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Elektricittserregung in flssiger Luft.

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706
2. E l e ~ t r . i c . i t i t t s e r r e ~ uin
~ gfEussiger Lzcft;
won H. E b e r t u r ~ d
B. A. H o f f m a m m .
(Aus den Sitzungsber. d. k. bayr. Akad. d. Wissensch. mitgeteilt von
den Herren Verfassern,)
1. Fiillt nian fliissige Luft’) in ein Becherglas und hangt
in dieselbe ein an einem Coconfaden befestigtes Metallstiick,
so erweist sich dieses, wenn man es nach einiger Zeit aus
der fliissigen Luft herauszielit und an ein Elektrosltop anlegt,
stark negntiv geladen. Wir haben diesen Versuch, welcher nie
versagt, wenn die Luft in Clem Glase schon einige Zeit gesiedet h a t , urid das isolirt aufgehangte Metallstiiclt genugend
lange in dieselbe eingetaucht war, mit Stiicken von Aluminium, Eisen, Zink, Blei, Kupfer, Silber, Gold, Platin, Palladium, Zinn und Messing angestellt.
Aber auch Nichtleiter der Elektricitat nehmen solche
Ladungen an, so: Siegellaclc, Qlas, Holz, Gummi.
Auch wenn die genannten Substanzen an einem Seidenfaden direct in die Dewar’sche Vacuumflasclie, in der die
Luft nur schwach siedet, hineingehgngt werden, nehmen sie
nach einiger Zeit die negative Ladung an.
2. Ein einfacher Voltaeffect infolge des Contactes der
heterogenen Substanzen kann nicht die Ursache dieser Ladungen
sein; deriii derselbe wurde nur ein oder zwei Volt Spannung
erzengen konnen , wahrend wir Hunderte von Volt Spannung
an den eingetauchten K6rpern ~naassen.~)Auch die niedrige
1) Die bei den Versuchen benutzte flussige Luft wurde uns in
grosseren Mengen von der hiesigen Gesellschaft fur L i n d e’sche Eismaschinen, specie11 von der Abteilung fiir Luftverflussigungsmaschinen
freundlichst zur Verfugung gestellt, wofur wir auch an dieser Stelle
nnseren hesten Dank aussprechen.
2) Rei diesen Spannungsmessungen ist nicht ausser Acht zu lassen,
dass die CapaciUit c der eingetauchten Wetallstucke meist sehr klein
gegeniiber der Capacitiit c’ der anzuwendenden Messinstrumente ist
(c’ > c). 1st also der eingetauchte Korper durch Aufnahme der Elektricitiitsmenge E zu dem Potentiale V = (E/c)geladen, so verteilt sich heim
Blektricitut.serr.egu,15/ in fEiissiger Luft.
707
Teniperatnr (- 193 bis - 183O C.) an sich kann nicht die
Ursache dcr Elelrtrisirung scin. Eher konnte man an eine
Elektricitiitserregung infolge der heftigen Verdampfung der
fliissigen Luft denlten. Die Aenderung des Aggregatzustandes
an sich kanii nber schon iiach den Untersuchungen F a r a d a y ’ s
nicht. die beobachteten Spannungsersclieinungen verursachen;
deiin in der beriihinten 18. Reihe seiner Experimentalunters u ~ l i u n g e n ~zeigt
)
er a n dein Beispielc des Wassers, dass die
Klektricitiitserregung unabhangig von der Verdampfung oder
der Aenclerung des Aggregatzustandes ist (2083). Ferner weist
er nach, dass trockene Luft in allen Fallen ganzlich unvermogend ist, durch Reibung Elektricitat zu erregen (2132).
Die fliissigc Luft sowie das aus ihr verdampfende gmfijrmige
Product muss aber als iiberaus troclten angesehen werden, da
das Wasser bei so iiiederen Temperaturen weder als Dunpf,
noch a1s E’liissigkeit bestehen ksnn, sondern der verdairipfencleii
E’liissigkeit als Elis von ausswst. niedriger Dampfspmnung
beigcmengt ist.
Wenn aiso auch tropfbar piissi’es lYasser dem W itsserclampfc oder der Luft beigemengt und durch seine gqsf6rmigen
T’Ager gcgen festc Substanzen geblasen vermoge der Rcibung
nn diesen nach F a r a d a y zu einem starken ElelrtricityLtserreger
wircl, so kann dies hier demnoch nicllt zur Erklarung der beobaclitcten Erscheinung herangezogen werden.
.
-
.
