Titel: | Experimental-Untersuchungen über einige Gegenstände der angewandten Elektricitätslehre; von Professor C. Kuhn in München. |
Autor: | Carl Kuhn [GND] |
Fundstelle: | Band 136, Jahrgang 1855, Nr. I., S. 2 |
Download: | XML |
I.
Experimental-Untersuchungen über einige
Gegenstände der angewandten Elektricitätslehre; von Professor C. Kuhn in München.
Kuhn, über die Benutzung des Erdreichs als Leiter Volta'scher
Ströme.
I.
Ueber die Benutzung des Erdreichs als Leiter Volta'scher
Ströme und einige andere damit zusammenhängende Einzelheiten.
1. Bekanntlich benützt man schon seit mehr als 17 Jahren die Erde als die eine Hälfte
des Schließungs-Leiters für elektrische Telegraphen-Verbindungen. Es
wird zu diesem Zwecke jedes der metallischen Enden der ganzen Kette mittelst eines
starken Drahtes mit Metallplatten von größerer oder geringerer Oberfläche leitend
verbunden, und diese Platten, gewöhnlich aus Kupfer, werden an jeder Station in das
Horizontalwasser, oder doch wenigstens sehr tief in den feuchten Boden gelegt. Auf
diese Weise ist die Erde in die Kette eingeschaltet, und wenn die Verbindung gehörig
angeordnet ist, so ist der Leitungswiderstand einer auf diese Weise eingerichteten
Telegraphenlinie weit geringer, als der einer Kette, welche nur aus metallischen
Leitungsdrähten von gewöhnlicher Dicke gebildet ist. Es bietet daher diese Anordnung
nicht bloß der hiebei erlangten Kostenersparnisse, dann des geringen Zeitaufwandes
halber, mit welchem eine Telegraphenlinie hergestellt werden kann, bedeutende
Vortheile, sondern es übt dieser Umstand auch in anderer Beziehung auf die ganze
Einrichtung unserer elektrischen Telegraphen einen sehr bedeutenden Einfluß. Bei
allen Einrichtungen dieser Art ist es nicht bloß wesentlich, sondern auch
unumgänglich nothwendig, daß die Erdelektroden so tief eingegraben werden, damit sie
entweder unmittelbar in Wasser oder doch wenigstens in ganz durchnäßtes Erdreich zu
liegen kommen. Diese Bedingung muß aus mehr als einem Grunde erfüllt werden, wenn
die hergestellte Kette brauchbar und zweckmäßig seyn soll. Ein Hauptgrund besteht
wohl darin, daß man die leitende Verbindung zwischen den metallischen Leitern und
dem Erdreich in keiner andern Weise bewerkstelligen kann, als daß man hiezu eine
Flüssigkeit anwendet, welche die mehr oder weniger vollständige Berührung beider
Leiter herzustellen hat. Es ist nun unzweifelhaft, daß der allmählige Uebergang der
Elektricität von der einen Elektrode zur anderen nicht bloß in geraden Linien allein
erfolgt, sondern auch hiebei Seitenströmungen annimmt, und eben so wenig möchte
verneint werden können, daß hiebei der elektrische Strom durch die Feuchtigkeit des
Bodens sich fortpflanzt. Welchen Antheil der letztere selbst als Leiter der
Elektricität bei diesem Vorgange hat, möchte eine in vielen Beziehungen nicht
unwichtige Frage seyn; ferner möchte es interessant seyn zu entscheiden, welche
Umstände außer den als bekannt anzunehmenden Thatsachen es erforderlich machen, die
Oberflächen der Elektroden nicht unterhalb gewisser Gränzen anzunehmen. Ueber diese
Punkte sind nun schon gewichtige Untersuchungen angestellt worden, und es könnte
daher als überflüssig erscheinen, diesen Gegenstand nochmals zur Sprache zu bringen.
Insbesondere wurden über die letzte dieser Fragen unter allen mir bekannt gewordenen
Experimental-Untersuchungen durch die Versuche von Lenz (Bulletin de la Classe
physico-mathématique de l'Académie Imper. des Sciences de
St. Pétersbourg, Bd. X. S. 130–141) die meisten und zwar sehr
wichtige Aufschlüsse ertheilt („Ueber die Leitung des galvanischen Stromes
durch Flüssigkeiten, wenn der Querschnitt derselben verschieden ist, von der
Fläche der in sie getauchten Elektroden.“). Aber dennoch können wir
nicht zugeben, daß diese Fragen vollkommen erschöpft und für alle Umstände genügend
erörtert sind. Besonders gilt diese Behauptung für die erste derselben, und es darf
sogar angenommen werden, daß noch viele und unter besondern Umständen anzustellende
Versuche nothwendig seyn werden, um hierüber nur einigermaßen Genügendes feststellen
zu können. (Die Wichtigkeit derartiger Versuche, und zwar nicht bloß der
telegraphischen Leitungen wegen, sondern auch insbesondere für geognostische Zwecke,
möchte nicht in Zweifel gestellt werden können.)
Schon im vorigen Sommer beabsichtigte ich, mich längere Zeit mit diesen und
verwandten Untersuchungen zu beschäftigen. Einen Theil der letzteren habe ich auch
wirklich bis zu einer gewissen Gränze mit einigem Grade von Gelungenheit
durchgeführt, während ich bei dem Beginne der ersteren in der Fortsetzung derselben
durch Eintreten besonderer Umstände so weit zurückgeworfen wurde, daß es mir erst im
December des vergangenen Jahres wieder möglich wurde, meine Arbeiten von Neuem aufzunehmen. Da ich nun mit
einem, wenn auch kleinen Theile dieser Untersuchungen fast zum Abschlusse gekommen
bin, so möchte es vielleicht von einigem Interesse seyn, Resultate derselben, so
weit sie hieher gehören, zu vernehmen, wenn gleich unter denselben auch einige nicht
unbekannte Thatsachen aufgezählt sind und der nochmaligen Erwähnung gewürdiget
wurden.
