Titel: Kick, über die Constanz der Dichte fester Körper.
Autor: Kick, Friedrich
Fundstelle: 1878, Band 229 (S. 559–560)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj229/ar229201

Ueber die „Constanz der Dichte“ bei allmäliger Formänderung fester Körper; von Friedrich Kick.

Im April vergangenen Jahres sprach Referent in einem Studien und Versuche über weiche Körper betitelten Vortrage die Ansicht aus, „daſs die Formänderung weicher Massen durch Druck (nicht Schlag) unter constantem Volum vor sich gehe“ – eine Anschauung, welche mehrseitig schon früher manchen Rechnungen als hinlänglich genaue Annäherung zu Grunde gelegt wurde und welche auch Tresca bei seinen Versuchen über das „Flieſsen fester Körper“, namentlich bei Versuchen über das Lochen, wie Referent dies später erfuhr, ausgesprochen hat. Seines Wissens liegen aber keine Versuche vor, welche darthun, bis zu welchem Grade diese „Constanz des Volums“ zutrifft, und dürfte es einiges Interesse bieten, diesbezügliche im Herbst 1877 durchgeführte Versuche, die wegen mannigfacher anderer Arbeiten zwar nicht abgeschlossen werden konnten, welche aber dem praktischen Bedürfnisse zunächst genügen, mitzutheilen. Nachdem Vorversuche bereits im Winter 1876 bei langsam deformirtem Blei und Wachs gar keine Dichtenzunahme gezeigt hatten, obwohl die Deformationen durch Druck zwischen parallelen Platten sehr bedeutende waren, wurden mit genaueren Mitteln die Versuche im Herbste 1877 wiederholt.

Ein Bleicylinder von 100mm,3 Höhe und 70mm,2 Durchmesser, durch Abdrehen aus einem bedeutend gröſseren, mit aller Vorsicht1) gegossenen Cylinder erzeugt, wies durch Wägung im und auſser Wasser und nach Umrechnung auf die Dichte des Wassers bei 0° (Dichte 1) einerseits, mit Berücksichtigung andererseits, daſs der Ausdehnungscoefficient des Bleies zu 0,0000854 für 1° angenommen werden kann:

cc
bei 15° ein Volum von 387,85
bei 19° ein Volum von 387,97
bei 19° durch Messung und Rechnung bestimmtes Volum 388,21.

Das Gewicht betrug 44058,7, mithin die Dichte bei 15° 11,358.

Welchen bedeutenden Fehler man begehen würde, wollte man die Differenz des Volums des Wassers bei jener Temperatur, bei welcher die specifische Gewichtsbestimmung stattfindet, verglichen mit dem Volum bei 0°, nicht berücksichtigen, geht daraus hervor, daſs wir ohne diese Berücksichtigung bei 19° Wassertemperatur in unserem Falle das Volum 387,45 erhalten würden.

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Der Fehler in der Temperaturbestimmung des Wassers um 1° liefert in unserem Falle schon eine Differenz von 0cc,08 (mit Zugrundelegung der von Kopp gegebenen Zahlen). Derselbe Fehler liefert bezüglich der Ausdehnung des Bleies eine Differenz von 0cc,03. Wechselt der Luftdruck zwischen jenem Tage, wo die Dichtenbestimmung des nicht deformirten Stückes stattfand, und jenem Tage, wo die Dichte des deformirten Stückes bestimmt wird, um 50mm Quecksilbersäule, so bedingt dies, da man mit Messinggewichten wiegt, auf unseren Fall bezogen, eine Differenz von 0,01 bis 0cc,02. Genau läſst sich diese Fehlerquelle nur in Rechnung nehmen, wenn man das Volum der Gewichte gleichfalls bestimmen würde. Addirten sich diese Fehler, so betrüge der Gesammtfehler, falls die Temperaturbestimmung um ¼° fehlerhaft gewesen, 0cc,027, eine durchaus bemerkenswerte Gröſse.

