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Die Messung der magnetischen Suszeptibilitt von Gasen.

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7 16
Die Messunng der magnetCsch em SuaxeptibblCttlt
von Gasen
Von H a n s B u c k l z e r
(Mit 12 Figuren)
Von den Methoden zur Messung von Gassuszeptibilitiiten
gestatten nur einige wenige die Suszeptibilitat der Gase direkt
zu messen. Bei den meisten wird die Suszeptibilitat eines
Probekorpers gemessen , der sich in dem zu nntersuchenden
Gas befindet. Man miBt demnach eine GroBe x - xo (xo Vo1.Suszeptibilitat des Probekorpers, x Vo1.-Suszeptibilitat des Gases)
und kann daher diese Methoden in Analogie zur Hydrostatik
als ,,magnetische Auftriebsmethoden" bezeichnen. Alle bisher
angegebenen Auftriebsmethoden geben im einen oder anderen
Punkte zu Bedenken AnlaB, so daB der Versuch unternommen
wurde, eine Methode auszuarbeiten, die die an den bisherigen
Verfahren erkannten Fehlerquellen nach Moglichkeit vermeidet.
Eine Kritik der bisherigen Methoden zeigt, daB besonders
auf folgende Punkte zu achten ist:
1. beziiglich des Gases: Vermeidung aller Temperaturstorungen im Gase, insbesondere der mit dem Druck variablen;
2. beziiglich des Probekorpers:
a) Verwendung eines MeBkorpers mit der Suszeptibilitiit
der GroBenordnung x
lo+, um Suszeptibilitaten von GroBenordnung x =
lo-@ noch mit der nijtigen Genauigkeit von
einigen Prozent messen zu konnen.
b) AusschluB jeder Veranderung seiner Suszeptibilitat durch
Adsorption des Gases, sowie einer Wasserhaut an dem MeBkorper.
c) Vermeidung von Veranderungen der Suszeptibilitat des
MeBkorpers durch Temperaturanderung.')
-
1) Vgl. H. Buchner, Ann. d. Phys. [5] 1. S. 40. 1929.
D i e Messung der magnetischen Suszeptibilitdt w n Gasen
717
Diese Forderung erfUllt ein MeSkGrper, bestehend aus einem
evakuierten Quarzrohrchen, dessen Wandstiirke B/lo mm, dessen
Durchmesser 15 mm betrug. Die Suszeptibilitat des MeSkorpers
Quanquerschnitt ist also im Verhaltnis Cessmtquerschnitt - 15 verkleinert. Da
die Suszeptibilitat des Quarzes etwa x = - 1,2.
ist, so
ergibt sich xo des MeSkorpers zu < - 1 lo-'.
Sie wurde
dnrch paramagnetisches Wolfram noch herabgesetzt (vgl. u.). Die
Adsorption von Wasserdampf bzw. Gas lLBt sich bei Quarz im
Gegensatz au Glas vollstiindig
durch PB06verhindern, wie
dies durch ausgedehnte Versuche von R. S t r o m b e r g l )
sichergestellt ist.
-
Methode
Zur Messung der Suszeptibilitat wurde folgende
Anordnung gewahlt.
An
einer horizontalen Drehwaage
(vgl. Fig. l), deren Tragwerk
und Gegengewichte g (Glasrohrchen) auSerhalb des
Magnetfeldes sich befinden,
Fig. 1
bzw. symmetrisch durch das
ganze -Magnetfeld von H o p 0 bis wieder Ho= 0 reichen, also
keine wesentliche Kraft erfahren, hangt das oben beschriebene
Quarzriihrchen R von der Lange 15 cm und der Suszeptibilitat xo so, da6 das eine Ende im Feld Ho u 0, das andere
nahezu im homogenen Feldbereich eines Magneten liegt. Die
Kraft auf das Rohrchen mit dem auBeren Querschnitt q ergibt
sich dann in bekannter Weise zu
$
-# ( X - x0)Q (HB- HOB).
