XLI. Weitere Versuche mit einem neuen Registerpyrometer zum Messen der Ausdehnung fester Koͤrper. Von Hrn. Friedrich Daniell Esq., F. R. S., Professor der Chemie am Kings College zu London. Aus dem Edinburgh Philosophical Magazine and Journal of Science Nr. 3. September 1832, S. 197.Das Philosophical Magazine entlehnte diesen wichtigen Aufsaz aus dem so eben erschienenen 2ten Bande der Philosophical Transactions fuͤr das Jahr 1831. Die fruͤheren Versuche des Hrn. Daniell und die Beschreibung und Abbildung seines neuen Pyrometers haben wir im Polyt. Journal Bd. XLIII. S. 189 mitgetheilt.A. d. R. Daniell, Versuche mit einem neuen Registerpyrometer. Ich habe in meinem fruͤheren Aufsaze uͤber meinen neuen Registerpyrometer, der das Gluͤk hatte in das Philosophical Magazine fuͤr das Jahr 1830 aufgenommen zu werden, die Hoffnung geaͤußert, der Gesellschaft spaͤter die Resultate einiger weiterer Versuche uͤber die Ausdehnung der Metalle bis zu ihrem Schmelzpunkte vorlegen zu koͤnnen, und will nun diesem Versprechen nachkommen. Meine fruͤheren Beobachtungen uͤber die Ausdehnung waren hauptsaͤchlich dahin gerichtet zu beweisen, welchen Grad von Vertrauen man in das neue Instrument, als Waͤrmemesser, sezen kann. Ich war hiebei, wie ich glaube, so gluͤklich zu zeigen, daß die Messungen mit meinem Instrumente so genau mit jenen uͤbereinstimmten, welche die besten Experimentatoren lange vorher mit verschiedenen Metallen bei dem Siedepunkte des Wassers erhielten, daß uͤber die Genauigkeit meines Instrumentes kein Zweifel obwalten kann. Die Begleichung auf welche ich mich hiebei am meisten stuͤzte, war jene mit den Versuchen, welche die HH. Dulong und Petit uͤber die Ausdehnung der Platinna und des Eisens bei der Temperatur von 572° F. anstellten. Da dieß jedoch ein Punkt von groͤßter Wichtigkeit ist, so will ich denselben auch noch durch eine Vergleichung mit den Resultaten, welche die naͤmlichen Physiker mit dem Kupfer, dem einzigen Metalle, auf welches sie ihre Versuche noch ausdehnten, erhielten, zu erhaͤrten suchen. Vorher erlaube ich mir jedoch noch, einige Versuche vorzutragen, die ich anstellte um Register von gleichfoͤrmiger Zusammensezung zu erhalten, um auf diese Weise der Muͤhe uͤberhoben zu seyn, fuͤr jeden einzelnen Fall das Verhaͤltniß der Ausdehnung zu bestimmen. Drei und zwanzigster Versuch. Ich bediente mich zu diesem Versuch einer Wedgwood'schen Waare, von welcher ich mir einige sorgfaͤltig verfertigte und stark gebrannte Staͤbe verschaffte. Die Ausdehnung dieser Staͤbe zeigte sich genau der Ausdehnung der Platinna gleich, so daß, wenn ich das Register in siedendes Queksilber untertauchte, der Zeiger durchaus keine Ortsveraͤnderung andeutete. Nahm ich hingegen einen Eisenstab, so betrug der gemessene Bogen 1°7'. Mit Graphit gab dieselbe Ausdehnung eine Messung von 2°     49'; und zieht man hievon die Ausdehnung der Platinna im Graphit mit 1     45 ––––––– ab, so erhaͤlt man 1°       4', was zur Bestaͤttigung des ersten Resultates hinreicht. Vier und zwanzigster Versuch. Meinen naͤchsten Versuch stellte ich mit Graphitregistern an, die aus verschiedenen und bekannten