close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Ein Volumometer fr groe Temperaturintervalle.

код для вставкиСкачать
328
4. E&n Volurnorneter fur grope Temperaturirntervalle; vom L. Z e h m d e r .
Vor etwa zwei Jahren habe ich ein Volumometer fur
kleine Substanzmengen beschrieben l), mit dem sich verhaltnismaBig recht gute Dichtebestimmungen bei gewohnlicher Zimmertemperatur ausfuhren lassen. Durch kleine Abanderungen habe
ich nunmehr das Volumometer so eingerichtet, daB es fiir
Temperaturen von Null bis uber looo brauchbare Werte liefert.
Es scheint sogar, daB dasselbe im Bereich aller Temperaturen,
bei denen das zu benutzende Quecksilber den flussigen Aggregatzustand behiilt, d. h. von -38,8O bis +357O, Verwendung
finden kbnne.
Das Prinzip der Volumenbestimmung eines Korpers bei
von der Temperatur tl des Volumometers selber verschiedenen
Temperaturen t ist das gleiche, wie es schon in meiner oben
erwahnten Mitteilung beschrieben wurde. Der Wert des Volumens S des Korpers ist aber aus der dort abgeleiteten
Formel (2 a) zu berechnen, wenn wahrend des ganzen Versuches
der Barometerstand b sich nicht wesentlich andert. MuB auf
die Anderung des Barometerstandes Rucksicht geuommen
werden, so daB beim Eintauchen des Fliischchens von der
Kapazifat C unter die Quecksilberoberflache der (reduzierte)
Barometerstand b , dagegen bei der Druckmessung (h,) im
Volumometer der (reduzierte) Barometerstand b, ist, so erhalt
man statt jener Qleichung (1):
C-S
--
die neue:
v-s -
+
(b_ _-_h_ l ) ( l a t )
b (1 a tl)
+
C - S - _(b,_-_h,)
(1 + a t )
-~
_ - - ~ ~
v- s
6 (1
a ti)
+
(1a)
’
worin 7 - S wie in (1) das Volumen im Volumometer bezeichnet, in welches das Luftvolumen C- S expandieren kann.
1)
L. Z e h n d e r , Ann. d. Phys. 10. p. 40.
1902.
Yolumometer fiir grope Temperaturinterva~~e.
329
Fur grope Temperahrdifferenzen mu8 auf die Anderung
des Volumens S der Substanz und des Volumens C des
Flaschchens bei den verschiedenen Temperaturen Rucksicht
genommen werden. Entsprechen z. B. die Volumina C und S
der Temperatur t, die Volumina 7., und 1'3~ der Temperatur t l ,
so wird aus jener Gleichung (1):
Nachdem man das Volumen 8, bei der allen folgenden manometrischen Messungen (It) zugrunde zu legenden Zimmertemperatur bestimmt hat, ist 8 die einzige und also ohne weiteres
zu ermittelnde Unbekannte dieser Gleichung. Die Kapazitat C
des Flaschchens ist fiir die Temperatur t besonders zu bestimmen ; mit Hilfe des thermischen Ausdehnungskoeffizienten
des Glases laBt sie sick aus der Kapazitiit fur Zimmertemperatnr naherungsweise berechnen. 7, ist hier gleichbedeutend
mit dem fruheren Volumen F im Innern des Barometerrohres;
den Index habe ich nur beigesetzt, weil nunmehr alle Buchstaben ohne Index und ebenso alle mit Index zusammengehoren, abgesehen vom thermischen Ausdehnungskoeffizientena
der Luft.
F u r die Volumenbestimmung bei verschiedenen Temperaturen t ist also die Aufgabe ganz einfach die, das Flaschchen
mit der Substanz bei der betreffenden Temperatur t und bei
dem gemessenen Druck b sbzuschlieBen, dasselbe in das
Volumometer einzufuhren und die Einstelluiig und Druckablesung so auszufuhren, wie es bereits in meiner fruheren
Mitteilung beschrieben wurde. Dort habe ich auf den Vorteil,
namentlich in der einfachen Berechnung der Versuche, hingewiesen, der erreicht wird, wenn man die Temperatur des
Volumometers 4 genan gleich derjenigen des einzufiihrenden
Plaschchens t macht. Dies laBt sich bei Zimmertemperatur
leicht bewerkstelligen, wird aber um so unbequemer, j e mehr
die Temperatur t von der gewohnlichen Zimmertemperatur 4
abweicht. Vie1 einfacher ist das im folgenden beschriebene
Verfahren :
330
5. Zehnder.
In der nebenstehenden, der fruheren Mitteilung entnommenen Abbildung des Volumometers (Fig. 1) wird
an den obersten Teii seiner Rohre b b
ein erweitertes Glasrohrstuck R (Fig. 2)
angeblasen, mit Schliff und in diesen
passendem hohlen Glasstopsel s3. Der
letztere wird, zur Verminderung seines
Auftriebes , mit Quecksilber gefiillt.
