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Bestimmung der Dielectricittsconstanten einiger Salzlsungen nach der electrometrischen Methode.

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S.Best&nmurn~gder D4electv4cit&tsconstamten&4ym*
8alxl8swngtm rtach der etectrometrischem
Xethode’); vom P. J. S m a l e .
Zur Bestimmung der Dielectricitatsconstante einiger Salzlosungen von nicht zu grosser Leitfkhigkeit (bis ca. 10-7) benutzte ich die neulich von mir beschriebenen Electrometer,a)
welche, um die storenden Wirkungen durch Polarisation auszuschliessen , mit Wechselstromen von der Schwingungszahl
106 - 107 geladen wurden.
I m Einzelnen ist etwa noch Folgendes zu bemerken. Zur
Suspension dienten Quarzfaden; die Zuleitung der secundaren
Rolle (150 Windungen von 0,4 mm-Draht) eines Tesla-Transformators geschah durch breite Kupferstreifen, um die Selbstinduction zu verringern. Durch die primare Rolle (80 Windungen von 1 mm-Draht) dieses Transformators wurden die
Entladungen einer Leydener Flasche mittlerer Grosse geschickt.
Das benutzte Inductorium (Funkenltinge ca. 4 cm) war mit
D e p r e z-Unterbrecher versehen, und wurde durch 4 Cupronelemente getrieben. Die Lange der Funkenstrecke betrug
etwa 1 mm. Um sicher zu sein, dass die beiden parallelgeschalteten Electrometer in jedem Augenblick gleiche Potentialdifferenz besitzen, wurde die Verbindung ihrer Pole durch
breite Kupferstreifen hergestellt. Auf gute Contncte musste
sehr geachtet werden, Ausbildung kleiner Funkenstrecken gab
zu groben Storungen Anlsss.
1) Die hier mitgetheilten Measungen hat Hr. S m a l e bereits im
Sommersemester 1895 auf meine Anregung ausgefuhrt; mit der Veraffentlichung wurde so lange geztigert, weil Aussicht vorhanden war, ihr
auffallendes Ergebniss, nlimlich die betrgchtliche Zunahme der dielectrischen Leitfiihigkeit des Waasers durch geringeii Salzzusatz, auf einem
zweiten, unabhugigen Wege zu priifen. Leider haben bisher jedoch
(vgl. die nachstehende Arbeit) meine Bemuhungen nicht zu dem gewiinschten Erfolge gefuhrt; immerhin deuten auch die nach der Briickenmethode gewonnenen Zahlen auf die obige Wirkung des Salzzuaatzes hin.
VgLjedoch D r u d e , Wied. Ann. 69. p. 61.1896. W. Nernst.
2) Wied. Ann. 57. p. 215. 1886.
Ann. d. Phyh u. Cham. N. F. 60.
40
626
F. J. Smaie.
Von den beiden Electrometern war das eine bestandig mit
reinem Wasser, das andere mit der zu untersuchenden Salzlosung
beschickt; da die Ausschlage ziemlich constant waren, so bot die
abwechselnde Ablesung rnit 2 Fernrohren (2 m Abstand) keine
Schwierigkeit. Nur einer Storung muss ich Erwahnung thun.
Beim Schliessen des Stromes stellt sich die Nadel bei Anwendung besser leitender Losungen nicht sofort ein, sondern
es findet eine allmahliche Zunahme des Ausschlages wahrend
1-2 Minuten statt; nach Oeffnen des Stromes kehrte die
Nadel nicht sofort zum alten Nullpunkt zurlick, sondern blieb
um etwa den gleichen Betrag der
um ca. 1 cm verschoben
eben erwiihnten allmaihlichen Wanderung - urn wiederum erst
allmiihlich die alte Ruhelage einzunehmen. Am nachstliegenden scheint wohl die Annahme, dass locale Erwlrmungen die
Ursache dieser Erscheinungen sind.
