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Das Zusammenfliessen zweier Flssigkeitsmassen.

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4. D n s Zw snwmaerLfliessen mueier Plussigkeitsmnssen; v o n E. K a i s e r .
(Auszug des Hm. Verf. aus seiner Inaugural- Dissertation, Bonu 1894.)
Die bekannteii Versuche von L o r d R a y l e i g h ’ ) u n d B o y s 2 )
mit zwei gegeneinander treffenden Wasserstrahlen und zwei
aneinander gelegten Seifenblasen haben uns gezeigt , welche
eigenthiimlichen Erscheinungen bei der Vereinigung der Seifenblasen uncl dem Zusammerifliessen der Wnsserstrahleri eintreten. I n rielen Fallen findet das Zusamnienfliessen der
Wasserstrahlen wie der Seifenblasen nicht statt. Dem Wasser
beigemengte Verunreinigungen befordern eine Vereinigung der
Strahlen. Wird durch Annilherung electrisirter Kiirper eine
Potentialdifferenz zwischen den beiden Wasserstrahlen oder
Seifenblasen hervorgerufen , so findet unter der Einwirkung
clerselben ein Zusammenfliessen statt. Piir diese Einwirkung
einer electrischen Potentialdifferenz konnen uns zwei vgrschiedenc Annahmen eine Erklarung bieten.
1. Es konneii zuniichst die einancler gegeniiberliegenden
Oberflachen, bei Wasserstrahlen wie bei Seifeiiblnseu , clereri
Potentialdifferenz nicht Null ist, wie die Belegungen zweier
Coudensatorplatten wirken , und kann infolgedessen eine Anziehung dieser Flaclinn erfolgen. Infolge dieser Anziehung
wird auf die zwischen beiden eingesclilossene Luft ein Druck
ausgeiibt, wodurch diese ebenso wie durch mechanische Drucke
gezwungen wird, abzufliessen. Dadurch tritt eine Annaherung
der Wasserstrahlen wie der Seifenblaseii ein, bis in beiden
Fallen der Abstancl auf den Radius der Moleciilarwirkurigssphkre gesunken ist, und ein Zusnmmenfliessen stattfindet.
2. Andererseits konnte nber die Vereinigung bei eiiiem
bestimmten Abstande auch nur durch eine bestimxute Potentialdifferenz herbeigefiihrt werden , indem der Contact durch
11 Proc. Roy. SOP.28. p. 406. 1879; 29. p. 71. 1879; 34. p. 130. 1882.
2) Phil. Mag. (5) 16. p. 409. 1888; Boys, Soap-Bubbles, Lolldon
ISSO. Dentsch von Meyer, Leipzig 1893.
668
E. Kaiser.
einen Funken bewirkt wird, der die Luft bez. Gashaut zwischen
den Seifenblasen ocler Wasserstrahlen durchbricht. l)
Bei zwei Seifenblasen lasst sich die Erscheinung in
ziemlich einfacher Weise verfolgen und dabei ein Entscheid
zu Gunsteri der einen von beiden Bnnahmen fnllen, was im
Folgenden dargelegt werden soll.
Benutzte Seifenloeung.
Es wurde zu den Versuchen eine Seifenlosung nach einem,
dem Princip nach von T e r q u e m 2, angegebenen Recepte hergestellt. Seiner grossen Vorziige wegen moge das Recept
hier wiedergegeben werden. Es werden 20 g fein geschabter
und vollkommen getrockneter Marseiller Seife in 1 1 warmen
Wasser gelost. Diese Losung lasst man 24 Stunden bei niedriger Temperatur (ca. loo) stehen. Darauf filtrirt man dieselbe
solange durch dasselbe Filter, bis sie vollkommen klar durchlauft. Zu je 100 Q Seifenlosung werden 30 g Zucker hinzugefiigt. Dabei ist es von grosser Wichtigkeit, dass einerseits
als Lijsungswasser kein Wasserleitungswasser, sondern nur
destillirtes Wasser (specie11 kein kelkhaltiges Wasser) benutzt
wird, m d andererseits die Aufbewahrungsflaschen und die als
Behalter fiir die Gebraudisfliissigkeit dienenden Gefasse vollstandig trocken in Gebrauch genommen werden, da sonst eine
Triibung cler Fliissigkeit eintritt, die von grossem Nachtheile
sein kann. Diese Seifenzuckerlosung verdient vor der von
Plateau angegebenen Glycerinseifenlosung unbedingt den Vorzug, da sie sehr vie1 leicliter herzustellen ist als letzter&. Es
ist diese Losung ausserordentlich brauchbar zur Darstellung
P l a t e a u ’ scher Lamellensysteme , wie zur Demonstration
Newton’scher Farben.
Vereinigung zweier Seifenblaeen infolge mechaniecher Drucke.
Die Annahtne 2 wird schon durch die Beobachtung ziemlich hinfallig, dass man zwei Seifenblasen dadurch zur Vereinigung hringen kann, dass inan auf die zwischen beiden eingeschlossene Luft einen Druck xusiibt und sie so zwingt,
1) Aehnliche Erkllrungen gibt R s y l e i g h , l’roc. Roy. SOC. 34.
p. 115. 1882.
