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Beziehungen zwischen den capillaren und elektrischen Erscheinungen.

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546
1) Deni, dal's die bereahneten Geschwindigkeiten oft
scheinbare statt wahre Geschwindigkeiten waren.
2) Deni, dais die Berichtigungen, welche sich atis
den Resultateii der vorliiufigen Versuclie ergaben , nicht
allgeineiii ituf allc MeiiiLranen anwendbar siud sonderu
wahrsclieinlich in vielen Fiillen vergrokert werdeii mussen.
Wenn die vorsteheiiden Betrachtungen richtig sind, so
giebt es keiuen Grund nlelir der Geschwindigkeit des
Schalls, wie es f l r . R e g n a u l t thitt, mehrfbche Wertlie
beizulegen, vielinehr kann diese Geschwindigkeit in trockner Luft und Lei der Teinperatiir 0" nur einen einzigen
Wertli haben. Die Uerichtigungen, welche iiech dem, was
wir gesehen liabeii, :ti1 Hrn. R e g n a u l t ' s Heobachtungen
angebracht werden rniifsten , wiirden unzweifelliaft fiir die
ersten Wertlie der Iteihen, w e l c h wir linter den Buchstaben W wid 2' gegeben 1idieii7 die geringste Wichtigkeit
haben, so dal's die Zahl 330,s Meter als wahrscheinlichster
Werth der Scliallgescliwiiidi,rrltcit ill Riihreu von 1 , l O Met.
Dtirclimesser betraclitet wcrclen kann.
Tiel, im November 1872.
,
,
V o r l i e g e n d e Untersuchiuig wurde im Laboratorium des
Herrn Professor K i r c h h o ff ausgefuhrt, den1 ich fiir seineii Rath und giitige Unterstiitziing meineii herzlichsten
Dank schuldig bin. - Es wiirc wolil schwierig gewesen,
Beziehuugen zwisclien den clektrischen Vari:heln und den
sogenaniiteii Capil1:trcoiistanteo a priori aiifssusuclien; ich
gelangte in der Tliat nur allmiilig dazii, intlern ioh von
547
einem Experimente ausging, das ich Hrn. Prof. W. K i i h n e
in Heidelberg verdanke, und das im Folgenden besteht.
Ein Quecksilbertropfen wird in verdiinnte Schwefelsaure
gebracht welche eine Spur von gelostem doppelchromsauren Kali enthiilt; ein blanker Eisendraht wird in der
Nahe so befestigt, dafs er in die Saure taucht und den
Rand des Quecksilbertropfens berlihrt. Sobald die Beriihrung stattgefunden hat, gerath der Tropfen in regelmafsige Schwingnngen, welche Stunden lang dauern kiinnen. Die Verwandtschaft dieser Erscheinung mit den
Bewegungen von Quecksilberelektroden (siehe W i e d e m a n n
Galv. 5 368, 1872) ist auffallend und die Erklarung offenbar dieselbe. Sie ware folgende nach der bisher angenommenen Anschauung. Die Chromsaure haltige Fliissigkeit wiirde die Oberflache des Tropfens oxydiren und
so eine Abflachung desselben hervorbringen. Bei der Beriihrung mit dem Eisen bildet sich eine Eisen-Quecksilberkette. Der entstehende Strom wiirde die Oberflache elektrolytisch reduciren, der Tropfen sich contrahiren, der
Contact mit dem Eisen aufgehoben sein ; dann wurde dasselbe Spiel wieder beginnen, und so immer weiter. Wenn
man hinreichend concentrirte Chroml6sungen nimmt, sieht
man diese Vorgange wirklich stattfinden. Hier bei verdiinnter Losung aber bleibt die Oberflache immer blank.
In der That haben messende Versuche bewiesen, dars die
Polarisation der Oberflache eines Quecksilbertropfens mit
Wasserstoff die Zusammenziehung desselben bewirkt, und
dafs man also nur an die bekannte depolarisirende Wirkung der Chromsaure zu denken braucht, um sich die
beschriebene Bewegung zu erklaren.
Versuche, die ich nun ausfiihrlicher mittheilen will,
haben gezeigt : dafs die Capillarconstante (Oberfliichenspannung , Coefficient der Laplace'schen Formel) an den
Beruhrungstlachen von Quecksilber und verdiinnter Schk-cfelsaure eine stetige Function ist oon der elektromotorischen
Kraft der Polarisation an derselben Oberflache.
35 *
,
548
I.