Sein gleichfalls ganz aus Glas hergestellter Stiel wird abgekropft, wie
die Figur zeigt. Dieser Stopsel hat
den Zweck, den langeren Bestand betrachtlicher Temperaturunterschiede
zwischen dem im GefiiB R und dem
in der Rohre b befindlichen Quecksilber zu ermoglichen. Vermoge des
Abkropfens jenes Stieles kann der
Durchmesser des GefaBes Iz klein gehalten werden. Das Fliischchen f
mit der Substanz ist durch vier uber
federiide Stahldrahtchen geschobene
Glasrohrchen wie in einer Fuhrung
festgehalten, wie es die Fig. 3 zeigt;
in dieser Ftihrung P kann es nach
Belieben hoher oder tiefer gestellt
werden. Die Federung der Drahte
ist so stark, daB das Flaschchen
durch sein eigenes Gewicht in der
Fuhrung noch nicht herabgleitet. Vermittelvt des Stopsels sl, der in den
Schliff s1 der Volumometerrohre b
pafit, wird das Flaschchen in der
richtigen Lage festgehalten , so daB
nur der oberste Teil desselben aus
dem Quecksilber in die Luft herausragt, zur Ausgleichung des Luftdruckes im Innern des Flaschchens
und im AuBenraum. Auch der Stiel
1
h
e-
0
LA
0
L,
c
Fig. 1.
7olumometer fur grope Temper&ridmaUe.
33 1
des Stbpsels s1 ist ganz aus Glas hergestellt; die beiden gegeneinander federnden Halbringe H H (Fig. 4), in denen jene
befestigt sind, nmschlieSen
federnden Stahldahte
St6psel nicht aua der Fnhdiesen Stiel so, daS der
'rung herausfgllt. Un
mittelbar neben dem Flbchchen betindet sich das
"Ic QuecksilbergeW des Thermometers Th.
Die Temperatnrgn
derung des Qaeckailbers im
GeaS R wird hervorge
bracht durch ZuflieSen von
T
Fig. 2.
332
L. Zehnder.
warmerem bez. kalterem Quecksilber aus einer Eisenschale E E
vermittelst einer in den Boden dieser Schale eingesetzten, bis
auf den Grund des GefSiBes R reichenden engen Glasrohre.
Die Weite dieser Rohre richtet sich nach der Schnelligkeit,
mit der die Temperaturanderung bewirkt werden soll. I n der
Fig. 2 ist ZufluB von erwkmtem Quecksilber dargestellt. Das
durch den Bunsenbrenner B erwarmte Quecksilber flieBt am
Boden des GefSiBes R in dieses hinein und fallt iiber einen
AusguB in die Porzellanschale P. Von Zeit zu Zeit wird die
letztere, nachdem sie durch eine Reserveschale ersetzt ist, in
den Trichter T entleert, so daB dasselbe Quecksilber immer
wieder durch den Apparat hindurch0ieBen mug. Die AusfluBBffnung des Trichters T ist so eng gemacht, dab das Quecksilber ebenso laagsam in die Schale 3 hineinfallt, wie es aus
dieser in das GefaB M hiniiberfliegt. Dadurch wird ein Zuflul3
von moglichst gleichtemperiertem Quecksilber bewirkt. Mittels
des Quetschhahnes Q kann die Flammenhohe des Bunsenbrenners in der gewunschten Weise reguliert werden.
Ein Asbestschirm A A halt die direkte Warmestrahlung
vom Volumometer ab. Denn namentlich der unterhalb des
SchliBes s1 befindliche Teil des Volumometers soll durchweg
moglichst gleichmiiBige Temperatur bewahren. Auf das Rohr b
ist noch eine Pappschale B aufgeschoben, die ein Zubodenfallen des Pliischchens f verhutet, wenn dasselbe beim Einbringen in die Fiihrung der Glasrohrchen aus der Pinzette,
rnit der es allein angefal3t werden darf, zufallig einmal herausfallen sollte.