Die ersten Versuche nahm ich am 21. Juli des vorigen Jahres im Hofe des königlichen
Cadetten-Corps vor. Dort ließ ich zu diesem Zwecke auf der südöstlichen Seite
in der Nähe des Gartens drei Löcher in einer und derselben Richtung graben, von
welchen jedes etwa 3' tief war, und von denen je zwei auf einander folgende um 15'
entfernt waren. Jedes dieser Löcher wurde mit Wasser begossen, in das erste sowohl
wie in das zweite wurde eine Kupferplatte von 1 Quadratfuß Oberfläche zuerst
eingestellt, dann später eingelegt. Zur Erregung des elektrischen Stromes wurde eine
Batterie aus drei Kohlen-Zink-Elementen benutzt. Jeder Kohlencylinder
wurde vor dem Versuche in concentrirte, chemisch reine Salpetersäure getaucht und
hierauf in verdünnte Schwefelsäure von der Dichte 1,25 gesetzt, die Zinkcylinder
befanden sich in verdünnter Schwefelsäure von 1,1 Dichte, und waren gut amalgamirt.
Wurde nun diese Volta'sche dreipaarige Kette durch Kupferdrähte von 32' Länge
geschlossen, nachdem eine Tangenten-Boussole mit einfachem Kupferringe von
1,273 bayer. Fuß (= 372 Millimeter) Durchmesser, deren Nadel 1'',5 Decimalmet.(32
Millimet.) lang ist, eingeschaltet, so betrug die Ablenkung der Boussolennadel
47°. Wurde aber jetzt die Einschaltung der Erdstrecke von 15 Fuß Länge
vorgenommen, so gab die Boussole keine Ablenkung mehr, sondern es blieb hiebei die
Richtung der Nadel im magnetischen Meridian. Anstatt der Boussole wurde nun ein sehr
empfindlicher galvanischer Multiplicator unter Beibehaltung der vorigen Anordnung
eingeschaltet, und die Ablenkung der Nadel betrug hiebei nur 6°. Wurde die
ganze Erdstrecke ihrer Länge nach stark mit Wasser begossen, so stieg nach und nach
der Ausschlag der Galvanometernadel bis auf 9°, verringerte sich aber
sogleich wieder, wenn nicht von Neuem das Nachgießen des Wassers wiederholt wurde.
Bei der Einschaltung der Erdstrecke von 30' Länge betrug die Ablenkung der
Galvanometernadel nur 5°, und diese steigerte sich bis auf 7°, wenn
die Erdstrecke auf ihrer ganzen Länge mit Wasser begossen wurde. Nach öfterer
Wiederholung und Abänderung dieser Versuche wurden immer wieder dieselben
Ablenkungen der Nadel wahrgenommen, während nach den Versuchen die in die Kette
eingeschaltete Tangenten-Boussole mit Hinweglassung der Erdstrecke einen Ausschlag von
46°,5 angab. Schon aus diesen qualitativen Versuchen konnte ich entnehmen,
daß die Leitungsfähigkeit des Bodens zu gering war, als daß ich mit gewöhnlichen
Mitteln im Stande gewesen wäre, dieselbe mit einiger Annäherung anzugeben. Aber
selbst an jenem Tage mußte die Bodenstrecke nur der in ihr enthaltenen Feuchtigkeit
die Leitungsfähigkeit zu verdanken haben, denn obgleich seit dem 13. Juli kein Regen
gefallen und die mittlere Temperatur aller einzelnen Zwischentage zwischen +
15° und + 20° R. variirte, so war dennoch derjenige Theil des Bodens,
an welchem die Versuche vorgenommen wurden, noch wasserhaltig. Die Bodenart selbst
bestand an jener Stelle aus einem Gemenge von Gartenerde und Kies. – Am 23.
November vorigen Jahres wurden wieder einige Beobachtungen der oben beschriebenen
Art und nur mit dem Unterschiede von jenen vorgenommen, daß nunmehr eine
zusammengesetzte Kohlenzinkkette aus 8 Elementen benützt wurde, Tangentenboussole
und Galvanometer sowie ein Commutator eingeschaltet waren, die Batterie mit
Rheometern in einem gut geheizten Hörsaale sich befanden, und das Schließen der
Kette durch Kupferdrähte, welche in Gutta-percha-Röhren eingehüllt
waren, bewerkstelliget wurde. Die ganze eingeschaltete Drahtlänge betrug 295 Fuß.
Wurden nun in ähnlicher Weise wie bei den Versuchen vom 21. Juli, die Erdstrecken
von 25 Fuß und 50 Fuß nach und nach – unter Anwendung von kupfernen
Elektroden, deren jede 2 Quadratfuß Oberfläche hatte – in die Kette
eingeschaltet, so konnte eine Ablenkung der Boussole unter keinerlei Umständen
wahrgenommen werden, der Ausschlag der Galvanometernadel betrug aber gegen
60°. Vor und nach den Versuchen betrug die Ablenkung der Nadel der Boussole,
wenn die Erdstrecke ausgeschlossen wurde, 34°,5.
Wie man sieht, hängt also wohl die Leitungsfähigkeit des Bodens größtentheils von der
in demselben enthaltenen Feuchtigkeit ab. – Um nun bestimmte Resultate über
diese Frage erlangen zu können, habe ich gegen Ende des Monates December ausführlich
die hierauf bezüglichen Untersuchungen an Erdstrecken von gewissen Längen in
quantitativer Weise durchgeführt, und da ich bei Gelegenheit dieser Untersuchungen
auf mehrere andere nicht uninteressante Erscheinungen gekommen bin, so ist es nöthig
in dem hier folgenden Artikel vor Allem die Art und Weise, wie ich meine Versuche
ausführte, anzugeben, um den Grad der Genauigkeit, welche die gewonnenen Resultate
ansprechen dürfen, näher beurtheilen zu können.