Veranderung der Capillarconstante mit der elektromotoris c h e n Kraft der Polarisation.
a) Messungen. Der Apparat bestand aus einer vertikalen calibrirten Glasrohre G G', die von unten mittelst
eines Kautschukschlauches in Verbindnng stand init einem
Quecksilberreservoir A (Fig. I , Taf. 111). Das Quecksilber
stieg also in die Riihre GG', erlitt aber daselbst cine Capillardepression, die mit den1 Cathetometer gemessen wurde,
uiid aus der die Capillarconstante nach bekannter Weise
ermittelt wurde. Der obere Theil der Glasrohre war
mit verdunnter Schwefelsiiore ( ?i Vol. Slure) gefullt, welche
den Quecksilbermei~iskus M benetzte, und sich dnrch den
Glasheber H bis in das Glasgef&fs B fortsetzte, welches
gleichfalls init der verdiinnten Saure gefiillt war. Der
Boden dieses Gefahes war init einer Quecksilberschicht B
bedeckt, die als zweite Elektrode dienen sollte. Die Capillardepression des Quecksilbcrs in der Rijhre G G' wurde
natiirlich von dein Drnck der verdiinnten Same corrigirt.
Urn eine bekannte E. K. P. (elektromotorische Kraft der
Polarisation) in M hervorzurnfen, wurden die zwei Qnecksilbermnssen, namlicli die in K und die Masse A M respective mit zwei Punkten P, Q dcs Scliliefsungskreises eines
Oaniells verbunden mittelst der Platindrathe a,,4 die man
die Pole des Appnrates nennen kann. Ein Zweigstrom
durclilief danii den Apparat, der nun als Zersetzungszelle
arbeitete, und zwar so lange his die hervorgerufene E. K. P.
gleich war dem Potentialiinterschiede zwischen P und Q.
Dann steht die E. K. P. zu der elektromotorischen Kraft
eines Daniells ini selben Verhlltnilb wie der W iderstand
PQ zu dem Widerstand der ganzen Schliel'sung des Daniells. Dieses Verhiiltnik lielb si& aus der Ablenkung
einer in dieser S c h l i e h n g enthaltenen Tangentenboussole
ableiten.' Das Verhaltnils der Quecksilberoberflschen in
M uiid in B wurde absichtlich sehr klein genommen, daniit die E. K. P. in M allein in Betracht komme; denn e8
ist crsichtliuh, clafs eine Elektricitiitsmcnge, welche geniigt
549
um in M eine beliebige Wasserstoffpolarisation hervorzurufen, auf der viele zehntausendmal grofseren Flache B
keine merkliche Sauerstoffpolarisation geben wird. So
hatte innn denn aus den Angaben der Boussole die E. K. P.
in M, ails den Angaben des Cathetometers die gleichzeitige
Capillarconstante. - Urn in M die E. K. P. auf Null zu
reduciren , brauchte man nur eine einfache metallische
Schliekung zwischen cc und /3 einzuschalten. - 1)ie zu
messenden Grofsen sind nicht gering. So ist die Depression
in einer Rohre von Radius = P m , 3 2 14'"'",0, fiir E. K. P.
= 0. F u r E. K. P. = 1 Daniell ist sie 181Rm,90;
die
Niveauanderung also = 4'"'",90,= 0,35 der anf&nglichen
Depression. Die Capillarconstante ist demnach gleich 30,4,
f i r E. K. P. = 0 ; gleich 40,6 fur E. K. P. = 1 Daniell.
Urn die Veriinderungen der Capillarconstante genauer
noch zu messen, wurde anstatt der Rohre G G ' eine iiufs'serst
feine offene Glasspitze y y angewandt, die durch Ausziehen
an dem Ende einer beliebigen Glasrohre erzeugt worden
war. In diese Rohre wurde Quecksilber bis zu einer
solchen Hohe gegossen, dals das Quecksilber in die feine
Spitze eindrang und dieselbe zum Theil erfullte (Fig. 2).
Die Spitze tauchte in verdiinnte Schwefelsiiure ; die Luftblase, welche ihr Ende anfangs erfullte, wurde durch AUSpressen von etwas Quecksilber entfernt. Und nun hatte
man in der Spitze einen benetzten hemisphiirischen ')
Quecksilbermeniskus M von ungefahr A,, "In Radius, dessen
Capillardruck dem Drucke des in der Rohre enthaltenen
Quecksilbers (750'"" Hohe) das Gleichgewicht hielt. Die
rerdunnte Saure beruhrte noch eine zweite Quecksilbermasse B, welche wie fruher als positive Elektrode dienen
sollte ; beide Quecksilberrnassen konnten durch Platindrathe rnit den aufseren Polen a, p in Verbindung gesetzt werden. Diese Pole wurden zuerst metallisch mit
einander verbunden (wobei die E. K. P. im 111 gleich Null
war), und ein Mikroskop vor der Spitze so befestigt, dafs
1 ) Der Begegnungswinkel von Quecksilber mit Glas unter verdiinnter
Schwefelsiure ist stets gleich Null.
