LXIV. Ueber die Schwingungen erhizter Metalle. Von Hrn. Arthur Trevelian Esq. Mit einem Briefe des Hrn. Dr. W. Knight uͤber denselben Gegenstand.Ein Theil dieser Abhandlung wurde am 27. Junius 1833 vor der physikalischen Section der lezten Versammlung der British Association zu Cambridge vorgetragen. A. d. D. Aus dem London and Edinburgh philosophical Magazine and Journal of Science. November 1833, S. 321. Mit Abbildungen auf Tab. V. Ueber die Schwingungen erhizter Metalle. Da es sehr haͤufig oder beinahe immer nicht ohne Interesse ist, die zufaͤlligen Umstaͤnde, welche zur Entdekung irgend einer neuen naturwissenschaftlichen Thatsache fuͤhrten, zu kennen, so will ich diesen Aufsaz mit einer kurzen Erzaͤhlung der Art und Weise, auf welche ich die Schwingungen der erhizten Metalle entdekte, beginnen. Ich wollte naͤmlich am 9. Februar 1829 etwas gewoͤhnliches Pech mit einer eisernen Pflasterspatel aufstreichen, und legte dieselbe, da sie zu heiß war, in etwas schiefer Richtung quer uͤber einen bleiernen Blok, wobei deren Griff auf dem Tische auflag. Kaum lag die Spatel einige Zeit uͤber in dieser Stellung, so vernahm ich einen hellen, hohen Ton, der dem Tone einer kleinen northumberlaͤndischen Pfeife nicht unaͤhnlich war. Da ich nicht wußte, woher der Ton kam, so dachte ich, er koͤnnte allenfalls außer dem Zimmer, in welchem ich mich befand, veranlaßt worden seyn; ich oͤffnete also die Thuͤre, ging hinaus, sah und hoͤrte aber nicht das Geringste, bis ich wieder in das Zimmer trat, und daselbst wieder den naͤmlichen Ton vernahm. Nachdem ich mich hier einige Minuten lang umgesehen, und mich dem Eisen genaͤhert hatte, entdekte ich, daß sich dieses Eisen in schwingender oder zitternder Bewegung befand, und daß der fragliche Ton also von ihm veranlaßt wurde. Ich war uͤber diese Beobachtung eben so erfreut, als dadurch uͤberrascht, obschon ich damals, wo ich mit der Lehre von der Waͤrme und den damit verbundenen Erscheinungen noch nicht sehr vertraut war, noch nicht wußte, daß die von mir beobachtete Erscheinung eine ganz neue sey. Ich kam im November 1830 nach Edinburgh, wohnte daselbst den Vorlesungen des Hrn. Dr. D. B. Reid uͤber Chemie bei, und theilte diesem Gelehrten meine Beobachtung mit. Von ihm erfuhr ich, daß dieselbe noch ganz neu sey; er forderte mich auf, meine Versuche hieruͤber fortzusezen, und deren Resultate der Royal Society zu Edinburgh vorzutragen. Ich folgte diesem Rache und hatte auch wirklich die Ehre im lezten Winter vor dieser Gesellschaft zwei diesen Gegenstand betreffende Abhandlungen vorzutragen, und mehrere Versuche in ihrer Gegenwart anzustellen. Seit dieser Zeit habe ich noch eine große Menge weiterer Versuche angestellt, und es gelang mir dadurch nun auch mit den meisten jener Metalle, mit denen ich fruͤher wegen der Unvollstaͤndigkeit des Apparates keine Schwingungen erhielt, dergleichen zu erzeugen. Die hier beigefuͤgte Tabelle enthaͤlt saͤmmtliche Metalle aufgefuͤhrt, an denen ich Schwingungen beobachtete; ich wiederholte die Versuche mehrere Male, ehe mir deren Resultate genuͤgten. Textabbildung Bd. 52, S. 340 Metallstaͤbe aus Platin; Gold; Silber; Kupfer; Eisen; Gußeisen; Zink; feinem Messing; gemeinem Messing; Kanonengut; Glokengut; Hahnmetall (Cockmetal); Einfache Metalle; Zinn; Spießglanz; Blei; Legierungen; Fein. Messing; Gem. Messing; Kanonengut; Hahnmetall; Blokzinnloth; Zinnloth; Blasses Loth od. leicht fluͤssiges Metall; Die + bedeuten, daß eine Schwingung Statt fand, wenn der erhizte Stab auf das im Kopfe der Columne benannte Metall gelegt wurde. Die Namen der Metalle an der Seite der Tabelle bezeichnen die Staͤbe, welche erhizt und auf das kalte Metall gelegt wurden Ich war bisher noch nicht so gluͤklich mit Wismuth einen Ton zu erhalten, obwohl ich bei der Anwendung des sogenannten blassen Lothes, welches doch eine Legirung dieses Metalles ist, einen solchen beobachtete. Das Stuͤk Gold war zu klein, als daß ich den heißen Stab auf das kalte Stuͤk hatte legen koͤnnen. Wahrscheinlich wuͤrden die Resultate mit dem Golde und mit dem Platin zahlreicher ausgefallen seyn, wenn ich mir besser geformte Stuͤke dieser Metalle haͤtte verschaffen koͤnnen. Staͤbe von Zinn, Blei, Wismuth, Spießglanz, Blokzinn, Loth, Zinnloth und blassem Loth gaben keinen Ton, wenn sie erhizt auf Bloͤke oder Ringe von allen in der Tabelle angefuͤhrten Metallen gelegt wurden. Kalte Staͤbe Blei, Glokengut, Zinnloth und blasses Loth erzeugten hingegen sowohl eine Schwingung, als einen Ton, wenn man sie auf erhiztes Eisen oder Messing legte. Ein kalter Bleiblok auf eine erhizte polirte Stange eines Feuerrostes gelegt, toͤnte laut und schwang sich rasch. Die Schwingung