Titel: | Ueber specifische und gebundene Wärme, und über Alkohol-Maschinen. Von Hrn. H. Meikle. |
Fundstelle: | Band 22, Jahrgang 1826, Nr. II., S. 4 |
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II.
Ueber specifische und gebundene Waͤrme,
und uͤber Alkohol-Maschinen. Von Hrn. H. Meikle.
Im Philosophical Magazine and Journal. Jul. 1826.
S. 34.
Meikle, uͤber specifische und gebundene
Waͤrme.
Es gibt wenige Erscheinungen, uͤber welche die
Meinungen mehr getheilt waͤren, als uͤber die Geseze, nach welchen die
Waͤrme sich zwischen verschiedene Koͤrper vertheilt, oder demselben
Koͤrper unter
verschiedenen Formen sich mittheilt. Wir verdanken unserem Dr. Black die ersten wichtigen Entdekungen uͤber diesen verwikelten
Gegenstand; seit seiner Zeit verfolgten mehrere andere seine Untersuchungen, und
vermehrten nach und nach die Masse unserer Kenntnisse. Daß wir noch keines Weges zu
einer absoluten Gewißheit uͤber die wichtigsten Puncte, die diesen Gegenstand
betreffen, gelangt sind, daran wird wohl Niemand zweifeln. Wir duͤrfen hier
nur als Beispiel vom ersten Range an die verschiedenen Meinungen uͤber die
Maßstaͤbe der Thermometer erinnern, die noch heute zu Tage gang und
gaͤbe sind, d.h., uͤber die Frage: ob die Einwirkung der Hize mit der
correspondirenden Ausdehnung genau im Verhaͤltnisse steht? Sehr viele
Versuche beguͤnstigen die Meinung, daß, waͤhrend die Hize zunimmt, die
Ausdehnung in mehreren Koͤrpern mit beschleunigter Geschwindigkeit
fortschreitet.
Man hat eine Zeit lang vermuthet, und gewisser Massen durch Versuche
bestaͤtigt, daß bei gleichen Volumen einfacher Gase die specifische
Waͤrme dieselbe ist; Hr. Haycraft hat neulich
bedeutend zur Bestaͤtigung dieser Meinung beigetragen, obschon die Weise, wie
er verfuhr, wenn sie auch die beste ist, die man bisher anwendete, noch immer einige
Einwuͤrfe erlaubt.
Hrn. Haycraft's Versuche finden sich in den Transactions of the Roy. Society of Edinburgh, vol. X.,
und in dem Philosoph. Magazine vol. LXIV. Sein Apparat
aus zwei Cylindern oder Drukpumpen, von welchen die eine ein gewisses Volumen warme
Luft durch eine in kaltes Wasser eingetauchte Roͤhre durchlaufen ließ. Die
andere that dasselbe mit einem gleichen Volumen irgend eines anderen Gases. Die
specifischen Waͤrmen dieser Gase wurden, unter gleichen Volumen, verglichen,
unter der Voraussezung, daß sie in Verhaͤltniß zu den Wirkungen stehen, die
sie einzeln in Erwaͤrmung einer gleichen Menge kalten Wassers hatten.
Um alle Feuchtigkeit von den Gasarten zu beseitigen, ward etwas kochsalzsaurer Kalk
in jeden Cylinder gethan; es waͤre aber eben so gut gewesen, die Gasarten vor
ihrer Einfuͤhrung in den Cylinder vollkommen zu troknen; denn dieses Salz
konnte bei erhoͤhter Temperatur wieder Feuchtigkeit von sich geben. Wenn
ferner dieses Salz aus einer Gasart mehr Feuchtigkeit einzog, als aus der anderen,
mußte es zu gleicher Zeit seine Elasticitaͤt vermindern, und mit dieser
zugleich die Capacitaͤt fuͤr Waͤrmestoff unter einem gegebenen
Volumen, welches mit dem Inhalte des Apparates gleich war. Wir wissen nicht, ob der
Apparat innenwendig geoͤhlt war, oder nicht: denn, wenn irgend eine Substanz,
die einer Verdunstung faͤhig war, oder mit den Gasarten sich verbinden
konnte, mit denselben in Beruͤhrung kam, so hat man Grund hiervon Folgen zu
fuͤrchten. Daß die Gase waͤhrend der Versuche etwas verunreinigt
wurden, erhellt daraus, daß sie am Ende derselben weniger rein waren, als im
Anfange, selbst wenn sie haͤtten weniger feucht seyn sollen, nachdem sie die
ganze Zeit uͤber dem kochsalzsauren Kalke ausgesezt waren.