550
ein Faden seines Okularfadenkreuzes den Meniskus genau
tangirte, bei einer 220 fachen Vergrol'serung des Mikroskops (Fig. 3). U m eine Messung auszufiihren, wurde
z. B. ein Daniel1 zwischen u ,3 eingeschaltet; die Qnecksilbersaule verschwand aus dem Gesichtsfelde ; um den
Meniskus auf den Paden wieder einzustellen, mufste ein
neuer gewisser Druck, den man Compensationsdruck nennen
kann , anf die Quecksilbers8ule, die der Meniskus tragt,
ausgeubt werden. Und zwar steht dieser Compcnsationsdruck zu dem fruheren Drncke irn selben Verhaltnifs, wie
die Vergrokerung der Capillarconstante an dem Meniskus
zu dem fruhrren Werth dieser Constante : dies erhellt aus
der L a p l a c e ' s c h c n Formel, in der man die Krummung,
bei der constantrn Einstelluiig des Meniskus, als constant
voraussetzen mufs, und also der Druck proportional der
Capillarconstante ist. I n clem sngefuhrten Beispiele betragt
der Compensationsdruck 260"'"' Quecksilber bei Einschaltung
eines Daniells (mehr als 3 Atmosphiire); also 0,35 des
fruheren Drucks 750. Die Capillarconstante hat urn 0,35
ihres Werthes zugenonimen.
Der Compensstionsdruck wurde durch comprimirte Luft
:tusgeiibt, mittelst einer Luftpunipe und eines Quecksilberiiaiioineters erzeugt und gemessen; E. K. P., die gleich
bekaiintcn I~ruchtheilen cines Daniells waren, wnrden nach
der obeu beschriebenen Methode der Zweigstr6me erzeugt.
- S o zeigte sich, clds jcdem Werth der E. K. P. ein
ganz bestimmter Werth der Capillarconstante entspricht,
so dafs man aus der einen GrGfse den Werth der andern
schliefsm kann.
Sehr Ciherraschend aber war bei allen diesen Versuchen,
wo der Kreis getichlossen war, d. h. wo zwischen c( und
i' entweder ein einfacher Drath oder eine constante elektromotorische Iiraft eingeschaltet war, die Constanz der
Resultate, d. h. der Capillarconstante, und die Unveranderlichkeit der Gleichgewichtslage des Meniskus. Man
war j a von jeher an gewisse ,,Storungenu gewohnt, die
in Capillarversuchen bei der gewohnlichen Anordniing,
551
d. h. ohne elektrische S c h l i e h n g , vorkommen, und die
sich auch natiirlich hier wiederfanden sobald a und f3 von
einander isolirt blieben. Diese Stiirungen bestehen darin,
d a b 1) die Gleichgewichtslage eine verschiedene ist je
nach dem Sinne der eben vorhergegangenen Bewegung
der Quecksilbers2iule ; 2) dieselbe sich bei einer Erschiitterung, z. B. beim Anklopfen, pliitzlich andern kann;
3) dafs sich aufserdem die Gleichgewichtslage mit der
Zeit langsam andert, und nur nach Stunden sich zu verschieben aufhiirt. - Schlofs man aher die Leitung, indem
man z. B. einen eiiifachen Drath zwischen a und p einschaltete, so verschwand plbtelich jede Unregelmiikigkeit,
und es ward unmoglich, eine solche wieder hervorzurufen,
d. h. die Gleichgewichtslage wurde dermafsen constant,
dafs sich der Meniskus auf das Fadenkreuz immer wieder
einstellte mit einer Scharfe, die, trotz der angewandten
220 fachen Vergrofserung, nichta zu wiinschen iibrig liefs.
Es gelang iibrigens auch die Ursache dieser Stbrungen
nachzuweisen (S. 559).
Der Capillarelektrometer.
Da in dem eben beschriebenen Apparat jedem Compensationsdrucke ein bestimmter Werth der zwischen a p
eingeschalteten elektromotorischen Kraft entspricht, kann
man letztere aus ersterem schliefsen, nachdem die Tabelle
dazu construirt worden ist; so war im oben beschriebenen
Apparate die freie elektrische Spannung an den Polen
eines Daniells durch den Compensationsdruck von 260 mm
Quecksilber gemessen , kleinere elektromotorische Krafte
durch kleinere Driicke. Der Apparat ist dabei von keinem
Strom durchflossen, indem die E. K. P. der elektromotorischen KraR zwischen a und p das Gleichgewicht hiilt.