- - . ..
Anlegen desselben an das Elektrometer diesc Ladnng E auf eincn Lciter
von der Capacitiit C = c fc’, sodass die an dem nach Volt graduirten
Elektrometcr abgeleseue Spannung v = ( f l / C ) zu klein ist, a n d die in
dem Luftbad wirklich auftretcnde Spannung in dem Verlialtnisse
C‘
= G
- v
c .cgrosser als die beobachtete ist. Da sich so kleine Capacitiiten c, wic sic
die liier verwendetea Versuchskorper liaben, nur schr seliwer ~nessen
lasscn, *#overfalirt man bei diesen Spannungamessungen besser so, dass
man das Elektrometer durcli eine Trockensiiule odcr vielzellige Accumulstorenbatterie bis auf cin bestimmtes negatives Potential ladet und
zusiehl, ob sich der Aussclil~gbeim Anlegen dcs aus der Luft lromrnenden Kcirpera vcrgrossert odcr vermiiidcrt; im crsteren Falle hat der
K6rper liiiheres (negatives) Potential, im zwciten niedrigercs, und so kann
man die wirkliclie Spaniiung in iinmer engere Grenzen einschliessen.
1) Ex~~erimcntaluntersuchtrnge~i
iiber FJektricitilt von M i c: 11 a e I
F a r a d a y , deatsclic Uebersetzung voii S. l i a l i s c h e r , 2. p. 96. 1890.
L7
+
45 *
708
li. Xbert
11.
B. A . Hoffmann.
Dagegen kijnnte man vielleicht noch an eine Elektrisirung
bei der Bereifung denlren. Wird der Versuch, wie in 8 1
angegeben ist, angestellt, so schliigt sich auf dem in der
fliissigen Luft stark abgekiihlten Kiirper, wenn man ihn herauszieht, urn ihn dem Elektroskop zu nahern, sofort der Wasserdampf der umgebenden Luft als Reif nieder; dichte Nebel von
condensirtern Wasserdampfe sinken dann von dieser Reifschicht
herab. Dass auch hierin nicht die Ursache der Erregung
liegen kann, wird schon durch die Bemerltung F a r a d a y ’ s
wahrscheinlich gemacht, dass auch die Condensation vou
Wasser keine Elektrisirung hervorruft (1. c. 2083). Um hieriiber ganz sicher zu werden, haben wir Controlversuche mit
fester Kohlensawe als Kiihlmittel angestellt. Wenn dieselbe
rnit Aether vermischt auch iiur Abkiihlungen bis zu - 80° C.
zu erreichen gestattet, so eifuhren doch die gekuhlten Praparate auch hier eine sehr starke Bereifung, und Nebelwolken
senkten sich auf den seitlich von dem Elektroskopknopf herausragenden Metallarm, aber nicht die mindeste Elektrisirung
war hierbei selbst an den empfindlichsten Instrumenten wahrzunehmen.
3. War nach den im Vorigen beschriebenen Controlversuchen eine directe Wirkung der Bereifung bei der beobachteten Elektrisirungserscheinung ausgeschlossen , so konn te
dieselbe doc11 miiglicherweise indirect mitgewirkt haben. Denn
wenn der stark abgekiihlte Korper sich mit einer Reif- oder
Eisschicht bedeckt, sowie er aus der fliissigen Luft herausgezogen wird, so kiinnte man zu der Vermutung neigen, dass
die thatsachlich gefundene Divergenz der Elektroskopblattchen
vielleicht einfach daher riihre, dass diese Eisschicht am Knopfe
des Xlelrtroskopes reibe uncl diesen negativ elektrisch mache,
dass also die Vorgange in der flussigen Luft gar nichts mit
der Elektrisirung selbst ZU thun haben und diese nur a13
Kaltemittel wirke. Demgegeniiber ist z u erwahnen, dnss die
eingetauchten Kiirper meist so stark elektrisirt aus dem Luftbade
hervorgingen, dass sie schon durch Influenz, noch ehe sie das
Elektroskop beriihrten, die Blattchen desselben zur Dirergenz
brachten.
Wiederholt man den Versuch oft mit demselben K o r p r .
so bedeckt er sich allerdings schliesslich mit einer so dicken
E'lektricitiitserregung in fziissiger Luft.