Der Gang der Versuche, z. B. bei hoher Temperatur, ist
nun folgender: Der Stopsel ss wird in seinen Schliff gesteckt,
nachdem das Gefa6 R ganz rnit (luftfreiem) Quecksilber gefrillt ist. Das mit der einzufiihrenden Substanz gefullte Flsschchen f wird dann von oben her in seine Fuhrung P eingeschoben und rnit dem Stopsel s1 so tief in das Quecksilber
hineingedriickt, da6 durch seinen Schliff hindurch eben noch
die in seinem Innern befindliche Luft rnit der iiuBeren Luft
kommunizieren kann. Diese Kommunikation mu8 auch beim
hochsten Stand des Quecksilbers im Gefal3 R, unmittelbar vor
seinem AbflieBen durch den AusguB, erhalten bleiben; andererseits mug aber die ganze im Fliischchen befindliche Luft noch
Polumometer fur yrope Temperaturintervalle.
333
unter der Quecksilberoberflache sich befinden, damit sie moglichst genau die Temperatur des Quecksilberbades annimmt.
Nun wird das Thermometer !!'h in das Quecksilberbad eingehangt, so daB sein QuecksilbergefaB moglichst nahe dem
Flaschchen und in gleicher Hohe mit demselben stehb. Dabei
wird etwas Quecksilber in die Porzellanschale P hiniiberfliegen.
Nachdem man so vie1 Quecksilber i n die hoher gestellte Eisenschale E gegossen hat, daS dasselbe aus der engen Rohre
auszuflieBen heginnt, senkt man diese Schale so tief, daB ihre
RGhre nahezu auf den Grund des GefaBes R reicht, wie die
Pig. 2 zeigt. Nun erwarmt man die Schale E durch den
Brenner B, gieBt das in die Schale P abgeflomene Quecksilber
von Zeit zu Zeit in den Trichter Y' zuriick, so oft, daB diesor
Trichter nie vollig leer wird. Der Brenner darf so stark
heizen, daB in 10 Min. oder sogar schon in 5Min. das Quecksilber im GefaB R von etwa 20° auf looo gebracht wird. 1st
die gewiinschte Temperatur nahezu erreicht, so wird der
Brenner B mittels des Quetschhahnes Q so klein gestellt,
daB die Quecksilbertemperatur moglichst konstant bleibt. Bei
vorsichtiger Regulierung des Brenners, namentlich wenn Luftstromungen von der Flamme ferngehalten werden, gelingt es
leicht , diese Temperatur eine Viertelstunde lang im Bereich
von etwa 3 bis 5 Zehntelgraden konstant zu halten. Werden
ganze Versuchsreihen bei einer und derselben Temperatur ausgefiihrt, so wird man die anfangliche Erwarmung der Schale 3
durch einen zweiten Bunsenbrenner vornehmen, den durch den
Quetschhahn Q regulierten Brenner B dagegen moglichst unverandert lassen, damit er, solange er brennt, in stets gleichmaBiger Weise die Schale auf derselben hohen Temperatur
erhalte.
Nachdem das Thermometer wahrend einer Viertelstunde
konstante Temperatur angezeigt hat, wird das Flaschchen durch
HinabstoBen des Stopsels s1 so tief unter das Quecksilber getaucht, dab auch der ganze Schliff des Stopsels s1 noch unter
der Quecksilberoberflache verschwindet. Diese Vorsicht ist
unbedingt geboten, weil bei der spiiterhin bewirkten Abkiihlung
des Quecksilbers die Luft im Flaschchen einen geringeren
Druck annimmt, so daB aus dem AuBenraum Luft in das
Flaschchen eingesaugt wurde, wenn etwa durch ungeniigendes
334
L. Zehnder.
Untertauchen desselben kapillare Luftraume zwischen dem
Quecksilber und den das Flaschchen fiihrenden Glasrohrchen (P)
bestehen blieben. Aus demselben Grunde wird der Schliff sl
nach jenem Hinabstoaen noch ein- bis zweimal um einige
Millimeter rasch gehoben und langsam wieder gesenkt, damit
nicht eine Luftblase zwischen ihm und dem Flaschchen sitzen
bleibt.