Nur mul's diese elektromotorische Kraft so klein sein, dafs
sie keine sichtbare Wasserzersetzung giebt ; sie darf 1 Daniell nicht vie1 iiberschreiten. Dies kann man aber immer
erzielen wenn man der zu prtifenden elektromotoriechen
Kraft eine bekannte Anzahl von D aniell'schen Elementen
,
552
entgegenwirken Mst. - Auch ist der Capillarelektrometer
gegen Elektricitatsrnengcn sehr empfindlich; i h n zu laden,
heilst j a cine merkliche Polarisation auf cinen Meniskus
hervorzurufen, dessen Oberfliiche gleich ( 2 z x G,,""")2 =
Onmm,0006 betragt. Wirklich erhalt man einen Ausschlng,
wenn man eine schwacli geladene Probescheibe aus einer
Co u 1o ni b'schen Waage dern Pole ct niilicrt , oder werin
man einen Augeiiblick diirch den Appnrat den Stroni eines
L)aniells schiefst , der aufserdem durch Einschaltung eines
Stiicks lufttrockenen Glaws abgcschwiicht ist. Die Empfindlichkeit des Apparats ist dcmnach eino so grofse, dafs
kein anderer Elektrometcr aurser dem T h o m s o n'schcn
mit ihm verglichen werden kann ; diese Empfindlichkeit ist
aulserdem auf alle Zeiten constant, die Ausschliigc scheiubar momentan, in dcri meisten Fallen wenigstens, und die
Dampfling sehr rapid. - Der Pol p mufs in mctallisclier
Verbindung mit der Gas - oder Wasserleitung stehen,
wahrend R! vom Tische sorgfdtig (mittelst Schellacksiiulen)
isolirt ist. Wenn cc einc Zeit lnng auch von ,A isolirt
bleibt, ladct sich der hppar:tt von selbst, wie man ~ R jS a
beim T h o m s o n 'schen auch beobachtet ; zufillige Contacte,
atmospharische Elektricitat 11. s. w. rufen diese Ladungen
hcrvor.
Wenn man zur Messang des Druckes sich mit den
Angaben eines Luftdruckmanometers begniigen knnn, kann
man dem Elektrometer eine lcicht transportablc Gestalt
geben. Die ausgezogene Glasrijhre hat nur einige Centimeter Lange und steht in Verbindung mit einer zweiten
am Ende zugeschmolzenen Rohre, welchc Quecksilber und
compriinirte Luft enthiilt urid als Luftdruckmnnometer
dient ; diese Verbindung qeschieht mittelst cines kurzen
stnrken Kautschukschlnuches , welchcr unter einer kleinen
Schraubenpresse steht, welche den nijthigen Druck erzeugt.
Das Ganze findet auf einer klcinen Holzleiste Platz, welche
sich bequem auf den Tisch einrs beliehigcn Mikroskops
festklemmen lafst. Die Angaben des Instruments sind
vollkommen constant. - Es wurde auch mit Erfolg einige
553
,
Ma1 probirt statt Cornpensationsdriicke auszuiibeii, die
jedesmalige Verschiebung des Meniskus rnikrometrisch zu
messen; die ausgezogene Rohre ist dann am aul'seren Ende
zugeschmolzen * und enthalt eine Menge von comprimirter
Luft, welche den nothigen constanten Druck ausiibt; der
Elektrometer hat dann einige Centimeter Lange. E r mufs
aber empirisch graduirt werden. - E s ist am Besten, wenn
die elektrometrische Glasspitze gegen die Wandung der
Rohre, welclie die verdiinnte SLure enthiilt, federnd sich
anprefst, damit man sie bequem unter allen Vergrofserungen beobachten kann.
Elektrocapillar -Kraftmaschioe (Fig. 5, Taf. 111).