Gemengen Graphit und Stourbridge-Thon bestanden. Mit 4/5 Graphit und 1/3 Thon erhielt ich ein Gemeng, welches zu zart war; allein mit 3/4 von ersterem und 1/4 von lezterem erhielt ich ein Gemeng, welches eine Waare von ebenem und feinem Gefuͤge gab, dessen Ausdehnung sehr gleich war und die Ausdehnung jener Gemenge, die ich fruͤher probirt hatte, nicht im Geringsten uͤberstieg. Drei verschiedene Register dieser Art gaben mir folgende Messungen der Ausdehnung eines Platinnastabes bei dem Siedepunkte des Queksilbers. 1° 45'     1° 42'     1° 38' Ein viertes aͤhnliches Register gab mir fuͤr die Ausdehnung eines Eisenstabes bei demselben Hizgrade einen Bogen von 2° 42', der ein Aequivalent fuͤr 1° 40' eines Platinnastabes ist. Man kann daher fuͤr alle gewoͤhnlichen Zweke ohne Gefahr eines wesentlichen Fehlers in den Endresultaten die mittlere Ausdehnung zu 1° 42' annehmen. In Faͤllen, in denen die groͤßte Genauigkeit noͤthig ist, ist es jedoch besser, wenn man die Ausdehnung eines jeden Registers durch einen eigenen Versuch bestimmt. Fuͤnf und zwanzigster Versuch. Ein Kupferstab wurde in eines der Register gebracht, und dann auf die fruͤher beschriebene Weise siedendem Queksilber ausgesezt. Der an der Scala gemessene Bogen betrug 4° 10', was einer Ausdehnung von 0,03633 gleich ist. Dieses Resultat will ich nun mit der Bestimmung der HH. Dulong und Petit vergleichen, so wie ich es fruͤher bei der Ausdehnung der Platinna und des Eisens that. Ausdehnung des Kupfers. Laͤnge des Stabes. Von   32° bis 212° = 0,0017182 × 6,5 = 0,01116830 Von 392° bis 572° = 0,0018832 × 6,5 = 0,01224080 –––––––––– 0,02340910 Von 212° bis 392° = dem Mittel des Obigen = 0,01170455 –––––––––– Total-Ausdehnung von 32° bis 572 = 0,03511365 Dazu rechne man fuͤr die Ausdehnung von 572° bis 660°, die Temperatur des siedenden Queksilbers, nach dem hoͤchsten Verhaͤltnisse berechnet: 180° : 0,0018832 = 88° : 0,00920675 = 0,00920675 –––––––––– 0,04432040 Davon ziehe man die Ausdehnung fuͤr 32° ab, da der Versuch mit dem Pyrometer bei 64° begann = 0,00305457 –––––––––– Nach dem niedrigsten Verhaͤltnisse berechnet: 180° : 0,0017182 = 32° : 0,00305457 Wirkliche Ausdehnung des Stabes nach Dulong und Petit = 0,04126583 –––––––––– Wenn man von der auf diese Weise erhaltenen, wirklichen Ausdehnung von 0,04126 die scheinbare durch den Pyrometer erhalteneAusdehnung von 0,03633 ––––––– abzieht, so erhaͤlt man als Rest 0,00493 womit die Ausdehnung des Graphits gegeben ist. Hiedurch erhaͤlt man als Ausdehnung einer Graphitstange von 6,5 Zoll, bei 64° bis 660° mit einem Platinnastabe 0,00421 mit einem Eisenstabe 0,00457 mit einem Kupferstabe 0,00493 ––––––– Mittlerer Durchschnitt 0,00457 wobei die aͤußersten Resultate nicht um 0,0004 Zoll oder um 1/14 von dem Ganzen abweichen. Bringt man den großen Unterschied, welcher zwischen der Total-Ausdehnung dieser drei Metalle Statt findet, so wie die Unterschiede zwischen den Verhaͤltnissen von deren Zunahme und der Zunahme der Temperatur in Anschlag, so glaube ich, daß ein so genaues Zusammentreffen einen vollkommen schlagenden Beweis fuͤr die Genauigkeit des Pyrometers geben duͤrfte. Ich