2) Journal de physique, 5 . p. 340. 1878; Beibl. 3. p. 150. 1379.
ZusammenfEiessen.
669
abzufliessen. Legt man zwei Seifenblasen aneinander, so findet
eine Vereinigung derselben in fast allen Fallen nach einiger
Zeit statt. Diese Zeit wie der dabei ausgeubte Druck werden
nach folgender Methode gemessen. An die Stelle zweier Seifenblasen treten eine Seifenblase und eine Seifenlamelle. Diese
Lamelle wird an einem kreisformigen Ringe T T (vgl. Fig. 1,
welche unter anderem einen Durchschnitt durch einen Theil
der Aufhangevorrichtung zeigt) aufgehangt. Dieser Ring wird
an einen Bugel r b b r und dieser an das untere Ende einer
sehr empfindlichen Federwaage angelothet. Gegen diese Lamelle wird eine Blase angedriickt, welche an eine Metalloffnung von wechselndem
Durchmesser angeblasen ist
und sich an dem einen Brm
eines Hebels befindet, dessen
anderer Arm nach einer bestimmten Senkung durch eine
Stiitze an derweiterbewegung
verhindert wird. Durch das
AndrUcken der Blase an die
Lamelle wird letztere um ein
bestimmtes Stuck gehoben
und dadurch ein Druck auf
die Luft zwischen Blase und
Lamelle hervorgerufen. Der
Druck entspricht genau der
Verkurzung der Feder und
knnn durch dieselbe ermittelt,
Fig. 1.
indem durch Auflegen von
Gewichten auf den Ring T T auf empirischen Wege die bestimmten Gewichten entsprechenden Verkiirzungen ermittelt
werden. Zur Messung der VerkUrzung ist hinter der Feder
(vom Beobachter abgewandt) eine Scala und vor derselben,
parallel zur Scala, eine Qlasplatte angebracht, wodurch es ermoglicht ist, den an der Feder befindlichen Zeiger (z der Fig. 1)
auf clas Spiegelbild des Auges einzustellen, sodass die jedesmalige Ruhelage der Feder genau bestimmt werden kann.
Die zwischen der ersten Beruhrung und dem Zusammenfliessen
B. Kaiser.
rerstreichende Zeit wird mittels einer sogenannten Tertienuhr
gemessen. Da, wie schon bemerkt, jede electrische Potentialdifferenz einen grossen Einfluss auf das Zusammenfliessen ausu b t , so sind Blase uncl Lnmelle mit eiriander in leitender
Verbindung. Die Vereinigung von Blase und Lamelle kann
auf verschiedene Weise stattfinden. Fig. 1 zeigt beide ror
der Vereinigung. Die Beriihrungsfliiche ist eben aufgefasst?
welche Aiinaherung wie sich spater zeigen w i d , rollstandig
gestattrt ist. Die grstrichelte Linie deutet die Blast. vor den1
Andrucken, also vor der Deformation mi. Fliessen Blase
und Lamelle ruhig zusammen, so erhalten wir die Forni
Fig. 2, platzt eine roil beiden beim Zusammenfliessen, so Fig. 3.
Es kann nun auch ein Zerreissen von einer oder von beiden
stattfinden, welche Beobnchtungen nicht mit aufzunehmen sind.
Fig. 2.
Fig. 3.
Auf diese Weise erhaltene Beobachtiingsreihen zeigten,
dass die bei verschieden starken Drucken erhaltenen Zeiten
ungefahr die gleichen waren, trotzdem von einer genauen Constanz bei gleichem Drucke nicht die Rede war. Es war
eine Divergenz bei verschiedenen Drucke kaum zu bemerken.
Dies riihrt nun vielleicht von der schon von D e c h a r m e l)
beobachteten Thatsache her, dass die Lamellen dieser Seifenzuckerlosung immer eine Reihe von Xnoten und Blaschen
zeigen , sodass man keine reine und gleichmassige Fliissigkeitsoberflache erhalt. Wenngleich die von mir benutzte LSsung niit mijglichster Sorgfalt hergestellt war, so konnten diese
Blaschen doch mikroskopischer Natur sein und auf diese Weise
Unregelmiissigkeiten in der Erscheinung hervorrufen. Aus den
1) Dechsrrne, Ann. de chirn. et de phys. (5)
22. p. 344. 1881.
Zusammenpiessen.
6S1
Versuchen ergab sich aber auf jeden Fall, dass eirie Tereinigung diuch rein mechanische Brucke auch hervorgerufen
iuerden kiinne, was im Gegensatz zu der Behauptung voii
B o y s steht, dass eine Druckverstarkung Zuni Zwecke der Vereinigung \-on Blase und Lamelle nur ein 'Platzen derselben
bewirke. l)
Einwirkung eleotrischer Potentialdifferenzen bei
awei Seifenblaeen.