709
Schicht yon Reif, dass nun andererseits die Vermutung ausgesprochen wercien konnte, die eingetauchte Substanz spiele
gar keine individuelle Rolle mehr, sondern die beobachtete
Erscheinung brachte direct eine negative Elektrisirung des
Eises selbst zum Ausdrnck. Es war daher geboten, den Grundversuch bei volligem Ausschluss der Luftfeuchtiglreit und unabhiingig von jeder Bereifung zu wiederholen. Wir haben
daher eine Reihe von Versuclien in einem grossen FacuumJhsiccator angestellt, in den das Elektrometer sowie das Gefkss
mit der flussigeri Luft selhst eingebaut waren; in ihm konnten
die notigen Hantirungen von aussen her mittels eines Glashebels verrichtet werden, der durch eine im Stopfeii des Exsiccators sitzende Glasrohre hindurchging. Auf der Gruiidplittte der Exsiccatorgloclre war ein grosses Gefiiss niit conccntrirter Schwefelsaure aufgestellt ; auf diesem stand ein kleiner
por6ser Thonteller, auf dem Phosphorsiiureanhydrid ausgestreut
lag. Dieser Teller trug das fur die flussige Luft bestimmte
Becherglas, das aussen mit einem Stanniolmantel umkleidet
war, welcher durch einen durch den Stopfen isolirt liindurchgehenden Ilraht dauernd zur Erde abgeleitet war. Neben dem
Schwefelsauregefass stand das E x n e r 'sche Elektroskop, dessen
Gehause an die genannte Erdleitung ebenfitlls angeschlossen
war. Das Vorzeichen aller Ladungen konnte durch eine von
aussen geniiherte, geriebene Siegellackstange in jedem Falle
leicht festgestellt werden. Der Gummistopfen in dem 3,4 cm
weiten Tubnlus der Glasglocke war funffach durchbohrt ; durch
die mittelste weiteste Dirrchbohruiig ging ein Trichterrohr ails
diinnem Messingblcch in das Innere des Becherglases; hier
wurde die flussige Luft eingegossen. Eine zweite Durchbohrung
trug eine Glasrohre, durch welche der oben genaunte Glashcbel gefuhrt war. Dieser war im Innern cler Gloclte Irnief6rmig umgebogen und trug an seinem zu einein Halten zusamrnengebogenen Ende an einem Biindel von Cocorifiiden
den in die fliissige Luft einzusenlrenden Korper. Da sich beim
Verdampfen der Luft allmahlich eine immer sauerstoffreichere
Atmosphiire entwickelt , so wahlten wir ein moglichst schwer
oxydirbares Metal1 und hangten an den Glashebel ein dunnes
Pallsdiumblech. Durch den Hebel konnte dieses in das Gefiiss
getaucht oder %us ilim herausgezogen werden; durch Ilrehen
710
H. Ebert
11.
B. A. IIaffmanri.
an dem Glashebel lronnte es dann gegen einen Palladiurnring
gefiihrt werden, der an einem Seitennrm des Elektroskopes
befestigt war. So waren durch die Anwendung desselben
Metalles Voltaeffecte moglichst ausgeschlossen; Thermoeffecte
bei der Beriibrung des gekiihlten Bleches mit dem Ringe von
Zimmertemperatur waren natiirlich nicht zu vermeiden ; ihr
Einfluss ist aber jeclenfalls verschwindend Itlein.
I n einer dritteii Stopfeiidurchbolirung war ein Rohr befestigt, welc,hes sich zu einem Cblorcalciumrohr erweiterte, das
durch eiiien Hahn abschliessbar war. Ein anderes Rolir diente
zum Abzug des aus der fliissigen Luft verdampfendeii Gasgemisches, durch die letzte der fiinf Stopfentiffnungen war ein
Glnsrohr gezogen, in welches die von dem Innern herausfiihrende Erdleitung eingekittet war.
Zunachst wurde das Trichterrohr nnd alle anderen Oeffnungen durch Gummiverschliisse luftdicht abgpschlosscn ! und
die ganze Glocke durch das Clilorcalciunirohr hindurch vermittelst der Wssserluftpumpe evacuirt unrl dann abgerchlossen.
Vor jeder Versuchsreihe stand dcr Exsiccator langere Zeit
(bis zu acht T’agen) evacuirt, sodass die in ihm aufgestellten
Trockenmittel alle Feuchtigkeit shsorbirt liatten. Dann wurde
durch das Trichterrohr aus der Dewar’schen Flasche Luft in
das Gef&ss gegosseii und gleichzeit,ig da.s Abxugsrobr geoffnet.