Hierzu gesellen sich aber noch wesentliche Fehlerquellen, bedingt durch die adhärirende Luft, ferner eine geringe, durch Oxydation bedingte Gewichtszunahme und endlich der Einfluſs der Temperatur auf den Auftrieb der Schale, welche mit in das Wasser versenkt wird. Hieraus folgt, daſs sehr geringe Volumsänderungen, welche die Wägung ergibt, auf einer Täuschung beruhen könnten, bedingt durch die Fehlerquellen, welche den Versuchen anhaften. Schreiten wir nun in der Besprechung der Versuche weiter.

Der Bleicylinder wurde auf Gollner's Festigkeitsmaschine, welche im deutschen Polytechnicum in Prag aufgestellt ist, zunächst bis zu einer Höhe von 69mm zusammengedrückt. Der Auftrieb des Bleies (Gewichtsverlust) im Wasser betrug bei 15° Wassertemperatur 387g,59; es entspricht dies einem Volum von 387cc,85; denn wir nehmen diese Temperatur als die Normaltemperatur an, auf welche wir das Bleivolum beziehen wollen. Indem 1g Wasser von 15° das Volum 1,000695 besitzt, so entsprechen 387,59 × 1,000695 = 387,848 dem Volum des verdrängten Wassers., mithin dem Volum des Bleies von 15° Temperatur. Es ist das Volum des (auf 69mm zusammengedrückten) deformirten Bleies = 387,85 gefunden, also genau gleich dem ersten auf 15° rectificirten Volum.

Später fand auf derselben Maschine ein weiteres Zusammendrücken bis auf 50mm Höhe statt, also auf die halbe Höhe des ursprünglichen Stückes. Der Auftrieb betrug 387g,455 bei 18° Wasser- und Bleitemperatur; dies gibt 387,455 × 1,001184 = 387,912 verdrängtes Wasservolum = Bleivolum bei 18°. Reducirt man dieses Bleivolum auf 15° (unsere Normaltemperatur), so erhält man, da 387,912 × 0,0002562 = 0,098 von obigem Volum abzuziehen ist, das Volum des (auf 50 Proc. der Höhe zusammengedrückten) deformirten Bleies = 387,814.

Diese Erscheinung der Volumsabnahme liegt jedoch ganz innerhalb der früher nachgewiesenen möglichen Beobachtungsfehler. Dieselbe, als richtig angenommen, beträgt nur 0,00001 des ursprünglichen Volums, für die Praxis wahrlich verschwindend.

Ganz anders stellte sich die Volumsveränderung bei Anwendung von Schlägen. Ein Bleicylinder von 59mm,7 Höhe, 50mm Durchmesser und dem Volum von 117cc,56 wurde durch einen Dampfhammerschlag auf 16mm,7 Höhe und 117cc,33 Volum gebracht. Hier beträgt die Volumsänderung 0,23 oder nahe 0,002, hat mithin den zwanzigfachen Werth der bei der früheren ebenfalls bedeutenden Formänderung erreichten Verdichtung.

Diese Versuche, wenn sie auch noch erweitert und vervollständigt werden müssen, gestatten immerhin den Schluſs, daſs man Schläge anwenden muſs, wenn man Metalle verdichten will, daſs dies aber durch ruhigen Druck nicht zu erreichen ist oder erst bei ganz riesigen Pressungen, verbunden mit Vorrichtungen, welche den freien Fluſs verhindern. Wenn man bei verhältniſsmäſsig geringen Pressungen in der Praxis zuweilen Verdichtungen nachweisen kann, so rührt dies daher, daſs man in den Metallen vorhandene Hohlräume durch den Fluſs des Materials ausfüllt. (Im Auszug aus den Technischen Blättern, 1878 S. 88.)

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Hierher ist besonders das Erstarren von unten zu rechnen, dadurch erzielt, daſs die Oberfläche durch eine Gasflamme erhitzt ist und zuletzt zum Erstarren gelangt.

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