Diese Kraft wird durch die Torsion des Aufhangefadens
(Qnarz) &, der mittels des Torsionskopfes T gedreht wird, kom1) R. Strijrnberg, Handlingar Stockholm 6. S. 2. 1928. Vgl. such
ausfiihrlich in Phya. Ber. 11. 8.602. 1930.
H . Buchner
718
pensiert, so da6 das Rohrchen immer wieder an die gleiche
Stelle, also gleiches Feld H kommt. Die Nullage wird durch
Spiegelablesung Sp mit Skala (Abstand 6 m) und Fernrohr
festgelegt. Lediglich bei kleineren Ausschliigen wurde nicht
kompensiert, sondern statt der Drehung am Torsionskopf der
Ausschlag auf der Skala abgelesen. Die Zulassigkeit dieses
Verfahrens hangt ganz von den speziellen Bedingungen ab und
wurde nach jeder Xnderung der Justierung erneut gepriift. Zu
diesem Zwecke wurde bei konstantem Gasdruck, also konstrtntem
(x
x,), der scheinbaren Suszeptibilitat des MeSkorpers, und
konstanter Feldstarke H der Quarzfaden tordiert und fesb
gestellt, daB uber einem Bereich, der wesentlich groBer war
als der spater zur Messung benotigte, Proportionalitat zwischen
Torsion und Ausschlag bestand. Fur den Fall konstanten
- xo) ist damit volle Exaktheit des Verfahrens gewahrleistet.
Andert sich nun bei Variation des Qasdruckes ( x - x,) des
MeBkorpers urn 1 Promille, so ist die Einstellung fur die
Methode des Nachtordierens gegeben durch
D * (1 + 0,001).
[(x - x0)(l 0,OOl)l A
D = Direktionskraft, A
q (Ha- HOB),
f u r den Fall der Ausschlagmessung dnrch:
[(x - xo)(1 0,OOl)l [ A (1 - O,OOl)] = D ,
-
+
+
-
+
was bis auf GrGBen zweiter Ordnung gleich
- x0)
A =D
ist. Mit anderen Worten: statt die Xnderung der Direktionskraft vorzunehmen, wird die h d e r u n g von A bestimmt, mit
der die Drehwaage bei konstanter Direktionskraft wieder in
Gleichgewicht kommt. Das Verfahren der Ausschlagmessung
hat den gro6en Vorzug, da6 ein Beriihren der Apparatur
wahrend der Messung nicht notig ist, wodurch diese an Zuverliissigkeit sehr gewinnt.
Die Drehwaage befand sich in einem ihrer Form angepaBten
gedichteten Messinggehause, dessen eine Seite abnehmbar mit
Picein aufgekittet war (in der Figur der fjbersichtlichkeit
wegen weggelassen). Der erhebliche, auf dem Gehause lastende
Luftdruck fuhrte manchmal bei Druckhnderung zu Verlagerungen
des Aufhiingepunktes und damit des Nullpunktes, die sehr
(X
Die Messung der rnagnetischn Suazeptibilitiit von Gasen
719
stirend bemerkbar waren. Mittels einer Druckschraube (in der
Figur nicht ersichtlich) wurde, ehe das Feld eingeschaltet
wurde, der Nullpunkt wiederhergestellt und dann erst gemessen.
Ob Nullpunktsverlagerungen auftraten, hing von Zufalligkeiten
bei der Zusammenkittung des komplizierten Messinggehauses
ab; unter den Kurven der MeBresultate ist jedesmal angegeben,
ob eine Nullpunktkorrektion notig war oder nicht.