Da die Luft, sowie sie in das in dem Exsiccator stehende
Sammelgefiss hiiiabgelangt , sofort sehr heftig aufsiedet, so
entweicht vom ersten Momente an nur trockene Luft von
innen nnch aussen, aber es verniag nicht Feuchtigkeit enthaltende Luft von aussen nach innen z u dringen.
Wiewohl also bei allen in diesem Raume angcstellten Versuchen Reif- und Nebelbildung vollltommen ausgeschlossen war,
gelnng doch der in 5 1 beschriebeno Versuch jederzeit, diese
Xebenerscheinungen waren demnach nicht die Ursnche der
beobachteten k:lektrisirung.
4. Sachdem gezeigt war, class die Elektricitntserregung
in der fliissigen Luft selbst ihreii Sitz habe, war es iiotig
naher zu priifen, welchein Bestandteile derselben diese Wirltung
znzuschreiben sei. Neben den schon bei niedriger Teniperatur
allmiililicli verdampf‘enden Restanclteilen der reinen atmospharischen Luft : Stickstoff, Argon und Sauerstoff cnthiilt die
Klektricitatserregung in fliissiger h f t .
711
flussige Luft, wie sie von der Maschine geliefert wisd, als Verunreinigungen noch Kohlensaure und Reste von Maschineno1
iii festem Zustand. Tm Laufe der Zeit gesellt sich aber auch
Eis in reichlichem Maasse hinzu, da z. B. bei offen stehender
Dewarflasche die E’euchtigkeit der Luft fortwkhrencl ah Schnee
niedergeschlagen wird. Alle diese Beimengungen kann man
aber durch Piltriren der Luft leicht entfernen. Wir haben
zunachst mehrere Versuche mi t, viillig reiner Luft angestellt,
die ein in deli Trichter der Exsiccatorgloclie eingesetztes
Papierfilter passirt hatte, ehe sie in das Versuchsgefiss im
Innern eintrat.
Diese Luft, die eine wundervoll blauliche klare Farbung
und das von K. Olsz ews k i beschriebene Absorptionsspectrum
mit den vier eigentumlichen Banden zeigt I), giebt, selbst wenn
sie z. B. am Anfange unmittelbar nach dem Eingiessen sehr
heftig an den Gefasswanden und dem eingetauchten Ilorper
emporspritzt, keine Spur einer Bekfrisirz~n,9. Die lieibung cler
reinen flussigen Luft vermag also weder Glas noch ein XetaM
clurch Reiben elehtriscfi zu machen. Hierdurch wird das
E’araday’sche Ergebnis (vgl. p. 707) bis zu Temperaturen
von - 193O hinab erweitert.
Um zu erkennen, welcher Bestandteil es nun ist, der bei
nicht gercinigter, gewohnlicher flussiger Luft die bcobachtete
sehr starkc Elektrisirung hervorruft, haben wir der reinen
fiiissigen Luft zunachst Kohlensaureschnee in reichlicher Xenge
beigesetzt. Hierbei war Vorsicht geboten; denn die feste
Kohlensaure, wie sie der Bonihe entnommen wird, zeigt immer
eigene elektrische Ladung, meist eine positive. Wir habeii
&her griissere Stucke fester Kohlenuiiure zunachst zwischen
zwei zur Erde abgeleiteten ebenen , dicken Zinkplatten z0rltleinert, dann den fein xerriebenen Sclinee am Elektroskop
gepriift und erst wenn er sich ganzlich entladen zeigte in den
Exsiccator geworfen. Alsdann zeigte sich keine Elektrisirung
des eingetauchten Palladiumbleches , also auch die Spuren
fester Kohlensaure, die immer der flussigen Luft beigemengt
sind und ihr das bekannte milchige Aussehen verleihen, sind
nicht die Urwche cler in 8 1 geschilderten Erregungeri.
1)
K. O l s z c w s k i , Wied. Ann. 33. p. 570. 1888.
712
II. Bhert u. B. A . Bofmann.
Nun gingen wir dazu iiber, der filtrirten fliissigen Luft
Xis in msglichst fein verteiltem Zustande zuzusetzen. Dies
war ausserordentlich schwierig, wenn dasselbe elektrisch vollig
neutral in das Siedegefass gelangen sollte. Denn jegliches Zerkleinern eimes stark unterklihlten festen Eisstiickes mit irgend
einem KGrpcr, Metall oder Nichtrnetd wurde dieses sehr stark
positiv, das zerkleinernde Instrument negativ erregt haben
(vgl. weiter unten 3 5 p. 713). J a selbst als wir mittels eines
Qlaszerstaubers einen feinen Spriihregen von destillirtem Wasser
gegen die filtrirte fliissige Luft richteten, wobei sich in derselben lrleine Eiskugelchen ansamAelten, erwies sich das in ihr
gebildete Eis als uberaus stark positiv elektrisch geladen. Wir
haben hier den Effect der Dampfelektrisirmaschine , von dem
F a r a d a y nachgewiesen hat, dass er auf der Elektrisirung der
WassertrGpfchen beruht, wenn diese durch einen Dampf- oder
Luftstrahl gegen irgend einen Korper geschleudert werden.