2. Zur Entwickelung des Stromes wendete ich Kohlenzinkbatterien zu zwölf, zehn etc.
bis zu zwei Elementen an, von welchen sechs Kohlencylinder schon vor fünf Jahren von Stöhrer in Leipzig bezogen wurden, die übrigen sechs seit
längerer Zeit im Gebrauche sind. Ein Element der ersten will ich mit Nr. I, ein
Element der zweiten Gattung mit Nr. II bezeichnen. Bei den Elementen Nr. I befand
sich die Thonzelle innerhalb der Kohle und das Zink hatte die Form eines
prismatischen Klotzes. Bei den Elementen Nr. II umgibt der Zinkcylinder die
Thonzelle, welche den Kohlencylinder aufnimmt. Die wirksamen Oberflächen dieser
Ketten sind folgendeDie sämmtlichen Längenmaaße sind in bayerischem Fußmaaße mit seinen
Decimal-Eintheilungen angegeben. Ein bayer. Fuß beträgt 0,291859
Meter.: für Element Nr. I hat die Kohle 35 Quadratzoll, der Zinkblock hat die
Oberfläche 24 Quadratzoll; für Element Nr. II ist 32 Quadratzoll die Oberfläche der
Kohle, 49 Quadratzoll die des gegossenen Zinkcylinders. Außer diesen Elementen
wurden zuweilen Kupfer-Zink-Ketten angewendet, von welchen die
wirksame Oberfläche des Kupfercylinders 37 Quadratzoll, jene des zugehörigen
Zinkprismas 30 Quadratzoll hatte. Die sämmtlichen dabei benützten Thonzellen sind
aus weißem Töpferthon, die der Elemente Nr. I aber weit poröser und gleichförmiger
als die übrigen. – Als Anregungsflüssigkeiten der
Kohlen-Zink-Ketten wurde verdünnte Schwefelsäure benutzt, und es
befand sich dabei die Kohle in einer Mischung aus 1 Thl. Schwefelsäure und 10 Thln.
Wasser, das Zink in einer Mischung aus 1 Theil Schwefelsäure und beiläufig 25
Theilen Wasser. Bei den Daniell'schen Ketten war das Zink in verdünnter
Schwefelsäure der letzten Gattung, das Kupfer in gesättigter Kupfervitriollösung.
– Als Rheometer standen mir zwar nur unvollkommene Apparate zu Gebote, allein
ich glaube, daß durch die Art und Weise, wie die Versuche vorgenommen wurden, jene
Unvollkommenheiten wieder großentheils aufgehoben wurden. Ich benützte nämlich außer
der oben erwähnten Tangentenboussole noch ein Voltameter mit getrennten Zellen, bei
welchem die Oberfläche einer jeden Platinelektrode 1,12 Quadratzoll, jede der beiden
Glasglocken in Kubikcentimeter, und jeder der letzteren noch in fünf gleiche
Volumtheile eingetheilt ist. Die Glasglocken konnten an einer eigenen Vorrichtung so
verschoben werden, daß die Elektroden in Entfernungen von 0'',6, 1'',2, 1'',8 und
2'',4 gebracht werden konnten. Bei allen Versuchen wurde zur Füllung des Voltameters
verdünnte Schwefelsäure von 1,12 Dichte benützt. – Für qualitative
Untersuchungen wurde der oben erwähnte galvanische Multiplicator eingeschaltet.
Die Erdleitung wurde im Turnhofe des königlichen Cadetten-Corps eingerichtet.
Hier wurden drei Oeffnungen, jede von mehr als acht Fuß Tiefe, in den Boden gegraben,
und es zeigte sich hiebei, daß der Boden bis zu beiläufig einer Tiefe von 3' aus
einem Gemenge von Dammerde und Schutt besteht, von hier an aber in jeder weiteren
Tiefe nur Kies angetroffen werden kann. Diese drei Oeffnungen wurden in einer
Richtung, und senkrecht gegen die Vorderfläche des am südöstlichen Theile des
Turnhofes befindlichen sogenannten Brielmayer-Hauses (das gegenwärtig
hauptsächlich für das chemische Laboratorium des königl. Cadetten-Corps
eingerichtet ist) abgesteckt, so daß die erste Oeffnung in einer Entfernung von etwa
63 Fuß von diesem Gebäude, die zweite von der ersten Oeffnung um 75', die dritte von
der ersten um 120', und diese dritte Oeffnung selbst noch etwa 23 Fuß von dem
nächsten Gebäude entfernt war. Bei der Einschaltung der 75' langen Erdstrecke in die
Leitungskette war in jeder Oeffnung eine Zinkplatte von 5,5 Fuß Länge und 0',5
Breite (2,75 Quadratfuß Oberfläche) eingesenkt und fast ganz mit Erde bedeckt. Von
der Zinkplatte der ersten Oeffnung ging ein Kupferdraht von 116,5 Fuß Länge, ohne
den Boden zu berühren, isolirt über Stützen gelegt, zu einem Fenster des ersten
Stockes des chemischen Laboratoriums, und von demselben Fenster aus ging ein in
Gutta-percha-Röhren gehüllter Kupferdraht von 170' Länge zur
Zinkplatte der zweiten Oeffnung. In einem Theile der ersten Etage des
Brielmayer-Hauses wurden die Experimente vorgenommen; es war die Batterie in
einem eigenen Zimmer aufgestellt, die Polardrähte wurden in das anstoßende Zimmer
bis zu einem Commutator geleitet, von hier aus gingen Drähte zu dem Fenster, von
welchem aus die Erdleitungsdrähte in den Hof geführt waren, und es konnten durch
eigene Vorrichtungen die Verbindungen mit jenen Leitungsdrähten unter Einschaltung
anderer Drähte und Rheometer leicht hergestellt und wieder aufgehoben werden. Bei
späteren Versuchen wurden statt der Zinkplatten nur Eisenstangen (Erdbohrer), jede
zu 1'',5 Dicke benützt, die in den Boden so tief als möglich gesteckt, mit Erde
umgeben und in gehöriger Weise mit den Leitungsdrähten verbunden waren.
3. Während der Versuche waren verschiedene Widerstände in die Kette eingeschaltet,
ferner waren die Leitungsdrähte selbst unter sich nicht vollkommen gleich, es war
deßhalb nothwendig, um die für den bestimmten und oben angegebenen Zweck gewonnenen
Beobachtungs-Resultate unter sich vergleichbar zu machen, die sämmtlichen
Widerstände einzeln zu untersuchen, und dieselben durch eine gewisse Einheit
auszudrücken. – Von diesen Widerständen soll nun vor Allem hier die Rede
seyn.
Da bei den Versuchen über die Erdleitung für die Reihen vom 20. bis zum 30. December
280 Fuß, für die Versuche vom 30. Decbr. bis 3. Januar 515 Fuß, sehr gleichförmig
gezogenen und gut bearbeiteten Kupferdrahtes (aus der Freih. v. Beck'schen Drahtfabrik zu Augsburg) in die Kette eingeschaltet waren, so nahm ich für alle anderen Widerstände 1 Fuß Draht dieser
Gattung, dessen Dicke eine bayerische Decimallinie beträgt, als Einheit an.