An einem Ende des Gehilnses war die Zuleitung zu Pumpe,
Manometer und Gasvorrat angekittet, im Gehause selbst nur
wenige Millimeter vom Quarzrohrchen entfernt stand ein GefiiB
mit P,O, zur Austrocknung der Apparatur, desgleichen im VorratgefaB, aul3erdem durchstromte das Gas noch ein weiteres
Rohr mit PgOV
Empdndliohkeit und Genauigkeit
Die Empfindlichkeit der Anordnung ist bestimmt durch
das A x , das eine noch eben ablesbare h d e r u n g der Einstellung A rp hervorruft, also
oder, wenn man in die beiden Faktoren aufspaltet
(a! =
Torsionswinkel)
Man sieht daraus, daB die Dicke des Quarzfadens keine Rolle
spielt, denn wiirde man die Torsionskraft des Fadens verkleinern, wiirde zwar d a groBer, aber acp entsprechend kleiner.
dx
aa
F u r den Beginn der Homogenitat wird (unabhangig von a)
a q r m . Es ist also moglich, durch geeignete Wahl des
aa
2
Nullpunktes
beliebig groS zu machen. Ferner kann man
durch Anbringen einer kleinen paramagnetischen Masse a n geeigneter Stelle, die natiirlich empirisch gefunden werden mufl,
iiber eine weite Strecke der Skala konstant machen, so
aa
daS man die schon oben erlauterte Ausschlagmethode anwenden
kann. Die zugrunde liegende Formel heiflt dann:
*
H. Buchner
720
+
D. h. Gesamtkraft = h a f t auf Quarzrohr Kraft auf paramagnetische Masse. FaSt man die GroSen mit x, zusammen,
so bleibt fiir H , = konstant und Hz = konstant die h d e r u n g
der Kraft proportional Ax,,
Verwendet wurde Wolfram, das nach Honda') einen temperaturunabhangigen Paramagnetismus hat.
Auf diese Weise wurde folgende Empfindlichkeit erreicht
entsprach a = 265 O,
,, sp = 10-15mm je nach Justierung,
xLun = 3,08 * 10"
1,
sp = 2650-4000 mm,
), - A x = 1 lo-".
Arp=lmm
xLua= 3,08
4 = 1 0
Die Genauigkeit der Messung hangt vollsfandig von der
Reproduzierbarkeit von HI* ab. Die Konstanz des Stromes
wurde mit einem geshunteten Hartmann- und Braun-Milliamperemeter kontrolliert und betrug bei 2,5 Amp. f 0,67
oder rund 0,25 Promille. Eventuelle Hystereseerscheinungen
wurden durch jedesmaliges Entmagnetisieren bei der gebrauchten
Stromsfike vermieden. Setzt man H , = k - I , (der Magnet war
nicht gesattigt) so ergibt sich die Genauigkeit von Hla zu
& 0,5 Promille, eine Abschatzung, die sicher nicht zu giinstig
ist. Da die Suszeptibilitat des MeBkorpers nach Anbringen
des Wolframs etwa xo = - 7,5
betrug, ist eine MeSgenauigkeit von A x = & 4 lo-" sicher verburgt.
Da der MeBkSrper aus temperaturunabhangigem Material
bestand, konnte a d besondere Kuhlvorrichtungen verzichtet
werden, xumal das Messinggehause eine ausreichende Luftkuhlung darstellt. Der Strom blieb zudem immer nur kurze
Zeit eingeschaltet, so daB eine Erwarmung des Magneten nicht
eintrat ( A t < 0,59, wie mittels einer Thermosilde von 5 FeKonst,antan-Elementen festgestellt war.
Die FeldsYarke betrug nach Messung mit einer Wismub
spirale rund 3000 Gauss bei 2,5 Amp.
.
-
1) K. $onda, Ann. d. Phys. 32. S. 1027. 1910.
D i e Messung der magnetischen Suszeptibilitdt om Gasen
721
Ergebnieee
Nachdeln der Apparat mit Luft geeicht war (vgl. Tab. l),
wurde znnachst getrocknetes CO, aus einer Handelsbombe
untersucht.
Tabelle 1
Eichung mit Luft
100 mm Luft ( A x = 40,5 .lo-'") geben A 01 = 35O.
lo Toraion entapricht also A Y = 1,lti.10-1O.
lo Torsion entspricht A cp = 16 mm.