Unmittelbar nach dem Untertauchen des Flaschchens wird
der Brenner B an seinem Haupthahn abgedreht, das heiBe
Quecksilber aus dem Trichter T entfernt; statt dessen wird
kaltes Quecksilber in den Trichter gegossen so lange, bis das
Thermometer Th infolge des iiunmehrigen Zirkulierens von
kaltem Quecksilber ungetnhr Zimmertemperatur anzeigt. Nunmehr lost man den Stopsel s3 durch Drehen desselben, und
hebt ihn vorsichtig heraus, ohne das Fyaschchen f zu beruhren,
welches sonst wegen seines starken Auftriebs im Quecksilber
leicht aus seiner Fuhrung herausspringen wurde. Sollte sich
dieser Stopsel s3 vermSge der vorhergehenden Erwarmung des
G e f a e s R in seinem Schliff festgeklemmt haben, so wurde ein
leichter Druck abwarts auf das unten auf dem Gummipfropf p
(Fig. 1) aufsitzende Volumometerrohr 6 geniigen, um durch den
entstehenden hydrostatischen Drucli den Stopsel aus seinem
Schliff herauszudrucken.
Wahrend des Heraushebens des
Stopsels s3, sowie des Thermometers Th aus dem Quecksilber
laBt man immer noch kaltes Quecksilber in das GefaB R fliegen,
damit sich die Quecksilberoberflbhe nie zu weit senkt und
etwa in die Nahe des Versuchsflaschchens gelangt.
Durch Wiirmeleitung wahrend der Periode der Heizung
hat das unter dem Stopsel ss befindliche Quecksilber eine
etwas hohere Temperatur angenommen, wenn auch diese Temperatursteigerung von oben nach uiiten rasch abnimmt. Es ist
deshalb zweckmaBig, den zwischen den Schliffen s1 und s3 befiiidlichen Raum gleichfalls mit kaltem Quecksilber auszuspulen,
durch Senken der Schale E, aus der das kalte Quecksilber
ausflieBt. Die Vorsicht erheischt, .daB der aus der Schale 3
austretende Quecksilberstrahl ein konstanter, nie durch Luftblasen unterbrochener sei. Denn eine Luftblase, die sich zufhllig am Versuchsflaschchen f emporarbeitete, wiirde sehr
wahrscheinlich, vermoge des nunmehr im Fltischchen herrschen-
Volumometer fiir grope Temperaturintervalle.
335
den geringeren Druckes, durch seinen Schliff hindurch ins
Innere gesaugt werden.
Nach diesen Vorbereitungen und nach Entfernen der
Schale E wird die Fuhrung F mit dem Flaschchen in die Mitte
des GefaBes R gebracht und so weit gesenkt, da8 die unteren
Enden der Fuhrungsrohrchen unmittelbar uber dem Schliff s3
stehen, so daB das Fliischchen f durch RinabstoBen des
Stopsels s1 sicher in das engere Rohr b gelangt. In diesem
wird dasselbe durch rasches Heben des Stijpsels s1 und vorsichtiges Abwartsbewegen desselben (um einige Millimeter) ein
paarmal etwas gehoben und wieder gesenkt und schlie5lich so
weit hinabgestoBen, bis der Sttipsel s1 in seinem Schliff festsitzt. Sodann wird etwa die Halfte des i m GefaB R befindlichen Quecksilbers abgesaugt, damit es beim Heben des Volumometerrohres nicht zufallig uberfliebt. Der weitere Gang der
Versuche ist genau derselbe, wie er schon in der oben erwahnten Arbeit fur die bei Zimmertemperaturen auszufiihrenden
Versuche beschrieben worden ist. Wegen der starken Temperaturunterschiede, die das GefaB R gegenuber den tiefer
unten befindlichen Teilen des Volumometerrohres zeitweise zeigen
mu8, ist es bei diesen Versuchen ganz besonders empfehlenswert, nach der Entfernung des Flaschchens aus dem Volumometer die Temperatur des Quecksilbers unmittelbar unter dem
Schliff s1 vermittelst eines entsprechend dunnen eingesenkten
Thermometers zu bestimmen. Diese Temperaturangabe wird
man fur die durch das Flaschchen ins Volumometer eingefuhrte
Luft in ihrem expandierten Zustand verwenden. Fiir die Reduktion der Volumometer-Quecksilbersauleauf 0 O nimmt man
zweckmaBig den Mittelwert aus den vor und nach jedem Versuch im oberen Teil des Volumometerrohres und im unteren
Teil desselben bez. im Gefab G (Fig. 1) abgelesenen, also im
ganzen aus vier Temperaturen.