Wie man elektromagnetische Motoren gebaut hat, die,
auf den Principien des Elektromagnetismus beruhend, ihre
Arbeitsleistung der Saule entlehnen und von magnetischen
Kraften getrieben werden, so gelang es auch einen elektrocapillaren Motor zu construiren, der von capillaren
Kraften getrieben wird und elektrische Arbeit in mechanische verwandelt. - Ein solcher Motor, der im Physikalischen Institut zu Heidelberg sich befindet, besteht Bus
einem mit verdtinnter Schwefelsaure a 15 Vol. gefiillten
Glaskasten KK', der zwei Glaser bb' enthalt, welche Z M
Theil mit Qnecksilber gefiillt sind. Diese Quecksilbermassen b b' kiinnen respective durch Platindrahte (e el),
deren oberer Theil vor Beruhrung mit der Saure mittelst
Glasrohrchen geschiitzt ist, mit den Polen eines Daniells
D gesetzt werden. I n der Schliefsung ist eine Wippe W
enthalten, welche diese Verbindungen umzukehren erlaubt,
so dafs jede Quecksilbermasse successive sich mit Wasserstoff polarisirt. Auf jeder Quecksilbermasse schwimmt ein
Biindel von Glasrohren BB, welche etwa 2.'" Durchmesser
haben und oben und unten offen sind; circa 300 dieser
Rohren bilden ein vertikales Bundel, welches durch Platindrath zusammengehalten ist und 60"" Hohe 60"" Durchmesser hat. I n der Axe des Biindels ist ein Glasstab mit
eingeklemmt welcher die Rolle des Stiels eines Stempels
,
,
554
spielt. Die untere Halfte des Biindels taucbt in Quecksilber, wahrend die obere unter der Saure steht und ganz
rnit derselben gefullt ist. Das Btindel schwimmt frei auf
dem Quecksilber, es bleibt deswegen ver’tikal, weil der
Glasstab, der ihm als Stiel dient, in einem metallischen
fl formigen Biigel (U U’) gefafst ist, dessen untere Enden
nicht frei sind, sondwn in die untere Flache cines doppelten horizontalen Hebels eingreifm , welcher um eine
feste horizontale Axe drehbar ist, und wie ein Waagebalken oscilliren kann; an ihm hangen die zwei Bundel
gleichsam nach oben, wie die Waageplatten nach unten,
und halten sich das Gleichgewicht. Mittelst des vertikalen
Bugels V , der Stange s und des Krumnizapfens a kann
die oscillirende Bewegung vom Hebel in eine drehende
des Schwungrades R umgesetzt werden; die Welle des
Schwungrades tragt einen zweiten Kriimmzapfen d , der die
Wippe W in Bewegung setzt. Das Ganze erinnert stark
an gewisse Schiffsdampfmaschinen. Wird nun die Maschine
mittelst der Schraubenklemme o o’ in Verbindung mit einem
Daniell gesetzt, so polarisirt sich die eine Quecksilbermasse rnit Wasserstoff, die andere mit Sauerstoff. Auf
der ersten Seite werden die Capillarconstante, die Capillardepression in und zwiscben den Rohren, und somit die
Kraft mit welcher das Bundel in die H6he getrieben wird,
um 0,35 ihres Werthes vergrofsert, und dieses Bundel
steigt in die Hiihe; auf der anderen Seite fiiidet das Entgegengesetzte statt. Das €tad fangt an sich zii drehen,
nach vollendeter Excursion wird der Strom durch die
Wippe umgelegt, und das Spiel fangt im entgegengesetzten
Sinne wieder an.
Diese Maschine arbeitet gerkischlos ohne Funken und
rnit sehr schwachen Stromen, also sehr okonornisch. Einma1 ging sie 5 Tage und Nachte mit dernselben D a n i e l l sohen Becher. Die Umdrehungszahl, die sonst 108 pro
Minute betrug, nimmt natiirlich ab, wcmn das Kupfervitriol erschbpft ist. ’)
1 ) Diese Maschine, sowie der oben erwiihnte Elektrometer, wird bei
Hm. Mechanicns R. J u n g in Heidelberg construirt.
555
Die Leistungsfihigkeit einer solchen Maschine,
die
von Capillarkraften getrieben wird, ist durchaus unabhangig
von dem Volum, das sie einnimmt, und haugt nur ab von
der Variation der Beriihrungsfllche der beiden Fliissigkeiten. Dies l u s t sich leicht aus dem bekannten Satze
ableiten, dafs die Arbeit von Capillarkraften der Variation
der Oberflache proportional, und von deren Form unabhangig ist. Wenn z. B. die E. K. P. der QuecksilberOberflache successive die Werthe 0 und 1 Daniel1 nimmt,
berechnet man leicht aus den oben angegebenen Zahlen,
dafs die Arbei t gleich
0,Ol x S Kilogrammeter
ist, wenn S die Variation der Oberflache in Quadratmetern
bedeutet.
n.
E l e k t r i c i t l t s e n t w i c k e l u u g und P o l a r i s a t i o n bei C a p i l l a r e r s c h e i n u ngen.
Der Versuch hat gezeigt, dafs die Capillarkriifte es
umgekehrt erlauben mechanische Arbeit in elektrische
umzuwandeln : jede Vorrichtung, die beim Durchleiten des
Stromes eine Bewegung giebt, kann umgekehrt als Elektromotor dienen. Dieses Reciprocitatsverhaltnifs ist bekanntlich von H e 1m h o 1t z f i r Elektromagnetismus und
Induction aus dem Princip der Erhaltung der Kraft abgeleitet worden; seine Demonstration kann ohne Miihe
eine etwas allgemeinere Form erhalten. - Etwas ahnlichea hat man scheinbar hier, wie bei der Induction.