Die Suszeptibilitiit fur CO, aus der Bombe ergab sich zu:
- 6,6. 10-lo, daraus berechnet sich der 0,-Gehalt zu 1,25 Promille. Die p,%-Kurve ist geradlinig, zwei verschiedene Messungen
x=
sind in Figg. 2 und 3 gegeben (die Zahlen geben die Reihenfolge der MeSpunkte an).
Nun wurde 0,-freies CO, eingefullt (Reinigung durch
gliihende Cu-Spane nach der G l a s e r schen V0rschriftJ.l) Das
Die Kurven sind innerhalb
Ergebnis zeigen die Figg. 4-6.
der Fehlergrenze vollskindig gerade, fur die Suszeptibiliat der
1) A. G l s s e r , Ann. d. Phys. [5] 3. S. 1119. 1929.
H. Buchner
122
Bomben-CO,.
Zwischen 100 und 0 mm Nullp.
verlagert.
Aus Neigung: x = - 6,6* lo-'";
Empfindlichkeit wie Tab. 1
Bomben-CO,.
Nnllpunkt konstant.
Aus Neigung: x = - 6,6 10-'0.
Demnach: CO, + 1,25 PromilleO,.
Empfindlichkeit wie Fig. 2
Fig. 2
Fig. 3
-
Reine CO,.
Empfindlichkeit nicht beetimmt.
Mit Nullpunktkorrektion!
Fig. 5
Fig. 4
Reine CO,. Nullpunkt konetant. Bei 100 mm undicht geworden,
Empfindlichkeit wie Fig. 2. Bus Neigung: xcq = - 8,5 *
Die Messung der magnetischen Suszeptibilitiit von Gasen 723
-
reinen Kohlensanre ergibt sich der Wert xco0 = 8,6-10‘lo
& 0,4 10-lo in befriedigender nbereinstimmung mit den
bisher gefundenen Werten (x = - 8,3
T a k B S o n 6;
~ = - 9 , 3 . 1 0 - ~E~. L e h r e r ; x = -8,4.10-10 bzw. 7,97.10-1O
A. Glaser).
-
Reine CO,. Empfindlichkeit :
1 mm = 1,66.10-l1.
Aus Neigung: x = - 8,8.10-1O.
Mit Nullpunktkorrektion
Fig. ti
CO, + 4,3 Promille 0,.
Emphdlichkeit wie 7.
Aus Neigung: x = - 2,8
(berechnet: - 2,5. 10-lo).
Nullpunkt konstant. Stiirung bei
200 mm, Measung abgebrochen
Fig. 8
-
-
CO, + 3,3 Promille 0,. Empfindlichkeit wie bei Figg. 2-4.
x = - 3,4 * 10--’0.
Nullpunkt konstant
Fig. 7
Bus Neigung:
+
CO, 2 Promille 0,.
Empfindlichkeit wie Fig. ti.
Aus Neigung: x = - ti,1
(berechnet: x = - 5,S.10-1”).
Mit Nullpunktkorrektion
Fig. 0
Sodann wurde CO, mit 0,-Zusatzen verschiedener GrOSe
gemessen. Als Ausgangsmaterial diente ungereinigte CO,(CO,
1,25 Promille 0,), der die entsprechenden Mengen Luft l) zugegeben wurden. Nach Zusatz von 2 Promille 0, ergab sich
+
1) Diamagnetischer N, ohne EinfluS.
724
H. Buchner
wieder eine gerade p,x-Kurve mit der Neigung x = - 3,4-10-10
statt, wie berechnet, x = - 3,7. 10-lo, also innerhalb der
Fehlergrenze gute ffbereinstimmung (Fig. 7). Ferner wurde
gemessen CO, + 4,3 Promille 0, (Fig. 8) nnd CO, + 2 Promille 0, von gereinigter CO, ausgehend (Fig. 9). Keine dieser
Kurven zeigt eine Abweichung Ton der Geradlinigkeit, so daf3
1. die Druckunabhangigkeit der Massensuszeptibilitit x
bei CO, (da: x = x/d, d = Dichte);
2. die Giiltigkeit des W i e d e m a n n schen Mischungsgesetzes bei CO, + n Promille 0, fiir Drucke zwischen 0 bis
600 mm, n zwischen 1,25-4,3 mit einer MeSgenauigkeit von
-& 4. lo-” sichergestellt ist.
