Titel: Zur Bestimmung der atmosphärischen Feuchtigkeit.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1880, Band 236 (S. 66–71)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj236/ar236028

Zur Bestimmung der atmosphärischen Feuchtigkeit.

Mit Abbildungen auf Tafel 7.

Die Bestimmung der atmosphärischen Feuchtigkeit mittels Wasser anziehender Stoffe (vgl. * 1879 234 49) scheint weiteren Beifall zu linden. A. v. Hasselt (Zeitschrift für analytische Chemie, 1880 S. 67) verwendet zu diesem Zweck eine Flasche a (Fig. 13 Taf. 7) von etwa 250cc Inhalt, welche mit einem dreifach durchbohrten Kautschukstopfen verschlossen ist. Durch die mittlere Oeffnung dieses Stopfens geht ein Thermometer t, während sich in den beiden andern Bohrungen rechtwinklig gebogene Glasröhren a und b befinden, welche durch Glashähne geschlossen werden können und wovon die Röhre a bis auf den Boden der Flasche reicht und dazu dient, die Luft einzuführen. Das zweite Rohr b reicht nur eben in die Flasche und ist durch einen Gummischlauch d und einem darüber gezogenen weiteren Schlauch c, deren Zwischenraum mit Oel gefüllt ist, um die Diffusion zu verhüten, mit dem Manometer verbunden. Letzteres besteht aus zwei mit Baumöl gefüllten und durch einen Gummischlauch verbundenen Glasröhren g und h (vgl. * 1879 234 50).

Bei der Ausführung einer Bestimmung wird nun eine dünnwandige Glaskugel i von etwa 1cm Durchmesser, in welcher etwa 0g,2 wasserfreie Phosphorsäure eingeschmolzen ist, in die Flasche a gebracht; dann saugt man längere Zeit Luft durch den Apparat, indem man mit dem doppelten Gummischlauch eine Luftpumpe statt des fortgenommenen Manometers verbindet. Nun schlieſst man die Hähne, liest Thermometer und Barometer ab, setzt das Manometer wieder an und stellt durch Oeffnen des Hahnes von b die Verbindung zwischen Manometer und dem Innern der Flasche her, bringt die Oelsäulen in beiden Glasröhren h und g in gleiche Höhe und bezeichnet den Stand des Oeles auf der Röhre g. Hierauf schlieſst man wieder den Hahn bei b und zertrümmert durch Schütteln der Flasche das Kügelchen i. Wenn die Temperatur, welche durch die schnelle Wasserabsorption etwas steigt, wieder die gleiche ist als bei Anfang des Versuches, stellt man die Verbindung mit dem Manometer wieder her, senkt das Rohr h so weit, daſs das Oel in g wieder an der alten Stelle steht, die trockne Luft also nun denselben Raum einnimmt wie zuvor die feuchte. Man liest nun ab, um wie viele Millimeter das Oel in h tiefer steht als in g; ebenso beobachtet man den Barometerstand. – Das von dem Verfasser benutzte Olivenöl hatte bei 11° ein specifisches Gewicht von 0,918. War nun der Barometerstand während des Versuches derselbe geblieben, so ergab eine Division der abgelesenen Millimeter Oel durch 14,81 den Dunstdruck des Wasserdampfes in Millimeter Quecksilber.

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F. Rüdorff (Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 1880 S. 149) setzt in die drei Hälse der etwa 1l fassenden Flasche F (Fig. 14 Taf. 7) eingeschliffene durchbohrte Stöpsel; der mittlere (r) trägt die in 0cc,1 getheilte Hahnbürette P, der rechte (s) ein bis fast zum Boden der Flasche reichendes Glasrohr, der linke (t) das Manometer M. Der Zweiweghahn t verbindet in der einen Stellung das Gefäſs mit dem Manometer, in der anderen das Gefäſs mit der äuſseren Luft. Das Manometer ist mit verdünnter Schwefelsäure von 1,30 sp. G. gefüllt, welche bei gewöhnlicher Temperatur und Feuchtigkeit weder Wasser anziehen, noch abgeben soll.