Das Wasser nimmt immer (von wenigen Ausnahmen abgesehen
vgl. weiter unten) positive Ladung an. Beim Reiben am
Zerstauber oder beim Auftreffen auf die fliissige Luft werden
die Tropfchen elektrisirt und bleiben es, wenn sie zu Eis
erstarren.
Wir haben schliesslich fein verteiltes Eis von nicht zu
starker positivcr Ladung in der flussigen Luft dadurch angereichert, dass wir einen langsamen Luftstrom, der mit dampfformigem Wasser beladen war, z. B. den Atem (da ja hereits
nachgewiesen war, dass die Kohlensaure das Phanomen nicht
hervorbringt) gegen die fliissige Luft richteten ; dann erschien
die negative Ladung des eingetauchten Korpers und wuchs in
dem Maasse, wie das die fliissige Luft mehr und mehr triibende
Eis sich anreicherte. Es ist also die Reibung des in der flussigen
h f t enthaltenen Xises , welche den eingetauchten Kiirper negativ
elektrisirt, das Xis selbst aher positiv.
5. Dass das in der fliissigen Luft schwimmende, stark
unterkuhlte Eis, wenn es durch die Strbmungen und Wallungen
in der Luft gegen feste Korper gerieben wird, die Ursache der
oben beschriebeiien Elektricitatserregungen ist, wird noch durch
einige andere Versuche bekraftigt. Die festeii Reste, welche
in den Siedegefassen zuriickbleiben , wenn alle fliissige Luft
verdampft ist, zeigen sich stets sehr stark positiv geladen und
h’lektricitatserregung in flussiger Luft.
713
zwar unabhangig davon, ob das Abdampfen der Luft in einem
Glasgefiiss, in einem Qummibecher, der bei der Siedetemperatur
der Luft steinhart wird, oder in einem Schalchen stattfindet,
dus aus Siegellack gepresst ist. Beim Auftauen der festen
Riiclrstande erkennt man, dass sie zum grossten Teil aus Wasser
bestehen (ein nie ganz fehlender Oelgeruch zeigt, dass ihm
Spuren von Maschineno1 beigemengt sind). Schon F a r a d a y
wies auf die hohe Positivitit des Wassers (2131), specie11 des
Eises hin, welches sogar durch Reiben mit fliissigem (condensirtem) Wasser positiv elektrisch wird , wahrend alle anderen
Korper bei dieser Reibuiig negative Ladungen ttnnehmen.
L. S o h n c k e l) bestatigte dieses und fiigte ausserdem einige
wichtige Versuche hinzu , aus denen hervorging , dass volllcommcn troclrenes , sehr kaltes Xis beim Reiben mit festen
Korpern: Messing, Stahl und Glas positiv elektrisch wird,
wkhrend die reibenden Korper selbst negativ werden miissen.
Durch unsere Versuche werden die Sohncke’schen Resultate
bestatigt , ihr Giiltigkeitsbereich bis zu Eistemperaturen von
- 193 C . erweitert und die Versuchsergebnisse auf alle die
in 5 1 genannten Substanzen ausgedehnt.
Hat man nur wenig flussige Luft zur Verfiigung, so kann
inan den Eisreibungsversuch wie folgt anstellen: Man filtrirt
fliissige Luft aus der Flasche durch einen dunnwandigen
Metalltrichter in ein Becherglas. Ein an eineni isolirenden
Faden hgngendes Metallstuck erweist sich selbst nach lkngerem
Hangen in der filtrirten fliissigen Luft als unelektrisch, selbst
wenn der spharoidale Zustand lange iiberwunden ist, ein inniges
Reiben der fliissigen siedenden Luft am Korper also stattgefunden hat. Mit der Zeit setzt sich oberhalb des Fliissigkeitsspiegels im Innern des Glases eine dichte Reifschicht an.