Von diesem Normaldrahte ist die Dichte gleich 8,92 und der Durchmesser desselben
wurde im Mittel zu 0'',875 gefunden. Es ist also die reducirte Länge eines Fußes
dieses Drahtes gleich 1,2484, oder 100' jenes Normaldrahtes – 124,84
Widerstandseinheiten.
Um alle übrigen Widerstände durch jene Einheit ausdrücken zu können, benutzte ich von
dem genannten Normaldrahte Stücke von verschiedenen reducirten Längen w₁ und w₂
Diese Drähte wurden entweder für sich allein oder mit den zu messenden Widerständen
in eine Kette eingeschaltet, für welche ein Daniell'sches
Element (der oben beschriebenen Anordnung) als Stromerreger und die oben erwähnte
Tangenten-Boussole als Rheometer benützt wurden. Das Herstellen, Unterbrechen
und Umkehren des Stromes konnte sehr leicht durch einen hiezu benützten Commutator,
dessen Widerstand unberücksichtigt bleiben durfte, bewerkstelligt werden. Da die
Winkel, welche von jener Tangenten-Boussole angegeben werden, eine
Fehlergränze von fast 10 Minuten haben, so war es um so nothwendiger die
Beobachtungen so vorzunehmen, daß die Fehler so weit als möglich außer Einfluß
gebracht werden konnten. Wenn daher z.B. ein Widerstand von der reducirten Länge w₃ gemessen werden sollte, so wurde zuerst die
Kette durch w₁ geschlossen, und man erhielt
hiebei als Mittel aus den Ablesungen der beiden Enden der Nadel einen Winkel α', sodann wurde, mit Beibehaltung genannter
Umstände der Strom umgekehrt und in gleicher Weise wie vorher der Mittelwerth α'' der Ablenkungen gefunden.
Der Werth α₁ = (α' + α'')/2 wurde dann als ein
Element zur Bestimmung der Stromstärke benützt. Hierauf wurden die Widerstände w₁ + w₂, w₁ + w₂ + w₃, w₁ + w₃ und w₁ in
der eben angegebenen Reihenfolge nach und nach in die Kette eingeschaltet und in
jedem einzelnen Falle wurde wie oben verfahren, so daß man die den einzelnen
Versuchsreihen entsprechenden mittleren Ablenkungen α₂, α₃, α₄ und α₅ erhielt. Setzt man nun tgα₁/tgα₂ = t₁, tgα₂/tgα₃ = t₂, tgα₄/tgα₃ = t₃ und tgα₅/tgα₄ = t₄, ferner den
Widerstand des Elementes gleich λ, so erhält man
mit Anwendung des Ohm'schen Gesetzes die folgenden
Gleichungen:
(t₁ – 1) λ
+ (t₁ – 1)
w₁
– w₂ = O
(t₂ – 1) λ
+ (t₂ – 1)
(w₁ + w₂)
– w₃ = O
(t₃
– 1) λ +
(t₃ – 1) w₁
+ (t₃ – 1)
w₃
– w₂ = O
(t₄ – 1) λ
+ (t₄ – 1)
w₁
– w₃ = O
Aus diesen Gleichungen kann man für w₃ u. λ je zwei zusammengehörige
Werthe w'₃ und w''₃, λ' und λ'' berechnen. Als Werth von w₃
wurde (w'₃ +
w''₃)/2 und ebenso λ = (λ' + λ'')/2
genommen, und es waren diese auch ausreichend, um die während der Versuche
stattgehabten Aenderungen des Stromes auszugleichen, da das zu den Versuchen
angewandte Daniell'sche Element am Ende einer jeden
Stunde frisch gereinigt und hergerichtet wurde, die zusammengehörigen Versuchsreihen
nie mehr als eine halbe Stunde Beobachtungszeit erforderten, und deßhalb nur eine
sehr geringe Veränderung der Stromstärke während eines solchen Zeitintervalles
wahrgenommen werden konnte. Auf diese Weise verfuhr ich nun, um am 15. und 16.
Januar d. J. die reducirte Länge einer jeden der angewandten Kupferdrahtsorten, dann
die reducirte Länge der benützten Eisen- und Neusilberdrähte zu
bestimmen.
Die für die Untersuchung der Erdleitung im Zimmer für die Leitungen angewandten
Kupferdrähte Nr. 2 bis 5 waren nicht bloß von verschiedener Dicke, sondern auch von
verschiedener Beschaffenheit, und ich fand, daß die reducirte Länge eines Fußes des Drahtes Nr. 2 gleich 1,3512
Widerstandseinheiten, ferner die reducirte Länge eines
Fußes des Drahtes Nr. 3 gleich 2,762 Widerstandseinheiten, die reducirte Länge eines
Fußes des Drahtes Nr. 4 gleich 0,89, endlich die reducirte Länge eines Fußes des Drahtes Nr. 5 gleich 0,4
Widerstandseinheiten ausmachte.
Außer diesen Drähten war zuweilen ein Rheostat, auf dessen Cylinder 150 Windungen
Neusilberdraht, jede von 1,93 Fuß Länge, in Schraubengewinden gelegt sind, ferner
eine Widerstandsrolle eingeschaltet, die mit 441 Windungen aus Eisendraht, jede von
2,65 Fuß Länge belegt ist.
Um die Leitungswiderstände dieser Drähte zu untersuchen, habe ich viele
Beobachtungsreihen mir gesammelt, ich habe aber von diesen nur einzelne vorläufig zu
den nachfolgenden Bestimmungen benützt, und werde bei einer andern Gelegenheit unter
Benützung von genaueren Ausgleichungsmethoden, als die oben bezeichneten, jene
Untersuchungen wieder besonders vornehmen.