Zur Anstellung eines Versuches werden die Stöpsel aus den Hälsen entfernt, mit einem kleinen Blasebalg wird die Luft aus dem Gefäſs ausgetrieben und die Stöpsel wieder bei geöffneten Hähnen eingesetzt. Nachdem die Hähne geschlossen sind, wird die Bürette mit Schwefelsäure gefüllt und der Hahn t so gestellt, daſs die Verbindung des Manometers mit dem Gefäſs hergestellt ist. Der gleichhohe Stand der Flüssigkeit im Manometer zeigt, daſs die Luft im Gefäſs unter dem Druck der Atmosphäre steht. Läſst man nun durch Drehung des Hahnes r vorsichtig etwas Schwefelsäure in das Gefäſs flieſsen, so wird der Wasserdampf absorbirt und das Gleichgewicht im Stande des Manometers gestört. Durch ferneres Zulassen von Schwefelsäure wird das Gleichgewicht wieder hergestellt und dann ist der absorbirte Wasserdampf durch ein gleiches Volumen Schwefelsäure ersetzt. Dasselbe wird an der Bürette direct abgelesen und durch Rechnung der Procentgehalt der Luft an Wasserdampf gefunden.

Wünscht man aus den Angaben des Apparates den Theildruck, welchen der Wasserdampf ausübt, zu finden, so ergibt sich dieser in folgender Weise: Enthält die Luft 1 Vol.-Proc. Wasserdampf, so übt derselbe auch 0,01 des Druckes aus. Bezeichnet man daher allgemein mit v das Volumen des in 100 Vol. Luft enthaltenen Wasserdampfes und mit B den in Millimeter ausgedrückten Barometerstand, so ergibt sich der Theildruck des Wasserdampfes = 0,01 v Bmm.

Abweichend hiervon ist der Vorschlag von A. Matern (Annalen der Physik, 1880 Bd. 9 S. 147). Von zwei etwa 5cm weiten und 12cm hohen cylindrischen Glasgefäſsen mit flach abgebogenen, etwas verdickten Rändern von etwa 1cm Breite wird die Randfläche eben abgeschliffen. Für jedes Gefäſs ist ein mäſsig gewölbter, mit flachem und in ebensolcher Breite plan geschliffenem Rande versehener Glasdeckel bestimmt, in welchen etwas seitlich das eine 2cm lange Ende eines rechtwinklig gebogenen Glasrohres von 2,5 bis 3mm Weite senkrecht eingeschmolzen ist. Die 3cm langen horizontalen Theile beider Röhren sind durch gute Gummischläuche mit den rechtwinklig abgebogenen Enden eines ebenso weiten, halb mit Rüböl gefüllten Manometerrohres, |68| möglichst nahe zu verbinden. Werden die Gefäſse, nachdem ihre ebenen Randflächen mit Talg oder besser mit einer Mischung von Talg, Wachs und Oel bestrichen und etwas Wasser in das eine gebracht worden ist, schnell geschlossen, so läſst sich der Druck des bis zur Sättigung neu entstehenden Wasserdampfes aus dem Manometerstand durch Rechnung ermitteln.

Durch das Andrücken der Deckel kann leicht eine in beiden Gefäſsen verschiedene Compression der Luft, also schon hierdurch ein Druckunterschied beider Luftfüllungen verursacht werden; auſserdem tritt in der Zeit zwischen dem Eingieſsen des Wassers, dem Aufsetzen und Andrücken der Deckel eine Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes der Luft im Apparate ein. Zur Verhütung solcher Fehler ist nahe der Mitte jedes Deckels noch ein etwa 3cm langes und 8mm weites Rohrstück eingeschmolzen, dessen auf 4mm verengtes Ende in einen flachen Rand ausläuft, welches mit einem getalgten Glasplättchen verschlossen wird.

