, aber es wird sich gleich zeigen, daß sie zur Beantwortung der vorläufig gestellten Frage gewiß noch hinreichend genau war.

1) Zuerst wurde das Gas, wie es sich in der Marienquelle entwickelt, noch unter dem Wasserspiegel aufgefangen. Dieses Gas verlor durch Behandlung mit Aetzkali 70 Procent seines Volumens. Man |74| kann also sagen, das Gas, welches sich aus der Manenquelle entwickelt, enthält 70 Procent Kohlensäure.

2) Die zweite Füllung des Meßcylinders mit Gas erfolgte ganz nahe dem Wasserspiegel, nur 5 Centimeter darüber. Der Kohlensäuregehalt war da schon auf 31 Procent gesunken.

3) Nun wurde die Luftschicht 25 Centimeter über dem Wasserspiegel untersucht, sie zeigte da 23 Procent Kohlensäure.

4) Darauf wurde die Luftschicht nahe unter dem Podium auf dem man mit den Füßen steht, etwa 100 Centimeter über dem Wasserspiegel untersucht, und ihr Kohlensäuregehalt hier nur zu 2 Procent gefunden.

5) In Manns- und Kopfhöhe, 145 Centimeter über dem Podium war die Volumensverringerung der Luft durch Schütteln mit Aetzkali so unbedeutend, daß die Meßmethode, deren ich mich bedienen konnte, kaum mehr etwas erkennen ließ. Der Kohlensäuregehalt dieser Luft hat jedenfalls 1/2 Procent nicht überschritten.

Diese Ergebnisse warm mir in hohem Grade überraschend und lehrreich: sie zeigen die unseren bisherigen Vorstellungen gegenüber rasende Geschwindigkeit der Diffusion, der gegenseitigen Durchdringung zweier Gasschichten von verschiedener Zusammensetzung. Man sieht nicht sowohl, wie sich die Kohlensäure in der über der Marienquelle befindlichen, in einem leichtgezimmerten Breterhause eingeschlossenen atmosphärischen Luft verbreitet, als vielmehr, wie diese atmosphärische Luft beständig in die von der Quelle ununterbrochen ausgehauchte Kohlensäure von oben hinab dringt, so daß nur 5 Centimeter über dem Quellenspiegel sich den Quellgasen schon mehr als 2 Volume atmosphärischer Luft von oben beimischen, dem spec. Gewichte der Gase entgegengesetzt. Manche Beobachtung über den Kohlensäuregehalt bewohnter Räume wird dadurch eine richtigere Erklärung finden als bisher. (Buchner's neues Repertorium für Pharmacie, Bd. XXII S. 111.)

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