Da die Ablesung kleiner Unterabtheilungen eines Grades an der erwähnten
Tangenten-Boussole nicht mit Genauigkeit vorgenommen werden kann, und da bei Einschaltung der
Widerstandsrolle mit Eisendraht die Ablenkung der Boussolennadel kaum 0°,5
betrug, so schaltete ich, um den Widerstand dieser Rolle bestimmen zu können, nach
und nach Drahtstücke desselben Drahtes, aus dem dieselbe gefertigt wurde, von den
Längen 1', 2', 4', 6' und 12' in die Kette ein. Zur Bestimmung des
Leitungswiderstandes der Rheostatenwindungen wurden nach und nach Längen von 1',
dann 5, 7, 8 und 10 Windungen eingeschaltet. Wenn ich von den Beobachtungen jene
heraushebe, die am 16. Januar von 9h 12¹
bis 9h 25¹, dann jene von 9h 30¹ bis 10h Morgens vorgenommen wurden, wo bei Einschaltung meines Normaldrahtes die
Boussole die mittlere Ablenkung von 15°,5, bei Einschaltung von 1'
Neusilberdraht dieselbe 13°,0, bei Einschaltung einer Windung 12°,0,
hierauf ohne diese Widerstände wieder 15°,5, sodann unter Einschaltung von
1', 2', 12' Eisendraht nach und nach die Ablenkungen 13°,25, 11°,5 und
5° unter Einschaltung von 7 und 8 Windungen des Rheostaten die Ablenkung
4°,5, hingegen ohne diese Widerstände durch Schließen mit meinem Normaldrahte
die mittlere Ablenkung 15°,5 erhalten wurde, so finde ich im Mittel, daß die
reducirte Länge von einem Fuß der Drahtsorte, wie sie für
jene Rolle verwendet wurde, gleich 113,65, die reducirte Länge von einem Fuß Neusilberdraht des genannten Rheostaten gleich
100,55 beträgt.
Als mittleren Werth für die Dichte des genannten Eisendrahtes fand ich 7,43, während
2 Fuß dieses Drahtes 23 Gran wogen, von dem genannten Neusilberdrahte wogen 14 Zoll
41,7 Gran, und seine Dichte wurde zu 8,51 gefunden. Da ich für die vorliegenden
Zwecke mich mit jenen Bestimmungen begnügen konnte, so kann ich also den
specifischen Leitungswiderstand meines Neusilberdrahtes gleich 11,32, den des
benutzten Eisendrahtes gleich 5,64, den des Kupfers, wie es für den Normaldraht
verwendet wurde, gleich 1 gesetzt, annehmen.
Die reducirte Länge der 150 Windungen meines Rheostaten beträgt sonach 29410,875,
jene der ganzen Widerstandsrolle 132817 Widerstandseinheiten, so daß mir eine
Drahtlänge von 6,382 geographischen Meilen (die benützten Kupferdrähte nicht
eingerechnet) zu Gebote stand. – Aus drei einzelnen Bestimmungen ergab sich
als Mittel für die reducirte Länge des Widerstandes der einfachen Daniell'schen Kette, wie sie für die genannten Zwecke
(unter Anwendung schon mehrfach benützter Thontiegel und Flüssigkeiten, die schon
öfters vorher benützt worden waren) gebraucht wurde, λ = 626. – Wenn gleich die bei der Bestimmung solcher
Widerstände zu verschiedenen Zeiten und unter den sonst möglichst gleichen Umständen
erhaltenen Beobachtungsreihen manche gerechte Zweifel erregen könnten, so treten
diese in nicht unbedeutendem Grade hervor, wenn man die Versuche zur Bestimmung des
Leitungswiderstandes Volta'scher Ketten, die aus einfachen Ketten mit bekanntem
Leitungswiderstande zusammengesetzt sind, vornimmt. Da ich alle Anomalien, die mir
vor Augen kamen, Anfangs nur der Ungenauigkeit meiner Rheometer zuschrieb, so war
ich bei Benützung der letzteren um so vorsichtiger, um die etwa Einfluß habenden
Fehler zu eliminiren. Für den vorliegenden Zweck haben zwar die gefundenen
Unterschiede einzelner jener Bestimmungen so geringen Einfluß, daß man sie füglich
übergehen dürfte; ich werde übrigens dennoch schon bei dieser Gelegenheit einige
derselben, wenn auch nur vorübergehend, in Erwähnung bringen.
Da ich bei meinen Versuchen über die Leitungsfähigkeit der benützten Erdstrecken,
Batterien aus 12, 11 etc. Kohlenzink-Paaren größtentheils benützte, so war es
mir bei der später zu erwähnenden Methode, welche ich wegen der Unvollkommenheit
meiner Rheometer anwenden mußte, unumgänglich nothwendig für je zwei entsprechende
Versuchsreihen auch den Widerstand der angewendeten Batterien zu kennen. Aus diesem
Grunde habe ich am Anfange sowohl, wie am Ende einer jeden der Beobachtungsreihen
jener Versuche, die ich am 20. bis 27. December, dann am 29. und 30. December,
endlich am 2. und 3. Januar anstellte, unter Hinweglassung des Voltameters sowohl,
als auch der sonstigen unnöthigen Widerstände die Tangenten – Boussole
eingeschaltet, und die mittlere Ablenkung derselben aufgezeichnet. Am Ende der
Untersuchungen wurde dann ein einzelnes Kohlenzink-Element jeder der
Gattungen Nr. I und Nr. II, sowohl in neu hergerichtetem, als auch in dem Zustande
in welchem es war, als die Versuche beendigt waren, ferner unter Anwendung der
Säuren sowohl, wie sie zuletzt übrig blieben, als auch unter Anwendung von frischen
Säuren untersucht. Von diesen sind einige Mittelwerthe in dem Nachfolgenden
zusammengestellt; ich habe bei diesen den Rheostaten angewendet, und absichtlich
immer nur auf eine bestimmte Anzahl von Windungen genau eingestellt und diese sodann
eingeschaltet, weil ich der richtigen Eintheilung meines Rheostatenmaaßstabes nicht
das ganze Vertrauen schenken wollte, obgleich ich bei Untersuchung und genauer
Prüfung desselben einen merklichen Fehler nicht entdecken konnte.
Tabelle I.