Um nach dem Schlieſsen des Apparates die Verdunstung möglichst zu beschleunigen, stellt Matern in das Gefäſs eine aus zwei Lagen Filtrirpapier auf ein Korkscheibchen gewickelte und fest gebundene, vielfach mit Oeffnungen versehene Rolle, welche halb so weit wie das Gefäſs ist und vom Boden bis nahe an den Deckel reicht. Um Wasser in das Condensationsgefäſs zu bringen, ohne daſs der Feuchtigkeitsgehalt der Luft im Innern sich ändert, wird eine 4 bis 5g Wasser fassende Kugelpipette benutzt, deren 2cm langer und 4mm dicker Hals fest durch einen durchbohrten Korkstopfen gesteckt ist, während das 3cm lange Ausfluſsrohr so verengt ist, daſs das Wasser nur heraustropfen kann. Nachdem die Pipette gefüllt ist, wird sie oben mit etwas Wachs geschlossen, so daſs kein Wasser heraustropft, und dann mittels des Korkes fest, aber undicht in das Deckelrohr eingeklemmt.

Der Apparat wird nun in folgender Weise gebraucht. Nachdem die Gefäſse am Rande gleichmäſsig dünn eingetalgt worden sind und hinreichend lange im Beobachtungsraume gestanden haben, um seine Temperatur anzunehmen, wird eine Flieſspapierrolle in das Condensationsgefäſs gestellt, das Deckelpaar mit dem Manometerpaar aufgelegt, wobei die Pipette sich in die Papierrolle senkt, und blos durch Gegenpressung der abstehenden Ränder festgesetzt. Befürchtet man dabei den Apparat durch Berührung der Gefäſswand erwärmt zu haben, so läſst man ihn jetzt noch mehrere Minuten stehen. Darauf wird das Deckelrohr des leeren Gefäſses mit einem fest aufgedrückten Glasplättchen geschlossen, die Wachsdecke der Pipette mit einer Nadel durchstochen und dann die Rohrmündung mit einem anderen Glasplättchen sofort fest bedeckt. Das Wasser tropft nun langsam auf die Korkscheibe der Papierrolle, so daſs letztere in 2 bis 3 Minuten völlig |69| durchtränkt und damit auch die Luft mit Wasserdampf gesättigt ist. Läſst man dem Apparate dann noch einige Zeit, so zeigt sich unter Umständen eine geringe und deshalb meist schwer nachzuweisende Nachwirkung im Steigen, wenn das eingefüllte Wasser die herrschende Temperatur hatte. Diese Nachwirkung rührt daher, daſs die zur Verdunstung nöthige Wärme dem feuchten Papier entzogen und dadurch eine geringe Druckverminderung verursacht wird, die sich erst dann ausgleicht, wenn die Temperatur im Innern wieder derjenigen der Umgebung gleich geworden ist.

Zum Schutz gegen Temperaturungleichheiten erhält der Apparat in einem mit abnehmbarem Deckel versehenen leichten Holzkasten eine erhöhte Aufstellung. Etwa 8cm über der Standfläche wird ein Brettchen mit runden Ausschnitten fest angebracht, deren Durchmesser demjenigen der Gefäſse und deren Abstand dem der beiden Deckel gleich ist. Ein dritter Ausschnitt in dem Brettchen gestattet die Durchführung des Manometers und hinter demselben die feste Aufstellung eines Maſsstabes, an welchem die Druckdifferenz abzulesen ist. Zur Ablesung des Manometers und eines daneben aufgestellten Thermometers wird aus der Vorderwand des Kastens ein Streifen von hinreichender Länge und Breite ausgeschnitten.

Aus dem Barometerstande ergibt sich nun der Druck durch folgende Rechnung. Das freie Volumen des Condensationsgefäſses (abzüglich Pipette und Korkscheibe) bis zur Manometerflüssigkeit, wenn dieselbe noch keinen Höhenunterschied zeigt, sei V, das des andern Gefäſses V' Cubikcentimeter. Bei der Absperrung sei der Barometerstand b, der Dunstdruck ecm Quecksilber, die Temperatur t, das specifische Gewicht des Rüböles im Manometer , das des Quecksilbers . Ferner betrage zur Zeit der Ablesung der Höhenunterschied des Oeles im Manometer hcm, dessen Querschnitt gqc, die Temperatur T und der entsprechende Druck des gesättigten Wasserdampfes Ecm; dann ist der Druck in den Gefäſsen:

, bezieh. ,

worin . Hieraus ergibt sich die Gleichung:

oder

.