halte es nicht fuͤr noͤthig, die Gesellschaft noch mit den Details der Versuche, durch welche ich die Ausdehnung verschiedener anderer Metalle beim Siedepunkte des Queksilbers bestimmte, zu belaͤstigen; es mag genuͤgen, wenn ich die Resultate derselben in einer Tabelle vorlege. Ich glaubte, daß die Bestimmung der Total-Ausdehnung bis zu den Schmelzpunkten ein viel hoͤheres Interesse gewaͤhren wuͤrde, wenn man vorher die Ausdehnung eines jeden einzelnen beim Siedepunkte des Wassers und des Queksilbers bestimmte, um jede Abweichung in den Verhaͤltnissen der Ausdehnung zwischen diesen beiden Punkten entdeken zu koͤnnen. Ich muß jedoch vorher einige Bemerkungen uͤber die allgemeine Methode, welche ich zur genauen Bestimmung des ersteren annahm, vorausschiken. Sechs und zwanzigster Versuch. Nach der Ausdehnung des Pyrometers bei niedrigeren Hizgraden schließend, erwartete ich, daß der Zeiger durch die progressive Ausdehnung irgend eines Metallstabes so lange vorwaͤrts getrieben werden wuͤrde, bis sich der Cohaͤsions-Zustand des Metalles verminderte, und bis dasselbe zu schmelzen begoͤnne, so daß ich folglich auf diese Weise ein Register von der groͤßten Ausdehnung erhielte. Allein hiebei zeigte sich eine große Schwierigkeit, und diese bestand darin, die Hize so gleichmaͤßig einwirken zu lassen, daß kein einzelner Theil vor einem anderen schmelzen koͤnnte, sondern daß sie saͤmmtlich zugleich schmelzen muͤßten. Ich nahm jedoch zulezt zur sicheren Erreichung dieses Zwekes folgende Methode an, die mir auch, wie sich durch Versuche zeigte, vollkommen entsprach. In dem Laboratorium der Royal Institution befindet sich ein vortrefflicher Windofen, von welchem ein seitlicher, horizontaler Feuerzug auslaͤuft, durch den man die Flamme mit jedem beliebigen oder erforderlichen Grade von Kraft treiben kann. In diesen Feuerzug oͤffnen sich zwei Muffel-Oeffnungen, durch welche man das Innere vollkommen zu sehen und zu leiten im Stande ist. Bei der Gleichheit des Zuges, der durch ein Register regulirt wird, und bei gehoͤriger Unterhaltung des Brennmateriales in dem Koͤrper des Ofens, kann man diese ganze Kammer in einer bestaͤndigen Roth- oder Weiß-Gluͤhhize erhalten. Die Register des Pyrometers zu diesem Versuche bereitete ich nun so zu, daß ich in deren hintere Seiten drei Loͤcher bohrte, welche mit den Furchen oder Aushoͤhlungen, in die die Metallstaͤbe gebracht werden, communicirten. Eines dieser Loͤcher brachte ich in der Mitte und die beiden uͤbrigen an den beiden Enden an. Diese Einrichtung traf ich, um dem geschmolzenen Metalle einen Abfluß zu gestatten, und um durch die Zeit, zu welcher das Metall bei den verschiedenen Oeffnungen ausfloß, eine Art von Kriterium fuͤr die Gleichheit der Hize zu erhalten. Nachdem nun der Metallstab auf geeignete Weise in das Register gebracht worden, wurde dieses sorgfaͤltig in die heiße Luftkammer gesezt, und zwar in horizontaler Richtung und so, daß es an beiden Enden von einem kleinen Stuͤke Bakstein getragen wurde. Die Entfernung desselben von dem Brennmateriale richtete sich nach dem groͤßeren oder geringeren, zum Schmelzen erforderlichen Hizgrade. Nachdem