Dieknssion der Glaser sohen Messangem
Die oben mitgeteilten Ergebnisse widersprechen den
von A. G1as e r veroffentlichten Messnngen. Zunachst fand
G 1a s e r l), da6 bei diamagnetischen Molekulgasen x vom
Gasdruck abhangen soll. Diese Anomalie, der a19 rein magnetische Erscheinung behandelt, jede Erklarungsm6glichkeit
mangelt, ist von verschiedenen Seiten auf Veranderung der
Suszeptibilitjit des Me6k6rpers mit dem Druck zuriickgefiihrt
worden. G. H a m m a r ? bringt die Erscheinung in Zusammenhang mit der Anwesenheit von Wasserdampf. I n Anbetracht
der anscheinend vorziiglichen Trocknung der G1as e r schen
Apparatur konnten die Versuche nicht uberzeugen. In einer
friiheren Arbeit hat der Verf.3) gezeigt, daB kleinste Temperaturdifferenzen in der Glaserschen Apparatur geniigen,
um die Anomalie vorzutauschen. G l a s e r hat in einer spateren Arbeit )’ das Vorhandensein solcher Temperaturdifferenzen
unwahrscheinlich gemacht und auBerdem neue Druckanomalien bei C0,-0,-Gemischen gefunden 5), die mit Temperatureffekten am Stabchen schwerlich zu erklaren sind.
Es blieb die Vermutung, adsorbierte Schichten, sei es
von Wasserdampf, sei es vom untersuchten Gas an dem
1) A. G l a e e r , Ann. d.phys. 75. S. 459. 1924; 78. S. 641. 1925.
2) G.Hammar, Proc. Nst. SOC.Am. 12. S. 594. 1925.
3) H.B u c h n e r , Ann. d. Pbye. [5] 1. 6. 40. 1929.
4) A. G l a e e r , Ann. d. Phya. [S] 4. S. 82. 1930.
5) A. G l s e e r , Ann. d. Phye, [5] 2. S. 233. 1929.
Die Messung &r magnetischen Swzeptibildat uon Gaaen
725
Probekorper, und damit Veranderungen dessen Suszeptibilitat
seien fiir den Effekt verantwortlich. Um dies klarznstellen,
wurden Versuche unternommen, die im folgenden mitgeteilt
werden.
Meeeung mit Os
Ziel dieser Untersuchnngen war festzustellen, welche
Druckabhangigkeit gemessen wird, wenn von jeder Trocknung
Abstand genommen, aber auf Ausschaltung aller Temperaturstorungen groSte Sorgfalt verwendet wird. Gemessen wurde
mit der Faradaymethode, wie es auch G l a s e r getan hatte.
Der MeBkorper w a r aus Quarz (diamagnetisch) und Sn (paramagnetisch) hergestellt. Da beide Materiale keinen Temperaturkoeffizienten von x zeigen, geniigte Konstanthaltung
der Temperatur durch Luftkuhlung auf einige Zehntel Grad.
Die zuerst mit Luft gemachten Versuche gaben kein
klares Bild, weshalb zu 0, iibergegangen wurde. Dabei ergab
sich als erste Tatsache, daB die Xnderung der Suszeptibilitat
rnit dem Druck fur die gleiche Druckvariation nicht konstant
ist, sondern ganz davon abhangt, wiebald nach der Druckanderung gemessen wird. Eine Messung sofort nach Druckiinderung gibt eine groBere Suszeptibilitatsiinderung, nach
lhgerer Zeit ist die .hierung zuriickgegangen und es bleibt
nur eine kleine Differenz. &St man mehrmals rasch hintereinander verschiedene Drucke, so wird die Einstellung instabil und erreicht erst nach langerer Zeit einen Wed, der
dem Ausgangswert sehr nahe liegt. So gewonnene Kurven
zeigen Figg. 10 und 11. Dabei bedeuten die gestrichelten
Linien rasche Druckanderung mit sofortiger Messnng, die
Pfeile langeres Stehenlassen bei demselben Druck. DaS es
sich hierbei urn reproduzierbare VorgLnge handelt, sieht man
aus Fig. 11 (Zusammenfallen der Punkte bei 700 mm), sowie
aus der nahezu gleichen Steilheit der gestrichelten Linien.
Die ausgezogene Qerade der Figg. 10 und 11 gibt die ungehhre Neigung bei langsamer Drnckanderung bzw. Messung.
Die Erklarung der Erscheinung diirfte folgende sein: Auf
dem MeSstabchen ist 0, adsorbiert, wobei der Wasserdampf
die Rolle eines Losungsmittels fiir 0, spielt. Wird der Druck
rasch geilndert, bleibt die 0,-Haut unverandert erhalten, die
H.Buchner
726
Suszeptibilitat des MeBstabchens ebenfalls , man erhalt eine
groBe h d e r u n g der Suszeptibilitat, bezogen auf das Gas.
Dieser Zustand des Ungleichgewichtes laBt sich aber nicht
I
Druckabhlingigkeit bei 0,.
a = Torsionewinkel
Fig. 10
Wie Fig. 10,
jedoch halber Mdstab.
Von 350-0 mm. Instabilitat !
Fig. 11
beliebig weit ausdehnen, sondern einmal mu6 sich dss Gleichgewicht herstellen. WiChrend dieser Zeit ist die Einstellung
instabil.
Verilndert man den
G a s h c k langsam und mi6t
erst nach einiger Zeit, so hat
das Stabchen die entsprechende
Menge 0, abgegeben, es ist also
diamagnetischer geworden, das umgebende Gas ist ebenfalls diamagnetischer geworden, also ist
die Differenz kleiner als im Ungleichgewichtsfalle. Fig. 12 zeigt
Glaserkurve
eine Kurve, die gemessen wurde,
bei ungetroeknetem 0,.
ehe der wahre Sachverhalt erkannt
Adsorptionseffekt
war.
Sie zeigt die Form der
wie in Figg. 10 und 11
Glaserschen
Kurven bei CO,. Ob
Fig. 12
das reiner Zufall ist oder nicht,
mochten wir nicht entscheiden. Die Reproduzierbarkeit (aufw k t s und abwiirts gemessen) spricht dagegen.
Zur Kontrolle berechnen wir die durch diese Erklarung
geforderte 0,-Schichtdicke. Der Einfachheit halber sei an-
Die Messultg der magnetischelt Suszeptibilitat von Gasen
727
genommen, die Suszeptibilitat des Gases ergebe sich bei langsamer Druckanderung zu x = 0, so wiirde das bedeuten, das
Stabchen kann ebensoviel adsorbiertes 0, abgeben, wie es 0,
verdrangt. Bezeichnet N die Anzahl der Molekiile pro Kubikzentimeter bei 760 mm Druck, so ist die vom Stabchen mit
dem Volumen 9 = 26.0,7a n mms veranderte Anzahl: Nst =
N . v = 2,7.1019 0,035 3 rund 1 1Ol8. Diese 1 10"' Molekiile
sind a d der Fliiche F = 25,2.0,7 I ,ma unterzubringen. Die
Schichtdicke ist also D = 3-10-6cm oder rund 100 Molekule.
Diese Zahl steht zwar im Widerspruch zu den Arbeiten
von Langmuir, der nur wenige Molekiilschichten zulaBt,
wird aber gestiitzt durch Angaben von Stramberg'), der far
Wasserhauta an Jenaer alas bis zu 280 Molektilschichten
findet, so daB eine Adsorption von 0, in der Wasserhaut vom
angegebenen Betrag nicht unmoglich erscheint, zumal die Zahl
100 die oberste Qrenze darstellt.
Durch diese Versuche ist gezeigt, daS an dem MeSkorper
Adsorptionseffekte auftreten konnen, die die eigentlichen magnetischen Vorgange falschen. Leider war es nicht moglich,
dieselben Versuche mit CO, durchzufhen, hierzu reichte die
Empfindlichkeit der Anordnung nicht aus. Dagegen wurde
mit der anfangs beschriebenen Q o u y schen Methode Messungen
mit ungetrockneter CO, gemacht. Es ergaben sich Abweichungen,
die in der Richtung der Qlaserschen Anomalie lagen (dreimal zu groBe Suszeptibilitlit bei niederen Drucken), doch gelang es nicht, eine vollstindige Kurve zu reproduzieren. A11zuviel Miihe auf diesen Punkt zu verwenden, schien nicht
lohnend, nachdem von anderer Seite (vgl. unten) gerade dies
einwandfrei untersucht ist.
Zneammenfaeeende Diekueeion
uber die Ulasereohe D~lokabhandskeitn~nom~lie
Die Frage nach der Bealitiit der Druckanomalie, die
A. Qlaser gefunden hat, ist im Laufe der Zeit in so vielen
Arbeiten behandelt worden, da0 es notwendig erscheint , eine
Zusammenstellung und abwiigende Wttrdigung der Ergebnisse
zu bringen,
1) R. Stramberg, a. a. 0.
H . Bwhnm
128
Die Druckabhangigkeit der (30,-Suszeptibilittit hat untersucht:
E. Lehrer') rnit einer direkten Methode (ohne Mepk&per) und bei einer MeSgenauigkeit von d x = +_ 0,l 10-lo
(die Glaserschen Abweichungen sind von der GroBe A x =
1,5.10'10) weder die Druckanomalie (CO,), noch die Mischungsanomdie (CO, n Promille 0,). A. Glaser,) hat eine
Untersuchung angeldindigti, weshalb mit der Lehrerschen
Methode die Anomalien nicht zu finden sind. Verf. glaubt
ohne Kenntnis der Glaserschen Bedenken sagen zu konnen,
daf3 die flbereinstimmung mit anderen Ergebnissen (richtige
Absolutwerte fur verschiedene Gase, richtige Curiekonstante fur
0,) sehr zugunsten der L e h r e r when Methode spricht.
G. Hammars) findet mit Faraday-Curiemethode (genau
wie Glaser) einmal die Druckanomalie, dann nie wieder und
fiihrt sie auf Wasserdampf zuriick. A. Glaser glaubt, daS
Hammar 1 Promille 0, in der CO, gehabt habe, welche
Mischung nach Glasers Messungen immer normale Druckabhangigkeit gibt.
V. J. Vaidyanathan') findet mit einer modifizierten
Faraday-Curiemethode keine Druckanomalie bei allerdings
nicht besonders guter innerer ffbereinstimmung der Messungen.
Fr. B i t t er6)erhillt rnit verbesserter Faraday-Curiemethode
(MeSkorper rnit Suszeptibilitat x = 0) nach Awtroc7cnun.g der
Apparatur und des Gases mit fliissiger Luft keine Anomdie
bei CO,; trocknet er dagegen nur rnit PBOb,so erhiilt er die
Anomalie. Gegen die Reinheit der verwendeten CO, durften
nach B i t t e r s Angaben keine Bedenken bestehen.8)
In der vorstehend beschriebenen Untersuchung zeigt Verf.,
da6 eine modifizierte Gouy sche Methode bei gleicher Feldstilrke wie G l a s e r bei MeSgenauigkeit von f 4.10-11 keine
+
1) E. Lehrer, Ann. d. Phys. 81. S. 229. 1926.
2) A. G l s s e r , Ann. d. Phye. [5] 3. S. 1119. 1029.
3) 0. Hammar, Proc.Nat. SOC.Am. 12. S. 594. 1925.
4) V. J. Vsidyanathsn, Ind. Journ. Phys. 1. S. 183. 1926.
51 Fr. Bitter, Phye. Rev. %. 8. 1572. 1930.
6) Bitter hat such Mischungen untersucht, doch scheint er irrtiimlicherweise nicht A Promille 0,, sondern n Proz. 0, zugesetzt zu
baben.