Die weitere Beobachtung von Boys, dass bei Einwirkung
einer solchen electrischen Potentialdifferenz eine augenblickliche Vereinigung utattfinde 2), muss dahin modificirt werden, dass nicht schon die nllergeringste Potentialdifferenz eine
momentane Vereinigung herbeifuhre. Es wird vielmehr die
zur Vereinigung nothige Zeit nur abgekurzt uiid zwar um so
mehr, j e grijsser die Potentialdifferenz ist. Schon diejenige
eines Daniellelemeiits kiirzt dieselbe merklich ab. Um diese
Zeit zu bestimmen, wurde die vorhin angegebene Versuchsanordnung mit der Maassgabe benutzt, dass in den Blase und
Lamelle verbindenden Draht 0, 1, 2, 3 Daniellelemente eingeschnltet wurden. Der Hebel wurde so bewegt, dass der von
der Blase auf die Lamelle ausgeiibte Druck im Mittel 0,016 g
(entsprechend 2,5 mm Verkilrzung) betrug. Auf diese Weise
wurde Tabelle 1 erhalten.
Bine eleelrisehe Potentialdifferent fuhrt, wie sich aus der
Tabelle ergiebt , wenigstens bei geringeren Drucken keine
moinentane 77erein~qungherbei. Der Durchmesser der Flache,
mit der Blase und Lamelle an einander lagen, war jedesmal,
da der Druck annahend derselbe blieb , ungefahr constant.
Durch die Erregung electrischer Potentialdifferenzen wird
ein stiirkerer Druck auf die Luftschicht zwischen beiden ausgeubt , ohne dass die Beruhrungsflache vergrossert wurde.
1st diese kleiner (bei kleineren Blasen), so ist die auszutreibende Luftmenge geringer, also auch die Zeit kiirzer,
wie Tabelle 1 zeigt.
1) B o y s , Phil. Mag. ( 5 ) 25, p. 410. 1888.
2) Boys, Phil. Mng. ( 5 ) 26. p. 417. 1888.
672
3.Kaiser.
T a b e l l e 1.
~- _ DurchmesserT
der Blase
Durchmesser ,
_-__
I!
cm
3,5-4
~-
~
1,5-2
cm
- _______.
5,5 cm
3
jlo
1
-.
~~
' ri51,
23/5
der ersten
Berdhrnng
bis zur
12/,
Vereinigung 4l/,
in Secundenl S a / 5
I
1
unterso
starker Erschiitterung
statt, dass
Blase und
Lamelle
zerplatzen. ,
22/5
43/5 1
3'/5
32/5
z4/6
111,
3
)I
I
~
I
1
, lsl,
%littelwerth'/l 31/, I 12/,
"
j
I
Es tritt
eine sofortige Vereinigung
ein.
l5
4/5
~
1
15
-~
i
-
j
2/S
?
I
?
Bemerkutaq : Die weiten Grenzen, iunerhalb deren die Werthe
schwanken , finden theilmeise ihre Erkliirung durch die Schwankungen
der Lamelle, von denen diese fast nie ganz frei war.
B e e t i m mu n g der Qroeee der Beruhrungeflaohe.
In dem zwischen Blase und Lamelle (Versuchsanordnung :
Lamelle an Fecler, Blase von unten angedruckt) eingeschlossenen Luftraume kommt eine Interferenz des Lichtes zu stande,
welche am besten bei Benutzung einfarbigen Lichtes sichtbar
wird. Dass diese Interferenzfigur vollstandig mit der Beruhrungsflache iibereinstimmt, crsieht man daraus, dass die Figur
nach aussen hin scharf abgegreiizt ist. Es deutet diese scharfe
Grenze auf eineii plotzlichen Sprung in der Dicke der Luftschicht hin. Den Durchmesser der Interferenzfigur und damit
der Beriihrungsflache misst nian mittelst einer an der Glasplatte befestigten Scala.
Theoretisch bestimmt sich der Durchmesser der Beriihrungsflache folgendermassen: Blase und Lamelle erleiden bei
dem Andrucken eine Deformation und konnen die der Be-
Xusanimenfliessen.
673
ruhruiigstlache angehorigen Theile beider anniiherungsweise
als einatider parallel und eben angesehen werden. 1) 111 jeder
Seifenblase herrscht nun ein Ueberclruck uber die aussere
Atmosphkre von der Grosse 2,
.wo u die zweite Capillaritatsconstante der Seifenlosung wid R
den Radius der Seifenblase (innerer und Husserer einaiider
gleich) bezeichnet. Nach dem Andriicken der Seifenblase
an die Lamelle wirkt dieser Druck auf den eberi gedachten
Theil der Blase , auf die Beruhrungsflache vom Radius 0,
welche demselbeii aber nicht das Gleichgewicht halt , sodass
er sich durch die Luftschicht zwischen Blase und Lamelle
fortpflanzt und ihm erst das Gleichgewicht gehalten wird durch
das Gewicht w der um ein bestimmtes Stuck zusammerigedriickten Feder. Daraus ergiebt sich d a m
Die Constante u wurde von inir nach der von S o n d h a u s s 3 )
angegebenen Methode zu u = 2,75 mg pro inm bestininit. In
Tab. 2 sind die beobachteten ( 2 4 und berechneten Werthe (20)
des Durchmessers der Beriihrungsfliiche zusammengestellt.