dieß geschehen, verschloß ich die Muffel-Oeffnungen bis auf eine kleine Spalte, durch welche ich den Vorgang beim Erhizen und Schmelzen des Metalles beobachten konnte. Die Gleichheit der Hize ließ sich ziemlich genau aus der gleichfoͤrmigen Farbe des Registers abnehmen, und jede Ungleichheit oder Unregelmaͤßigkeit ließ sich leicht dadurch verbessern, daß ich das eine oder das andere Ende desselben dem Brennmateriale naͤher brachte. Auf diese Weise gelang es mir, sehr genuͤgende Resultate zu erreichen; nur bei dem Golde war ich nicht so gluͤklich. Da dieses Metall naͤmlich zum Schmelzen einen groͤßeren Grad von Hize fordert, als ich in der Kammer hervorzubringen im Stande war, so legte ich das Register auf das Brennmaterial im Ofen selbst, wobei das Gold nur zur Haͤlfte schmolz und zur Haͤlfte in festem, stabfoͤrmigen Zustande blieb. Der fuͤr das Gold in der Tabelle angegebene Grad von Ausdehnung ist daher offenbar fehlerhaft, und aus der Tabelle zu streichen. Ein aͤhnlicher Zufall ergab sich ein Mal bei einem Versuche mit Messing; diesen konnte ich jedoch durch spaͤter angestellte Versuche corrigiren. Ich will nun die Resultate meiner Versuche in zwei Tabellen bringen, von denen die erste die Ausdehnung der reinen Metalle von 62° F. bis zu 212°, 662° F. und ihren Schmelzpunkten in Bogen der Scala zeigt, waͤhrend man aus der zweiten die Ausdehnung gewisser Legirungen bei denselben Hizgraden ersieht. Die Staͤbe waren saͤmmtlich und in allen Fallen 6,5 Zoll lang. Tabelle uͤber die fortschreitende oder progressive Ausdehnung folgender reiner Metalle bis zu ihren Schmelzpunkten. Von 62° bis 212° bis 662° bis zum Schmelzpunkte. Zinn 0° 55'    –   2° 30' Blei 0  33    –   6  17 Zink 1  40 5  50'?   8  44 Silber 0  59 4  9 13  45 Kupfer 0  45 4  10 16  0 Gold 0  35 3  11 (7   51 falsch) Gußeisen 0  29 2  25   9  17 Tabelle uͤber die fortschreitende Ausdehnung folgender Legirungen bis zu deren Schmelzpunkten. Von 62° bis 212° bis 662° bis zum Schmelzpunkte. Messing, gemeines 0° 54' 4° 42' (8   41' unrichtig) Messing, aus 3/4 Kupfer und 1/4 Zink 1    9 4  51 13  39 Messing, aus 1/2 Kupfer und 1/2 Zink 1  27 5    3 15  34 Bronze, aus 15/16 Kupfer und 1/16 Zinn 0  52 3  37   9  49 Bronze, aus 7/8 Kupfer und 1/8 Zinn 0  54 4  11 10  16 Bronze, aus 3/4 Kupfer und 1/4 Zinn 0  58 4  44 10  55 Bronze, aus 1/2 Kupfer und 1/2 Zinn 1    0 4    7   4    7? Pewter, aus 4/5 Blei und 1/5 Zinn 1    5   –   2  28 Schriftmetall aus Blei und Spießglanz 1    5   –   3  13 Ich will nun einige Bemerkungen uͤber diese Tabellen beifuͤgen, und zwar zuerst uͤber die Schmelzpunkte der reinen Metalle. Nachdem fuͤr jedes dieser Metalle die Ausdehnung, welche durch bestimmte Erhoͤhungen der Temperatur entstehen, und die groͤßte Ausdehnung, die sie bis zu ihrem Schmelzpunkte erleiden, bestimmt worden, erhellt klar, daß ich, wenn deren Ausdehnung bei gleicher Erhoͤhung der Temperatur ebenfalls gleich waͤre, aus diesen Daten die richtige Temperatur ihrer Schmelzpunkte haͤtte bestimmen koͤnnen. Wenn wir nun aber gleich Einiges uͤber den Irrthum, der durch das vermehrte Verhaͤltniß der Ausdehnung bei dem oberen