Bei den angegebenen Gröſsenverhältnissen darf der Factor , sowie der Factor des letzten kleinen Gliedes in Dividenden weggelassen, durch und im Divisor |70| durch ersetzt werden, so daſs . Die Hilfsgröſse kann für einen mittleren Barometerstand berechnet und als Constante des Apparates angesehen werden, da selbst bei 3cm über oder unter dem mittleren Barometerstande der aus dieser Annahme erwachsene Fehler von h noch nicht 1 Proc. betragen kann. Ob der Divisor zu berücksichtigen oder zu vernachlässigen ist, läſst sich für den einzelnen Fall daraus beurtheilen, daſs eine Temperaturänderung von für e einen Fehler von 1 Proc. gibt.

Der Vorzug eines mit einem geschlossenen Räume in Verbindung stehenden Manometers vor einem nach auſsen sich öffnenden liegt nach Matern, abgesehen von der Unabhängigkeit von barometrischen Schwankungen, ganz besonders in dem zuverlässigen Verhalten gegen Temperaturänderungen, welche am offenen Manometer eine Druckänderung von mehr als 0mm,25 für 0,10 verursachen, dagegen bei dem in ein Gefäſs mündenden Manometer gar nicht einwirken, wenn man dem Apparate Zeit zum Temperaturausgleich beider Gefäſse läſst. Bios auf die Gröſse von E hat hier eine Temperaturänderung Einfluſs, der aber nur zu geringen Fehlern Veranlassung geben kann.

Werden die Messungen in einem Räume angestellt, in welchem die Temperatur nicht wechselt, so kann man die Bedeckung des zweiten Gefäſses unterlassen, den Apparat also mit offenem Manometer gebrauchen, wodurch die Constante wird.

Derselbe Apparat, aber ohne Flieſspapierfüllung, läſst sich auch als Absorptionshygrometer verwenden, wenn man statt Wasser concentrirte Schwefelsäure eintropfen läſst.

Unter Beibehaltung der früheren Bezeichnungen ist dann der Druck im Absorptionsgefäſse:

,

im anderen Gefäſse:

,

woraus nach Anbringung der erwähnten Vereinfachungen wird und bei Anwendung von offenem Manometer:

.

Von diesen drei Apparaten ist der von Rüdorff als der beste zu bezeichnen; doch wäre es wünschenswerth, wenn er gegen Temperaturschwankungen geschützt würde. Weniger empfehlenswerth ist der Apparat von Matern, da ein derartiger Cylinderverschluſs und das Einführen von Filtrirpapier, welches leicht Feuchtigkeit abgeben oder ansaugen kann, noch bevor das Gefäſs geschlossen wurde, nicht unbedenklich ist. Der Apparat von A. v. Hasselt ist schwerfällig, sein Oelschutz des Gummischlauches völlig überflüssig, sobald nur gutes Gummi verwendet wird. Der durch das bewegliche Manometer erreichte Vortheil des gleichbleibenden Volumens wird reichlich aufgewogen durch |71| die Unmöglichkeit, in dem Gläschen i Luft von gleicher Spannung einzuschlieſsen, wie die im Apparat befindliche, sowie durch das Wechseln des Manometers. Zum Füllen des Manometers zieht Referent übrigens das bei etwa 250° siedende Erdöl vor, welches völlig unempfindlich gegen Feuchtigkeit ist, nicht verharzt und sich weit genauer einstellt als Baumöl und Rüböl. (Vgl. Ferd. Fischer: Chemische Technologie der Brennstoffe. Braunschweig 1880. Friedr. Vieweg und Sohn.)

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