Es ergiebt sich hieraus, dttss wenigstens bei deli griisseren
Blasen die Voraussetznng einer ebenen Beriihrungsflache und
damit einer gleichmassigen Druckvertheilung uber dieselbe
nicht sehr weit von der Wirklichkeit entfernt ist. Bei Rlasen
von kleinerem Ihrchmesser tritt diese Uebereiiistimmung nicht
so hervor, woraus man ersieht, dass dort die gemachten Vernachlassigungen von grosserem Eintluss sind. Die zwischen
erster Beriihrung und Vereinigung verfliessende Zeit wurde
zur Bestatigung fur die p. 670 angegebenen Resultate mit angefuhrt, jecloch wurden nuch eine Reihe von (mit ? versehenen)
Beobachtungen mit in die Tabelle aufgenommeri , bei denen
eiue Vereinigung gemass Fig. 2 und 3 nicht statthatte, sondern Blase und Lnmelle zerplatzten, ohne zuse.mmenzufliessen.
I)
vgirp. 670.
2) Kurz, Rep. d. Phys. 19. p. 339. 1883, nebst den Bericlitigungen
von K o n i g , Verh. d. phys. Ges. Berlin Nr. 19. p. 52. 1883. Heides
Wied. Beibl. 7. p. 751. 1883.
3) Sondhauss, Pogg. Ann. Ergbd. 8. p. 266. 1878.
dun. d. Phys. u. Chem. N. F. 63.
43
A
6 74
___
30
33
35
35
35
35
35
35
40
50
50
50
50
50
55
55
55
55
55
55
55
55
55
55
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
_
___
__
0,041
0,041
0,048
0,049
0,054
0,054
0,061
0,082
9
12
3
4
7
1
5,5
6
6
6
6
6
7
8
8
8
4
1
0,020
4
1
1
I
0,027
0,027
0,034
0,048
0,037
0,041
0,041
0,041
0,041
0,041
0,048
0,054
0,054
0,054
0,027
4
0,027
5
5
5
0,034
0,034
0,034
0,034
0,041
0,041
0,041
0,048
0,048
0,054
0,061
5
6
6
7
60
60
60
- 1-
6
6
7
7
8
8
5
9
.Kaiser.
8,s
9,1
9,9
9,9
10,5
10,5
11,l
13:s
796
870
875
973
9,o
9,5
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7
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104/5
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9,o
8,s
878
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11,0
11,5
979
11,s
10,9
11,4
11,4
11,4
11,4
11,4
12,4
13,l
13,l
13,l
10,O
12,O
10,o
10,o
11,5
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11 l5
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10,9
10,9
11,9
11,9
11,9
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14,6
+ 1,7
+ 1,s
-I- 2,l
-c 1,9
+ 1,4
f 1,2
+ 1,5
+ 1,6
+ 2,8
- 0,4
- 0,2
- 1,2
+ 0,9
-t 0,s
- 0,6
- 0,6
+ 1,4
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- 0,1
+ 0,l
+ 0,4
- 0,9
+ 0,1
+ 0,l
I ++ 0,7
0,7
+ 0,9
- 0,l
- 0,4
- 0,l
- 0,6
+ 0,6
+ 0,4
- 0,l
+- 0,6
0,3
- 0,4
Das Herausfliessen der Luft.
Dam ein Herausstromen iler Luft aus dein Raume zyischen Blase und Lamelle stattfindet, zeigt sich an der fortwahrenden Abnahme des Abstaiides zwischen Blase und La-
melle, welche sich bemerkbar macht durcli dns Waiidern der
New t o n 'schen Ringe , die man bei Beleuchtung des Luftraumes zwischen Blase und Lamelle mit einfarbigem Lichte
sieht. Die Durchmesser der einzelnen Ringe nehmeri imiiier
mehr zu, bis sie den Durchmesser der Beriihrungsflache erreicht haben. Diese Bewegung wird rascher, wenn man zwischen Blase und Lamelle eine electrische Potentialdifferenz
hervorruft. Es wild dadurch evident, dass die Luft aus dem
Raume zwischen beiden herausgepresst wird und zwar unter
dem Einfluss electrischer Potentialdifferenzen, also electrischer
Krafte starker wie sonst.
Bei Beleuchtung mit weissem Lichte wurde man gleichzeitig eine Bestimmung der Dicke der Luftschicht in bestimmten Momenten machen konnen. Eine Beobachtung auf cliese
Weise lasst sich aber bei der bis jetzt benuzten Seifenzuckerlosung nur sehr schwer durchfuhren. Wird namlich die Blase
angedruckt und mit weissem Lichte beleuchtet , so lagerii sich
drei verschiedene Interferenzfiguren ubereinander , voii denen
die in der Luftschicht entstehende fast immer durch die der
Lamelle verdeckt wird. Man muss deshalb zu einer Seifenliisung mit dickeren Lnmellen greifen. Eine solche erhalt
man, wenn mail ca. 50 ccm von der frtiher benutzten Seifenzuckerlosung rnit dem Eiweiss eines frischen Huhnereies zu
Schaum schlagt und mehrere Tage stehen lasst. Man erhalt
dann eine vollstandig homogene Flussigkeit, die bis zur vollkornmenen Klarheit filtrirt werden muss. Besonders haltbm
ist die Losung nicht. l) Eine Lamelle von dieser Losung wird
in einem Metallringe in verticaler Lage mittels zweier Busserst
feiner Neusilberdrahte bifilar an einem Stative aufgehangt.
