XLIII. Ueber die Elektricitaͤt des aus einem Kessel ausstroͤmenden Dampfes; von W. G. Armstrong. Schreiben an die Herausgeber des Philosophical Magazine. Decemberheft 1840, S. 452. Mit einer Abbildung auf Tab. III. Armstrong, uͤber die Elektricitaͤt des Wasserdampfes. Nachdem meine Briefe an Professor Faraday über die vor Kurzem entdekte Elektricitäts-Entwikelung eines Dampfmaschinenkessels in unserer Nachbarschaft schon durch Sie veröffentlicht wurden (S. 20 im 1sten Januarhefte des polytechnischen Journals), ist es es offenbar unnöthig, die in jenen Briefen genau mitgeteilten Umstände hier zu wiederholen; ich werde daher den Bericht über meine weiteren diesen Gegenstand betreffenden Forschungen daran anknüpfen. Da ich in allen dreien von mir untersuchten Dampfkesseln, in welchen Wasser aus der benachbarten Kohlengrube angewandt wurde, Elektricität fand, hingegen in dem mit Regenwasser gespeisten Dampfkessel keine Merkmale derselben entdeken konnte, mußte mich dieß natürlich auf die Meinung führen, daß die beschriebenen Erscheinungen der besondern Beschaffenheit des Wassers, welches den elektrischen Strom erzeugte, zuzuschreiben seyen; und ich verlor in dieser Voraussezung keine Zeit, einige andere Hochdruk-Dampfkessel in demselben District zu untersuchen, welche ebenfalls mit Wasser gespeist werden, das sehr viel Kalk und andere mineralische Substanzen enthält. Der Dampf aus den Sicherheitsventilen dieser Kessel zeigte sich ebenfalls elektrisch, jedoch nicht in dem Grade, wie ich es bei der Aehnlichkeit der Umstände erwarten zu dürfen glaubte. Ich schritt daher zur Untersuchung einer Anzahl Dampfkessel in Seghill und der Umgegend, in welchen der Dampf unter verschiedenem Druke, und aus Wasser von sehr verschiedener Beschaffenheit erzeugt wird; wenn ich mich isolirte und einen Conductorstab in den aus den Sicherheitsventilen entwikelten Dampf hielt, gelang es mir jedesmal, elektrische Funken zu erhalten, welche in verschiedenen Fällen von einem Viertel- bis zu einem halben Zoll in der Länge variirten. Hierauf untersuchte ich gemeinschaftlich mit Hrn. Robert Nicholson, dem Ingenieur der Newcastle und North-Shields-Eisenbahn, zunächst die Dampfkessel der auf dieser Bahn gebrauchten Locomotiv-Maschinen, und da ich in dem von denselben ausgehenden Dampf Elektricität in reichem Maaße fand, so beschloß ich, mit Hrn. Nicholson's Erlaubniß und Beistand mit einem derselben eine Reihe von Versuchen anzustellen, hoffend, den Gegenstand tiefer zu ergründen. Ich werde nun diejenigen Versuche, welche den auffallendsten Erfolg gaben, kurz beschreiben, und sie in zwei Classen theilen: zuerst nämlich jene anführen, welche bloß den Zwek hatten, die Ausdehnung, in welcher die Elektricität dem ausströmenden Dampfe inwohnt, zu bestimmen, und dann zu jenen schreiten, welche die Ergründung der Ursache der Elektricitäts-Entwikelung zum Zweke hatten. Beinahe alle Versuche wurden in der Nacht, unter dem Schuze des Maschinenhauses, angestellt, bei gewöhnlich feuchter Atmosphäre; wenn jedoch in lezterer Hinsicht ein anderer Fall eintrat, so war die Elektricität des Dampfes um vieles stärker. Bei dem ersten Versuche nach dem früher angewandten Verfahren, d.h. wenn ich auf einem Isolirschämel stehend mit einer Hand ein Eisenstäbchen unmittelbar über das Sicherheitsventil hielt, während der Dampf frei entwich, und dann die andere Hand gegen irgend einen Leiter bewegte, erhielt ich ungefähr 1 Zoll lange Funken; doch konnte man bald bemerken, daß die Elektricität stufenweise zunahm, wenn man das Stäbchen im Dampf erhob, und die größte Wirkung erst erreicht wurde, als das Ende des Stäbchens 5 bis 6 Fuß hoch über dem Ventil sich befand, wo sich dann die Länge der Funken bis auf 2 Zoll erstrekte. Kleine Funken wurden sogar erhalten, wenn man das Stäbchen ganz aus dem Dampfe entfernte und in einem Abstand von 2 oder 3 Fuß vom Dampfstrahl in die Luft hielt; die so aus der Luft gezogene Elektricität war positiv, wie die des Dampfes. Als man das Stäbchen in die in dem obern Raume des Hauses angesammelte Dampfwolke hielt, wurde die Elektricität wie von einem Blizableiter aus einer Gewitterwolke heruntergeleitet. Ich suchte mich auch zu überzeugen, ob ein, der Regenbildung analoger Niederschlag von Feuchtigkeit die Ableitung der Elektricität aus dem Dampfe begleite, und wirklich fühlte die das Stäbchen haltende Person im Gesicht und an den Händen eine benezende Besprengung, so lange als sie isolirt blieb, was aber mit der Isolirung sogleich aufhörte. Nach der genügenden Untersuchung des Dampfes mit dem einfachen Eisenstäbchen als Conductor wurden auch andere Conductoren, die dem Dampfe eine größere Oberfläche darboten, angewandt, aber es wurde keine viel größere Wirkung erzielt, bis man einen Büschel zugespizter Metalldrähte von verschiedener Länge, an einem Eisenstab befestigt, mit abwärts gekehrten Spizen in den ausströmenden Dampf hielt. Der Eisenstab war an dem Ende zunächst der Hand mit einem Knopf versehen, und von diesem Knopfe aus gingen Funken von 4 Zoll Länge fast so schnell als sie gezählt werden konnten, aus, während zu gleicher Zeit ein Strom von dem dem Rauchfang der Maschine zunächst befindlichen Theil des Stabes absprang. Sehr sichtbare Funken erhielt man auch, wenn die Spizen in die reine Luft gehalten wurden, in einer Entfernung von wenigstens 8 Fuß von dem nächstgelegenen Theil des Strahls. Bei allen vorstehenden Versuchen schien, unter übrigens gleichen Umständen, die Wirkung im Verhältniß zu der Menge des dem Ventil entströmenden Dampfes zu stehen; wenn der Strom unbedeutend war, wurde auch die Elektricität beinahe unsichtbar. Wenn man das Ventil plözlich aufhob, während es im Maschinenhaus dunkel war, zeigten sich die Kanten des Hebels und der Rand der Messingkapsel, welche das Ventil umgibt, deutlich leuchtend mit Strahlen von positiver Elektricität, welche in dem Augenblik, wo das Ventil gehoben wurde, am stärksten waren, und schnell wieder nachließen, so daß sie nach Verlauf einer Secunde ganz schwach waren. Bei der Erforschung der Ursache dieser außerordentlichen Elektricitäts-Entwikelung war die erste Frage, welche ich mir dabei zu beantworten suchte: wo wird der Dampf zuerst elektrisch, d.h. ist er schon im Dampfkessel elektrisch, oder, wenn nicht, wird er es, während er durch die Oeffnung streicht, oder nicht eher, als bis er in die Luft entweicht? Um zu entscheiden, welche dieser drei Annahmen die richtige sey, wurde die in Fig. 15 abgebildete Vorrichtung angewandt. A ist eine durch den Hahn B in den Dampfraum reichende Glasröhre; der Hahn war in einem auf der Oberseite des Dampfkessels befindlichen Loch eingeschraubt und mit einer Stopfbüchse zur Verhinderung eines Entweichens von Dampf zwischen der Außenseite der Röhre und der Innenfläche des Hahnes versehen; C ist ein an dem obern Ende der Glasröhre befestigter Sperrhahn, auf welchen eine zweite Glasröhre D geschraubt ist, die in den dritten Sperrhahn E endigt. Die Anwendung dieses Apparates ist leicht zu verstehen. Wenn der Dampf im Kessel sich in demselben elektrischen Zustande befindet wie bei seinem Austritt in die Luft, theilt er nothwendigerweise bei seinem Durchgang durch die Röhre dem isolirten Hahn C positive Elektricität mit. Oder, wenn der Dampf seine Elektricität erst durch Reibung, oder sonst auf eine Weise auf dem Wege, durch den er entweicht, erhält, so kann dieß im gegenwärtigen Falle nur auf Kosten des Hahnes geschehen, welcher, da er isolirt ist, in diesem Falle negative Elektricität zeigen müßte. Endlich, wenn die Elektricität durch Condensation, Expansion oder sonst eine, nachdem der Dampf schon in die Luft getreten, erst in Wirkung tretende Ursache entwikelt würde, so müßte der Hahn C weder positive noch negative Elektricität zeigen. Ehe die untere Glasröhre in den Dampfkessel eingesezt wurde, ließ man den Dampf durch den großen Hahn B entweichen und der durch denselben austretende Strahl zeigte zum Erstaunen aller Anwesenden sich ganz frei von Elektricität. Dieses Resultat vernichtete völlig alle Schlüsse, die ich aus dem Umstande gefolgert hatte, daß der mit Regenwasser gespeiste Dampfkessel keine Elektricität zeigte, in welchem Falle, wie ich schon in meinem zweiten Briefe an Prof. Faraday erwähnte, der Dampfstrahl aus dem Eichhahn erhalten worden war. Die untere Glasröhre wurde nun, ohne daß die obere Röhre auf ihr befestigt war, in den Kessel gestekt, und ein stark elektrischer Strahl durch sie erhalten, welcher dem Hahn C, woraus der Dampf entwich, positive Elektricität mittheilte. Die obere Röhre zerbrach zufällig beim Einschrauben in die untere, wobei nur ungefähr 3 Zoll lang Glas oberhalb dem Hahn C übrig blieb. Unter diesen Umständen wurde der Hahn C fortwährend stark positiv elektrisch geladen, und ein blasses, lekendes Licht blizte in kurzen Zwischenräumen innerhalb der Röhre von dem Hahn abwärts gegen den Kessel. Nachdem ich die zerbrochene Glasröhre durch eine neue ersezt hatte, wurde der Versuch an einem andern Abend wiederholt, und da nun der Strahl auf eine weit größere Streke als vorher von dem Hahn C entwich, konnte in dem Hahn keinerlei Elektricität entdekt werden, während der andere über ihm einen sehr hohen Grad positiver Elektricität anzeigte. Es war daher völlig erwiesen, daß nicht eher Elektricität frei wurde, als bis der Dampf in die Luft ausgetreten war, und daß der obere Hahn seine Elektricität der Berührung mit dem Strahl verdankte. Ein einziger Umstand schien einigermaßen gegen diese Vermuthung zu streiten, nämlich, daß die Elektricität des Hahns E sehr zunahm, wenn der Hahn C theilweise geschlossen wurde, als wenn die in diesem Falle in der obern Röhre stattfindende Expansion den Dampf elektrisch gemacht hätte, ehe er noch den Hahn erreichte, von welchem der Strahl ausströmte. Es konnte jedoch in keinem Theile des Apparats negative Elektricität wahrgenommen werden, und ich begreife nicht, wie es möglich ist, daß sich ohne Entwikelung negativer Elektricität positive Elektricität durch Expansion erzeugen könnte. Die wahrscheinlichere Erklärung dieser Wirkung scheint die zu seyn, daß die theilweise Schließung des mittlern Hahns den durchsichtigen oder nichtleitenden Theil des Dampfstrahls verkürzte und dadurch verursache, daß die Elektricität von dem undurchsichtigen Theil des Strahls schneller mitgetheilt wurde. Unstreitig in Folge der auf diese Weise im obersten Hahn veranlaßten Anhäufung von Elektricität, in Verbindung mit der unvermeidlichen Feuchtigkeit des umgebenden Mediums, wurden die obere Glasröhre und der Hahn über derselben höchst auffallend und schön beleuchtet. Blize eines unsteten Lichtes flimmerten um die äußere Fläche des Glases, und sprangen davon auf eine Entfernung von 3 bis 4 Zoll ab, während starke Strahlen elektrischen Lichtes von den ekigen Theilen des Hahns ausströmten; die vom Glas ausgehenden Blize waren von einem klappernden Geräusch begleitet, welches man, wenn das Ohr sich nahe genug bei der Röhre befand, neben dem Zischen des Dampfes noch deutlich hören konnte. Die obere Glasröhre wurde nun entfernt und als ein weiterer Beweis des Nichtvorhandenseyns freier Elektricität in dem Innern des Kessels ein spiziger Draht durch den Hahn C und die Röhre A in den Dampf hinabgestoßen und wirksame Maßregeln angewandt, um eine Dampfentweichung, welche sonst bei dem Hahn C stattgefunden hätte (da der Zapfen behufs der Einstekung des Drahtes offen blieb) zu verhindern. Da nun dieser Draht durch die Glasröhre isolirt war und mit dem isolirten Hahn C communicirte, so müßte er diesen Hahn elektrisch gemacht haben, wenn der Dampf im Kessel schon elektrisch war; man konnte aber nicht die geringste Anzeige von Elektricität unter diesen Umständen an dem Hahn beobachten. Nachdem ich den zugespizten Draht wieder aus der Röhre gezogen hatte, wurde eine andere Glasröhre, deren Durchschnittsfläche zehnmal so groß war als jene der im Kessel stekenden Röhre, an dem Hahn C gerade so wie vorher die Röhre D befestigt. Die im Vergleich bedeutende Weite dieser Röhre gestattete dem Dampf sich vor seinem Austritt in die Luft sehr auszubreiten und machte, daß er als Niederdrukdampf entwich; es konnte aber in dem Strahl in diesem verdünnten Zustande keine Abnahme der Elektricität gefunden werden; so daß die Elektricitäts-Entwikelung nicht von dem Grade der Heftigkeit abzuhängen scheint, womit der Dampf in Berührung mit der Luft kommt. Die vollkommene Abwesenheit negativer Elektricität schien die Möglichkeit auszuschließen, daß diese Erscheinungen von Expansion herrühren und die einzige übrigbleibende Vermuthung die zu seyn, daß die in dem Dampfstrahl stattfindende Condensation die von dem Dampf beim Verdampfungsproceß absorbirte Elektricität in Freiheit sezt. Diese Vermuthung erhielt schon früher Wahrscheinlichkeit, als man fand, daß der oberste und undurchsichtigste Theil des Dampfstrahls am meisten Elektricität von sich gab, obschon ich zuerst diesen Umstand der größeren Feuchtigkeit des Dampfes in diesem Theile des Strahles zuzuschreiben geneigt war, welche ihn zu einem bessern Leiter macht, so daß er seine Elektricität leichter abgeben kann. Es wurden deßhalb zunächst Versuche angefangen, um über den Erfolg einer Isolirung des Dampfkessels und einer völligen Condensation des Dampfes sicherer ins Reine zu kommen; doch müssen diese Versuche, um sich auf sie verlassen zu können, wiederholt werden. Das Schwierigste ist, bei so vieler Feuchtigkeit die Isolirung zu bewerkstelligen; doch hoffe ich mit einiger Ausdauer zum Ziele zu gelangen und bald weitere Ergebnisse, wodurch alle Zweifel gehoben werden, liefern zu können. Newcastle am Tyne, 18. Nov. 1840.