Textabbildung Bd. 136, S. 11
Nummer des Versuches; Nähere
Bezeichnung der Volta'schen Kette; Mittel aus den Angab. α der
Tangenten-Boussole; Reduc. Länge w d. Widerstand der in die Kette
eingeschaltet war; Reducirte Länge λ des Widerstandes der Kette selbst;
Differenz aus der Summe λ' d. Widerstände aller einzeln. Elemente u. dem
Werthe von λ; Differenz aus der Sum. λ'' d. Widerstände aller
einzelnen Elem. u. d. gefund. Werthee v. λ; Bemerkungen; 6 Elemente Nr. 1 und 6 Elem. Nr. II zu einer Batterie
verbunden; Wie in Nr. 1; Wie in Nr. 1; 6 Elem. Nr. I und 5 Elem. Nr. II zu einer
Batterie verbunden; 6 Elem. Nr. I und 4 Elem. Nr. II zu einer Batterie
verbunden; Batterie aus Elemementen; Element Nr. I.; Elem. Nr. I in
neuhergericht. Zustande; Elem. Nr. II in guthergericht. Zustande; Elem. Nr. II;
Diese Ablenkung entspricht dem mittleren Zustande der Batterie am 20. Dec.;
Entspr. jenem Zust., in welchem im Mittel die Bat. währ. der Dauer d. Versuche
war; Beobachtungen vom 2. Januar; Die in Nr. 4 bis 14 enthaltenen Resultate
entsprechen jenem Zustande der Volta'schen Ketten, in welchem diese am 2. u. 3.
Januar sich befanden; Wie Nr. 4; Beobacht. für ein gereinigtes Elem., das mit
neuen Säuren angeregt wurde; Wie Nr. 17.; Wie Nr. 4
Textabbildung Bd. 136, S. 12
Nummer des Versuches; Nähere
Bezeichnung der Volta'schen Kette; Mittel aus den Angab. α der
Tangenten-Boussole; Reduc. Länge w d. Widerstand. der in die Kette
eingeschaltet war; Reducirte Länge λ des Widerstandes der Kette selbst;
Differenz aus der Summe λ' d. Widerstände aller einzeln. Elemente u. dem
Werthe von λ; Differenz aus der Sum. λ'' d. Widerstände aller
einzelnen Elem. u. d. gefund. Werthee v. λ; Bemerkungen; Elemente Nr. I; Batterie aus 1. Elem. Nr. I. und 1 Elem.
Nr. II in gutem Zustande; Eine Batterie wie die vorige, jedoch in dem Zustande
wie jene Nr. 4–14; Ein Elem. Nr. III (Daniell'sches El.); Zwei El. Nr. III zu einer Batt. verbunden; Drei El.
Nr. III; Vier El. Nr. III; Drei Elem. Nr. III zu einer Batterie verbunden
(1stes, 2tes u 4tes Elem.) Ebenso; Wie Nr. 4; Wie Nr. 17 und 19; Wie Nr. 15 und
21; Für die Versuche Nr. 26 bis 35 wurden neuhergerichtete mit frischen
Flüssigkeiten gefüllte Elemente benutzt; Mittelwerthe aus den Versuchsreihen v.
11h 25¹ bis 11h 45¹; Mittelwerthe aus den
Versuchsreihen von 12h 1¹ bis 12h 6¹, dann 2h 10¹ bis 2h 30¹; Mittelwerthe aus den von 2h 33¹ bis 2h 50¹
angestellten Beobachtungsreihen; Entsprechen den mittl. Werthen für die von 2h 52¹ bis 3h 9¹ erhaltenen Beobachtungsreihen; Mittelwerthe der von 3h 12¹ bis 3h 25¹ angestellten Beobachtungen
N. S. Die in Nr. 26 bis 30 enthaltenen Resultate sind aus Beobachtungen genommen, die
am 1. März zu wiederholtem Male angestellt wurden.
In Nr. 1 bis 3 sind die der Batterie aus 12 Kohlenzinkelementen zugehörigen
Mittelwerthe der Beobachtungen enthalten, und zwar bedeutet der Werth von α in Nr. 1 die mittlere Ablenkung vom 20.
December, jener von Nr. 2 das Mittel aus den Ablenkungen der einzelnen Tage vom 21.
December bis zum 30. December, der in Nr. 3 enthaltene Werth von α das Mittel aus den beobachteten Ablenkungen vom
2. und 3. Januar. In Nr. 4 bis 14 sind die Mittel aus 4 vor und nach den Versuchen
beobachteten Angaben der Nadel enthalten, und gehören für den 2. und 3. Januar;
endlich wurden die in Nr. 15 bis 25 enthaltenen Beobachtungen eigens zu dem Zwecke
vorgenommenen, um einen Näherungswerth für den Widerstand einer jeden der
angewendeten Batterien berechnen zu können. Nr. 15, 16 und 23 gehören für ein
Element Nr. 1, welches in dem Zustande untersucht wurde, in welchem es am 3. Januar
noch einen Bestandtheil der Batterie ausmachte; für ein in ähnlichem Zustande
befindliches Element Nr. II sind Versuchsresulate in Nr. 21 und 22 enthalten. Nr. 17
und 18, dann Nr. 19 und 20 enthalten Mittelwerthe aus den für gut gereinigte, aber
vorher lange in Benützung gestandene Elemente Nr. I und II angestellten Versuchen,
für welche die Anregungsflüssigkeiten noch ungebraucht waren. Aehnliche Resultate
sind in Nr. 24 und 25 für eine aus 1 Element Nr. I und 1 Element Nr. II
zusammengesetzte Batterie enthalten.
Da zur Bestimmung des Widerstandes der 12paarigen Bunsen'schen Kelte in den
Zuständen, wie sie Nr. 1 und 2 angenommen wurde, eigene Versuche vorgenommen wurden,
so wurden aus jenen die Widerstände dieser Ketten berechnet. Zur Bestimmung der
Widerstände der Batterien Nr. 3 bis 14 aber, wie dieselben am 2. und 3. Januar noch
benützt wurden, mußte ich die den Ketten Nr. 15, Nr. 21 und Nr. 25 zugehörigen
Widerstände benützen. Ich habe dabei angenommen, daß die sämmtlichen Elemente Nr. I
unter sich, dann die Elemente Nr. II ebenfalls unter sich in gleichem Zustande sich
befinden und mit jenem der Ketten Nr. 15, Nr. 21 beziehungsweise übereinstimmen, daß
ferner eine Verbindung aus 1 Element Nr. I und 1 Element Nr. II mit der Batterie Nr.