Reibt man das stark gelriihlte Metallstiick an dieser, indem
man es einige Male mittels des Fadens an der Gefasswand
auf- und abgleiten lasst, so ist es so stark negativ geladen,
dass schon ein unempfindliches Elektroskop diese Ladung anzeigt und der Versuch in dieser Form sogar ein bequemer
1) L. S o h n c k e , Wied. Ann. 28. p. 550. 1886; Ursprung der Gewitterelektricitgt und der gewiihnlichen Elektricitiit der Atrnosphlire
p. 368. 1885.
714
11. Ebert
21.
23. A. Hoffmann.
Vorlesungsversucli wird. Die grosse Trockenlieit der flussigen
Luft scheint die Erregung sehr zu begiinstigen.
Beziiglich des Grades, in welchem die verschiedenen Korper
durcli die Eisreibung bei volligem Ausschluss der Mitbeteiligung von tropfbar fliissigem Wasser negativ erregt werden,
haben wir keiiie wesentlichen Unterschiede constatiren konnen;
F a r a d a y f m d bei der Kassemeibung Ausnahmen von der
allgemeinen negativen Elektrisirung, die alle Korper auch bei
dieser annehmen, nur bei drei Substanzen : Elfenbein, Federltiel und Barenhaare (2099); diese Praparate wurden nur unmerklich erregt, Pederkiel- oder noch besser Elfenbeinrohren
ergaben an seiner Damp€elektrisirmaschine einen elektrisch
neutralen Dampfstralil(2102) Auch bei dcr Eisreibung scheinen
cliese Snbstanzen (wir konnten freilich nur die beiden erstgenannten prufen) eine Ausnahmestellung einzunehmen, indem
sie aus den1 Luftbade positiv elektrisch oder neutral oder doch
nur schwach riegativ elektrisch geladen hervorgingen ; jedenfalls war der Unterschied z. B. gegeniiber einem Platinstuck,
welches abwechselncl in dasselbe Bad eingetaucht wurde, au1’fallend.
Nach F a r a d a y setzen schon ausserst geringe Beimengungen oliger Substanzen die Wassertropfenreibungselektricitiit
stark herab. Wir haben auch beziiglich der Eisreibung nach
einem analogen Einflusse gesucht ; durch directes Zusetzen von
flussigen Oelen ist derselbe freilich schwer nachzuweisen, d a
die Oeltropfchen in der fliissigen Luft sofort zu harten Kugeln
erstarren. Indessen ist es nicht unwahrscheinlich , dnss die
p. 7 11 u. 7 13 erwahnten geringeii Beimerigungen yon Maschinenol
den hier studirten Effect beeintriichtigen, sodass man gut thut
die /;lift erst zu filtriren urid ihr d a m durch Stehenlassen
oder durch Anhituchen ocler Einblasen gewohnlicher Luft den
notigeri Eisgehalt zu erteilen.
6. Dadurch, dass das reibende Eis positiv, jeder geriebene
Korper aber ebeuso stark negativ elektrisch wird, erklaren sich
einige Nebenerscheinnngen , die sonst unverstandlich waren.
Verbinclet man mit dem Elektrometer oder einem empfindlichen
Galvanometer unter Erdung des anderen Pol5s einen Draht,
den man in die flussige Luft eintaucht, so erhalt man keinen
Ausschlag ; reibender, geladencr nnd geriebener, -geladener
+
~~ektr.icitiitse7.re~7in.~
in fliisstqer h f t .
7 15
Kiirper liegen nebeneinander, die Kraftlinien sind in sich geschlosseti, freie Spannung ltann nicht angezeigt werden. Erst
menri man beide trennt, den Draht heraushebt, oder clas Ge€ass mit der Luft senkt, zeigt das Elelitrometer freie - Spannung an. Kbenso wird Icein Ausschlag erhalten, wenn man
an das Elelitrosliop ein Platinschalchen hefestigt. in clas man
fliissige Luft hineingiesst; trotz des heftigsten Siedens zeigt
das Instrument keine freie Spannung an. Ordnet man dagegen den Veksucli so an, dass man das Schaichen an einem
nach unten gebogenen Uraht und diesen an das Elektrometer
befestigt, und von nnten her ein Glas mit fliissiger Luft
nahert, sodass das Schalchen eintaucht, so erhalt man nach
Aufhiiren des L e i d enfrost’schen Phanoinens einen Ausschlag,
sobald 111x11 die Schale niit dem Reibzeug, in diesem Falle den
in der Luft scliwimmenden Eispartilrelchen, senkt.