Meine Versuche zur Prufung der Anwendbarkeit dieses
Volumometers fur Temperaturen bis etwa looo erstrecken sich
auf Qnecksilber und auf Schwefel. Die Erwarmung des Quecksilbers wurde noch nicht in der oben beschriebenen Weise vorgenommen, sondern in primitiverer Weise durch Einstecken
eines Schenkels eines hufeisenformigen Eisenstabes , dessen
anderer Schenkel vermittelst eines Bunsenbrenners erwarmt
336
L. Zehnder.
wurde, in das QuecksilbergefAS R. Durch Regulierung der
Luftzufuhr zu jenem Brenner konnte ich die Quecksilbertemperatur ziemlich konstant halten. Dies Verfahren ist aber
weniger empfehlenswert als das oben beschriebene, weil hier
das Quecksilber an der Oberfiache des GefaBes R in erster
Linie auf hijhere Temperatur gebracht wird und diese dem
tiefer liegenden Quecksilber durch Leitung mitteilen mug,
wiihrend dort das erhitzte Quecksilber am Boden des GefaSes R
austritt und daher eine gleichmaSige Durchwarmung allen
Quecksilbers gewahrleistet. In der Tat sind mit meiner oben
beschriebenen Warmvorrichtung erfolgreiche Vervuche im
hiesigen mineralogischen Institut ausgefiihrt worden, die voraussichtlich an anderer Stelle veroffentlicht werden.
Im folgenden teile ich meine eigenen Versuchsergebnisse
mit. Die Tabellen bilden im AnschluS an meine friihere Mitteilung uber das Volumometer eine fortlaufende Reihe. Ibre
Nummer bezieht sich wie dort auf die chronologische Reihenfolge. Es bedeuten darin wiederum:
t die zu den neben ihnen stehenden Queckailberstiinden gehiirenden Temperaturen, in Zentigraden;
h die Quecksilberstiinde im Volurnometer, mit eingefiihrteln Fliischchen
voll Substanz;
b, die auf 0 O reduzicrten Barometersttinde, aua den Beobachtungen interpoliert.
Die erste Versuchsreihe bezieht sich auf das nahezu voll
Quecksilber bei Zimmertemperatur eingefuhrte Fhschchen, entspricht also der Tabelle 3 meiner friiheren Mitteilung. Durch
diese Versuche. wollte ich prufen, ob das Flaschchen seine
fruhere Beschaffenheit, namentlich bezuglich des MitreiBens von
Luft an seiner OberHache, merklich beibehalten habe.
T a b e l l e 10. Nr. 10.
t
h
bo
19,5
20,2
71,OO
70.89
70,99
71,69
71,67
71,65
71,63
71,61
71,59
20,o
20,8
21.1
21,4
70,70
70,85
70,91
Volumometer fur grope Temperaturintervalle.
337
Das Volumen des im Flaschchen befindlichen Quecksilbers
ergab sich zu 0,30460 ccm, die Kapazitat des Flaschchens ist
wie fruher 0,30754 ccm, also die Differenz: 0,00294 das Volumen der im Flaschchen eingeschlossenen Luft. Aus der
Tab. 10 erhalt man dagegen fur das Volumen der mit dem
Flaschchen in das Volumometer eingeftihrten Luft die 6 Werte:
C-8
= 0,00911
0,01010
0,00879
0,01176
0,00901 ccm.
0,00989
Die Differenzen beider Volumina ergeben die gesuchten Korrektionswerte:
0,00617
0,00716
0,00585
0,00882
0,00607 ccm,
0,00695
welche ihren absoluten Betragen nach merklich geringer sind
als die in der fruheren Beobachtungsreihe Tab. 3 gefundenen
Korrektionen, aber um weniges graBer als die aus der dortigen
Tab. 2 berechneten Korrektionen, in Ubereinstimmung mit der
damals gegebenen Erklarung der Ursache solcher an sich
immerhin kleiner Differenzen von etwa 2 cmm.
Gewohnlicher Stangenschwefel, in kleine Stiicke gebrochen,
ergab bei Zimmertemperatur die Versuchsreihe :
T a b e l l e 11. Nr. 11.
t
bo
h
60,91
60,46
60,77
60,68
60,46
60,69
21 ,o
20,3
21,4
21,6
21,95
22,l
71,38
71,03
71,12
71,lO
71,09
71,04
Daraus erhalten wir unter Berucksichtigung der oben gefundenen Korrektionswerte die Volumina:
S = 0,1803
0,1798
0,1806
0,1804
0,1794
Die Masse des Schwefels betrug 0,3769 g.
beiderlei Werte ist :
2,090
2,096
2,087
2,089
2,100
0,1806
Das Verhaltnis
2,087
das arithmetische Mittel gibt: d = 2,091 fur die Dichte des
rhombischen Schwefels bei 21,4 O.