25 übereinstimmen. Nennt man daher die elektromotorische Kraft der einfachen Kette
Nr. I in dem genannten Zustande (die wegen anderweitiger Ursachen eintretenden
Gegenkräfte eingerechnet) E, jene der einfachen Kette
Nr. II unter denselben Voraussetzungen E', so ist für
die Kette in Nr. 25 die elektromotorische Kraft = E +
E', ferner kann man für den vorliegenden Fall die
elektromotorischen Kräfte der Ketten Nr. 3 bis 14 beziehungsweise annehmen: 6 (E + E'), E + 5 (E + E'), 2 E + 4 (E + E'), 3 E + 3 (E + E'), 4 E + 2 (E + E'), 5 E + (E + E'), 6 E,..... 2 E. Da nun der Widerstand einer Kette mit der
elektromotorischen Kraft E sowohl, als auch der einer
Kette mit der Kraft E', und endlich jener mit der Kraft
(E + E') bekannt ist, so kann man direct die
Widerstände allen Ketten Nr. 3 bis 14 aus jenen berechnen, wenn die hier gemachten
Voraussetzungen zulässig und die Rheometerangaben brauchbar sind. Ist nämlich der
bekannte Widerstand einer Kette mit der Kraft E gleich
der reducirten Länge r₁, wobei der eingeschaltete
außerwesentliche Widerstand eingerechnet sey, bedeuten ferner die Zahlen r₂ und r dasselbe für
Ketten mit den Kräften E' und (E + E'), sind die diesen genannten
Widerständen zugehörigen Angaben der Boussole beziehungsweise α₁, α₂ und α, und man soll nun den Widerstand einer Kette
von der Kraft m E + n (E +
E') berechnen, wenn die reducirte Länge jenes Widerstandes = λ, der eingeschaltete bekannte Widerstand = w und die mittleren Angaben der Boussole den Werth a liefern, so hat man
r = (r₁ tg α₁ + r₂ tg α₂)/(tg α) – w
λ = (mr₁ tg α₁ + nr₁ tg α)/(tg
a) – w
und bei n = O
λ = (mr₁ tg α₁)/(tg a)
– w.
Auf diese Weise wurden die Werthe von λ der 5.
Spalte von Nr. 4 bis 14 berechnet. Die in der 6. Spalte enthaltenen Zahlen wurden
erhalten, indem man die Summe der Widerstände wie sie sich aus den Werthen Nr. 17,
19 und 24 ergeben (für die zu einer Batterie zusammengesetzten Ketten) herstellte,
und von dieser Summe den entsprechenden Werth von λ aus der 4. Spalte abgezogen hat. Die Zahlen der 7. Spalte wurden
erhalten, indem man die Summe der Widerstände der zu einer Batterie verbundenen
Ketten aus den Angaben in Nr. 15, 21 und 25 berechnete, und von dem hierdurch
erhaltenen Werthe λ'' den entsprechenden Werth
von λ abgezogen hat.
Betrachtet man nun die Werthe der Größen λ,
λ' – λ, λ''
– λ', so findet man vor Allem, daß der
Widerstand der Kette vom 20. December bis zum 2. Januar, trotzdem, daß dieselbe am
Ende der Versuche eines jeden Tages gut gereinigt worden ist, und am 29. December
sogar die Flüssigkeiten erneuert wurden, daß ferner außerdem die Kette immer nur
während der Dauer der Beobachtungen geschlossen blieb, sonst aber geöffnet war, sich
um mehr als die Hälfte seiner anfänglichen Größe erhöhte, und daß daher der Widerstand
eines Elementes Nr. I sowohl wie Nr. II im neuen Zustande viel geringer gewesen seyn
muß, als die in Nr. 17 und 19 enthaltenen Werthe von λ dieß angeben. Die Werthe von λ' – λ in Nr. 2 und 6
zeigen, daß die Summe der Widerstände der einzelnen Elemente der zugehörigen
Batterie viel größer ist, als der Widerstand der letzteren. Wenn nun auch die Zahl
379 in Nr. 6 der Beobachtungsfehler halber noch zu groß erscheint, so sind doch die
meisten der Zahlenwerthe von λ' – λ so gering, daß durchgehends der Widerstand λ nicht viel größer erscheint, als der zugehörige
Werth von λ', daß aber die sämmlichen Werthe von
λ'' – λ positiv, also die sämmtlichen Werthe von λ um vieles (der Werth in Nr. 14 ausgenommen) kleiner sind, als die
zugehörigen Werthe von λ''.
Jedenfalls geht aus diesen Resultaten hervor, daß wenn eine Batterie längere Zeit im
Gebrauche ist, der Widerstand derselben in weit geringerem Maaße zunimmt, als jener
der einfachen Ketten für sich, aus welchen die Batterie zusammengesetzt wurde, wenn
jene während derselben Zeit einzeln angewendet worden wären. – Da die Angaben
meines Rheometers nicht für alle die hier erwähnten Widerstände von gleicher Güte
seyn können, da ferner die oben gemachten Voraussetzungen in Bezug auf die Zustände
der einzelnen Ketten wohl nicht ganz zulässig seyn dürften, indem anzunehmen ist,
daß die in einer Batterie wirksamen Gegenkräfte nicht genau dieselben sind, wie
jene, welche man aus der Polarisation der einzelnen Paare derselben findet, daß
ferner mit der fortwährenden Aenderung des Zustandes einer Kette auch ihre
elektromotorischen Kräfte sich verändern müssen, so ist es nicht zweifelhaft, daß
die sämmtlichen Widerstände der einzelnen Batterien, von denen hier die Rede ist,
nicht genau richtig seyn können. Uebrigens hatte ich auch nur die Absicht annähernde
Werthe für dieselben zu finden, denn wenn auch alle Messungen fehlerfrei und
vollkommen brauchbar wären, so würden ja dennoch die verschiedensten Umstände,
welche auf die Volta'sche Kette einwirken, die Constanten derselben in einem solchen
Grade veränderlich machen, daß es nur eine nutzlose Mühe wäre, auf genauere
Berechnungen jener Widerstände hier weiter einzugehen. Um aber doch im Allgemeinen
den Grad jener Näherung, welchen die Angaben der Tabelle I (Seite 11) besitzen,
einigermaßen beurtheilen zu können, habe ich noch viele andere Versuchsreihen
benützt, um die Widerstände zusammengesetzter Ketten mit denen ihrer einzelnen
Elemente vergleichen zu können. Unter andern habe ich gegen Ende des vorigen und am
Anfang dieses Monats deßhalb noch Versuche angestellt, von welchen einige von den am
1. März mit Daniell'schen Elementen vorgenommenen
Messungen in Nr. 27 bis 30 mitgetheilt sind. Jedes dieser Elemente wurde zu diesem Zwecke ganz
neu hergerichtet, die hiezu verwendeten Flüssigkeiten waren in ganz reinem Zustande,
die eingeschalteten Drahtlängen wurden genau gemessen, jede Angabe der Boussole
bezieht sich auf vier möglichst genaue Ablesungen, und es wurden alle störenden
Umstände so weit beseitiget, als dieß möglich war, und die Zeit, innerhalb welcher
die zusammengehörigen Versuchsreihen vorgenommen wurden, war im Allgemeinen gering.