7 . Dieses haben wir dazu benutzt, mit Hulfe der fliissigen
Luft gewisserniaassen eine Ei’seleirtrisi,.maschi7te zu construiren :
In eine Glasrohre von 1 cm licliter Weite und 10 cm Lange
war ein zusrmniengerolltes amalgamirtes Kupferdrahtnetz yon
5 cm Lange eingeschoben. Die Rolire hatte in der Mitte
einen seitliclien Ansxtz, durcli den ein rnit dem Netz in leitender Verbindung stehender Draht nach nussen fiihrte. Oben
war die Rohre mit einem Gummistopfen verschlossen, durch
welchen ein Trichterrohr ins Innere fiihrte; am unteren Ende
war sie zu einem engeren Ausflussrohre von 12 cm LUnge
Ziusgezogen. Diese Rollre war in eineni 4 cm weiten, 14 cm
lnrigen Glasrohre derselben Gestalt YO befestigt, dass der seitliche Ansatz des kleinen Rolires in den des grossen genau
hineinpasste, wodurch es mijglich wurde, den Ableitungsdraht
viillig isolirt auch durch den so entstehenden Mantel nach
auweii zu fiihren. Der Nantelraum war oben durch einen
dreifnch durchbohrten Stopfen verschlossen. Durch die erste,
centrale Bohrung ging dns erwahntc Trichterrohr zur inneren
Rohre; die zweite nxhm cin Trichterrohr fur die aiissere Rohre
auf und die clritte Bohruiig diente als Abzugscanal fur verdampfte Luft. Unten war das Mantelrolir ebenfalls ausgezogen und von soldier Weite, d x s dsls Ausflussrohr der ltleineren Rolire eben hindurchging. Ein Stuck tibergezogenen
Gummischlauches dichtete die ineinander sitzenclen Rijliren ah.
716
If. Bhert u. B. A. Iioffmann.
Der Mantelraurn war mit Chlorcalciumstiicken angefullt , UUI
alle Feuchtigkeit vom Innenrohr abzuhalten ; in ihn wurcle vor
dein Versuche fliissige Luft gegossen, um den ganzeii Apparat
auf niedrige Temperatur zu bringen. Wurde nun auch durch
das innere Rohr fliissige Luft gegossen, so machte das in ihr
mitgefuhrt.e Eis beim Passiren des Drahtnetzes dieses negativ
elektrisch ; die durchgeflossene Luft konnte unten wieder aufgefangen werden. Hier wurde eine daueriide elektrische Erregung erhalten, solange fliissige Luft durch den Apparat floss.
Bei dieser Elektrisirmaschine bewegt sich also das Reibzeug,
der geriebene Korper bleibt in Ruhe. Jede Mitbeteiligung von
fliissigem Wasser war hierbei durch den Troclren- unrl Kiihlmantel ausgeschlossen.
8. Nicht unerwahnt darf bleiben, dass die genannten Versuche gelegentlich Storungen namentlich beziiglich des Vorzeichens der Ladungen erfahren konnen und zwar aus einem
leicht ersichtlichen Grunde. Verbleiben die durch Reiben
positiv gewordenen Eisstiickchen in dern Gefiisse , so reichern
sie sich immer mehr an. Es kann dann geschehen, dass die
negative Elektrisirung eines eingetauchten Korpers zuriicktritt,
urid dieser bei der Beriihrung mit vielen stark positiv geladenen Eisstiicken von diesen durch Uebertragung Ladung annimmt und beirn Heransziehen daher positiv und nicht negativ
gelrtden erscheint. Dies ist besonclers d a m der Fall, wenn
zerkleinertes Eis in clas Luftbad geworfen wird (vgl. 8 4).
Diese Eisstiickchen sind dann beim Zerbrechen durcli die Reibung mit dem dazu benutzten Gegenstande so stark positiv
elelitrisch geworclen, dass ihre Ladungen vollkommen den hier
in Recle stehenden Effect iiberdecken litinnen.
9. Durch die im Vorigen beschriebenen Versuche diirfte
gezeigt sein, dass beim Reiben mit vollkommen trockenem, selir
Raltem Eise fast alle Iiorper , insbesondere dze llletalle, stark
negativ elektrisch werden, wogegen das Eis selbst sich allen
diesen Korpern gegenilber positiv erregt erweist. Die Untersuchungsmethode mit Hiilfe der fliissigen Luft bietet hierbei
augenscheinliche Vorteile gegeniiber den gewohnlichen Methoden,
die Busserst difficil sind und auch niclit immer iibereinstimmende
Resultate gewinnen lassen. Vor allem ist wichtig, dass man
bei diesein sehr kraftigen Kaltemittel deli Wasserdampf in ein-
Blektricitiitserregung in flussiyer Luft.