An der unteren Seite des Ringes ist ein Draht angelathet, der
rnit einem als Dampfung dienenden Glimrnerplattchen versehen i s t , welches in ein Gef&ss mit Wasser taucht. Die
Ebene des Plattchens fallt mit der Ebene des Ringes und der
der Aufliangefaden zusammen. Die NeusilberdrBhte sind durch
einen Metalldraht mit der Oeffnung, an der die Seifenblasen
1) Es leidet diese LSsung ebenso wie die SeifenzuckerlSsung schr
durch das Stehen an der Luft. Die letztere muss man in gut schliessenden Glasgefiissen, in denen sie kocheud verschloesen wird, nufbewahren.
43 *
676
if. Kuiser.
erzeugt werden, verbunden. Wird an die Lamelle eine Seifenblase angedriickt, so werden sofort nach der Anniiherung die
der Luftschicht ihre Entstehung verdankenden New ton'schen
Ringe sichtbar. Die diinnste Stelle der Luftschicht gibt die
Farbe niedrigster Ordnung. Zu Beginn der Beobachtung ist das
eine Farbe vierter Ordnung. A19 angenaherten Werth fur die
Dicke kann man bei Beginn der Beobachtung 950.10-6 mm I)
:tnnehmen. Von diesen Farben vierter Ordnung wechseln die
Farben, wenn kein Daniellelement eingeschaltet ist, rasch bis
ungefihr zu dem Strohgelb der erst,en Ordnung (Dicke der
Luftschicht l) 1 4 0 .
mm). Von da ab ist der Wechsel
durch die weissen und grauen Farben der ersten Ordnung sehr
vie1 langsamer uiid endigt meist beim huftreten des Qraublau
( 7 9 . 1 0 - b mm). Kurz nach dem Sichtbarwerden dieser Farbe
vereinigen sich Blase und Lamelle. Die Beobachtung eines
schwarzen Fleckes fand riiclit statt und ist j a auch ausgeschlossen, da Blase und Lamelle sich vereinigen miissen. sobald der Abstand dem Radius der Molecularwirkungssphare
gleich geworden ist.
Schaltet man nun zwischen Blase und Lamelle ein Daniellelement ein, so wirtl uriter dem Einfluss drr electrischen Potentialdifferenx die Luft rascher herausgetrieben, was man (larail
erkeimt, dass die Farben rmcher wechseln. Man sieht die
Farben his zu dem Griin zweiter Ordiiung (400-300.10-~ miii)
abnehmen.
Kann ein Funken nooh naoh einer beetimmten Dickenabnahme
uberepringen ?
Es zeigte sich, dass die angewandten mechanischen Krafte
ebenso wie die auf electrischem Wege hervorgerufenen eine
Vereinigung herbeifiihren konnten ; beide sind nun auch von
derselben Grossenordnung.
Die Kraft, mit der sich Blase und Lamelle anziehen,
reducirte sich auf die zwischen den Theilen a d und y h (Fig. 1
wirksamen Kriifte. Diese beiden kreisformigen Platten vom
Radius p befinden sich im Abstande u von einander und sind
1) Quincke, Pogg. Ann. 129. p. 180. 1866.
677
Zusammenfliessen.
mit Electricitatsquellen vom Potentiale 7,und yZ in Verbindung. Auf beiden befindet sich dann die Electricitatsmenge
Die mechanische Kraft, die von der einen, beweglich gedachten Platte des Systems ausgeubt wird, ist
Hierin sind die Zahlenwerthe der Tab. 1 einzusetzen.
Die in Gleichung (11) einzusetzenden Werthe mussen in electrostatischen Einheiten ausgedruckt sein, sodass an Stelle von
2 Daniell der Werth ll/so, 10-2 2 zu setzen ist. Unter Benutzung von Gleichung (I) ergeben sich zunachst die Durchschnittswerthe fur die Durchmesser der Beruhrungsflache in
Tab. 1 und dann mit Hulfe von Gleichung (11) diejenigen fur
die zwischen Blase und Lamelle infolge des Einschaltens von
0, 1, 2, 3 Daniell hervorgerufenen mechanischen Krafte, welche
in Tab. 3 wiedergegeben sind
T a b e l l e 3.
w = 0,016 g;
in cm
__ _ _ ~
in cm
~
~
~
a = 0,0275 4.-;
cm
1
-
ItL
a = 95. lo4 cm.
xl Daniell
in g
.L.~
x3 Daniell
"Zi;aF
- -~ -
in g
E. Kaiser.
878
Wir sehen, wie sehr erheblich sich die Drucke infolge
des Einschaltens der Elemente vermehren, ohne dass sich der
Durchmesser der Beriihrungsflache verlndert. Es muss also
nach Einschalten der Elemente ein sehr vie1 rascheres Heraustreiben der Luft stattfinden.