Aus der Durchsicht der Nachricht, die Hr. Haycraft
uͤber seine Versuche mit Mischungen von Gasarten und Daͤmpfen gegeben
hat, werden mir seine Schluͤsse nicht so klar, daß ich mich uͤber
dieselben in Hinsicht auf specifische Waͤrme beruhigen koͤnnte, indem
es noch aus mehreren Gruͤnden zweifelhaft ist, ob sie zur Verwerfung der
Hypothese hinreichen: daß gleiche Volumen von Gasarten unter gleicher
Elasticitaͤt und Temperatur gleiche specifische Waͤrme besizen. Ich
besorge, daß bei seinen Versuchen mit gekohlstofftem Wasserstoffgase durch Reibung,
Wechsel der Temperatur etc., irgend eine Zersezung Statt hatte, und, wenn dieß der
Fall ist, so hat man Grund anzunehmen, daß sowohl die Elasticitaͤt, als die
Waͤrme einige Veraͤnderung erleiden kann. Die Versuche wuͤrden
genuͤgender ausgefallen seyn, wenn der Apparat mit Eichmaßen versehen gewesen
waͤre, wodurch man in jeder Periode des Processes die Elasticitaͤt der
eingeschlossenen Gasarten mit Sicherheit hatte vergleichen und bestimmen
koͤnnen; denn, wenn diese Elasticitaͤten mehr als in dem
Verhaͤltnisse der Temperaturen der Calorimeter, erhoͤht bis auf den
448°, von einander abwichen, so ist wohl kaum zu zweifeln, daß der ganze
Versuch nicht genau war. Der Apparat konnte, es ist wahr, so vorgerichtet seyn, daß
er, wenigstens in einigen Fallen, zwischen den Elasticitaͤten der beiden
Gasarten, oder zwischen diesen und der Atmosphaͤre ein gewisses Gleichgewicht
unterhalten konnte; allein auch hier wuͤrde es Unrichtigkeiten gegeben
haben.
Die Versuche uͤber geathmete Luft unterliegen noch mehr Einwuͤrfen;
denn, wenn diese bei der Temperatur der Lungen in den Apparat kam, konnte sie mehr
Feuchtigkeit aufgeloͤst enthalten, als wenn sie spaͤter durch
Beruͤhrung mit den kaͤlteren Theilen des Apparates, vorzuͤglich mit dem
Calorimeter,Es ist richtig, daß jeder Dampf bei seiner Verdichtung seine gebundene
Waͤrme fahren laͤßt; in dem gegenwaͤrtigen Falle ist es
aber nicht wahrscheinlich, daß dieß Ersaz fuͤr den anderen Abgang
gibt, daß er naͤmlich waͤhrend des ganzen Versuches in einem
fluͤßigen Zustande schlummert. A. d. O. abgekuͤhlt wurde, wo dann die Feuchtigkeit in einem fuͤr den
Versuch unbrauchbaren Zustand uͤbergeht. Die geathmete Luft; die auf diese
Art ihrer Feuchtigkeit beraubt ist, wird weniger elastisch seyn, als die gemeine
atmosphaͤrische Luft in den uͤbrigen Theilen des Apparates. Wenn
dieser Verdacht gegruͤndet ist, so muß das Resultat wahrscheinlich so
ausfallen, wie Hr. H. es angegeben hat; denn es ist bekannt, daß, bei derselben
Temperatur, die Waͤrme in einer gegebenen Menge einer elastischen
Fluͤßigkeit abnimmt, wenn die Spannung abnimmt, obschon in Hinsicht auf
Waͤrme bei einem gegebenen Gewichte das Entgegengesezte Statt hat.
Man kann also annehmen, daß, außerdem was bereits hier bemerkt wurde, auch noch
manches Lindere, was Unrichtigkeiten veranlassen mußte, bei diesen Versuchen
haͤtte vermieden werden koͤnnen, und noch mehr bei den Versuchen der
HHrn. Delaroche und Berard,
wenn man das Verfahren gewißer Maßen umgekehrt, und die Gase bei Temperatur
angewendet haͤtte, die nur wenig uͤber derjenigen gewesen
waͤre, bei welcher sie eingefuͤhrt wurden,In einem Zustande von Saͤttigung haͤngt sich die Feuchtigkeit
oͤfters an eine matte oder oxidirte Oberflaͤche an, wenn diese
auch nicht kaͤlter ist, als jene. A. a. O. um das Wasser in dem Calorimeter zu kuͤhlen, welches vorher zu einer
viel hoͤheren Temperatur erhoben wurde.