717
fachster Weise von der Beteiligung auszuschliessen vermag,
da cler aus der Atmosphiire condensirte Damp€ sogleich als
Reif auf das Kiihlmittel sowohl wie das gekuhlte Praparat
niederfallt.
Die Erscheinung , dass ein in flussiger L u f t geldilter
KGTper stark elektrisch geladen wird, ist bei allen eiektrischen
Yersuchen, bei denen fliissiye h i f t als Kiihlmittel dient, won1 zu
beachten!
10. Besonders fur einige Fragen der Geophysilc und
Neteorologie scheint uns das Ergebnis der obigen Versuche
von Bedeutung zu sein. Es giebt ausgedehnte Regionen unseres
Luftineeres, in denen die Wasserreibung, der man sonst eine
hervorragend wichtige Rolle bei der Entstehung der atmosphkischen Elektricitat, insbesondere cler Gewitterelektricifat,
zuschreibt , wohl kaum in Betracht kommt : die hochsten
Schichten der Atmosphare und die Polarregionen. Bekannt
ist , dass bei Schneetreiben heftigste elektrische Erregungen
in Telegraphenleitungen auftreten , selbst bei so tiefen Temperaturen, dass die Mitbeteiligung von Wasserdampf ausgeschlossen erscheint. Die starken Elektrisirungen , die man
auf Bergspitzen beobachtet, wenn ein trockener kalter Wind
Eisnadeln gegen den Pels treibt, und die sich hiiufig in Form
von St. Elmsfeuern ausgleichen , ferner die ausgesprochene
positive Ladung der hoheren Luftschichten bei grosser trockener,
starker Winterkalte durfte init der Positivitat des Eises allen
anderen Korpern gegenuber , ,auf die unsere Versuche hinweisen, zusammenhangen. Denn Veranlassung zu Eisreibung
ist in der Atmosphiire immer gegeben. Selbst in unseren
Breiten kiihlen sich aufsteigende Luftstrom’e von mBssigem
Dampfgehalte, wie eine einfache Rechnung zeigt, so stark ab,
dass sie Hohen, die nocli weit unterhalb der hiichsten, von
Eisnadelchen erfiillten Cirrusschichten liegen , vollkommen
trocken erreichen, d. h. mit vlillig z u Eis erstarrtem Wassergehalte. Alle diese aufsteigenden LuftstrGme fuhren aber grosse
Mengen von Staub mit sich. Aehnliches muss in den Polarregionen stattfinden, in welche sich der stauberfullte Aequatorialstrom hinabsenkt. Aber auch Wolken cosmischen Staubes
werden hiiufig von der Krde durchfahren. Wenn sich diese
Stsubpsrtikelcheri in den dichteren Schichten der Atrnosphlire
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H. Bbert
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B. A. lioffhiann. ~~~~htl.icitatser~e~ung
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auch nur Busserst langsam senken, so setzen sich die Rewegungen in der Atmosphaire doch nach den neuesten Forschungen
mit ballons-sondes bi8 in iiberraschend grosse Hohen fort,
sodass reicliliche Gelegenheit zur Reibung dieser Staubpartikelchen init Kis der Cirrusregion gegeben ist. Da in diesen
Hahen der von Hrn. P h . L e n a r d ’ ) entdeckte Einfluss clcr
ultravioletten Strahlung auf die Leitfihigkeit der Gase besonders gross sein muss, so werclen sich dle (lurch die Eisreibung geweclrten Spannungen schon bei sehr kleineni Potentialgradienten in Form von schwachen Luminescenzerscheiiiungen iiach Art derjenigen in uiiseren Entladungsrobren ausgleichen. Vielleicht beruht hierauf die oft beobachtete allgemeine Hiinmelsphosphorcscenz, die ihren Sitz in den hoclisten
Schichten rles Luftmeeres zu haben scheint; jedeiifalls diirfte
bei den Polarlichterscheinungen die hier naher studirte Elektricitiitsquelle eine grosse Rolle spielen.
Mtinchen, Physik. Inst. d. k. techn. Hochsch., Nai 1900.
._.-
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1 ) Ph. L e n a r d , Ann. d. Phys. 1. p. 486. 1900.
(Eingegangen 25. Mai 1900.)
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