Annalen der Physik. 1V. Folge. 15.
22
338
A. Zehnder.
In L a n d o l t und B o r n s t e i n s Tabellen’) findet man fur
naturlichen rhombischen Schwefel die Dichtebestimmungen von
Pisat i : 2,0748 bei Oo; von Deville: 2,070 bei mittlerer
Temperatur. Die mit meinem Volumometer gefundene Dichte
ist um etwa 1 Proz. groJ3er. Im allgemeinen, soweit nicht die
Unsicherheit der hier benutzten Methode wegen der kleinen
verwendeten Substanzmengen eine zu groBe ist, muB mit derselben eine groBere Dichte aller Substanzen erhalten werden,
welche infolge von Sprungen und Rissen , uberhaupt Poren
aller Art, Luft oder Flussigkeiten eingeschlossen halten, weil
im Vakuum die Luft und fast alle Flussigkeiten aus solchen
Poren austreten. Der wahren Dichte des Materiales wird dieser
hiihere Dichtewert besser entsprechen, als jene niedrigeren
Ergebnisse.
Fur die bei hoherer Temperatur ausgefiihrten Beobachtungen lasse ich ein Beispiel meiner Ablesungen folgen :
Ta be l l e 12.
t,
to = 20,2
103,O
103,O
103,05
102,95
102,95
103,O
103,15
103,O
103,O
103,O
103,O
103,O
103,O
102,9
103,O
12
13
14
15
16
17
18
= 20,3
Beginn: gh45’.
[b] = 71,85, [t]= 19,1
konst. von loh 9’ bis 10h23’
unterget. [b] = 71,86,
[t]= l9,2
~~
t = 103,O
t,
= 21,l
hl = 64,38
tl = 22,3
(n = 21,o
bo = 71,62
1) H. Landolt u. R. B o r n s t e i n , Physika1.-chem. Tab., 2. Aufl.,
p. 119. Berlin 1894.
Poluniometer f u r grope Temperaturintervalle.
339
Hierin bedeuten :
R vor Beginn der
Erwiirmung,
t, die Temperatur des Quecksilbers im unteren GefilB Q vor Beginn der
Erwlrmung,
Beginn der Erwiirmung um 9h 45’, konstante Temperatur erreicht von
loh 9’ bis loh 23’, sodann wurde das Flllschchen untergetaucht.
Sobald die Temperatur konstant war, wurde jede Minute (Kolumne 1)
die Temperatur abgelesen (Kolumne 2).
t ist das Mittel aus allen Temperaturen der Kolumne 2.
tJ die Temperatur des Quecksilbers im oberen GefiiB
-
Nunmehr wurden abgelesen:
t, im unteren GefaB ff nach Beendigung der Erwarmung,
-
h, der Quecksilberstand im Volumometer nach eingefiihrtem Flaschchen,
t, die Temperatur des Quecksilbers nach dem Versuch im Volumometerraum, in dem sich zuvor das Fllischchen befand.
Ferner wurden vor und nach dem Versuch der Quecksilberstand [b] und
die Temperatur [t] des Barometers abgelesen.
Zur Berechnung herangezogen wurden die unterstrichenen
Zahlen, namlich: t fur die Temperatur der Substanz beim
Untertauchen des Flaschchens; tl fur die Temperatur der Luft
im Volumometer; hl fur den QuGksilberstand im Volumometer,
welcher Stand verzittelst der Mitteltemperatur
aus den vor und nach der Erwarmung abgelesenen Quecksilbertemperaturen auf O o reduziert wurde; endlich das Mittel b,
aus beiden Barometerablesungen, auf 0 O reduziert.
Zuerst war festzustellen, wieviel Luft an den AuBenwandungen und im Schliff des Flaschchens selber bei jedem
Versuch mitgerissen wird, wenn die Versuche bei einer anderen
als der Zimmertemperatur ausgefuhrt werden. Zu diesem
Zweck fuhrte ich eine Reihe von sechs Versuchen aus mit
dem nahezu mit Quecksilber gefullten Fliischchen. Jeder Versuch bestand sus zahlreichen Ablesungen, wie sie in Tab. 12
beispielshalber notiert sind. Das Flaschchenvolumen 0,30754 ccm,
mit dem mittleren Ausdehnungskoeffizienten des gewohnlichen
Thuringer Glases auf die mittlere Versuchstemperatur 103 O
-
2a*
L Zehnder.