Aus obigen Versuchen, vielleicht die besten, die man bisher besizt, sucht Hr. Haycraft mehrere praktische Schluͤsse abzuleiten,
die zwar sehr sinnreich, jedoch nicht alle mit vollkommner Evidenz geschlossen sind.
Der Widerstand, welchen die Luft gegen die augenblikliche Ausdehnung leistet, kann
zwar, wie er richtig bemerkt, die Temperatur bei dem Abfeuern des Schießpulvers
vermehren; es ist aber sehr zu zweifeln, ob dieselbe Bemerkung auch auf Ofen
anwendbar ist. Der Widerstand gegen Ausdehnung kann nie der Kraft gleich kommen, mit
welcher die Luft in einen Windofen faͤhrt, und diese ist immer geringer, als der Druk der
Atmosphaͤre. Denn die Luft faͤhrt in einem Ofen ungefaͤhr wie
in ein Vacuum in einem verminderten Zustande von Elasticitaͤt: denn es ist
nur der verminderte Druk in der Nahe des Feuers, der da macht, daß die Luft gegen
den Ofen stroͤmt. Das Brennen im Ofen, das ununterbrochen fortgeht, und sich
immer wiederholt, ist wesentlich von dem augenbliklichen und einzelnen Acte der
Explosion des Schießpulvers verschieden. Die ununterbrochene Entwikelung der Hize
nach abwaͤrts, die bei einem Ofen mittelst der hoͤchst
verduͤnnten aufsteigenden Gasarten Statt hat, scheint allen Widerstand gegen
ploͤzliche Ausdehnung unnoͤthig und unwahrscheinlich zu machen.
Hr. Haycraft sagt, wo er von Verbrennung spricht:
„Diese Bildung“ (der Kohlensaͤure),
„besteht nicht in einer Verwandlung des Sauerstoffes in
Kohlensaͤure, sondern in einer Verbindung zweier Ingredienzen zu einem
Compositum, welches eine absolute Capacitaͤt
fuͤr den Waͤrmestoff besizt, die nur jener eines einzelnen dieser
Ingredienzen gleich ist, naͤmlich der des Sauerstoffgases: folglich ist
die ganze absolute Waͤrme des Kohlenstoffes frei geworden.“
Hieruͤber darf man nur bemerken, daß Hr. Haycraft
gaͤnzlich vergessen zu haben scheint, daß wir alle uͤber die absolute
Menge der Waͤrme in den Koͤrpern noch immer im Dunkeln sind: ja, wir
wissen nicht ein Mahl, welcher von zwei verschieden zusammengesezten Koͤrpern
die meiste Waͤrme enthaͤlt, und unter diesen Verhaͤltnissen ist
es kein Wunder, wenn wir die genauen Verhaͤltnisse derselben durchaus nicht
kennen. Haycraft hat, ohne Zweifel, durch die viele
Muͤhe und Auslage, die er aufwendete, der Wissenschaft einen wichtigen Dienst
geleistet, indem er auf eine genuͤgendere Weise, als bisher, darthat, daß,
unter gleichen Volumen, die specifischen Waͤrmen
der Gasarten gleich sind; wir sind aber hiernach nicht berechtigt zu schließen, daß
auch ihre absoluten Waͤrmen gleich sind. Daß
Kenntniß der specifischen Wannen wenig oder kein Licht uͤber die absolute
Menge derselben verbreitet, wird aus dem Umstande klar, daß Dampf, obschon er in
ersterer Hinsicht unter dem Wasser steht, in lezterer dasselbe weit
uͤbertrifft. Wenn dieß bei einem und demselben Koͤrper unter
verschiedenen Formen der Fall ist, um wie viel mehr muß es bei ganz verschiedenen
Koͤrpern, Statt haben.
Da Dampf eine der nuͤzlichsten mechanischen Kraͤfte ist, so verdient er die genaueste
Untersuchung. Er hat schon lang die Aufmerksamkeit unserer Landsleute, so wie die
der Auslaͤnder auf sich gezogen, und ich nehme mir jezt die Freiheit, einige
Bemerkungen uͤber die Meinungen und Versuche derselben zu machen.
Hr. Clement oͤffnete eine mit einem Dampfkessel in
Verbindung stehende Roͤhre, und verdichtete eine gewisse Gewichts-Menge
dieses Dampfes in einem Gefaͤße mit kaltem Wasser: er fand, daß die Zunahme
der Temperatur des Wassers von der Elasticitaͤt des Dampfes in dem Kessel
unabhaͤngig war; wenigstens war dieß der Fall, wo die Elasticitaͤt des
Dampfes dem doppelten und dreifachen Druke der Atmosphaͤre gleich war.
Hieraus schloß er, daß die gesammte Waͤrme in einer gegebenen Gewichtsmenge
Dampfes im Zustande der Saͤttigung unter allen Temperaturen dieselbe seyn
muß. Dieser Schluß, obschon ziemlich allgemein angenommen, wurde vielleicht zu
schnell gemacht, als daß er eine strenge Pruͤfung aushalten koͤnnte.
Es ist bekannt, daß eine elastische Fluͤßigkeit, wenn man dieselbe sich
ausdehnen laͤßt, ohne Hinzutritt von neuer Waͤrme seine Temperatur
vermindern wird; wenn sie aber zugleich mit einem heißeren Koͤrper in
Beruͤhrung ist, oder mit einem Koͤrper, der die vorige Temperatur
derselben besaß, so wird sie alsogleich Waͤrme von diesem Koͤrper
einsaugen. Wenn also der Dampf, der eine doppelte atmospaͤrische Spannung
hatte, gegen die Haͤlfte dieser Spannung hervortritt, so muß er sich
bedeutend ausdehnen, und folglich muß die Temperatur desselben, wenn nicht neue
Waͤrme hinzukommt, bedeutend vermindert werden. Da er aber zugleich in
Verbindung mit dem Sperrhahne und der Roͤhre ist, die immer ungefaͤhr
248° heiß sind; so kann man wohl nicht zweifeln, daß diese demselben
Waͤrme mittheilen; und wenn daher dieser Dampf bei seiner Verdichtung in der
Kufe das Wasser nicht mehr erwaͤrmte, als eine gleich große Gewichtsmenge
Dampfes von der Haͤlfte der urspruͤnglichen Elasticitaͤt
desselben, so muß man offenbar schließen, daß dasselbe Gewicht dichteren Dampfes in
dem Kessel weniger Waͤrme enthaͤlt.Man hat oͤfters bemerkt, daß Dampf, der aus einer Roͤhre unter
212° F. ausfaͤhrt, in einiger Entfernung von der Roͤhre
vollkommen durchsichtig ist; daß aber Dampf von hohem Druke schon an der
Muͤndung der Rohre selbst undurchsichtig herausstroͤmt. Dieß
zeigt unwiderlegbar, daß eine gegebene Gewichtsmenge Dampfes von hohem Druke
weniger Waͤrme enthielt, als eine gleiche Menge Dampfes von der
gewoͤhnlichen Art; denn sonst wuͤrde diese Waͤrme den
Dampf mit hohem Druke in den Stand gesezt haben, seine durchscheinende
elastische Form zu behalten, die er hat, wann er sich in Dampf von
gewoͤhnlichem atmosphaͤrischen Druke ausdehnt. Diese Bemerkung
weicht etwas von Hrn. Clement's Resultaten ab,
und vielleicht ist die Ursache hiervon diese, daß er den Dampf aus dem
Kessel durch eine kleinere Oeffnung entweichen ließ, als er angab. A. d.
O.
Allein, diese und andere verschiedene Ursachen, durch welche Irrungen veranlaßt
werden, verdienen noch eine genauere Betrachtung. In Hinsicht auf den Dampf mit
hohem Druke muß die Oeffnung, durch welche der Dampf ausfuhr, sehr enge gewesen
seyn; wahrscheinlich war es bloß ein kleiner Theil des kreisfoͤrmigen Loches
in dem Sperrhahne, und daher die groͤßere Wahrscheinlichkeit, daß der sich
ausdehnende Dampf Waͤrme durch seine Beruͤhrung mit dem heißeren
Metalle verschlukte; um so mehr, wenn wir bedenken, daß der bei einer so kleinen
Oeffnung in die Hoͤhlung des Hahnes eintretende Dampf Gelegenheit findet,
sich darin auszudehnen und Waͤrme zu verschluken; daß er, nachdem er von
Seite zu Seite in dieser kleinen Hoͤhlung anschlug, bei einer eben so kleinen
Oeffnung, schief derjenigen gegenuͤber, bei welcher er eindrang, heraustritt,
und hierauf sich noch weiter ausdehnt, und noch mehr Waͤrme aus der heißen
metallischen Roͤhre verschlukt. Ueberdieß, wenn die Geschwindigkeit des
Dampfes nicht zulezt dieselbe in allen drei Fallen war, so kann man mit Grunde
annehmen, daß seine Elasticitaͤt waͤhrend des Durchfahrens durch die
Roͤhre bei hohem Druke geringer war, als selbst bei dem Druke der
Atmosphaͤre; denn sonst muͤßte das Moment seiner Bewegung, welches von
der Abkuͤhlung unabhaͤngig ist, hinlaͤnglich stark gewesen
seyn, um alles Wasser aus der Kufe auszutreiben. Ich muß daher vermuthen, daß, wenn
die Geschwindigkeiten bei hoͤherer Temperatur groͤßer waren, die
Elasticitaͤt und das Moment, zusammengenommen, wenig mehr vermoͤgen,
als den Druk der Atmosphaͤre aufzuwiegen. Wenn diese Ansicht richtig ist, so
folgt, daß, je groͤßer die Elasticitaͤt und Temperatur innerhalb des
Kessels, desto geringer beide in dem Dampfstrome sind, und desto groͤßer die
Gierde seyn muß, mit welcher, derselbe die Waͤrme von dem anstoßenden Metalle
einsaugt.
Selbst die Reibung, die durch die heftige und gewaltsame Ausstroͤmung des
Dampfes durch den Sperrhahn entsteht, vermehrt wahrscheinlich die Waͤrme in
dem ausgestroͤmten Dampfe, und zwar desto mehr, je hoͤher der Druk des
Dampfes ist.
Ich kann nicht umhin, zu bemerken, daß viele Versuche uͤber Waͤrme mit
Reibung verbunden sind, und mit heftiger Bewegung der angewendeten
Fluͤßigkeiten, und ich habe nicht wahrgenommen, daß man diesen Fehler in
Anschlag gebracht haͤtte, oder mit irgend einer Verlaͤßigkeit in
Anschlag bringen kann.Die Ursache, warum Waͤrme jede Reibung begleitet, liegt noch immer im
Dunklen. Wer Waͤrme fuͤr eine Art von Bewegung haͤlt,
sezt sich leichter uͤber Reibung weg, als uͤber irgend etwas
anderes. Ist es aber unwahrscheinlich, daß diese Waͤrme nicht nahe
mit Elektricitaͤt verwandt seyn kann, oder, wie diese, aus irgend
einer Entfernung her angehaͤuft werden kann? Wenn man annimmt, daß
absolute Waͤrme in den Koͤrpern mit irgend etwas verglichen
werden kann, was die Temperatur derselben durch die ganze Reihe von
Beobachtungen durchfuͤhrt, konnte dann nicht, wie Graf Laplace bemerkt, viele Waͤrme durch die
Reibung aus der Oberflaͤche der Koͤrper durch ihre
wechselseitige Gegenwirkung und den gegenseitigen Druk so zu sagen
ausgepreßt werden? Diese Hypothese scheint am besten auf feste
Koͤrper zu passen, und wuͤrde einen Nullpunct von Temperatur
fordern, der noch weiter von demjenigen entfernt ist, den Laplace angibt, naͤmlich –
448° F. Dieser Nullpunct, der nach der Annahme bestimmt wurde, daß
Gase sich gleichfoͤrmig auf Nichts zusammenziehen, wie ihre
Temperatur sich demselben naͤhert, streitet gegen die
wahrscheinlichere Meinung, daß alle Gase fest und fluͤßig werden
koͤnnen. Kein Wunder, daß mehrere der anderen absoluten Nullpuncte so
laͤcherlich absurd sind, wenn sie nach der gratis angenommenen
Voraussezung berechnet sind; daß die specifischen Waͤrmen der
Koͤrper sich genau so verhalten, wie ihre absoluten. Mehrere andere
chemische Berechnungen beruhen auf demselben schluͤpfrigen Grunde. A.
d. O.
Wenn einige dieser Bemerkungen uͤberspannt seyn sollten, so koͤnnen sie
doch, alle zusammengenommen, die Meinung des Hrn. Watt bestaͤtigen helfen,
daß die gebundene Waͤrme des Dampfes schnell abnimmt, so wie die Temperatur
erhoͤht wird. Hrn. Clement's Versuche zeigen, daß,
so weit sie naͤmlich reichen, die Abnahme der gebundenen Waͤrme
wenigstens eben so groß ist, als die Zunahme der Temperatur; und daß, abgesehen von
Reibung etc., der Heizungs-Aufwand an einer Maschine nicht groͤßer seyn kann,
als im umgekehrten Verhaͤltnisse der mit 448° F. vermehrten
Temperatur. Diese Ersparung an Hize erklaͤrt aber, wie Hr. Poisson bemerkt, den Gewinn, den man bei Maschinen mit
hohem Druke hat, noch nicht hinlaͤnglich; ein kraͤftiger Beweis
fuͤr Hrn. Watt's Meinung, besonders wenn man die
verschiedenen Nachtheile erwaͤgt, unter welchen die Dampfmaschinen mit hohem
Druke zu leiden haben.
Ganz im Gegensaze zu dem, was wir so eben gesehen haben, rechnen mehrere Praktiker
den Aufwand an Hize als die wahre Kraft, der Druk der Maschine mag wie immer
gestellt seyn. Sie rechnen aber auch die Menge Wassers, die in Dampf verwandelt
wird, so, als ob sie mit der Kraft der Maschine im Verhaͤltnisse
stuͤnde, waͤhrend es doch gewiß ist, daß die Dichtigkeit des
gesaͤttigten Dampfes weniger schnell zunimmt, als die elastische Kraft
desselben. Die Versuche der HHrn. Dalton und Gay Lussac haben uns hieruͤber vollkommen in's
Reine gebracht.
Allein, obschon die Verwandlung des Wassers in Dampf im leeren
Raume weniger Hize fordert, je hoher die Temperatur ist, so gilt dieß doch
nicht fuͤr den Fall, wo diese Verwandlung unter dem Druke einer anderen
elastischen Fluͤßigkeit, z.B. der Atmosphaͤre, geschieht. Denn, ich
nehme an, daß eine Unze in der Atmosphaͤre aufgeloͤste
Fluͤßigkeit, unter demselben atmosphaͤrischen Druke, beinahe denselben
gebundenen Waͤrmestoff besizt, so sehr sie auch durch die Atmosphaͤre
verbreitet seyn mag, oder wie die Temperatur immer stehen mag, und daß dieser
gebundene Waͤrmestoff zunimmt, wenn der Druk der Atmosphaͤre abnimmt,
und umgekehrt. Nach Analogie ist es nicht unwahrscheinlich, daß man noch finden
wird, daß die specifische Waͤrme des waͤsserigen Dampfes sich zu jener
der Atmosphaͤre, welcher er beigemischt ist, verhaͤlt, wie 8 : 5.
Wenn eine elastische Fluͤßigkeit, ohne dadurch tropfbar zu werden,
zusammengedruͤkt wird, so nimmt die Waͤrme-Capacitaͤt derselben
ab, so wie sie durch Ausdehnung derselben zunimmt; man hat aber noch nie gezeigt, in
welchem Grade die gebundene oder specifische Waͤrme dadurch leidet, obschon
es wahrscheinlicher ist, daß erstere mehr dadurch veraͤndert wird. Jedes Gas
hat, ohne Zweifel, so wie jeder Dampf, seine eigene gebundene Waͤrme.
Die Versuche der HHrn. Dalton, Ure und Taylor
Siehe Philos. Mag. IX. Bd. S. 452. A. d. O. zeigen in ihrem ganzen Verlaufe, daß, waͤhrend die Temperatur
gleichfoͤrmig steigt, sowohl die Kraft als die Dichtigkeit des
gesaͤttigten Dampfes wenigerIn der Edinb. Encyclop. hat man in dem Artikel,
Meteorologie, etwas unbedachtsam behauptet,
daß diese Zunahme in mehr als geometrischem
Verhaͤltnisse geschieht. Bei der geringsten Ueberlegung wird es
indessen einleuchten, daß die dort angefuͤhrte Erklaͤrung des
Hrn. Dalton gerade das beweiset, was oben
behauptet wurde.Die Abweichungen in den Resultaten verschiedener Experimentatoren bei
hoͤheren Temperaturen haͤngen sehr wahrscheinlich große Theils
von den Verschiedenheiten ihrer Thermometer ab. De Queksilber-Dampf kann
gleichfalls in einem Falle mehr gewirkt haben, als in dem anderen. Diesen
Daͤmpfen scheint man es zuschreiben zu koͤnnen, daß Barometer,
in welchen man keine Luft entdeken kann, fallen, wenn man sie
erwaͤrmt, obschon man gewoͤhnlich eine entgegengesezte
Correction anbringt, und dadurch den Fehler nur noch vergroͤßert. A.
d. O. als in geometrischer Progression zunimmt; wenn aber Hrn. Clement's Versuche, so wie Hr. Poisson sie in den Annales de Chimie, T. 23.
anfuͤhrt, genau sind, so hat, bei hoher Temperatur, das Entgegengesezte
Statt. So fand er die Kraft bei 215° am hundertgradigen Thermometer, oder
419° F. gleich 35 Atmosphaͤren, waͤhrend, hatte dieselbe in
demselben Verhaͤltnisse zugenommen, wie sich aus fruͤheren Versuchen
erwarten ließ, sie nur ungefaͤhr die Haͤlfte dieser Kraft betragen
haͤtte. Ich vermuthe, die Temperatur ist hier nach einem Luftthermometer
bestimmt; es ist aber noch immer etwas Unerwartetes in dem Resultate. Die Dichtheit
eines solchen Dampfes wird nur 26,64 Mahl so groß seyn, als bei 212°, nicht
aber 35 Mahl, wie viele irrig vermuthen.
Es ist nicht wenig merkwuͤrdig, daß mehrere angesehene Schriftsteller,
waͤhrend sie uͤber die Kraft der Daͤmpfe handelten,
sorgfaͤltig die große Ersparung andeuteten, die man an Brennmaterial machen
konnte, wenn man Alkohol-Daͤmpfe statt der Wasserdaͤmpfe als
Triebkraft bei Maschinen brauchen wuͤrde. Die einzige Schwierigkeit, die sie
bei dem allgemeinen Gebrauche der Alkohol-Daͤmpfe fanden, war der hohe Preis
derselben, obschon sie auch diesen in einigen Fallen durch die Ersparung des kostbaren
Brennmateriales ersezt glaubten.Ich bin nicht gewiß, ob wir diese sinnreiche Taͤuschung dem
ausgezeichneten spanischen Mechaniker, Betancourt, verdanken. Indessen haben selbst unsere Landsleute
dieselbe beifaͤllig aufgenommen, und Dr.
Ure hat ihr eine ganz gluͤhende Lobrede gehalten, ohne, wie
es scheint, im Mindesten beachtet zu haben, daß sie seinen eigenen
Versuchen, nach welchen er die Ersparung berechnete, schnurstraks zuwider
laͤuft. Phil. Trans. 1818. Phil. Mag. vol. LIII. A. d. O. Ihr Hauptgrund, warum sie den Alkoholdaͤmpfen einen so entschiedenen
Vorrang einraͤumten, ist, ohne Zweifel, die niedrige Temperatur, und die
wenige gebundene Waͤrme verglichen mit jener des Wasserdampfes unter
derselben Spannung; daher, sagen sie, kann man in dem Cylinder einer Dampfmaschine
eine gleiche Kraft mit einem weit geringeren Aufwande von Hize erzeugen. Bei aller
Nachgiebigkeit fuͤr solche Behauptungen kann ich jedoch nicht umhin, zu
denken, daß die vorausgesezte Ersparung an Brennmaterial durch andere
Nebenumstaͤnde vollkommen aufgewogen wird, so daß, im Ganzen, wirklich eben
dieselbe Dampfkraft mit eben so wenig Hize erzeugt werden kann, und wahrscheinlich
noch mit weniger, wenn Dr. Ure's Versuche, nach welchen
ich jezt rechnen will, richtig sind.
Wir wollen jezt die Menge Hize vergleichen, die zur Erhizung des Wassers und
Alkoholes von 45° F. bis zu ihren respectiven Siedepuncten, 212° und
175°, und zur Verdampfung derselben, so daß beide eine Kraft, die dem Druke
der Atmosphaͤre gleich, ist, erzeugen, nothwendig ist.
Nach Dr. Ure erhoͤhten 200 Gran Dampfes, die zu
32,340 Gran Wasser verdichtet wurden, die Temperatur des Wassers um 6°,5,
oder von 43° auf 49°,5 F. Also 32340/200 × 6,5 =
1051°,05, ist die Reihe, durch welche 32,340 Gran Dampf das Wasser gehizt
haben wuͤrden, das Verhaͤltniß gleichfoͤrmig angenommen; hierzu
muß man aber 4°,5 fuͤr Erhizung der 200° von 45° der
Temperatur der Luft, auf 49°,5 rechnen, und wir haben 1055°,55
fuͤr die Hize, die bei Erhoͤhung der Temperatur des Wassers von
45° auf 212° verwendet wurde, wo es sich in Dampf verwandelte;
abgesehen von einem gleich zu eroͤrternden Ersaze.
Ebenso erhoͤhte die Verdichtung von 200 Gran Alkohol Dampf die Temperatur von 32,340
Gran Wasser um 3°, oder von 42 auf 45°; daher ist 32340/200 × 3
= 485°1 die Erhoͤhung der Temperatur, welche Alkohol-Dampf an seinem
Gewichte Wasser hervorgebracht haben wuͤrde. Nun verhalten sich aber die
Mengen Hize, die man auf diese Weise bei dem Fuͤllen zwei gleicher Cylinder
verwendete, wie obige Zahlen multiplicirt mit den respectiven Dichtigkeiten der
Dampfe. Es ist aber die specifische Schwere solcher Alkohol-Daͤmpfe nach Dr. Ure 2, 3 Mahl groͤßer, als jene der
Wasserdaͤmpfe. Folglich verhalt sich der Aufwand an Hize in den beiden
Cylindern, wie 1055,6° : 1115,7°; oder 60° Ausschlag
fuͤr den Wasserdampf.
In beiden Faͤllen fehlt noch ein Ersaz fuͤr die Hize, welche
fuͤr Erwaͤrmung der glaͤsernen Verdichtungskugel verwendet
wurde und fuͤr das aͤußere Gefaͤß des Apparates. Der Dampf
erwaͤrmte es um 6,5°, und der Alkohol um 3°. Diese beiden
Ersaze, wenn sie unbestimmte Groͤßen sind, stehen im Verhaͤltnisse zu
den Reihen, durch welche das Glas durchgehizt wurde, multiplicirt mit den
Dichtigkeiten der respectiven Daͤmpfe; d.h. im vorliegenden Falle, wie 6,5 :
3 × 2,3 – 6,9, welche Zahlen einander so nahe kommen, daß die
Unterlassung einer Correction in diesem Verhaͤltnisse keinen wesentlichen
Einfluß auf das Resultat der Vergleichung haben kann; wenigstens gibt es keinen
Ausschlag fuͤr den Dampf.
Ich kenne keine unmittelbaren Versuche, nach welchen ich eine Vergleichung der bei
Dampfmaschinen mit hohem Druke aufgewendeten Hize machen koͤnnte. Nach Dr. Ure's Versuchen scheint zu erhellen, daß, wenn die
Kraft dieser beiden Daͤmpfe vermehrt wird und gleich ist, das
Verhaͤltniß der Dichtigkeit des Alkohol-Dampfes noch etwas mehr
vergroͤßert wird; und wenn man annimmt, daß ihre gebundenen Waͤrmen,
obschon wandelbar, ihr voriges VerhaͤltnißWas die Correctionen uͤber Dr. Ure's
gebundene Waͤrme betrifft, siehe die 2te Ausgabe seines
schaͤzbaren Chemical Dictionary,
und Philosophic. Mag. Octob. 1822. Octob.
1825. A. d. O. behalten, und daß dieß eben so von ihren specifischen Waͤrmen im
fluͤßigen Zustande gilt, so ließe sich leicht zeigen, daß die Vergleichung
bei hohem Druke fuͤr den Dampf noch weit guͤnstiger ausfallt.
Aehnliche Resultate wuͤrden sich auch ergeben, wenn man nach Hrn. Clement's Hypothese von gebundener Waͤrme
rechnet.
Es erhellt hieraus, daß die ungeheuere Kraft der Alkohol-Daͤmpfe sich nicht so
leicht erzeugt, als einige glauben. Dieß ist aber nicht der einzige Fehler in der
Rechnung; denn, man darf nicht vergessen, daß Ein Gallon Wasser beinahe so weit
reicht, als drei Gallons Alkohol. Hierzu kommt noch, daß die Dike und hieraus
folgende Traͤgheit der Alkohol-Daͤmpfe bei hoher Temperatur auf eine
fein gebaute Maschine als todte Last wirken wuͤrde, indem eine bedeutende
Kraft nothwendig ist, um denselben mit der gehoͤrigen Schnelligkeit durch die
Roͤhren, Klappen etc. zu bewegen. Die Kraft, die auf diese Weise
unvermeidlich verloren geht, ist, selbst in einer Dampfmaschine, großer vielleicht,
als viele glauben werden.