dauerte auch unter dem ausgepumpten Recipienten einer Luftpumpe fort. Die Staͤbe begannen bei einer Temperatur, die unter 212° F. (+ 80° R.) steht, auf Blei zu schwingen oder zu vibriren; bei haͤrteren Metallen erforderten sie jedoch eine hoͤhere Temperatur. Ein kalter messingener Stab von 5 Zoll Laͤnge, 2 Zoll Breite und 3/8 Zoll Dike, der auf einen kalten bleiernen Cylinder von 1/2 Zoll Dike, 2 Zoll Hoͤhe und 4 1/2 Zoll im Durchmesser gelegt wurde, gab, wenn man eine Weingeistlampe unter den Stab stellte, nach Verlauf von 6 Minuten 15 Secunden Schwingungen und einen Ton, welcher 5 Stunden 55 Minuten andauerte, und welcher wahrscheinlich noch eine beliebige Zeit uͤber gedauert haben wuͤrde, wenn ich die Lampe nicht entfernt hatte. Nach Entfernung der Lampe dauerten die Schwingungen nur noch 6 Minuten. Der Blok erreichte hiebei eine solche Hize, daß man ihn mit bloßer Hand nicht zu halten im Stande war. Die Schwingungen wurden bloß dadurch unterhalten, daß der Messingstab das Blei so sehr in der Kraft den Waͤrmestoff zu leiten uͤbertraf; wegen der geringen Groͤße des Stabes sank dessen Temperatur bald auf jene des Bleies herab, wo dann die Schwingungen aufhoͤrten. Wenn der Messingstab bedeutend erhizt auf das kalte Blei gelegt wurde, so traten die Schwingungen gewoͤhnlich augenbliklich und von selbst ein. Ein Stab von 5 Zoll Laͤnge, 2 Zoll Breite und 3/8 Zoll Dike schwang sich noch, wenn er auch mit einem Gewichte von 12 Pfunden beschwert wurde. Wie nahe der Stab und der Blok auch einander gebracht werden moͤgen, so zeigt sich doch nicht eher eine bemerkbare Erscheinung, als bis sie wirklich mit einander in Beruͤhrung kommen. Wenn man den Stab in horizontaler Richtung und im Gleichgewichte auf einen schmalen Bleiblok (Fig. 1) legt, welcher an jenem Theile, auf welchem der Stab aufruht, abgerundet ist, so zeigt sich die Schwingung sehr schoͤn, indem sich der Stab zu gleicher Zeit senkrecht und nach der Seite bewegt. Ein Stab von 10 oder mehr Zoll Laͤnge, welcher in der Mitte zur Verhinderung des Abgleitens abgeplattet, und an beiden Enden mit einer Kugel versehen ist (Fig. 5), vergroͤßert, wenn er quer uͤber einen erhizten, sich schwingenden Stab (Fig. 6) gelegt wird, den Bogen der Bewegung bedeutend, und macht dadurch die Bewegungen weit anschaulicher. Ein diker kupferner Ring von 5 Zoll im Durchmesser schwingt sich, wenn er erhizt und an einem Bleistabe aufgehaͤngt wird, nach Ruͤkwaͤrts und Vorwaͤrts; legt man ihn hingegen auf einen schmalen bleiernen Blok, so erfolgen die Schwingungen nach Auf- und Abwaͤrts. Ein erhizter Stab schwang sich auf einem Stuͤke duͤnnen Bleibleches, dasselbe mochte lose liegen oder auf Messing geloͤthet seyn; eben so schwang er sich auf einem mit Blattgold geglaͤtteten Bleibloke. Ein erhizter kupferner Stab schwang sich auf dem Boden eines glaͤsernen Sturzbechers. Ich stellte diesen Versuch in Gegenwart des seligen Professors Leslie an; man erhaͤlt aber nur schwer und unsicher das gewuͤnschte Resultat. Die Schwingungen der Staͤbe offenbaren sich am besten, wenn die Flaͤche, mit der man sie auf die Bleibloͤke legt, etwas rauh ist; beide Metalle muͤssen aber rein und ohne Spuren von Oxydation seyn, weil die Oxyde die Schwingungen hindern. Ein erhizter Kupferstab, der auf einen oben abgerundeten eisernen Blok gelegt, und dann in der Mitte des abgerundeten Theiles ins Gleichgewicht gebracht wurde, zeigte die senkrechte Bewegung. Die Form und Groͤße der Bloͤke aͤußert wenig Einfluß, ausgenommen bei den zarteren Versuchen mit den harten Metallen; auf Blei schwingen sich die harten Metalle, wenn sie erhizt werden, welche Form sie auch haben moͤgen. Hr. K. T. Kemp, der gewandte Chemiker und Physiker, erzaͤhlte mir, daß etwas Wismuth, das er geschmolzen hatte, nachdem er es aus dem Model genommen, beim Abkuͤhlen einen Ton von sich gab, den er jedoch nicht mehr hervorzubringen im Stande war, wenn er das abgekuͤhlte Wismuth neuerdings erhizte. Die Staͤbe, deren ich mich zu meinen Versuchen bediene, sind von verschiedener Groͤße. Ein Stab von beilaͤufig 5 Zoll Laͤnge, 1 1/2, Zoll Breite und 3/8 Zoll Dike erzeugt einen sehr merklichen Ton; an dem einen Ende desselben muß jedoch ein 6 Zoll Laͤnger Draht angebracht werden, und dieser Draht dient als Handhabe. An der einen Seite des Stabes ist seine Mitte entlang eine Kante oder ein Grat gebildet, indem sich der Rufen gegen beide Raͤnder hin abdacht; die entgegengesezte Seite hingegen ist gegen die Mitte hin ausgehoͤhlt, damit beide Seiten schwerer werden, was die Schwingungen beguͤnstigt. Die Laͤngenkante ist der Theil, mit welchem die Staͤbe auf dem Bloke ruhen (Fig. 3 und 4). Ein hohler bleierner Cylinder von beilaͤufig 1/2 Zoll Dike und von einem Durchmesser, der mit der Laͤnge des Stabes im Verhaͤltnisse steht, ist die beste Vorrichtung, um die Schwingungen zu zeigen, und den Ton hervorzubringen. Durch eine Unebenheit oder durch einen unregelmaͤßigen Ausschnitt in diesem bleiernen Cylinder wird der Ton verstaͤrkt. Wenn ein stark erhizter Stab auf kaltes Blei gelegt wird, so ist der Ton anfangs sehr hart und unbestimmt; so wie das Blei aber auch einen gewissen Grad von Waͤrme erreicht, wird der Ton hell, voll und mild. Ein Druk auf den Stab veraͤndert den Ton, und je groͤßer der Druk, um so hoͤher wird der Ton. Ein auf den Resonanzboden oder auf den Tisch, auf welchen der sich schwingende Stab gelegt ist, angebrachter Druk, oder selbst das Gehen durch das Zimmer veraͤndert den Ton, indem die Stellung des Stabes dadurch eine Veraͤnderung erleidet. Ein gewoͤhnliches erhiztes Schuͤreisen schwingt sich, wenn es auf einen Bleiblok gelegt wird, und erzeugt tiefe Toͤne. Wenn der sich schwingende Stab auf ein Pianoforte gebracht wird, so wird dessen Schwingung und folglich auch dessen Ton durch das Anspielen gewisser Noten veraͤndert, und manchmal sogar ploͤzlich unterdruͤkt. Die Schwingungen werden verhindert, wenn man die Oberflaͤche des Bleies mit Queksilber, Oehl, Gyps oder Oehlvergoldung abreibt; eben so findet keine Schwingung Statt, wenn ein Stuͤk duͤnnes Papier oder ein Stuͤk Drahtgewebe zwischen den Stab und den Blok gelegt wird. Die Schwingungen konnten mit keinen anderen Substanzen, als mit Metallen hervorgebracht werden; nur der erwaͤhnte glaͤserne Sturzbecher machte eine Ausnahme hievon. Um zu erfahren, ob zwischen den harten und weichen Metallen in erhiztem Zustande eine Anziehung Statt findet, nahm ich zwei Stuͤk Messing von beilaͤufig einer Unze Schwere, befestigte einen Draht an denselben, und hing sie damit an einem empfindlichen Wagbalken auf. Nachdem nun diese Messingstuͤke erhizt worden, brachte ich Bleibloͤke in verschiedenen Entfernungen unter dieselben, ohne daß sich jedoch hiebei die geringste Wirkung zeigte. Um zu sehen, ob Elektricitaͤt die Ursache der fraglichen Erscheinung sey, oder irgend eine Veraͤnderung in den Schwingungen der Staͤbe bewirkt, bohrte ich ein Loch in einen Stab, und fuͤllte dieses mit Queksilber; dann loͤthete ich an den Bleicylinder, auf welchen der Stab zu liegen kam, einen Draht, den ich an das eine Ende einer galvanischen Batterie von 150 Platten von 4 Zollen im Gevierte leitete, waͤhrend ich von dem anderen Ende dieser Batterie einen Draht in das in dem Loche des erhizten Stabes befindliche Queksilber fuͤhrte. Weder auf diese noch auf irgend eine andere Weise war ich jedoch im Stande auch nur den geringsten Einfluß der Elektricitaͤt auf die Schwingungen oder auf die durch sie erzeugten Toͤne zu entdeken. Ich lud eine Leydner Flasche und entlud sie auf denselben Stab und Blok, ohne daß sich eine Wirkung gezeigt hatte. Weingeist oder Aether aͤußerten, wenn sie auf dem erhizten und in Bewegung befindlichen Stabe verdampft wurden, nicht die geringste Wirkung. Luft, welche mit einem Blasbalge auf den in Schwingung begriffenen Stab geblasen wurde, beeintraͤchtigte die Schwingungen gar nicht. Wenn der erhizte Stab an der Stelle, an welcher er aufliegt, vollkommen glatt abgerieben ist, und wenn eben so auch der Blok vollkommen glatt ist, so entstehen keine Schwingungen; und wenn die Temperatur des Stabes jener des Blokes gleich wird, so hoͤren sowohl die Schwingungen als der Ton auf. Aus diesen Versuchen scheint sich also zu ergeben: 1) daß man, um Schwingungen hervorzubringen, sowohl fuͤr die Staͤbe als fuͤr die Bloͤke gleichartige oder verschiedenartige Metalle anwenden muß und daß nur der glaͤserne Sturzbecher eine Ausnahme hievon macht. 2) Daß der Unterschied der Temperatur zwischen den beiden Metallen bedeutend seyn muß, obschon uͤbrigens einige Metalle eine hoͤhere Temperatur erfordern als andere. Die Schwingungen des Zinkes und Glokengutes gelingen bei einer niedrigeren Temperatur, als jene der harten Metalle. 3) Daß die Oberflaͤche des Blokes einen gewissen Grad von Rauhheit haben muͤsse, indem bei einer vollkommenen Glaͤtte derselben keine Schwingungen zum Vorscheine kommen; daß der Stab hingegen nicht glatt genug seyn kann. 4) Daß alle Substanzen, welche man zwischen den Stab und den Blok legt, die Schwingungen verhindern. Eine Ausnahme hievon bildet der Ueberzug mit einem Goldblaͤttchen, dessen Dike nicht uͤber den 200,000sten Theil eines Zolles betraͤgt. 5) Daß die Luft keinen Antheil an der Erzeugung der schwingenden Bewegungen hat, wie wesentlich deren Gegenwart auch zur Erzeugung des Tones noͤthig ist. 6) Daß dieses Phaͤnomen weder mit dem Galvanismus, noch mit der Elektricitaͤt in Zusammenhang steht, indem weder die Schwingungen, noch die Toͤne auch nur die geringste Veraͤnderung erleiden, wenn man einen Strom durch den in Thaͤtigkeit befindlichen Stab leitet. Prof. Forbes fand nach zahlreichen Versuchen keine Spur von Thermoelektricitaͤt. 7) Daß alle Metalle, sowohl einfache als legirte (mit Ausnahme des Wismuthes) Schwingungen und Toͤne erzeugen, wenn das eine erhizt und das andere kalt ist, und wenn dieselben mit einander in Beruͤhrung gebracht werden. Bei einigen Metallen lassen sich die Schwingungen jedoch weit schwieriger hervorrufen, als bei anderen, indem viel auf die Temperatur, besonders aber auf die Art und Weise, wie die Metalle auf einander gelegt werden, und wobei oft große Sorgfalt noͤthig ist, ankommt. 8) Daß, obschon sich den bisherigen Beobachtungen gemaͤß nicht alle Metalle auf ihres gleichen oder auf allen anderen Metallen schwingen, und obschon ich bisher noch mit keinen anderen Substanzen, als mit Metallen, Schwingungen zu erzeugen im Stande war, dennoch zu erwarten ist, daß man spaͤter, wenn man mehr mit diesem Gegenstande vertraut seyn wird, mit allen Metallen und mit allen anderen festen oder fluͤssigen Koͤrpern solche Schwingungen wird hervorbringen koͤnnen. Nach folgender Theorie, welche zum Theil aus Prof. Leslie's Erklaͤrung der Schwingung entnommen ist, und welche auch die meiste Wahrscheinlichkeit fuͤr sich zu haben scheint, werden die schwingenden Bewegungen den gewoͤhnlichen mechanischen Veraͤnderungen, welche der Waͤrmestoff bei seinem Uebertritte von einer Substanz in eine andere bedingt, naͤmlich der Ausdehnung und Zusammenziehung, die mit den Veraͤnderungen der Temperatur in Zusammenhang stehen, zugeschrieben. Wie es scheint ist es zum Gelingen der Operation noͤthig, daß das eine Metall einen gewissen Grad von Rauhheit oder Unebenheit auf seiner Oberflaͤche darbiete, und diese Rauhheit wird durch die zahllosen Punkte oder Spizen, welche aus der Metallmasse hervorragen, erzeugt. Wenn nun der erhizte Metallstab auf das kalte Blei gelegt wird, so dringt der Waͤrmestoff in diese Erhabenheiten; und da die Waͤrmeleitungskraft in denselben nicht groß ist, so erfolgt seine Verbreitung durch die uͤbrige Masse auch nicht zu rasch; sie dehnen sich folglich augenbliklich aus, und verlaͤngern sich, und durch diese ploͤzliche Ausdehnung wird dem auf ihnen liegenden Stabe ein Impuls mitgetheilt. Da sich der Waͤrmestoff aber dennoch bald in die Masse fortpflanzt, so ziehen sich die Erhabenheiten wieder zusammen, kommen dadurch in einen Zustand, in welchem sie neuerdings wieder Waͤrmestoff aufnehmen koͤnnen, und durch diese wiederholte Aufnahme von Waͤrmestoff erfolgt neuerdings wieder eine Ausdehnung, und der Grab erhaͤlt einen zweiten Impuls. Auf diese Weise dauert dieß unaufhoͤrlich fort, und obschon der erste Impuls unendlich klein und ganz unfaͤhig ist, eine merkliche Bewegung des Stabes hervorzubringen, so erfolgt doch durch die immerwaͤhrende Wiederholung dieser Impulse eine solche Ansammlung ihrer Kraft und Wirksamkeit, daß die Bewegungen endlich selbst fuͤr das Auge sichtbar werden. Sobald der Unterschied der Temperatur, welcher zwischen dem Stabe und dem Bloke Statt findet, eine gewisse Graͤnze erreicht hat, werden die Impulse immer schwacher und schwaͤcher, so daß der Stab endlich wieder zur Ruhe kommt. Es wurde oben bemerkt, daß die Erscheinung um so ausgezeichneter ist, je glatter der Stab ist; diese Glaͤtte wirkt nun, wie ich glaube, dadurch mit, daß sie die Geschwindigkeit, mit welcher der Waͤrmestoff an die Erhabenheiten des Blokes mitgetheilt wird, erhoͤht, so daß also hiedurch die Verlaͤngerung, die dem Stabe den Impuls gibt, sowohl in Hinsicht auf Geschwindigkeit als in Hinsicht auf Ausdehnung vermehrt wird. Wuͤrde der Stab einen etwas bedeutenden Grad von Rauhheit oder Unebenheit haben, so wuͤrden dadurch die Beruͤhrungspunkte zwischen den beiden Metallen vermindert werden, und folglich wuͤrde auch die Uebertragung des Waͤrmestoffes langsamer von Statten gehen. Wenn beide Oberflaͤchen vollkommen polirt sind, so gelingt der Versuch nicht, und der Metallstab kommt gar nicht zum Zittern. Der Grund hievon liegt wahrscheinlich darin, daß der Waͤrmestoff in jeden Theil der Oberflaͤche des Blokes gleichmaͤßig eindringt und folglich schneller durch die Masse verbreitet wird, so daß mithin die partiellen und ploͤzlichen Ausdehnungen, welche den Impuls veranlassen, nicht Statt finden koͤnnen. Das Schaukeln oder Schwingen der Metallstaͤbe auf dem schmalen Bleibloke kann auf zweierlei Weise hervorgebracht werden, und zwar entweder durch eine kleine Ungleichheit in dem Gewichte des Stabes auf den beiden Seiten der Kante, oder durch irgend einen Unterschied in der Beschaffenheit der Oberflaͤche jenes Theiles des Blokes, der mit der Kante des Stabes in Beruͤhrung steht. Die Erklaͤrung hiefuͤr ist folgende: 1) Wenn die erst erwaͤhnte Ungleichheit im Gewichte besteht, so wird, sobald der Stab nach Aufwaͤrts gehoben wird, das groͤßere Gewicht der einen Seite denselben veranlassen, sich auf diese Seite zu neigen; so wie aber dieser Hub aufgehoͤrt hat, und die Zusammenziehung auf denselben folgt, so wird sich der Stab wieder seiner fruͤheren Stellung naͤhern, in der er jedoch nicht verbleiben wird, weil die der uͤberwiegenden Seite gegebene Neigung nun ihrerseits den Stab veranlassen wird, sich auf die entgegengesezte Seite zu neigen. Die Impulse, die der Stab nun in dieser Stellung durch die erneuerte Ausdehnung und Verlaͤngerung erhaͤlt, werden nicht nur das Emporheben desselben wieder erneuern, sondern sie werden auch wieder dessen Neigung auf die schwerere Seite hervorbringen, und auf diese Weise wird die seitliche Bewegung verstaͤrkt werden, welche wie die senkrechte zwar anfangs unmerklich, spaͤter aber durch die unaufhoͤrliche Widerholung so erhoͤht wird, daß die schaukelnde Bewegung sichtbar wird. 2) Wenn in Betreff der Rauhheit der Oberflaͤche jenes Theiles des Bleiblokes, auf welchem die Kante des Stabes ruht, ein Unterschied Statt findet, so muß hieraus nothwendig folgen, daß der Impuls, den der Stab erhaͤlt, auf der rauheren Seite groͤßer ist, als auf der glatteren; es wird also das Emporheben dadurch so modificirt werden, daß zugleich auch eine Neigung auf die eine Seite entsteht. Der Stab, der auf diese Weise beim Emporsteigen gegen die rechte Seite hin aus dem Gleichgewichte kommt, wird sich beim Herabsinken eben so weit nach Links neigen, und da er hier den ausdehnenden Impuls erhaͤlt, wieder zuruͤkgetrieben werden, so daß auf diese Weise das Schaukeln erfolgt. Der Ton haͤngt bloß von der Geschwindigkeit der Schwingungen ab; denn erfolgen dieselben langsam, so hoͤrt man feinen Ton. Ich glaube aus den oben angefuͤhrten Versuchen und aus der erklaͤrenden Theorie derselben schließen zu koͤnnen, daß sich hienach die Ursachen mancher Toͤne ausfindig machen lassen, fuͤr welche man bisher noch keine Erklaͤrung wußte. Die Toͤne, welche man nach Humboldt bei Sonnenaufgang hoͤrt, wenn man auf gewissen Granitbloͤken an den Ufern des Orinoco liegt; die Toͤne, welche die Memnonssaͤule bei Sonnenaufgang hoͤren ließ; der gellende, dem Abspringen einer Saite aͤhnliche Ton, welchen franzoͤsische Naturforscher am Berge Carnac beobachteten, haben wahrscheinlich ihren Grund in den pyrometrischen Ausdehnungen und Zusammenziehungen der verschiedenen Substanzen, aus denen die Statue und der Berg bestehen. Aehnliche Toͤne lassen sich aus gleichem Grunde vernehmen, wenn die Hize auf irgend eine verbundene Masse von Maschinerien einwirkt, und das Knistern, welches man an einem Feuerroste hoͤrt, gibt ein Beispiel mehr. Ich hoͤrte oft, daß ein Schuͤreisen, wenn es erhizt war, und wenn dessen Ende wo auflag, einen Ton von sich gab. Das Singen eines Theekessels duͤrfte gleichfalls auf diese Weise seine Erklaͤrung finden, und eben so duͤrfte der laute Ton, den man in den Branntweinbrennereien hoͤrt, nachdem Feuer unter die kupfernen Kessel gemacht worden, und der so lange anhaͤlt, bis die Fluͤssigkeit zum Sieden kommt, auf diesem Grunde beruhen.Die Toͤne der Memnonssaͤule und jene an dem Berge Carnac, so wie auch jene, die die Maschinen und Feuerroͤste von sich geben, wurden bereits von Sir John Herschel auf dieselbe Weise erklaͤrt, ohne daß derselbe mit den neuen Phaͤnomenen der Metallschwingungen bekannt war, nach unserer Meinung stehen sogar diese neu beobachteten Erscheinungen in keinem wesentlichen Zusammenhange mit diesen Toͤnen, wie dieß Hr. Trevelyan behauptet. Die Toͤne der Granitfelsen am Orinoco schreibt Herschel den toͤnenden Schwingungen der Luft zu, welche durch kleine Oeffnungen dringt. Das Singen eines Theekessels und die in den Branntweinbrennereien hoͤrbaren Toͤne ruͤhren aber von einer ganz anderen Ursache her, die mit der schnellen Verdichtung des Dampfes in Zusammenhang steht, und die also sowohl von allen eben beruͤhrten Ursachen, als von den Schwingungen der erhizten Metalle gaͤnzlich verschieden ist. Anm. des Philos. Mag. Wir haben dieser Anmerkung, der auch wir beistimmen, nur noch beizufuͤgen, daß die beruͤchtigten Toͤne der Memnonssaͤule in Aegypten den neuesten Forschungen des Hrn. Wilkinson gemaͤß nichts weiter als eine gemeine Betruͤgerei der aͤgyptischen Priester gewesen seyn sollen. Vergl. Polyt. Journ. Bd. LI. S. 73. A. d. R. Hr. John Robison, Secretaͤr der Royal Society zu Edinburgh, erzaͤhlte mir, daß er ein Mal einen erhizten Stab aus der Hand fallen ließ, und daß dieser Stab, der auf ein Stuͤk angestrichenes Holz fiel, zu seiner Verwunderung Toͤne hoͤren ließ, die jedoch bald verschwanden. Ich kam durch meine Beobachtungen auch auf folgende, wie mir scheint, nicht ganz unwahrscheinliche Theorie der Erdbeben und vulkanischen Eruptionen. Die Erdbeben und die in deren Gefolge hoͤrbaren Toͤne koͤnnen naͤmlich durch die Schwingungen veranlaßt werden, welche dadurch entstehen, daß tief unter der Oberflaͤche der Erde in einigen großen Metallmassen, welche mit einem kalten schlechten Waͤrmeleiter in Beruͤhrung stehen, Hize entwikelt wird. Lezterer wuͤrde naͤmlich dadurch heftig erschuͤttert werden, und auf diese Weise koͤnnten die Erderschuͤtterungen entstehen, durch deren Heftigkeit die Risse in der Erde hervorgebracht werden. Die mit verdichteten brennbaren Stoffen und fluͤssiger Lava gefuͤllten unterirdischen Hoͤhlen wuͤrden auf diese Weise geoͤffnet, und in Folge der außerordentlichen Ausdehnungskraft der in ihnen enthaltenen Substanzen wuͤrden diese emporsteigen, und oft sogar auf eine bedeutende Hoͤhe emporgeschleudert werden. Ich fuͤge diesem Aufsaze nur noch folgende interessante Bemerkungen uͤber die Schwingungen der erhizten Metalle bei, welche Hr. Dr. W. Knight, Professor der Naturgeschichte zu Aberdeen, am 8. Junius 1833 meinem Bruder in einem Schreiben mittheilte. „Ich bedauere, Ihnen wegen des Dranges meiner Berufsgeschaͤfte nur eine kurze Notiz uͤber die neuen Versuche mittheilen zu koͤnnen, die ich im Mai und April l. J. uͤber die Schwingungen metallener Koͤrper anstellte.“ „Da mir die Versuche mit den eisernen Schuͤrhaken und den Bleibloͤken etc. eben so oft gelangen, als mißlangen, und da ich mir das Mißlingen derselben nicht jedes Mal erklaͤren konnte, so kam ich endlich auf eine sehr einfache Methode, diese Schwingungen zu erzeugen, auf eine Methode, die mir bei der Mehrzahl der angewendeten Metalle beinahe nie mißlang. Diese Methode besteht nun darin, daß ich eine Quantitaͤt geschmolzenen Metalles (wie z.B. Zinn, Blei, Wismuth, Schlagloth etc.) in eine halbkugelfoͤrmige oder besser in eine parabolisch-conoidische Schale aus Kupfer, Eisen oder Messing bringe, und diese auf ein Stuͤk Blei oder auf ein anderes Metall stelle. Die Schwingungen, in welche diese Schale geraͤth, dauern selbst dann, nachdem das geschmolzene Metall schon erstarrt ist, noch lange Zeit fort, und sogar so lange, bis die Temperatur der Schale und ihres Inhaltes auf eine Temperatur herabgesunken, die von jener des Metalles, auf welchem die Schale ruht, nicht viel verschieden ist. Ich habe bei verschiedenen Versuchen eiserne, kupferne und messingene Schalen von 2 bis 6 Zoll im Durchmesser, und geschmolzene Metalle von 1 Unze bis zu einigen Pfunden angewendet. Wenn man das geschmolzene Metall zu rasch in die Schalen gießt, so soll man dieselben, damit sie nicht umschlagen, einige Secunden lang mit einer kleinen Zange festhalten. Ich konnte auf keinen anderen Substanzen, als auf Metallen Schwingungen hervorbringen; am ausgezeichnetsten sieht man dieselben auf dem Bleie, dem Zinne, dem Zink, dem Spießglanz; schwaͤcher auf dem Silber, dem Golde, dem Platin, dem Messing, dem Kupfer. An Schmied- und Gußeisen konnte ich dieselben nicht beobachten; an dem Metalle, dessen man sich zu den Spiegeln der Teleskope bedient, und an der bekannten leichtfluͤssigen Metalllegirung sind sie hingegen sehr augenscheinlich. Die Glatte der Metallklumpen, mit welchen die Schwingungen erzeugt werden, vermindert die Wirkung bedeutend oder selbst gaͤnzlich.“ „Zu den interessantesten Versuchen gehoͤren folgende: 1) Drei oder vier Unzen geschmolzenes und in eine parabolische kupferne Schale gegossenes Blei geben, wenn sie auf einem pfundschweren Klumpen Zinn mit unebener Oberflaͤche ruhen, laute schnelle und große Schwingungen. Dabei hoͤrt man ein eigenthuͤmliches knisterndes Geraͤusch, welches seiner Natur nach jenem Geraͤusche, das man beim Biegen einer Zinnstange hoͤrt, am naͤchsten kommt. Druͤkt man den Zinnklumpen mit den Fingern zusammen, so hoͤrt der Ton nicht auf, sondern er wird dadurch nur mehr gedaͤmpft; entfernt man hingegen die Finger wieder, so laͤßt sich das fruͤhere knisternde Geraͤusch neuerdings wieder vernehmen. Dabei lassen sich auch mit den Fingern deutlich die Schwingungen fuͤhlen, die dem Metallklumpen durch die erhizte Schale mitgetheilt werden. 2) Wenn man dieselbe Quantitaͤt Blei in derselben Schale auf einen pfundschweren Klumpen Zink bringt, so beginnen die Schwingungen unmittelbar, beim Ausgießen des Bleies; sie sind klein, rasch und gleich, nicht ungleich, wie auf Spießglanz. Die Toͤne sind dabei vernehmbarer, als auf irgend einem anderen Metalle; sie hoͤren aber auf, wenn man den Metallklumpen zwischen den Fingern druͤkt, und wenn sie wieder beginnen, so merkt man eine Veraͤnderung in denselben; am Ende hoͤren sie ploͤzlich auf. 3) Die Schwingungen der Schalen auf einem Platindrahte sind sehr langsam, und fangen nicht eher an, als bis das Blei erstarrt ist, und hoͤren selbst dann schnell auf. Steht dieß etwa mit der geringen Waͤrmeleitungsfaͤhigkeit des Platins im Zusammenhange? 4) Das Erstarren der geschmolzenen Metalle in den Schalen, und die Krystallisation derselben waͤhrend der Schwingungen zeigen mehrere sonderbare Erscheinungen, die besonders am Wismuth, am Blei und am Zinn auffallend sind. Den bisherigen Beobachtungen nach scheint die Krystallisation naͤmlich deutlicher zu werden, wenn sie waͤhrend der Schwingungen erfolgt, als sie sich sonst bei gleichen Metallmassen beurkundet, wenn sich dieselben nicht schwingen.“ „Diese Beobachtungen, so wie jene Ihres Bruders, scheinen diese Phaͤnomene mit den Geheimnissen der Cohaͤsion in Zusammenhang zu bringen; ich glaube uͤbrigens, daß die Theorie, welche Ihr Bruder von denselben gab, die wahre seyn duͤrfte. Ich wuͤnsche, daß er oder irgend jemand anderer dieselben wiederholen moͤchte; ich habe sie so oft angestellt, daß ich ganz uͤberzeugt bin, daß Niemand in dem Erfolge derselben getaͤuscht werden wird. Ich habe oben zu bemerken vergessen, daß sich die Schalen auch schwingen, wenn man sie uͤber einer Gasflamme erhizt; die Resultate sind aber auffallender, der, wenn man etwas geschmolzenes Metall aus einem Schoͤpfloͤffel in die Schalen gießt. Man kann auch heißes Queksilber in die Schalen gießen, doch sind dessen Daͤmpfe laͤstig und gefaͤhrlich.“ Ich bemerke schließlich nur, daß Hr. Prof. Forbes an der Universitaͤt zu Edinburgh im Laufe dieses Fruͤhjahres vor der Royal Society zu Edinburgh eine sehr gelehrte Abhandlung uͤber die Schwingungen der Metalle vortrug, und daß derselbe auch Tabellen vorlegte, in welchen der Unterschied der Metalle in Hinsicht auf Leitungsfaͤhigkeit fuͤr Hize und Elektricitaͤt angegeben war, und aus denen man auch die Schwingungen derselben ersah. Auffallend war an diesen Tabellen, daß die Metalle in allen 3 Columnen so ziemlich in gleicher Ordnung auf einander folgten. – In der Literary Gazette vom 17. Mai 1831 ist endlich erwaͤhnt, daß Hr. Faraday einen Versuch vorzeigte, bei welchem sich eine gebogene Silberplatte schwang und Toͤne von sich gab, wenn man sie auf kaltes Eisen legte. Er soll hiebei bemerkt haben, daß diese Erscheinung den Silberarbeitern schon laͤngst bekannt ist. Erklaͤrung der Figuren. Fig. 36 zeigt den Bleiblok, auf dessen abgerundete Oberflaͤche der Stab gelegt wird, damit man die Schwingungen deutlicher sieht. Dieser Blok wird auf eine flache Messingplatte gelegt, die auf drei kleinen flachen Knoͤpfen oder Fuͤßen ruht. Fig. 37 ist der Ring, auf welchen der Stab gelegt wird, wenn man die Toͤne hervorbringen will; es ist jedoch besser, wenn man in diesem Ringe einen ungleichen Ausschnitt anbringt, auf welchen der Stab dann zu liegen kommen soll. Fig. 38 stellt den Ruͤken des Stabes vor, woran man die Kante oder den Grat ersieht, auf den er zu liegen kommt, wenn man ihn auf den Bleiblok bringt. Fig. 39 zeigt den Stab von Oben; man ersieht hieraus, daß derselbe in der Mitte ausgehoͤhlt ist, damit die Schwere auf die beiden Seiten kommt. Fig. 40 ist der Stab mit den Kugeln an beiden Enden, welcher Stab quer uͤber den sich schwingenden Stab gelegt wird, damit er sich durch einen groͤßeren Bogen bewege. Fig. 41 zeigt, auf welche Weise die Staͤbe gelegt werden muͤssen, wenn sie sowohl die senkrechte, als die seitliche Bewegung kund geben sollen. Fig. 42 zeigt die Lage des Stabes, wenn die Toͤne hervorgebracht werden sollen. Anhang. Wir fuͤgen hier als Anhang zu dem interessanten Aufsaze des Hrn. Trevelyan noch folgenden Auszug aus der oben erwaͤhnten Abhandlung bei, die Hr. Forbes am 1. April 1833 vor der Royal Society zu Edinburgh uͤber diesen Gegenstand vortrug, und beziehen uns in Hinsicht auf die Richtigkeit dieses Auszuges auf das Edinburgh New Philosophical Journal, Januar 1834, No. 183, aus welchem wir denselben entlehnen. Hr. Forbes begann seine Untersuchungen unmittelbar, nachdem Hr. Trevelyan seine Entdekung bekannt gemacht hatte, und gab denselben eine sehr große Ausdehnung, weil ihm die einzige triftige Erklaͤrung, die bisher von den fraglichen Erscheinungen gegeben wurde, und nach welcher dieselben den auf einander folgenden Ausdehnungen des kalten Metalles, wenn es mit dem heißen Metalle in Beruͤhrung kommt, zugeschrieben werden, durchaus nicht genuͤgte. Er erlaͤuterte in seiner Abhandlung zuerst die Phaͤnomene des Schalles oder des Tones, die er mit Faraday lediglich der Zahl der Schwingungen, welche innerhalb einer bestimmten Zeit Statt finden, zuschreibt. Diese Annahme scheint durch die Erfahrung und durch die Beobachtungen vollkommen bestaͤtiget und erwiesen. Die Note des Tones haͤngt von der Geschwindigkeit der Schwingungen ab, von denen man 700 bis 800 in einer Secunde beobachtete, und deren Zahl oft noch weit groͤßer seyn muß. Er geht hierauf auf die Erscheinungen der Schwingung uͤber, die er sowohl von Seite der verschiedenen Natur verschiedener Metalle, als von Seite der Form oder Gestalt der Massen und von Seite ihrer Temperatur erlaͤutert und betrachtet. Die Ordnung, in welcher die Metalle als schwingende Koͤrper auf einander folgen, ist folgende, wobei angenommen ist, daß das kalte Metall in der Liste immer weiter unten stehen muß, als das heiße, und daß die Kraft oder Intensitaͤt der Schwingung im Allgemeinen mit der Entfernung der beiden Metalle in der Liste von einander im Verhaͤltnisse steht: Silber, Kupfer, Gold, Zink, Messing, Platin, Eisen, Zinn, Blei, Spießglanz, Wismuth. Der Spießglanz und das Wismuth befinden sich am Schlusse dieser Liste, weil unter den bisher erprobten Umstaͤnden kein einziges Metall in Beruͤhrung mit diesen beiden Metallen Schwingungen hervorzubringen im Stande ist; sie sind auch die einzigen von allen bisher der Untersuchung unterworfenen Metallen, die sich nicht schwingen, wenn man sie in erhiztem Zustande auf kaltes Blei legt. Aus den zahlreichen Versuchen, welche Hr. Forbes in seiner Abhandlung ausfuͤhrlich angibt, zieht der Verfasser folgende Schluͤsse, welche, wie er glaubt, an und fuͤr sich immer richtig seyn duͤrften, welches Loos auch die Hypothese haben mag, die man allenfalls darauf zu bauen gesonnen ist. 1) So weit die Beobachtungen bis jezt reichen, lassen sich zwischen Substanzen von einer und derselben Natur niemals Schwingungen hervorbringen. 2) Beide Substanzen muͤssen metallischer Natur seyn. 3) Die Intensitaͤt der Schwingungen steht, bis auf gewisse Glaͤnzen, mit dem Unterschiede im Verhaͤltnisse, der zwischen der Faͤhigkeit der Metalle Waͤrme oder Elektricitaͤt zu leiten Statt findet, wonach jenes Metall, welches die geringste Waͤrmeleitungsfaͤhigkeit besizt, nothwendig auch das kaͤlteste ist. 4) Die Zeit der Beruͤhrung zweier Punkte der Metalle, zwischen denen die Schwingungen Statt finden, muß laͤnger seyn, als jene der intermediaͤren Theile. 5) Der Impuls wird bei jeder Beruͤhrung des Stabes mit dem Bloke durch einen verschiedenen und abgegraͤnzten Proceß hervorgebracht, und in keinem Falle ist die Verbindung dieser Punkte wesentlich. 6) Die Intensitaͤt der Schwingung steht (bis auf gewisse Ausnahmen) mit dem Unterschiede zwischen der Temperatur der beiden Metalle im Verhaͤltnisse. Aus diesen Daten sucht nun der Verfasser darzulegen, daß die Hypothese der Ausdehnung unhaltbar ist; er erlaͤutert zu diesem Behufe den Proceß der Waͤrmemittheilung genau, und beweist, daß derselbe zu einigen Schluͤssen fuͤhren muß, die mit den Versuchen geradezu im Widerspruche stehen, und daß besonders, was die Waͤrmeleitungsfaͤhigkeit betrifft, sowohl das heiße, als das kalte Metall dieselbe im hoͤchsten Grade besizen muß. Der Verfasser wurde durch die auffallende Analogie der bedeutenden Repulsivkraft der Elektricitaͤt beim Uebergange von einem guten Waͤrmeleiter in einen schlechten zu dem Schlusse gebracht, daß die Hize eine aͤhnliche Eigenschaft besize, indem dieselbe einen repulsiven Charakter zu haben scheint, der sich im Allgemeinen durch eine Neigung zur Verbreitung und zur Herstellung des Gleichgewichtes beurkundet. Er meint, daß, waͤhrend einige sehr zarte, in Frankreich angestellte Versuche Andeutungen von der Kraft gaben, welche von der zwischen zwei an einander graͤnzenden Massen gleichmaͤßig verbreiteten Waͤrme ausgeuͤbt wird, die Wirksamkeit in diesem Falle durch die Anhaͤufung der Repulsivkraft in den lezten Theilen des guten Waͤrmeleiters hervorgebracht wird, indem die Stroͤmung durch den Widerstand, den sie auf ihrem Durchgange von Seite des schlechteren Waͤrmeleiters erfaͤhrt, ploͤzlich unterbrochen wird. Die zerstoͤrende Wirkung der Elektricitaͤt, welche deren Repulsivkraft andeutet, aͤußert sich nie im Zustande des Gleichgewichtes, sondern nur bei der Anhaͤufung der einzelnen Repulsivkraͤfte, welche bei ihrem Uebergange von einem guten an einen schlechten Waͤrmeleiter, oder waͤhrend ihres Durchganges durch lezteren Statt findet.