Die Messung der rnagnetischen Suszeptibilitat von Gasen
729
Druckanomalie bei CO,, ebenso keine Mischungsanomalie liefert,
Reinigung der CO, ist nach G l a s e r s Vorschrift, auflerdem
durch Mischnngsuntersuchungen gesichert. Verf. zeigt das
Auftreten von Adsorption am MeBkorper bei ungenugender
Trocknung.
Es sind also mit den verschiedensten Methoden, zum
griiSten Teil mit vollkommen ausreichender Genauigkeit, Messungen der Druckabhangigkeit gemacht worden, die die G l a s e r schen Ergebnisse nicht bestatigen. Vielmehr konnte der Beweis erbracht werden, daB die Anwesenheit geringster Spuren
von Wasserdampf Druckanomalien, wie sie G l a s e r findet,
liefert.
F u r die anderen diamagnetischen Molekiilgase (N,, H,)
dtirften die Verhaltnisse genau so liegen, fur N, ist dies von
B i t t e r nachgewiesen worden, fur & hat L e h r e r x = konstant gefunden.
Zueammenfaseung
Es wird eine neue Methode zur Messung von Gassuszeptibilitat,en angegeben (Gou y sche Methode mit horizontaler Drehwasge).
Es wird die Suszeptibilitat der Kohlensaure gemessen, die
sich ergibt zu x = - 8,6 0,4.10-1°, in guter Ubereinstimmung mit anderen Messungen.
E s wird die Druckabhingigkeit der Suszeptibilitat fur
CO, gemessen und Druckproportionalitat von x fur Drucke
zwischen 0 und 600 mm Hg festgestellt.
E s wird die Suszeptibilitat von C0,-0,
Gemischen
(1,25-4,3 Promille 0,) gemessen und ebenfalls Druckproportionalitat zwischen 0 und 600 mm festgestellt und das
Mischungsgesetz bestatigt.
Es wird die Vermutung ausgesprochen, die G 1a s e r sche
Druckanomalie beruhe auf Wasserdampf; zur Bestatigung
werden Versuche mit ungetroc.knetem 0, gemacht, die betrachtliche Adsorption am MeBkorper zeigen. Unter Urnstanden
konnen anch bei 0, Glaserkurven gefunden werden. Versuche
mit ungetrockneter CO, geben Storungen, die im Sinne der
Glaserschen Anomalien liegen.
-
Annalen der Physik. 6.Folge. 7.
47
730 H . Ruchner. Messung der magnetischen Suszeptibililat usw.
Es wird eine kritische ubersicht iiber alle die G l a s e r sche Anomalie betreffenden Arbeiten gegeben und als Gesamtergebnis gefunden: die Massensuszeptibilitiit x ist vom Gasdruck unabhangig bei CO, und bei C0,-0,-Gemischen.
Die
Druckanomalie ist ein Sekundareffekt, der durch besondere
Verhaltnisse an seinem Stiabchen Cjedenfalls dessen Wasserhaut) bedingt ist.
F u r die Anregung zu dieser Arbeit bin ich Hrn. Prof.
Dr. W. G e r l a c h zu aufrichtigem Danke verpflichtet, ebenso
fur forderndes Interesse wahrend der Durchfiihrung. Hrn.
Privatdozent Dr. W. S c h u t z verdanke ich manchen wertvollen
Ratschlag.
Miinchen, Physikalisches Institut der Universitat. September 1930.
Aiimerkung :
Die Durchfiihrung dieser Versuche wurde ermaglicht, weil das
Kaiser-Wilhelm-Institut fur Physik und die Notgemeinschaft Deutscher
Wissenschaft Mittel zur Verfiigung gestellt haben, aus welchen ein geeigneter Elektromagnet, sowie ein Prihisionsamperemeter beschafft
werden konnten. Fiir diese Unterstiitzung sei auch an dieser Stelle
herzlich gedankt.
W. Gerlach.
(Eingegangen 1. Oktober 1930)
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die, gases, suszeptibilitt, der, messung, von, magnetischen
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