Nach Einschalten eines Daniellelementes haben wir die
Annsherung von' Blase und Lamelle bis zu dem Grau und
Blau zweiter Ordnung verfolgen konnen. Unter Benutzung
von (11) und der dort gemachten Vernachlassigungen finden
wir, dass bci der Dicke der Luftschicht von 35.10-6 cm der
infolge Einschaltens von 1 Daniel1 hervorgerufene Druck 0,134 g,
iler Gesammtdruck also 0,150 g betragt. Dieser ist nun aber
von derselben Grossenordnung, wie der durch 3 Daniell bei
dem urspriinglichen Abstande hervorgerufene Druck. Nun
wissen wir, dass bei dem ursprungliclien Abstande bei Einschalten von 3 Daniell eine momentane Vereinigung erfolgte.
E s wird dann also bei Einschalteri von 1 Daniell nach einer
gewisseii Dickenabnahme eine momentane Vereinigung stattfinden miissen. Daraus erklart sich, weshalb wir die Farben
nach Einschalten von 1 Dan. nicht iiber die der zweiten Ordnung hinaus beobachten konnten. Diese Betrachtung ist nur
angenahcrter Natur, indem bei Einschalten der Daniellelemente
die gemachte Vernachlassigung einer gekriimmten Beruhrungsflache von grosserem Einflusse ist.
Weiter ist von Sc h u s t e r l) an der Hand der Beobachtungen
voii G a u g a i n , B a i l l e und P a s c h e n iiber dasMinimum der
Potentialdifferenz , dns bei einer gegebenen Entfernung nocli
einen Funken xwisclien zwei Condensatorkugelii iiberspringen
I h s t , nachgewiesen worden, dass dieses Minimum sich kndert
beim Verschieben der Kugeln, urid zwar in der Weise, dass
das Minimum dieser geringsten Potentialdifferenz noch bei einer
gut messbaren Grosse des Abstandes beider Kugelii eintritt.
E s betriigt diese Eiitfernung ca. 0,4 cm.a) Eine grossere Annkherung beider Kugeln erfordert immer grossere Potentialdifferenzen zum Ueberspringen eines Funkens. B ail1e fand,
dass die eirie Funkeneutladung herbeifiihrende electromotorische
Kraft bei einer Dicke der Luftschicht von 0,0015 cm neunmal
-
11 S c h u s t e r , Phil. Mag. (51 29. p. 182. 1890; Reibl. 14. p. 410.
2) 1. c. p. 190.
ZusammenfEiessen.
679
so gross ist wie bei einer Dicke von 1 cm. Von Lord Kelvin')
ist dasselbe nachgewiesen worden.
Diese Beobachtungen lassen sich nun ohne weiteres auch
auf Seifenblase und Lamelle anwenden, denn es liegt kein
Qrund vor, eine an der Oberflache verdichtete hftschicht,
wie sie S c h u a t e r als Erklarung fur die Erscheinung bei den
Condensatorentladungen annimmt , auch fiir die Seifenblasen
anzunehmen. Wollte man dann noch behaupten, das Ueberspringen eines Funkens fdhre die vollstilndige Vereinigung
herbei, so ware es nicht erklarlich, weshalb diese erst bei 80
ausserordentlich geringer Dicke der Luftschicht stattfinden soll.
Durch die von W. T h o m s o n 2) angefiihrten Beobachtungen
von S m i t h und F e r g u s o n sind fir eineii Abstand der
Condensatorkugeln von 0,00254 cm 527,7 absolute Einheiten
der electrostatischen Krafte nothig, urn eine Funkenentladung
hervorzurufen , wahrend fur grossere Abstande eine geringere
Kraft geniigen wiirde. Die fur die angegebene Funkenlange
erforderliche Kraft entspricht ungefkhr 160 000 Volt pro
Centimeter. I n meinem Falle war nur die electrostatische
Kraft eines Daniells bei einem AbstsnGe der Platten von
95.10-6 cm oder yon 11 600 Volt pro Centimeter angewandt
worden. Der Abvtand in letzterem Falle war 26mal kleiner
als der in ersterem. An das Ueberspringen eines Funkens
ist also in meiiiem Falle nicht zu denken; selbst, wenn wir
bis zu 3 Daniel1 iibergehen, kann von einer Funkenentladung
nicht die Rede sein.
Auch eine Beobachtung von JOlys) sttnde der Annahme
einer Funkenentladung im Wege. Derselbe liess zwischen zwei
mit Platinblech belegten, wenig gewolbten Glasplatten, die sehr
nahe aneinaiider gehracht waren, die Funken eines RuhmkorfT
uberspringen. Die Furiken sprangen dann nicht an der engsten'
Stelle iiber, sondern an Stellen griisseren Abstandes , welcher
immer Farben vierter und hoherer Ordnung entsprach , an
welchen Stellen sie immer infolge mechanischer Effecte Spuren
1) Lord K e l v i n , Ges. Abh. zur Lehre von der Electr. und des Magn.