Theile der Scala in eine solche Berechnung kommen kann, und uͤber die Richtung wissen, in welcher das Resultat dadurch veraͤndert werden muß, so lassen sich doch einige wichtige Schluͤsse in Hinsicht auf die Richtigkeit der auf andere Weise erlangten Bestimmungen daraus ziehen. Folgende Tabelle enthaͤlt die Resultate einer solchen Berechnung im Vergleiche mit anderen vorher bestimmten Schmelzpunkten. Schmelzpunkte der Metalle nach deren Ausdehnungen bei 212 und 662° Graden, – diese Ausdehnungen als gleichmaͤßig angenommen, – berechnet. Nach dem Verhaͤltnisse         von 212° Nach dem Verhaͤltnisse          von 662°     Wirkliche Temperatur. Zinn           471°             –   442°  nach dem Thermometer Blei           670             –   612  nach dem Thermometer Zink           848           960?   773  nach dem Pyrometer Silber         2159         2049 1875  nach dem Pyrometer Kupfer         3262         2366 1996  nach dem Pyrometer Gußeisen         3096         2489 2786  nach dem Pyrometer. Aus dieser Tabelle ergibt sich nun die Genauigkeit der Pyrometer gleichfalls wieder, und zwar auf eine Weise, welche zur Zeit, als die Versuche angestellt wurden, gar nicht vorhergesehen wurde. 1) haben wir hier zwei Metalle, Zinn und Blei, deren Schmelzpunkte, da sie unter dem Siedepunkte des Queksilbers stehen, durch das gewoͤhnliche Thermometer genau bestimmt wurden. Berechnet man aber dieselben Punkte aus deren verschiedenen, mit dem Pyrometer gemessenen Ausdehnungen im siedenden Wasser, in der Voraussezung daß sie bis zu ihrem Schmelzpunkte dasselbe Verhaͤltniß beibehalten, so wird die Temperatur des ersteren um 29° und jene des zweiten um 58° hoͤher herauskommen; d.h. das Verhaͤltniß, in welchem sich diese beiden Metalle ausdehnen, nimmt mit der Zunahme der Temperatur gleichfalls zu, wie dieß nach den Versuchen der HH. Dulong und Petit auch bei der Platinna, beim Eisen und Kupfer der Fall ist. Bemerkenswerth ist uͤbrigens, daß diese Zunahme des Ausdehnungsvermoͤgens beim Zinn in beilaͤufig 200° uͤber dem Siedepunkte ein Aequivalent von 29°, und beim Blei in 400° ein Aequivalent von 58° ist. Diese Resultate zeigen mithin, daß die Angaben des Thermometers und jene des Pyrometers ziemlich genau zusammentreffen. 2) Der Schmelzpunkt des naͤchsten Metalles, des Zinkes, wurde durch Eintauchen des Pyrometers in dasselbe, waͤhrend des Actes des Schmelzens bestimmt. Die auf diese Weise bestimmte Temperatur faͤllt um 75° hinter den naͤmlichen, aber nach der gleichmaͤßig angenommenen Ausdehnung berechneten, Punkt. Dieß beweist neuerdings, daß die Ausdehnung beinahe in demselben Verhaͤltnisse (von 75° in 560°), wie in den vorhergehenden Faͤllen beim Zinn und Blei zunahm. Ich uͤbergehe einstweilen das Resultat, welches ich durch Berechnung des Schmelzpunktes aus der Ausdehnung beim Siedepunkte des Queksilbers erhielt, indem sich hiebei eine Abweichung ergab, uͤber welche ich einige Bemerkungen machen werde. 