Bei den Messungen verfuhr ich in der Weise, dass ich
die erste feste Einstellung der Nadel nach Schliessen des
Stromes notirte, und als Ausschlag die Differenz dieser Einstellung gegen die anfangliche Ruhelage annahm. Dass die
erwahnte Storung Fehler von mehreren Procent verursachen
konnte , ist nicht anzunehmen. Um den Electrometerausschlagen eine psssende Grosse zu ertheilen, war in der Leitung,
welche die Electrometer enthielt, ein verstellbarer Fliissigkeitswiderstand eingeschaltet. Als die beiden Electrometer mit
W asser gefiillt waren, ergab sich folgendes Verhlltniss der
Ausschliige:
-
Dies Verhaltniss, das sich natiirlich nach jeder Erneuerung
der Quarzfiiden anderte, wurde sehr oft bestimmt. Es zeigte
sich stets, dass innerhalb von Busschlagen von etwa 17 cm das
Verhaitniss der Ausschlage der beiden Electrometer ab constant
angesehen werden darf.
627
Bielectricitatsconstanten.
In der nachstehenden Tabelle steht eine Reihe der mit
0,005 normal HC1 ausgefiihrten Ablesungen, welche als Beispiel
der Constanz der Verhaltnisse der Ausschliige und der Methode
der Ablesungen gegeben werden mag.
Electrom. I
31,7
31,7
31,68
31,67
31,65
31,65
31,65
31,65
31,65
31,65
7,75 cm
7,35
7,55
7,50
8,15
7,85
7,80
7,45
7,85
8,15
Electrom. I1
Ruhelage
Ausschlag
Auaschlag I
Aussahlag I1
22,lO
22,lO
22,lO
22,lO
22,lO
22,lO
22,lO
22,lO
22,lO
22,lO
6,80
6,90
7,05
6,95
7,80
7,40
7,40
7,OO
7,40
7,70
1,066
1,065
1,069
1,079
1,045
1,061
1,054
1,064
1,061
1,060
?,SO
1,062
Wie man sieht, ist die Abweichung von dem Mittelwerth
in den verschiedenen Ablesungen nicht sehr gross. Ferner ergab sich das Verhliltniss der Ausschlilge gleich gross, sls die
Capecitit der benutzten Leydener Flasche im Verhiihiss
ca. 1 : 9, die Wechselzahl der Strome also etwa im Verhilltniss 1 : 3 gelindert wurde.
Dielectricitllteconstanten in Bezug auf Wasser.
Normalgehalt
0,oo 1
0,002
0,005
0,008
0,010
0,030
0,020
0,050
0,338
0,666
1
KC1
HCl
1,013
1,018
1,034
1,070
1,113
0,990
1,033
1,064
1,090
1,126
/Mannitbodwe1asuna
1,012
1,017
1,050
1,086
1,160
1
1,128
1,155
1,007
1.019
40 *
628
F. J. Smale.
Erwiihnt sei noch, dass ich mit den benutzten schnellen
'Schwingungen das Verhaltniss der Dielectricitiltsconstanten von
Wasser zu Alkohol 3,15 fand, wtlhrend ich &her (1. c.) 3,11
dafur gefunden hatte. Die erhaltenen Resultate sind in der vorhergehenden Tabelle zusammengestellt.
Beim ersten Blick auf die obige Tabelle scheint ein
Parallelismus zwischen Dielectricitatsconstanten und Leitfahig~
0,Ol
keit vorhanden zu sein. Zum Beispiel leiten 0 , 0 3 1 KCl,
n. HC1 und 0,05 n. CuSO, ungefahr gleich gut, und ihre Dielectricitiltsconstanten stehen ganz nahe aneinander. Dies muss
aber nur als Zufall angesehen werden, denn wir brauchen nur eine
einzelne Reihe, z. B. die KC1-Reihe, zu betrachten, um schnell
iiberzeugt zu werden, dass diese Uebereinstimmung nur eine
scheinbare ist. Wenn wir bei den hoheren Concentrationen
anlangen, nimmt die Dielectricitatsconstante nicht in demselben
Grad zu wie in den niedrigeren Concentrationen. Auch eine
a/3 Normal -Mannit -Borsaure-L6sung, welche etwa so gut wie
eine 0,08 n. KC1-Losung leitet, giebt eine vie1 niedrigere
Dielectricittltsconstante. Wir miissen also schliessen, dass die
Dielectricitatsconsta~tegut leitender l%issigReiten zwar mit stezyender Concentration zunimmt, dass diese Zunahme aber Reinesweys
der Leitfiihigkeit proportional erfolgt.
G o t t i n g e n , Institut fiir physikalische Chemie, August 1895.
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