Deutsch von L e v y und W e i n s t e i n . Berlin 1890. p. 244.
2) W . Thornson, Ges. Abh. (vgl. Anm. 1) p. 248.
3) Joly, Proc. Roy. SOC. 47. p. 78. 1890; J. J. T h o m s o n , Rcccnt
Researches on Elcctr. and Magnetism. Oxford 1893. p. 176.
E. Kaiser.
des Ueberspringens hinterliessen. Nach diesen Beobachtnngeu
musste , wenn die angewandte electromotorische Kraft hinreichend gewesen ware, der Funke schon bei grosserem Abstande ubergesprungen sein.
E.9 erqiebt sich aus diesen Betrachtungen, dass die Tireiniguny irifolge elec-trostatischer Yotentialdifferenzen von der Anziehung der beiden Platten h e r r u h t , dass also die h f l , welche
die Jrereinig~in.qverliindert, a m dem Raume herausgepresst wird,
ehe eine T’ereinigung stattfindet. Dadurch ware aber in %em9
aiif die beiden p . 667 geinachten Annahmen deT Entscheid xu
Giinsten der erstwen gefallt worden.
Die von Lord R a y l e i g h ausgesprochene Vermuthung,
dass das Ueberspringen eines Funkens die Vereinigung zweier
Wasuerstrahlen lierbeifuhre ’). sucht New a l l a) durch die Rechnung zu beweisen. Dabei koinmt er auch zu dem Schlusse,
dass ein Funken uriter normitlen Umstanden nicht iiberspringen
konne. Um nber hei der gemiditen Annahme, die Vereinigung
werde durch einen Funken hervorgerufen, bleiben zu konnen,
sagt er, es sei denkbar, dass in der Luft zwischen beiden ein
verminderter Druck herrsche. Daraus solle sich d a m das
Ueherspririgon der Funken erklkren. Es konnten ihm nun
hei dieser Annahme nicht die Versuche von P e a c e s ) bekannt
sein! denn diese stelien mit der Annahme in vollem Widerspruche. Es hat dieser namlich bewiesen, dass bei Verminderung des Luftdruckes zwischen zwei Condensatorkugeln, bei
so ausserordentlich kleinen Abstanden, wie sie hier in Betracht
kommen, immer grossere Werthe fiir das Minimum der Potentialdifferenz erforderlich siud, tlas rioch einen Funken iiberspringen
liisst. Die von Newall gemachten Annahmen sind also nicht
mehr zii Guiisten des uberspringenden Funkens stichhaltig.
Nun ist aber, wie sich aus dem Ausstromen der Luft zwischen
Seifenblase und Lamelle ergiebt , zwischen beiden kein verminderter Druck, sondern ein gegenuber der ausseren Atmosphire urn sehr wenig erhohter Druck. Fur zwei Wasserstrahlen
karin man n u n auch auf keinen Fall die Annahme machen,
1) Lord Rayleigh, Proc. Roy. Soc. 34. p. 145. 1882.
2) Newfill, F”d. Mag. 15) 20. p. 35. 1886.
3) J. J. TllolnsoIl, Recent hscarchcs etc. p. 89.
Zusammenfiiessen.
681
dass die Luft z wischen ihnen unter niedrigerem Drucke stehe.
Es muss von den Wasserstrahlen immer soviel Luft mitgefiihrt werden, wie durch den Drnck aus dem Raume zwischeii
beideii herausgetrieben wird. Denn sonst liesse sich nicht
erklaren, weshalb bei N e w a l l die Farben immer an einer
ganz bestimmten Stelle blieben. l)
Sohwimmende Tropfen.
Eine Anwendung finden die hier erhaltenen Resultate
auf eine bis jetzt nur wenig bekannte und beobachtete Erscheinung. Es ist niimlich jede Fliissigkeit im Stande, auf
der Oberflache derselben Fliissigkeit in Tropfenform umherzurollen. Diese Erscheinung, die sich bei allen Fliissigkeiten
beobachten liisst, zeigt sich such sehr oft im Freien. Man
sieht diese Tropfen, die wir kurz als ,,schwimniende l'ropfen" bezeichnen wollen, auf tlem Wasser zu den Seiten eines in der Beweguiig befindlichen Nacheiis dort, wo das Ruder aus dem Wasser
gehoben wurde, und an den Stellen, iiber die es sich beimRiickwiirtsfuhren hinwegbewegte. Ebenso sieht man sie beim Aufschlagen mit einem Stocke oder Zweige auf eine Wasseroberflache
auf derselben uinherlaufen. An jedem Springbrunnen spritzen
infolge des Aufschlagens der Wassermassen Tropfen in die
Hohe, welche, wenii die Fliissigkeit nicht zu sehr bewegt ist,
langere Zeit auf derselben ruhen. Beim Filtriren von Fliissigkeiten ist ebendasselbe bemerkbar, wenn die Tropfen aus nicht
zu grosser Hohe nuf die untere Fliissigkeit fallen. Auch eine
von W iillii e r 2, erwiihnte Erscheinung gehort hierher. Streicht
man eine bis zu ihrer Iialben Hohe mit Wasser gefullte Glocke
init eiiiein Violinbogen an, so wird dieselbe in Schwingungen
versetzt , die sich durch die Bewegungen des Wassers kund
thun. Haufig werden dabei ,,Tropfchen von der Stelle der
stiirksteri Schwinguiig auf die Oberflgche der Flussigkeit geworfen, welche sich eine Zeit lang halten und in regelmgssigen
E'iguren nngesammelt werden konnen".