Wenn man z. B. statt der Saule einen Galvanometer
mit der oben beschriebenen Elektrocapillarkraftmaschine
in Verbindung setzt und nun das Rad mit der Hand
dreht, so sieht man, dafs die Nadel des Galvanometers
ausschlagt ; die Ablenkung derselben dauert so lange wie
die Drehung des Rades; der Sinn der Ablenkung iindert
sich zugleich mit dem Sinne der Drehung.
Diese StrBme lassen sich auf einfache Weise erzeugen
und messen.
,
556
Zur Messung diente der bereits oben beschriebene
Apparat (Seite 548). Die Pole a p wurden respective rnit
den Enden eines Spiegelmagnetometers von 2000 Windungen verbunden. Um einen Versuch zu machen, wurde
das Quecksilberreservoir A entweder gesenkt oder gehoben ;
dadurch anderte sich das Niveau in der Glasrohre, zugleich schlug die Galvanometernadel aus, und zwar geniigte es, Niveauanderungen von einigen Millimetern vorzunehmen um Messungen machen zii konnen; man erhalt
sonst solche Strome, dafs der nicht astatisirte Ma,met an
die Hemmung schliigt. Wenu das Niveau gehoben wird,
so vergrofsert sich die Beriihrungsflgche des Quecksilbers
mit der Saure in M. Dann zeigt der Galvanometer einen
Strom ag, der durch die verdiinnte Schzoefelsaure von der
sich oergrofsernden Elektrode 5u der andern geht. Bei
der Senkung andert sich der Sinn des Stromes.
Ei wurde mit verschiedenen Hubhohen und mit verschiedenen Glasrohren experimentirt. - Sei cc der beobachtete Ausschlag des Galvanometers, 1 die Hubhohe, r
der Radius der Rohre; alle gefundenen Zahlen geniigten
der Bedingung
OC
. const. = a.
-
2n 7-1
-
das heifst: Die entwickelte Elektricitatsmenge ist der Vergrofserung der OberfEiiche proportional, und 0014 deren Form
unabhangig
Diese Elektricitatsmenge wurde nun in absolutem
elektromagnetischen Maafse bestimmt. Obige Constante
a . bedeutet den Ausschlag in Skalentheilen fiir eine Oberflachenvergrofserung von Inmtn. Es fand sich a, = 0,55 Sk.
Um diese Zahl in elektromagnetisches Maak auszudriicken,
wurden die Enden des Galvanometerdraths mit den Drathenden einer Rolle verbunden, iiber welche eine zweite
Rolle gelegt wurde; diese letztere war von einem Strom
durchflossen , dessen Intensitat 4,5 in absolutem elektromagnetischen Maafse betriig. Das Potential beider Rollen
auf einander (von Hrn. Prof. K i r c h h o ff angegeben) be-
.
557
trug 23223000. Wurde der Strom in der zweiten Rolle
unterbrochen, so entstand in der ersten ein inducirter
Strom, der den Spiegel um 57 Skalentheile ablenkte.
Ueberdies wurde der Widerstand von Galvanometer sammt
iuducirter Rolle init einem bekannten Widerstande, nach
der Methode der W 11 e a t s t o n e 'schen Briicke verglichen,
uiid gleicli 78 x loio gefunden. Deninach betrug die Elektricitiitsmenge fiir 1 Skalentheil Ablenkung
23223000 x 4,5
7 s x l o 1 cx 57
unh endlich also fiir cine Ablenkung von 0,55, oder fiir
eine OberflacbenvergrijCserung von lo'11mist die entwickelte
Elektricitatsmengr nach absolutem elektromagnetischen
Maafse
q=
23223000 X 4,5 X 0,55
7 5 x 10'0x57
~
12927
-
.
10'
Um dies iibersiclitlicber zu machen, eriniiern wir dnran,
d d s das elektrische Aequivnleiit des Wsssers nach Web e r
0,'"'"~'0098ist. Demnach wiirde einc Oberfliiclieiivergrijl'serung von
eiiie Elektricitiitsrnenge entwickelu, die naliezu 130 Milligr. Wasser zersetzen wiirde.
Darnit die Ausschliigc den Elektricit%tsmengen proportional blieben , mul'sten die Strome selbstverst~ndlich
eine gegen die Dauer einer Scliwingung der Nadel verschwindende Dauer haben. Das Quecksilberreservoir wurde
zn diesem Zwecke rnit eineni Habn versehen, der erst
nach vollendcter Hebnng oder Senkung auf kurze Zeit
geijffnet wurde. Aufserdeni arbeitete man init kleinen
Verschiebungen. Denn der Strom nirniiit eine inerkliche
Zeit in Anspruch, wenn bei einer gegebenen Glasrobre
die Verscliiebung des Quecksilbers eine gewisse Griifse
tibersteigt ; weil nii~nlicli mit dieser Lange der Widerstand
der diiiiiien S~ureschicht, die' sich zwischen Glas nnd
Quecksilber brfiiidet wid die einen Theil der Leitung ausmaclit, griifser uiid die Entladung laugsanier wird.
