CIX. Ueber das Daseyn einer Graͤnze der Verdampfung. Von Hrn. Faraday, F. R. S. etc. Aus den Philos. Transactions 1826, S. 484 im Repertory of Patent-Inventions. Febr. 1828, S. 76.Wir haben auf diese Abhandlung bereits im polyt. Journ. Bd. XXIII. S. 198 aufmerksam gemacht. Da das Repertory denselben fuͤr die engl. Fabrikanten geeignet findet, so wollen wir denselben auch den unsrigen nicht vorenthalten A. d. U. Faraday, uͤber das Daseyn einer Verdampfung. Es ist bekannt, daß der DampfUnter Dampf verstehe ich in diesem Aufsaze jenen Zustand eines Koͤrpers, in welchem er bleibend und unbegraͤnzt elastisch ist. A. d. O. innerhalb der Graͤnzen, die wir durch Versuche zu bestimmen vermoͤgen, in Beruͤhrung mir dem Koͤrper, aus welchem er aufsteigt, von der Art ist, daß seine Spannung bei erhoͤhter Temperatur zu und bei verminderter Temperatur abnimmt; und obschon wir, in dem lezten Falle, bei vielen Koͤrpern, den Dampf so sehr verduͤnnen koͤnnen, daß die Gegenwart desselben durch keines unserer Pruͤfungsmittel mehr wahrnehmbar gemacht werden kann, so hat man doch, und wie ich glaube allgemein,Siehe Sir Davy's Aufsaz: on Electrical Phenomena in Vacuo. Phil. Trans. 1822. S. 70. A. d. O. die vorherrschende Meinung, daß immer kleine Quantitaͤten desselben erzeugt werden, indem die Spannung mit der verhaͤltnißmaͤßig niedrigen Temperatur des Koͤrpers correspondirt. In dieser Hinsicht nahm man an, daß jeder Koͤrper im leeren Raume, oder von Dampf oder Gas umgeben, welche beide nicht chemisch auf denselben wirken, eine eigene Atmosphaͤre um sich hat, und daß unsere Atmosphaͤre kleine Theilchen der Daͤmpfe aller dieser Koͤrper, mit welchen sie in Beruͤhrung steht, selbst bis zu den Erden und Metallen herab, in ihr verbreitet haben muͤsse. Ich glaube, daß man auf diese Meinung eine Theorie der Meteorsteine gegruͤndet hat. Man hat diesen Gegenstand vielleicht nie gehoͤrig betrachtet, und es kann daher nicht ohne Interesse seyn, einige Gruͤnde, die zum Theile auf Versuchen beruhen, anzufuͤhren, durch welche gezeigt wird, daß dieß nicht der Fall ist. Ich werde daher in diesem Aufsaze darthun, daß es bei der Erzeugung des Dampfes von irgend einer Spannung aus Koͤrpern, welche sich im leeren Raume oder in einem elastischen Mittel befinden, eine Graͤnze gibt, unter welcher sie vollkommen feste Koͤrper sind. Dr. Wollaston hat durch eine schoͤne Reihe von Beobachtungen und Schluͤßen erwiesen, daß unsere Atmosphaͤre von beschraͤnkter Ausdehnung ist, und daß ihre Graͤnze durch die beiden entgegengesezten Kraͤfte, Elasticitaͤt und Gravitation, bestimmt wird.Phil. Trans 1822, S. 89. A. d. O. Wenn man sich von der Oberflaͤche der Erde hinauf in die Luft erhebt, wird diese immer duͤnner und duͤnner, in dem Maße, als der Druk des oben aufliegenden Theiles, und verhaͤltnißmaͤßig auch die Spannung oder Elasticitaͤt vermindert wird. Wenn diese Verminderung endlich so weit gediehen ist, daß die Kraft der Elasticitaͤt nicht mehr groͤßer ist, als die Anziehungskraft der Schwere, so tritt eine Glaͤnze fuͤr die Atmosphaͤre ein. Die Theilchen der Atmosphaͤre streben daselbst sich mit einer gewissen Kraft zu trennen; diese Kraft ist aber nicht groͤßer, als die Anziehungskraft der Schwere, in deren Folge sie sich der Erde und einander zu naͤhern streben; und da die Expansion nochwendig eine verminderte Spannung veranlaßt, so wird die Schwerkraft dann die staͤrkere, und erzeugt folglich Zusammenziehung, bis beide Kraͤfte wieder, wie vorher, in das Gleichgewicht gelangen. Dieß als erwiesen angenommen, hat die Luft an der Graͤnze der Atmosphaͤre einen gewissen Grad von Spannung oder Elasticitaͤt, und obschon sie daselbst nicht in geringerer Spannung vorhanden seyn kann, so wuͤrde sie sich doch noch ausdehnen und in geringerer Spannung erhalten, wenn Theilchen derselben noch weiter von der Erde entfernt wuͤrden, oder wenn die Schwerkraft in denselben auf irgend eine andere Weise vermindert werden koͤnnte. Bei Erneuerung der Gravitationskraft, entweder durch Annaͤherung gegen die Oberflaͤche der Erde oder auf irgend eine andere Weise, wuͤrden die Theilchen einander sich so lang naͤhern, bis die Elasticitaͤt des Ganzen wieder der Schwerkraft gleich wird. Insofern Gase und Daͤmpfe durch bloße Ausdehnung oder Verduͤnnung, wodurch hoͤchstens die Analogie zwischen denselben in ihrem bleibenden Zustande unter gewoͤhnlichen Verhaͤltnissen gestoͤrt werden kann, keine Veraͤnderung erleiden, koͤnnen alle Phaͤnomene, die man als an der Luft an der Graͤnze unserer Atmosphaͤre vorkommend annahm, ebensogut auch an dem Dampfe im Allgemeinen unter aͤhnlichen Umstaͤnden zugelassen werden; denn es gibt keinen Grund anzunehmen, daß die Theilchen an einem Dampfe mehr, als an dem anderen von dem Einflusse der Schwere frei seyn sollten, obschon die Kraft nach dem Gewichte und nach der Elasticitaͤt der Theilchen eines jeden einzelnen Koͤrpers verschieden seyn kann, und verschieden seyn muß. Es wird auch offenbar seyn, daß aͤhnliche Wirkungen durch die Kraft der Schwere auf die Luft oder auf den Dampf in der oben erwaͤhnten außerordentlichen Duͤnnheit und schwachen Spannung hervorgebracht werden muͤssen, die Luft oder der Dampf mag durch was immer fuͤr ein Mittel in diesen Zustand versezt worden seyn; und es ist nicht noͤthig, sich einzubilden, daß der Theil der Luft, auf welchen gewirkt wird, als von dem Ende unserer Atmosphaͤre statt eines Theiles der Luft von der Oberflaͤche der Erde genommen, wenn diese leztere Luft auf denselben Grad durch die Luftpumpe ausgedehnt werden koͤnnte, dieselben Veraͤnderungen erleiden wuͤrde. Wenn er einen gewissen Grad von Duͤnnheit erlangt hat, wich er gerade die Attraction der Gravitation aufwiegen, und den Recipienten mit Dampf fuͤllen; wenn aber dann die Haͤlfte davon aus dem Recipienten herausgenommen wird, wird der uͤbrige Theil, statt das Gefaͤß zu fuͤllen, der Schwerkraft nachgeben, und in dem unteren Theile des Recipienten sich zusammenziehen, bis durch Zusammenziehung der Theilchen, der daselbst befindliche Dampf eine Elasticitaͤt erhalten hat, welche der Schwerkraft gleich ist, der er unterliegt. Dieß ist eine nothwendige Folge aus Drs. Wollaston Schluͤssen. Es gibt noch eine andere Methode, die Elasticitaͤt des Dampfes zu vermindern, naͤmlich durch Verminderung der Temperatur. In Hinsicht auf die am meisten elastischen Koͤrper, wie Luft und viele Gasarten, aͤußert die verhaͤltnißmaͤßig geringe Anzahl derjenigen, uͤber welche wir unter der gewoͤhnlichen Temperatur gebiethen koͤnnen, auf der Oberflaͤche der Erde nichts anderes, als einen geringen Grad der Verminderung der Elasticitaͤt derselben, obschon zwei oder drei derselben, wie schwefelige Saͤure und Chlorine, zum Theile dadurch in tropfbare Fluͤßigkeiten verwandelt wurden. In Hinsicht auf eine zahllose Menge anderer Koͤrper aber ist ihre Neigung zur Dampfbildung so klein, daß bei gewoͤhnlichen Temperaturen der erzeugte Dampf seiner Duͤnnheit nach der Luft auf den Graͤnzen unserer Atmosphaͤre nahe kommt, und hiermit wird das Vermoͤgen, welches wir besizen, die Spannung durch Verminderung der Temperatur zu vermindern, hinreichend dieselbe zu einer schwaͤcheren Kraft zu machen, als ihre Gegnerinn, die Schwerkraft. In diesem Falle ist es leicht zu begreifen, daß der Dampf dieser lezteren nachgeben, und gaͤnzlich verdikt werden wird. Metall, Silber z.B., wenn es außerordentlich erhizt wird, wie z.B. auf Holzkohle mittelst eines Stromes von Sauerstoffgas, oder von Sauerstoff-Wasserstoffgas, oder von der Sauerstoff-Alkoholflamme, wird in Dampf verwandelt. Vermindert man die Temperatur, so wird, ehe das Metall noch unter die Weißgluͤhehize faͤllt, die Spannung des Dampfes so sehr vermindert werden, daß man das Daseyn desselben durch die empfindlichsten Pruͤfungsmittel nicht mehr entdeken kann. Wenn man indessen auch annehmen wollte, daß Dampf von einer gewissen Spannung bei dieser Temperatur erzeugt wuͤrde, so muͤßte die Menge desselben doch waͤhrend der Zeit, bis das Metall zur Rothgluͤhehize abkuͤhlt, außerordentlich vermindert werden, und es scheint mir kaum moͤglich zu denken, daß das Silber zur gewoͤhnlichen Temperatur zuruͤkgekehrt ist, ehe der dasselbe begleitende Dampf, durch die allmaͤhliche Verminderung seiner Spannung, wenn keine anderen aͤußeren Einfluͤsse Statt hatten, zu einer weit unter der Schwerkraft stehenden Elasticitaͤtskraft herabgesunken ist. Der Augenblik, in welchem diese beiden Kraͤfte einander gleich geworden sind, wird also der lezte seyn, in welchem Dampf um das Silber herum bestehen kann, und das Metall wird, bei jeder niedrigeren Temperatur, vollkommen fest seyn. Ich habe mich hier des Silbers bedient, indem bei der hohen Temperatur, welche bei demselben nothwendig ist, um irgend einen Dampf wahrnehmbar zu machen, kaum ein Zweifel uͤbrig bleiben kann, daß Gleichheit der Schwerkraft und Schnellkraft nur bei einer viel hoͤheren Temperatur als der gewoͤhnlichen Statt haben muͤsse; also noch innerhalb der Graͤnzen, innerhalb welcher wir gebiethen koͤnnen. Man hat aber, wie ich denke, Grund anzunehmen, daß Gleichheit dieser Kraͤfte bei oder uͤber gewoͤhnlichen Temperaturen bei Koͤrpern Statt hat, die weit mehr fluͤchtig sind, als Silber; bei Koͤrpern, die selbst unter gewoͤhnlichen Umstaͤnden bei 6 bis 700° F. kochen. Wenn man, wie ich fruͤherQuarterly Journal of Science, X. 354. bemerkte, reines Queksilber auf den Boden einer reinen trokenen Flasche geschuͤttet, und ein Stuͤk Gold unten an dem Stoͤpsel derselben angebracht wird, und man laͤßt diese so ausgestattete Flasche einige Monate uͤber in einer Temperatur von 60 bis 80° F., so wird das Gold von Amalgamation ergriffen und weiß, weil Queksilberdaͤmpfe von unten aus der Flasche aufstiegen. Als ich im Winter 1824–5 diesen Versuch wiederhohlte, fand ich diese Wirkung nicht, so nahe ich auch das Gold dem Queksilber brachte. Ich bin nun geneigt zu glauben, daß die elastische Kraft irgend eines Dampfes, den das Queksilber unter dieser Temperatur erzeugt haben konnte, geringer war, als die Schwere desselben, und daß folglich das Queksilber damahls vollkommen fix war. Sir H. Davy hat in seinen Versuchen uͤber die elektrischen Phaͤnomene im leeren Raume gefunden, daß wenn die Temperatur des leeren Raumes uͤber dem Queksilber bis auf 20° F. vermindert wurde, keine fernere Verminderung derselben, selbst bis auf – 20° F. irgend eine Veraͤnderung bei Uebertragung der Elektricitaͤt in ihren Lichterscheinungen hervorzubringen vermochte, und daß diese Phaͤnomene dann beinahe von derselben Staͤrke waren, als ob sie in dem leeren Raume uͤber Zinn erzeugt worden waͤren.Phil. Trans. 1822, S. 71. A. d. O. Ich bin daher, nach Obigem, geneigt zu schließen, daß diese Phaͤnomene ohne allen Einfluß von Metalldaͤmpfen gebildet wurden, und daß, unter den beschriebenen Umstaͤnden, kein Queksilberdampf bei Temperaturen unter 20° F. vorhanden war. Concentrirte Schwefelsaͤure kocht bei einer Temperatur von ungefaͤhr 600° F.; so wie aber die Temperatur niedriger wird, wird die Spannung ihres Dampfes bedeutend vermindert. Hr. Bellani Giornale di Fisica, V, 197. A. d. O. brachte eine duͤnne Zinkplatte oben an einer verstoͤpselten Flasche an, in welcher sich einige concentrirte Schwefelsaͤure befand. Nach zwei Jahren fand man nicht die geringste Veraͤnderung an dem Zinke, der so glaͤnzend war, wie anfangs. Diese Thatsache mag beweisen, daß die Schwefelsaͤure bei der gewoͤhnlichen Temperatur fix ist. Auch hier moͤchte ich wieder annehmen, daß die elastische Kraft, welche Dampf zu bilden strebte, durch die Schwerkraft uͤberwunden wurde. Man mag nun zugeben oder nicht, daß bei diesen Versuchen die Graͤnze der Verfluͤchtigung nach obigem Grundsaze des Gleichgewichtes der Kraͤfte erreicht wurde; so kann man, wie ich denke, kaum zweifeln, daß dieß bei gewoͤhnlichen Temperaturen hinsichtlich auf Silber und auf alle Koͤrper, die eine hohe Temperatur ohne bemerkbaren Verlust durch Verfluͤchtigung ertragen, wie Platinna, Gold, Eisen, Nikel, Kieselerde, Thonerde, Holzkohle etc. der Fall ist, und daß folglich, bei gewoͤhnlichen Temperaturen, kein Dampf aus diesen Koͤrpern aufsteigt, oder dieselben umgibt; daß sie wirklich und wahrhaft feste Koͤrper sind, und daß keiner derselben in der Atmosphaͤre in Dampfgestalt vorhanden seyn kann. Es gibt aber, abgesehen von der Schwerkraft, wenigstens von der Schwerkraft gegen die Erde, noch eine andere Kraft, die mir hinreichend zu seyn scheint, um einen gewissen Grad von Dampfelasticitaͤt zu uͤberwinden, und die folglich auch vermag, Dampf von niedrigerer Spannung zu verdichten, selbst dann, wann die Schwerkraft aufhoͤren sollte zu wirken. Ich meine die Kraft der Anziehung gleichartiger Koͤrper. Man bringe in eine reine Glasroͤhre von ungefaͤhr einem halben Zoll im Durchmesser ein Stuͤk Kampfer. Man verengere diese Roͤhre an der Lampe ungefaͤhr vier Zoll von ihrem Ende, mache sie dann luftleer, und schließe sie hermetisch an der verengerten Stelle. Man bringe allen Kampfer in das eine Ende der Roͤhre, und nachdem man hierauf die Roͤhre in eine schikliche Lage gestellt hat, kuͤhle man das andere Ende etwas ab, z.B. mit einem Stuͤke Loͤschpapier, das man mittelst eines mit Wasser gefuͤllten Bekens und Baumwollenfadens feucht erhaͤlt. Auf diese Weise wird an beiden Enden eine Differenz in der Temperatur von einigen Graden entstehen, und nach einigen Tagen, oder nach ein paar Wochen, werden an dem kuͤhleren Ende sich Kampferkrystalle abgesezt haben. Man wird deren jedoch nie mehr als drei bis vier finden, und diese werden an Umfang zunehmen, solang der Versuch dauert, ohne daß irgend ein neuer Krystall sich bildet, außer die Differenz in der Temperatur waͤre bedeutend. Bei einiger Ueberlegung werden wir uns, wie ich denke, uͤberzeugen, daß nach der ersten Bildung der Krystalle an dem abgekuͤhlten Theile diese Krystalle die Kraft besizen, die Spannung des Dampfes des Kampfers bis unter jenen Punct zu vermindern, wo er unveraͤndert in Beruͤhrung mit dem Glase oder im Raume bleiben konnte: denn der Dampf des Kampfers befindet sich in einer gewissen Spannung an dem abgekuͤhlten Ende der Roͤhre, wodurch er in Beruͤhrung mit dem Glase und daher auch unveraͤndert bleibt; er kann aber dadurch nicht in Beruͤhrung mit den Kampfer-Krystallen erhalten werden, denn dort ist er verdichtet, und sezt bestaͤndig zur Masse derselben an. Dieß kann aber nur in Folge einer, dem Kampfer-Krystalle eigenen positiven Kraft geschehen, durch welche andere Theilchen angezogen werden, und die Phaͤnomene des Versuches sind von der Art, daß sie zeigen, daß die Kraft im Stande ist, einen gewissen Grad von