Das Rollen dieser Tropfen auf gehTiimmtcn Fliissigkeitsoberflkchen ist schon von G o s s a r t 2 ) beobachtet worden, jedoch
-__
1 ) N e w a l l , 1. c. p. 32.
2) W i i l l n e r , Lelirb. dcr Experimentnlphysik. IV. Aufl. 1. p. 652.
2) G o s s a r t , Compt. rend. 113. p. 637. 1891; Beibl. 16. p. 181.1892.
682
E. Kaiser.
kann man dieselben auch auf jeder ebenen Oberfliiche bemerken,
wenn man aus einer ausgezogenen Glasrohre einen Fliissigkeitsstrahl gegen eine Oberflache der Fliissigkeit des Strahles austreten lasst und den Zufluss so regelt, class sich der Strnhl
5-10 mm oberhalb der Oberfliiche in einzelne Tropfen auflost.
Die einzelnen Tropfen rollen dann in lehhafter Bewegung aui
der Oberflache umher. Llsst man einen einzelnen Tropfeu
aus wenigen Millimetern Hohe auf die Oberflache fallen, so
ruht derselbe langere Zeit auf derselben, ohne sich mit ihr
zu vereinigen.
Eine grosse Aehnlichkeit mit diesen schwimmenden Tropfen
besitzt das sogenannte Leidenfrost’sche Phanomen. Beide
Erscheinungen verdanken verschiedenen Grunden ihre Entstehung, jedoch sehen wir in der Natur immer nur Complicationen beider auftreten. So kann man zunachst die
schwimmenden Tropfen unter der Luftpumpe beobachten,
wenn sich die Luft unter dem Recipienten vollstiindig mit
dem Dampfe der betreffenden. Fliissigkeit gesattigt hat (Verdampfung, also auch Leidenforst’sches Phanomen, ausgeschlossen). Von dieser Erscheinung ab kann man sie um so
besser beobachten , j e starker die Verdunstung der Unterlage
und des Tropfens selbst ist. Wahrend des Auspumpens des
Recipienten bleiben die Tropfen besonders lange liegen und
erreichen durch das Zusammeiifliessen mehrerer kleineren eine
ziemlichc Griisse. Ebenso sieht man an der freien Luft die
Tropfen grosser werden und langer liegen bleiben, zu j e hoheren Temperaturen inan iibergeht (Leidenfrost’sches Phanomen plus schwimmende Tropfen).
Dass dime Tropfen ebenfalls durch eine Luftschicht von
der Unterlage getrennt sind, ergiebt sich daraus, dass eine
Totalreflexion des Lichtes a n allen Punkten stattfindet, in
denen die Tropfeii auf der Unterlage aufzuliegen scheinen.
3 s wird also auch hier eine Vereinigung des lbopfens mit der
Unterlage erst dann eintreten konnen, wenn die zwischen beiden
eingeschlossene Luft durch de7i Druck des auf ihr lastenden
Bopfens herausgepresst ist.
Auc,h die schwimmenden Tropfen sind gegen die Annaherung electrisirter Korper ebenso empfindlich , wie zwei
Wasserstrahleri oder Seifenblaaen. Nur ist hier der Unter-
Zusammenfliessen.
683
schied, dass sich der Tropfen mit der Unterlage nur dann
vereinigt, wenn die angewandte Fliissigkeit ein Leiter oder
guter Halbleiter der Electricitat ist, welche Erscheinung sich
wohl auch bei den Strahlen zeigeii wiirde, wenn man verschiedeiie Fliissigkeiten untersuchte. Bei der Annaherung
eines electrisirten Korpers an den Strahl darf die Entferiiung
beider nur wenige Centimeter betragen, damit eine Einwirkung
auf den Strahl vermieden wird.')
Eine Erscheinung ahnlicher Art ist von E l s t e r und
Geite12) erwahnt. Dieselben liessen auf eine leitende Wasseroberflachc die Tropferi eines Zerstaubers auffallen, welche von
derselben reflectirt wurden, ohne dass eine Vereinigung stattfand, trotzdem die Tropfen mit der Oberflache in electrisch
leitende Verbindung traten.
Eine vollstandige Anwendung des bei zwei Seifenblasen
gesagten auf die schwimmenden Tropfen ergiebt sich ohne
w eitere Erlauterung.
B o n n , im August 1594.
1) G. W i e d e m a n n , Electricitat (Braunscliweig 1887) 1. p. 27;
B e e t z , Pogg. Ann. 144. p. 443. 1891.
2) E l s t e r u. G e i t e l , Wied. Ann. 26. p. 129. 1885.
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