340
umgerechnet, ist mit 0,30825 ccm in Rechnung zu setzen.
Aus der in das Flaschchen hineingebrachten gewogenen Quecksilbermenge berechnete sich ihr Volumen zu 0,3091 6 ccm, bei
103O. Es zeigt sich also, da6 das Volumen des benutzten
Quecksilbers groBer ist, als die Kapazitat des Fraschchens,
beide auf die Versuchstemperatur umgerechnet. Die Differenz
betragt freilich nur 0,9 cmm. Indessen muB in Wirklichkeit
das Volumen des Quecksilbers auch bei jener hohen Temperatur etwas kleiner als die Kapazitat des Flaschchens gewesen
sein. Sonst wurde das bei der Erwarmung sich ausdehnende
Quecksilber den Stopsel des Flaschchens herausgedruckt haben,
was nicht beobachtet wurde. Es ist also vielleicht die wirkliche Kapazitat des Flaschchens bei 103O etwa l/soo groBer
gewesen, als sie durch die oben angedeutete Volumenberechnung
erhalten wurde. Diese Differenz , deren Ursache sich durch
entsprechende Versuche aufklaren liege, is6 indessen fur die
Versuchsergebnisse nicht von sehr wesentlichem Belang. Denn
ein konstanter derartig kleiner Feliler in der Volumenbestimmung des Flaschchens geht in die Korrektion fur die
durch AuBenwandung und Schliff des Flaschchens mitgerissene
Luft ein und wird mit dieser berucksichtigt. Daher diirfen
wir einfach die Voraussetzung machen, das Flaschchen sei
bei diesen Korrektionsversuchen vollstandig mit Quecksilber
gefullt gewesen und die wirklich mit dem Flaschchen eingefuhrte Luft komme allein auf Rechnung der Korrektion.
In der folgenden Tab. 13 sind die Ergebnisse der obengenannten sechs Versuche enthalten, und zwar nur die zur
weiteren Berechnung heranzuziehenden Temperaturen (t), 1, tl
und Quecksilberstande h,, bo, deren Bedeutung bereits in der
Tab. 12 erlautert worden ist. Diese sechs Versuche wurden
an verschiedenen Tagen ausgefuhrt.
(t)
21,l
18,9
20,l
21,2
22,l
21,9
T a b e l l e 13. Nr. 12.
4
2
1%
71,34
71,57
71,35
71,48
7 1,40
71,41
22,2
20,l
21,5
22,9
23,3
23,05
101,8
102,7
103,2
102,4
103,O
102,9
bo
71,60
71,81
71,80
71,78
71,71
71,68
Polumometer f u r grope Temperaturintervalle.
341
In die Gleichung (lc) sind daher folgende Werte einzusetzen:
S = C, weil bei der hijheren Temperatur das Fliischchen vollstiindig mit
Quecksilber gefullt mar (vgl. vorhergehende Seite),
J7, = 1,0760 nach friiherer Kalibrierungl),
8, = 0,3046 fur das Volumen des benutzten Quecksilbers bei der mittleren
Temperatur t,,
6, = 6 = bo fur den wiihrend der Versuche fast vollstiindig konstant gebliebenen Barometerstand,
die Werte b,,, h , , 1; und t am der Tab. 13. Der Quotient
der Gleichung (1c) gibt dann unmittelbar die Korrektionswerte c
der bei cler hohen Temperatur t wahrend des Eintauchens des
Flaschchens in seinem Schliff, an seiner AuBenwand und am
Stopsel s, haftenden und claher mitgerissenen Luft. Man erhalt aus jcnen sechs Versuchen die sechs Werte:
c = 0,00575
0,00510 0,00824 0,00627
0,00655
0,00601 ccm,
die sich von den bei Zimmertemperatur gefundenen Korrektionswerten weniger unterscheiden, als man erwarten durfte, namlich
nur um etwa O,? cmm.
Die Beobachtungsergebnisse von acht Versuchen mit
Schwefel bei hoher Temperatur sind in der folgenden Tabelle
enthalten :
T a b e l l e 14. Nr. 13.
.