558
Man kann dieselben elektrischen Strome auf sehr einfache Weise erzeugen. Ein Glasgefifs enthat Quecksilber
und verdiinnte Schwefelshre. Ein Glastrichter mit Quecksilber gefullt wird so befestigt, dafs seine untere feine
Oeffnung in die Saure taucht. Wenn nun die zwei
Quecksilbermassen, die in dem Glasgefafs und die in dem
Trichter respective mit den Drathenden eines Galvanometers verbunden sind, so bleibt die Nadel so lange abgelenkt als das Ausfliefsen des Quecksilbers dauert. Die
Ausdehnung der Oberflache eines jeden sich bildenden
Tropfens bedingt die Entstehung des Stroms.
Man kann den Trichter durch ein ausqezogenes Rohr,
das Gefafs durch ein eweites lhnliches Rolir ersetzen und
so den eiufachen Elektromotor der Fig. 4, Taf. I11 construiren. Dann fliefst das Quecksilber durch beide Riihren
hindurch ; wenn der stationare Zustand erreicht ist, bleibt
die Ablenkung der Galvanometernadel constant.
Polarisation durch Capillarkrifte.
Wenn man, nach aufgehobener metallischer Verbindung
zwischen den Polen a,8, eine Verschiebung des Quecksilbers vornimmt, befindet man sich eben in den gew6hnlichsten Umstanden, da man j a bisher in Capillarversuchen
fiir eine elektrische Schliefsung nicht gesorgt hat. D a m
bemerkt man Erscheinungen, von denen ein Theil als
,,unerklarte StiirungenU wohl bekannt ist. Wenn man dns
Reservoir A hebt, also die Oberfliiche in M vergrtjfsert,
und zugleich den Pol p zur Erde ableitet, ladet sich der
Drath a mit negativer freier Elektricitat, wie dies mittelst
des T h om s on 'schen Elektrorneters convtatirt wurde ; der
Ausschlag des Elektrorneters kann so grofs werden als
hiitte man seine Pole mit denen eines Daniell'schen
Bechers verbunden. Zagleich bemerkt man, dafs die
Depression des Quecksilbers in der Glasrohre grofser ist
als bei geschlossener Leitung. Mit anderii Worten, die
Capillarconstante ist griifser als vorher. Niin ist die Vergriilserung der elrktromotorischen Kraft zwischen Queck-
559
silber und verdiinnter Saure, mit gleichzeitiger Vergriilserung der Capillarconstante an der gemeinsamen Oberflache,
eben das was man Polarisation durch Wasserstoff nennt;
man wird also die Erscheinungen so deuten: Wenn man
auf mechanischeni Wege die Beruhrungsfluche swischen Quecksilber und smrem Wasser ueryriirsert, polarisirt sich dieselbe dadurch rnit Wassersloff.
IIarauf begrtindet sioh ein recht frappanter Versuch,
den man mit dem Capillarelektroineter aiisfiihren kann.
Wcnn man durch Anblaseii 0dC.r Saugen mit dem Munde
den Luftdruck iiber der Quecksilbersaule variiren lalst,
kann man ganz ohne Anstrengung die Quecksilbersiiule
in der feinen Spitze in Bewegung setzen: dies aber nur
so lange die metallische Schlielsung zwischen n und
besteht; wird diese plijtzlich aufgehoben, so wird niomentan
die Quecksilbersiiule unbeweglich , wie festgefroren. Dies
erklart sich so: wenn man z. R. hineinblast, fangt die
Quecksilberoherflache an sioh zu vergrijl'sern, dabei polarisirt sie sich, und die Vergriifserung der Capillarconstante
bedingt eine Vergriil'sernng des Capillardruckes , die fur
die Lunge uniiberwindlich ist.
Das Entgegengesetzte
findet beim Saugen statt.
Auf denselben Erscheinungen beruht eine scheinbare
Storung, die man in Capillarversuchen beobachtet, namlich
eine langsame Abnahme der Capillarconstante , wie sie
Q u i n c k e f'iir Quecksilber in Wasser nachgewiesen hat.
Wenn man z. 13. Quecksilber in ein benetztes Capillarrohr
von unten steigen liifst , vergriifsert und polarisirt sich
dabei die Oberflache in der Itohre. Nun sber nimmt,
wie bekannt, die Polarisation init der Zeit zuerst rasch,
dann immer langsanier ab. Dem entsprechend bemerkt
man eine Abnahme der Capillarconstante.
Aehnliches
geschieht, wenn mail einen Tropfen Quecksilber in Wasser
bringt; indein er sich auf dem Boden abflkcht, vergro"sert
sich seine Oberflliclie und niIiimt eine langsani abnehmende
Polarisation an. - Man kann tibrigens ganz direct mit
560
Elektrometer oder Galvanometer nachweisen , dafs wenn
Quecksilber unter verdiinnter Schwefelsanre in einem Glasgefafs sich befindet, es geniigt einen Glnsstab einzotauchen
oder einfach das Gefafs zu neigeii, uni eiue Veranderung
des elektrischen und Capillarzustandes hervorzurufen. I n
ahnlicher Weise giebt jede Erschiitterung cine Veranderung der Capillarconstante. Bci geachlosseiiein Kreise dagegen bleibt, wie friiher me1irm:ils beinerkt wurde, Poiarisation, Capillarconstante und Depression constant.
____
Unter ,,VergroBerung der Beruhrungsoberfliiohe(' von
Quecksilber und verdunnter Siiure k6nnte man zweierlei
verstelieii : 1) Benetzaiig neuer, bisher trocken gebliebener
Theile des Quecksiibers, oder 2) das weitere Auseinandertreten der bereits beiietzten Theile. In allen obeii betrachteteii Erscheinungen ist nur das Zzoeite zu verstelien.
Dies kanii man augenscheinlich zeigen durch folgendeii
einfachen Versuch.
Auf eirie trockene Qaecksilberoberfliiche bringt man
cinen breiten Tropfen von verdiinnter Scliwcfele%ure, den
inan nun abpipettirt, so d a k nur eiii iiasser Fleckcii auf
der Metallfliiche bleibt. Wird dieser Bleckcn niit einer
Eisenspitze durchstochen, polarisirt er sioh und contraliirt
sich augenblicklicb. Man sieht aber nur eiiie Verzerruug
der ganzen Oberfliiclie pintreten, wie sie auf der Oberfliiche
eines gespannten Kautschukballons, anf dein ein iiasser
Flecken sich befiindc, und ails dem Imft austriite , Statt
finden wiirde. Die einzelnen Details an dern gewbhnlich
gezackten Ilande des Fleckens, so wie die etwa vorher
bezeichneten Punkte der trockerien OberflPche bleiben individuell erkennbar wiihrend der Verzerrung , als waren
sie auf einer Kautschultmembran gezeichnet und kehren
nach aufgehobener Polarisation in ihre alte Lage zuriick.
In der Y o u n g'schen Anschauungsweise , nach der die
Capillarconstante als eine Ohtrflauheiispallnung angesehen
wird, wurde sich das znletzt angefuhrte Resultat, niimlich
dalk bei uiigeschlossenern Krcier die Constante 1x4 der
,
561
,
Ausdehnung wachst einfach so ausdrucken lassen: daft
die Quecksilberoberflache sich wie eine gewohnlich elastische
Membran verhdt, deren Spannung ja sich vergrolsert, wenn
man die Membran ausdehnt.
VII.
Ueber die eon Rrn. Sekulic' beschriebene
Interferenzerscheinung ;
von D r . W.Fe uf s n e r in Harburg.
I n dem mir soeben zugehenden neuesten (finhen) Heft
der Annalen finde ich von Hrn. S e k u l i d eine vorliiufige
Notiz iiber eine Interferenzerscheinung, mit welcher ich
mich vor fast drei Jahren ebcnfalls etwas naher beschaftigt habe. Selbstverstandlich ohne die Prioritat fur mich
zu beanspruchen will ich hier Einiges aus meinen damaligen Reobachtungen iiber diese interessante Erscheinung
mittheilen.
Hauptsachlich ist mir bei der Notiz des Hrn. S e U u l i d
aufgefallen dafs derselbe bestandig mit zwei oder mehr
Lichtquellen operirt, wahrend eine einzige vollkommen ausreicht, und die andern entweder iiberfltissig sind, wie die
vor dem Spiegel aufgehhgte Petroleumlampe , oder die
Reinheit der Erscheinung storen.
Man macht nun das Experiment am einfachsten so,
dafs man in einer Entfernung von mehreren Metern, vor
einem langere Zeit nicht geputzten (,,angelaufenen") oder
behauchten Spiegel ein Licht anbringt und sich so stellt,
dafs die von der Flamme auf die Ebene des Spiegels zu
fiillende Senkrechte oder ihre Verlangerung moglichst nlthe
an dem Auge vorbeigeht. Man wird dann je nach der
Besehaffenheit des Spiegels mehr oder weniger brillant
die Interferenzcurven entstehen sehn. Diese Curven schneiPoggendorffs Annal. Bd. CXLIX.
36
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