3) Der Schmelzpunkt des Silbers, der auf gleiche Weise durch Eintauchen des Pyrometers in das geschmolzene Metall bestimmt wurde, weicht gleichfalls von dem aus der Ausdehnung berechneten Schmelzpunkte ab, und zwar in derselben Richtung. Der Unterschied hiebei findet fast in demselben Verhaͤltnisse Statt, denn er betraͤgt in 1660° 286°. Die Berechnung desselben aus dem Verhaͤltnisse der Ausdehnung beim Siedepunkte des Queksilbers kommt aber dem direct bestimmten Schmelzpunkte viel naͤher, und weicht nur um 176° von demselben ab; zum Beweise, daß das Verhaͤltniß der Ausdehnung mit der Zunahme der Temperatur gleichfalls zunimmt. 4) Eine aͤhnliche, mit dem Kupfer angestellte Vergleichung zeigte, daß das Verhaͤltniß der Ausdehnung hier weit schneller zunimmt, als in den vorhergehenden Faͤllen, so daß der, aus der Ausdehnung im siedenden Wasser berechnete Schmelzpunkt von dem wahren Schmelzpunkte um nicht weniger als 1266 Grade abweicht. Berechnet man den Schmelzpunkt hingegen aus dem Verhaͤltnisse der Ausdehnung beim Siedepunkte des Queksilbers, so vermindert sich der Unterschied bis auf 370°. Zur Bestaͤtigung dieses Resultates verweise ich hier gleichfalls auf die Versuche der HH. Dulong und Petit; denn auch diese fanden, daß die durch die Ausdehnung eines Kupferstabes angedeutete Temperatur bei 572° F. um 50° F. hoͤher war, als die wirkliche Temperatur. 5) Die interessanten Resultate, welche ich mit dem Eisen erhielt, und die besonderen Schwierigkeiten, die sich bei der Anstellung der Versuche mit demselben ergaben, moͤgen mich entschuldigen, wenn ich hieruͤber in weitere Details eingehe, als ich dieß in den vorhergehenden Faͤllen that. Ich habe bereits die Ausdehnung des Schmiedeisens beim Siedepunkte des Wassers und jenem des Queksilbers angegeben, und gezeigt, daß die mit dem Pyrometer erhaltenen Messungen im Wesentlichen mit jenen Messungen uͤbereintrafen, welche die HH. Dulong und Petit auf ganz verschiedene Weise erhielten. Ich habe ferner gezeigt, daß die durch die Ausdehnung eines und desselben Eisenstabes bestimmten Schmelzpunkte des Goldes und Silbers ziemlich genau mit denselben, aus der Ausdehnung der Platiana bestimmten Punkten uͤbereintrafen. Ich ließ es mir nun sehr angelegen seyn, diese Reihe von Versuchen durch Messungen der Ausdehnung des Eisens bis zu seinem Schmelzpunkte zu vervollstaͤndigen. Ich nahm zu diesem Zwek einen kleinen Stab Gußeisen von dem besten grauen Eisen, reinigte denselben von allem Oxyde und feilte ihn bis zur Groͤße der Staͤbe, welche ich sonst anwendete, zu. Beim Messen der Ausdehnung dieses Stabes bei der Temperatur des Siedepunktes des Wassers und jenem des Queksilbers fand ich nun die Bogen an der Scala zu 0° 29' und 2° 25'. Da dieses Resultat aber bedeutend niedriger war, als jenes, welches ich mit dem Stabe aus Schmiedeisen erhielt, so wiederholte ich den Versuch mit lezterem in demselben Register, dessen ich mich bei dem Versuche mit dem Gußeisen bedient hatte, und erhielt hierbei 0° 35' und 2° 44', was beinahe mit der fruͤheren Bestimmung uͤbereintraf. Es unterliegt daher keinem Zweifel mehr, daß sich das Gußeisen in geringerem Grade ausdehnt, als das Schmiedeisen, obschon das Verhaͤltniß der Zunahme der Ausdehnung bei hoͤheren Temperaturen in beiden gleich zu seyn scheint. (Die Fortsezung folgt im naͤchsten Hefte.)