(0
h,
tl
t
b0
22,9
23,5
21,o
22,o
22,6
22,4
22,l
20,4
63,30
63,’iO
64,38
64,28
64,18
64,42
64,47
64,40
24,O
24,l
22,3
24,O
23,s
23,4
22,6
22,3
103,O
103,O
103,O
103,O
103,O
103,O
103,O
103,O
71,04
71,05
71,62
71,70
71,73
71,76
71,76
71,90
I n die Gleichung (I c) sind einzusetzen:
C = 0,30825 ccm fur die Kapaeitlt des Flgschchens, der hbheren Temperatur t entsprechend,
1) L. Z e h n d e r , 1. c. p. 47.
L Zehnder.
342
V, = 1,0760 (= V ) wie bei sllen friiheren Versuchen,
8, = 0,1925 berechnet aus der Masse des benutzten Scbwefels 0,3789 g
mit der den Tabellen Landolt u. Bijrnsteins entnomrnenen
Dichte 1,958 des monoklinen Schwefels l),
b, = b = 4, sowie h,, t, und t aus der Tab. 14.
Man erhalt dann fur die Dichte acht Werte:
d = 1,955
I
1,915
1,910
1,915
1,921
1,915
1,912
I
1,929
Das Mittel aus den sechs besser ubereinstimmenden mittleren
Werten der Reihe ergibt die Dichte des monoklinen Schwefels
bei 103O:
d = 1,915.
Reduziert man diesen Wert vermittelst der Ausdehnungskoeffizienten des Schwefels, wie sie von K o p p gegeben wurden3,
so erhalten wir fur die Dichte des monoklinen Schwefels bei
20°: d = 1,965; mit S p r i n g s Ausdehnungskoeffizienten2) erhalten wir dagegen fur diese Dichte bei 20°: d = 1,935, wahrend
in genannten Tabellen d = 1,958 angegeben wird. Man sieht,
daB die Ubereinstimmung, in Anbetracht der geringen verwendeten Substanzmenge, gewiB als eine recht gute bezeichnet
werden darf. Allerdings fallen die Dichtewerte der ersten
und der letzten Beobachtung ziemlich aus der Reihe der
ubrigen Werte heraus. Vielleicht ist dies abweichende Verhalten so zu erklaren, daB der rhombische Schwefel eine gewisse Zeit notig hat, urn die monokline Modifikation anzunehmen, weshalb die erste Beobachtung einen groBeren Wert
der Dichte gab, einen Mittelwert der Dichten des rhombischen
und des monoklinen Schwefels. Die letzte Beobachtung muBte
dann gleichfalls eine etwas grogere Dichte ergeben, weil sie
einen Tag spater ausgefuhrt wurde, so daB der Schwefel in
der Iangen Zeit niedrigerer Temperatur sich teilweise wieder
in die rhombische Modifikation zuriickverwandeln konnte. Vielleicht riihren jene grol3eren Dichten von einer Flussigkeit, von
einer Wasserhaut her, welches Wasser sich in den feinen
Spriingen und Rissen der Schwefelkristalle festgesetzt hat und
nur langsam durch den zu verwendenden Exsikkator, sehr
rasch aber durch Evakuieren entfernt wird (vgl. p. 338).
1) H. L s n d o l t u. R. Biirnstein, 1. c. p. 119.
2) H. Landolt u. R. Bijrnstein, 1. c. p. 97.
Yolumometer f u r grope Temperaturintervalle.
343
Durch die hier veroffentlichten Beobachtungen glaube ich
gezeigt zu haben, da8 man mit der beschriebenen Konstruktion
des Volumometers sogar mit sehr geringen Substanzmengen
recht brauchbare Resultate erhalt, sowohl bei Zimmertemperatur
als auch bei von dieser stark verschiedenen Temperaturen,
zum Beispiel etwa bei looo. Nichts hindert aber, wenn grogere
Substanzmengen zur Verfugung stehen, samtliche Dimensionen
des Volumometers wesentlich zu vergro8ern. Wurde man
die Lineardimensionen des Versuchsflaschchens auf etwa das
Doppelte bringen und das Volumometerrohr selber doppelt so
weit machen, so erhielte man eine gegen 8 ma1 so grobe Genauigkeit der Messungsergebnisse, d. h. eine Genauigkeit, die
sich anderen Prazisionsmessungen von Dichten ebenburtig an
die Seite stellt. Das volumometrische Verfahren unterscheidet
sich aber , wie ich nochmals hervorheben will, von anderen
Verfahren der Dichtebestimmung namentlich dadurch, da8 es
die Dichte eher zu grog als zu klein erscheinen 1aBt.
M u n c h e n , 81. Juli 1904.
(Eingegangen 2. August 1904).
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
690 Кб
Теги
temperaturintervallen, groe, ein, volumometer
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа