X. Ueber einen neuen Heber. Von Hrn. Colladon. Aus den Annales de l'Industrie. N. IV. S. 280. Mit Abbildung auf Tab. I. Colladon, uͤber einen neuen Heber. Man bedient sich oͤfters, sowohl in der Landwirthschaft als in Gewerben, der Heber mit großem Durchmesser, z.B. zum Waͤssern der Felder, zur Speisung eines hydraulischen Widders u. dergl. Erfahrung lehrte uns eine große Unbequemlichkeit an diesen Hebern kennen: sie hoͤren nach einiger Zeit auf zu wirken, sobald ihre Hoͤhe eine gewisse Graͤnze uͤbersteigt, oder ihr Durchmesser von irgend einer bedeutenden Groͤße ist. Diese Unterbrechung ruͤhrt von der Verminderung des Drukes her, welchen die Fluͤssigkeit in dem Maße erleidet, als sie in dem Heber empor steigt. In Folge des Gesezes, nach welchem die Menge der Gasarten, welche die Fluͤssigkeiten aufloͤsen, von der Staͤrke des Drukes abhaͤngt, welchen diese Fluͤssigkeiten erleiden, laͤßt das Wasser die Luft in dem Maße fahren, als es in den Heber eintritt, und so wie diese Luft sich nach und nach in dem oberen Theile des Hebers anhaͤuft, hoͤrt endlich aller Ausfluß auf. Man haͤtte eine Bemerkung machen koͤnnen, welche zu einer Abhuͤlfe dieses Unheiles haͤtte fuͤhren koͤnnen; naͤmlich diese, daß, je kleiner der Durchmesser eines Hebers ist, desto weniger derselbe diesem Nachtheile unterworfen ist, und daß man, bei einer geringeren Hoͤhe als 9 oder 10 Meter, dem Heber immer einen so kleinen Durchmesser geben kann, daß er ununterbrochen fortspielt. Bisher suchte man diesem Nachtheile dadurch abzuhelfen, daß man an sehr großen Hebern oben einen Behaͤlter anbrachte, den man mit Wasser fuͤllte, und lezteren dann mit dem oberen Theile des Hebers in Verbindung brachte. Die Luft- oder Gasblasen, welche sich aus dem Wasser entwikeln, treten in diesen Behaͤlter, Haufen sich in demselben an, und druͤken nach und nach das Wasser aus demselben. Man wird einsehen, daß diese Wirkung nur eine Zeit uͤber dauern kann, und daß die Laͤnge dieser Zeit von der Groͤße des Behaͤlters abhaͤngt; daß man diesen Apparat immer im Auge halten muß, um das Wasser in dem Behaͤlter von Zeit zu Zeit erneuern zu koͤnnen. Dieser Apparat kann also nicht nur nicht fuͤr sich selbst auf eine ununterbrochene Weise fortwirken, sondern wird durch einen Behaͤlter mit zwei Haͤhnen und von solcher Staͤrke, daß er einen außerordentlichen aͤußeren Druk ertragen kann, auch noch sehr kostbar. Hr. Colladon suchte diese doppelte Unbequemlichkeit zu beseitigen, und gelangte auf eine hoͤchst einfache Weise zu seinem Zweke: der Ausfluß des Wassers selbst im Heber diente ihm hierzu. Dieser neue Apparat ist in nachstehenden Figuren dargestellt. Fig. 1. zeigt ihn im Aufrisse, Fig. 2. im Grundrisse, Fig. 3. ist ein vergroͤßerter Durchschnitt eines Theiles des Hebers durch eine senkrechte nach der Linie VX in Fig. 2. gelegte Ebene. Der Heber selbst besteht aus drei Theilen. ab, in Fig. 1. ist der aufsteigende Schenkel, der wie an den gewoͤhnlichen Hebern gebaut ist. Der horizontale Theil, bc, ist breit, und so abgeplattet, daß sein Durchschnitt eine sehr verlaͤngerte Ellipse bildet, die nach ihrer kleineren Achse abgeplattet, und deren groͤßere Achse horizontal ist. Der Flaͤcheninhalt dieser Ellipse muß dem Flaͤcheninhalte des kreisfoͤrmigen Durchschnittes des aufsteigenden Armes, ab, gleich seyn, so zwar, daß die Geschwindigkeit des Wassers in dem aufsteigenden Arme jener in dem horizontalen Theile gleich ist. Das Ende, c, dieser lezteren kruͤmmt sich beinahe in einen rechten Winkel, und geht in den absteigenden Arm, ee, uͤber, welcher eine walzenfoͤrmige Roͤhre ist, deren Durchmesser etwas groͤßer seyn muß, als jener der aufsteigenden Roͤhre. Dieser absteigende Arm muß senkrecht seyn. In dem Apparate, welcher zu den ersten Versuchen diente, war das Verhaͤltniß dieser beiden Durchmesser ungefaͤhr wie 6 : 5; Erfahrung allein kann bestimmen, welches Verhaͤltniß das zwekmaͤßigste ist. Fig. 3. zeigt den Durchschnitt nach der Linie VX, Fig. 2., des Hebers bei der Verbindung des horizontalen Stuͤkes mit dem senkrechten Arme, ee; man sieht, daß das horizontale Stuͤk, nachdem es sich vertical kruͤmmte, um einige Centimeter in das Innere der absteigenden walzenfoͤrmigen Roͤhre, ee, eintritt, so daß ein freier Raum zwischen den Wanden der beiden Roͤhren bleibt. Der Heber bietet demnach an diesem Orte eine rasche Verengerung dar, und es entsteht eine Veraͤnderung in der Geschwindigkeit, in welcher die Fluͤssigkeit ausfließt, und eine Verminderung des Drukes im Inneren der Roͤhre. Die Veraͤnderungen im Druke, welche durch ploͤzliche Erweiterung einer Roͤhre entstehen, in welche eine Fluͤssigkeit ausfließt, wurden unter der Voraussezung berechnet, daß die Arme parallel laufen: diese Voraussezung hat aber in dem hier gezeichneten Falle nicht Statt. Man kann uͤbrigens, ohne daß es noͤthig waͤre zur Analyse seine Zuflucht zu nehmen, bis auf einen gewissen Punkt voraussehen, welche Erscheinungen bei dem Ausflusse einer mit Gas gesaͤttigten Fluͤssigkeit in einem solchen Heber Statt haben muͤssen. Es erhellt aus den Versuchen des Hrn. Colladon, daß die Gasblasen, welche in diesen Apparat gelangen oder sich aus der Fluͤssigkeit entwikeln, bestaͤndig nach jenen Theil der Roͤhre gezogen werden, wo die ploͤzliche Erweiterung, d, Statt hat, Fig. 1 und 3.; und wenn die Entwikelung solcher Blasen sehr stark ist, haͤuft die Luft sich in diesem Theile an, wie man in Fig. 3. sieht. Sie zertheilt sich aber alsogleich in eine unendliche Menge kleiner Blasen, welche von dem niedersteigenden Strome der Fluͤssigkeit fortgerissen werden, und nach einigen Secunden ist der Heber vollkommen von aller Luft gereinigt. Um gehoͤrig zu begreifen, was hier in diesem Apparate geschieht, muß man sich an dasjenige erinnern, was wir oben uͤber die Dauer des Ausflusses der Fluͤssigkeiten in Hebern von einem kleinen Durchmesser gesagt haben. Wenn eine Gasblase in einer Oberflaͤche in dem Inneren einer Fluͤssigkeit enthalten ist, so naͤhert sich die Form derselben desto mehr einer Kugel, als das Volumen derselben klein ist. Wirklich erreichen auch die Luftblasen, welche sich in einem sehr engen Heber entwikeln, die untere Wand alsobald, nachdem sie ein gewisses Volumen erreicht haben, und bilden eine Art von Staͤmpel, welcher durch die Differenz des Drukes, welche er auf seinen beiden aͤußersten Flaͤchen erleidet, fortgetrieben wird: die Laͤnge dieser Blasen steht beinahe im Verhaͤltnisse mit dem Durchmesser derselben, und so veranlassen sie nur eine sehr geringe Veraͤnderung im Druke, wenn sie sich in den absteigenden Arm eindraͤngen. In einem Heber von groͤßerem Durchmesser kann die Luft sich in dem oberen Theile anhaͤufen, und sie wird nur dann in die absteigende Roͤhre getrieben, wann sie ein großes Volumen in demselben bildet, und der Unterschied im Gewichte, welcher dadurch veranlaßt wird, kann das Spiel des Hebers gaͤnzlich unterbrechen. Wir wollen nun versuchen die Phaͤnomene zu erklaͤren, welche bei diesem neuen Heber Statt haben. Wir haben gesagt, daß der obere Theil in verticaler Richtung sehr abgeplattet ist, und daß die Luft, die sich in diesen Apparat einschleicht, unmittelbar gegen das Ende, c, gejagt wird, wo die horizontale Roͤhre sich mit dem absteigenden Arme verbindet. Es scheint, daß die kleinen Gasblasen sich in diesem Falle weniger leicht vereinigen, indem sie nicht mehr eine einzige Linie verfolgen, welche in einer Flaͤche eingeschlossen ist, die durch die Achse und durch den Scheitel der Roͤhre laͤuft. Sie bilden abgeschiedene Kugeln, welche, in Hinsicht ihres Volumens, eine groͤßere Oberflaͤche darbieten, und entweder durch Adhaͤsion, oder durch uͤbermaͤßigen Druk, den sie in der Richtung des Ausflusses erleiden, fortgerissen werden. Die ploͤzliche Veraͤnderung der Geschwindigkeit, welche aus der Vereinigung zweier Roͤhren von ungleichem Durchmesser in dem Theile, d, Fig. 1. entsteht, fuͤhrt Verminderung des inneren Drukes als Resultat herbei, und strebt folglich die Luftblasen in jenen Theil zu ziehen, welchen der Wasserstrom gegen das Ende c der horizontalen Roͤhre reißt, und das Aufruͤhren (wenn man es so nennen darf), welches oben in dem senkrechten Cylinder, ee, durch die ploͤzliche Zunahme des Durchschnittes der Roͤhre entsteht, zertheilt die Luft in eine Menge kleiner Blasen, die der Strom aus dem Heber fuͤhrt. Es ist begreiflich, warum die absteigende Roͤhre senkrecht seyn muß. Wenn sie geneigt waͤre, wuͤrden alle Blasen sich auf eine Seite begeben, und ihre Vereinigung koͤnnte Blasen von solchem Umfange bilden, daß der Ueberschuß des Drukes des Wassers gegen ihre obere Flaͤche die aufsteigende Kraft, die aus dem Unterschiede der Schwere dieser Blasen gegen das Wasser, das sie verdraͤngen, entsteht, nicht mehr uͤberwinden koͤnnte.