Elasticitaͤt in dem sie umgebenden Dampfe zu uͤberwinden. Es laͤßt sich also leicht einsehen, daß durch Verminderung der Temperatur eines Koͤrpers und seiner Dampfatmosphaͤre, die Spannung der lezteren so sehr abnehmen kann, daß sie zulezt kleiner wird, als die Kraft, mit welcher die fest gewordene Theilchenmasse, durch Attractions-Aggregation, die Theilchen an sich zieht; in welchem Falle unmittelbar die gaͤnzliche Verdichtung des Dampfes dadurch erzeugt weiden wuͤrde. Der vorige Versuch laͤßt sich auch mit Jodine und mehreren anderen Koͤrpern anstellen; und es gibt wirklich keinen Fall deutlicher Krystallisation durch Sublimation,Kalomel, corrosiver Sublimat, Spießglanzoxyd, Naphthaline, Sauerkleesaͤure etc. A. d. O. der nicht eben so deutlich die Kraft der festen Materie bewiest, einen bestimmten Grad von Spannung in dem Dampfe, aus welchem die Krystalle gebildet werden, zu uͤberwinden. Dieselbe Kraft, oder die Aggregationskraft, wird auch durch Krystallisirung der Aufloͤsungen erwiesen, wo die Aufloͤsung eine Neigung hat, immer auf den Krystall abzusezen, waͤhrend sie das anders wohin nicht thut. Man koͤnnte glauben, daß Krystallisation kaum von so verduͤnnten Daͤmpfen ausgehen kann, wie es im dichteren Zustande dieser Daͤmpfe der Fall ist, an welchen man die Versuche anstellte. Man hat indessen keinen hinlaͤnglichen Grund anzunehmen, daß in Hinsicht auf die Aggregationskraft eines festen Koͤrpers ein Unterschied nach den Verschiedenheiten der Spannung des Dampfes um denselben Statt hat; und wirklich wuͤrde, im Allgemeinen gesprochen, die Methode, deren ich mich bediente, um die Spannung der Atmosphaͤre zu vermindern, naͤmlich durch Verminderung der Temperatur, die Aggregationskraft vermehrt haben. Dieß sind die Hauptgruͤnde, welche mich zu dem Glauben an das Daseyn einer Graͤnze in der Spannung des Dampfes veranlaßten. Wenn ich recht sah, so gibt es wenigstens zwei Ursachen, von welchen jede hinreicht, Dampf zu uͤberwinden und zu zerstreuen, wenn er auf eine gewisse Spannung reducirt wird. Beide wirken kraͤftig auf eine Menge von Koͤrpern auf der Oberflaͤche der Erde, und erhalten sie in einem vollkommenen Zustande von Festigkeit. Ich habe Gruͤnde angegeben, nach welchen man annehmen kann, daß die beiden obengenannten Koͤrper, welche bei einer Temperatur von ungefaͤhr 600° F. sieden, innerhalb der Graͤnzen einer niedrigen Temperatur, uͤber welche wir gebiethen koͤnnen, vollkommen fix sind; und ich zweifle nicht, daß beinahe alle bis jezt untersuchten Metalle, Erden und Kohle, so wie viele Metalloxyde nebst der groͤßten Menge der daraus zusammengesezten Koͤrper bei gewoͤhnlichen Temperaturen vollkommen fixe Koͤrper sind. Der Geruch, den einige Metalle von sich geben, wenn sie gerieben werden, koͤnnte als Einwurf dagegen dienen; die Umstaͤnde, unter welchen sich diese Geruͤche entwikeln, sind aber von der Art, daß sie mir keine wirklichen Gegengruͤnde gegen meine Meinung darzubiethen scheinen. Ich enthalte mich diese Ansichten auf die atomistische Theorie auszudehnen, was ich leicht haͤtte thun koͤnnen; denn ich wuͤnsche, daß sie zuvoͤrderst die Beistimmung oder Berichtigung wissenschaftlich gebildeter Maͤnner erhielten. Ich haͤtte gern mehrere Versuche uͤber diesen Gegenstand aufgefuͤhrt, vorzuͤglich in Bezug auf solche Koͤrper, die bei oder unter der gewoͤhnlichen Temperatur fix werden. Capitaͤn Franklin hat es freundschaftlich auf sich genommen, solche Versuche fuͤr mich in den kalten Regionen anzustellen, in welche er abgereiset ist, und wenn er von seiner muͤhevollen Unternehmung zuruͤkgekehrt seyn wird, wird er wahrscheinlich einige Beitraͤge hierzu zu liefern haben.