Dennoch fand ich, wie aus den Werthen von λ und
λ' – λ der 5ten und 6ten Spalte erwähnter Tabelle (Seite 12) hervorgeht,
daß der Widerstand der Batterie aus 2, 3 und 4 der
Daniell'schen Elemente im Mittel geringer ist, als die Summe der Widerstände der
einzelnen Elemente, und daß der Widerstand einer Batterie in geringerem
Verhältnisse zunimmt, als der der einzelnen Elemente, aus welchen sie
zusammengesetzt ist. So wurden für den Widerstand der Kette Nr. 30 die
Zahlen 848 und 906, also im Mittel die Zahl 877 erhalten; diese Kette wurde, während
die Batterien von 11h Morgens bis nach 3h Abends zusammen gestellt waren, aus dem 1., 2.
und 4. Elemente zusammengesetzt, und erst von 3h
12' bis 3h 25' untersucht, während unmittelbar
nach diesen Versuchen die einzelnen Elemente dieser Kette in der Zeit von 3h 26' bis 3h 33'
auf ihren Widerstand beobachtet wurden. Für die einzelnen Elemente dieser Kette
ergab sich nun im Mittel der Widerstand gleich 332, und es ist also der Widerstand
jener dreipaarigen Batterie um 119 geringer als die Summe der Widerstände ihrer
einzelnen Paare.
Außerdem habe ich noch mit Benützung der Angaben der Tabelle II sowohl, als auch
derjenigen Zahlen, welche ich bei Anwendung von 2, 3 und 4paarigen Daniell'schen Ketten erhalten habe, wenn in die Ketten
ein Voltameter eingeschaltet war, unter einander verglichen, und Aehnliches
gefunden.
Alle diese Betrachtungen veranlaßten mich zu der Annahme, daß die in Tabelle I
enthaltenen Werthe von λ für den vorliegenden
Zweck als brauchbar angesehen werden dürfen, ohne daß dieselben einer weiteren
Verbesserung zu unterliegen haben.
4. Da bei den Versuchen vom 30. December bis zum 3. Januar das Voltameter
eingeschaltet und als Rheometer benützt wurde, so untersuchte ich auch den Vorgang
in diesem Instrumente, so weit dieß für den vorliegenden Zweck als nöthig erschien.
Bei den hiefür am 22. und 23. Januar vorgenommenen Versuchen wurde das Voltameter
mit derselben ZersetzungsflüssigkeitZersetzungsfähigkeit gefüllt, wie dieselbe für oben genannte Messungen benützt wurde, und zur
Wasserzersetzung wurde eine dreipaarige Bunsen'sche
Kette, deren Leitungswiderstand als bekannt vorausgesetzt werden konnte,
angewendet.
Die bei diesen Versuchen angestellten Beobachtungen ergaben die nachfolgenden
Resultate:
Gewonnenes Volumen:
Knallgas-Volumen
Num.
desVersuches.
Dauer desVersuches
Sauerstoff.
Wasserstoff.
auf 0° R. und
336'''Barometerstand reducirt.
Abstand der Elektroden.
1 a
4'
1,3
3,3
4,547
0'',6
1 b
4'
1,3
3,0
4,092
0,6
2 a
4'
1,4
3,4
4,637
1,2
2 b
4'
1,4
3,2
4,365
1,2
3 a
4'
1,0
3,0
4,072
2,4
3 b
4'
0,7
2,7
3,665
2,4
4
4'
1,9
3,9
5,385
0,6
5
4'
1,7
3,9
5,372
1,2
6
4'
2,0
4,0
5,404
1,8
7
2'
1,0
2,0
2,702
1,8
8
4'
1,7
4,0
5,378
2,4
9
4'
2,3
4,8
6,438
0,6
10
2'
1,2
2,2
2,951
2,4
11
4'
0,8
1,7
2,286
2,4
12
4'
0,3
0,55
0,807
2,4
13
8'
0,6
1,1
1,609
2,4
14
2'
1,1
2,1
2,951
2,4
15
2'
1,0
2,1
2,956
2,4
16
8'
0,05
0,1
0,135
2,4
17
12'
0,15
0,3
0,404
2,4
18
16'
0,90
1,85
2,537
2,4
19
4'
0,25
0,5
0,675
2,4
20
4'
0,25
0,5
0,675
2,4
21
2'
1,05
2,1
2,836
2,4
22
2'
1,2
2,5
3,376
0,6
(Die Versuche Nr. 1 a bis 3 b
incl. wurden am 22. Januar Abends von 4h
55' bis 5h 51' vorgenommen; die Versuche Nr. 4 bis
14 wurden am Vormittage (von 9h 55' bis 11h 49'), die Versuche Nr. 15 bis 22 am Nachmittage
(1h 1' bis 2h 17 1/2') des 23. Jan. vorgenommen. Bei dem Versuche Nr. 11 waren 150
Windungen des Rheostaten, bei Nr. 12 und 13 die Widerstandsrolle, bei Nr. 16 und 17
der später zu erwähnende Erdkasten, bei Nr. 18 die Widerstandsrolle mit dem
Rheostaten, bei Nr. 19 und 20 war wieder die Widerstandsrolle allein eingeschaltet.
Bei allen Versuchen war der sonstige eingeschaltete außerwesentliche Widerstand
gleich 12.)
Bei den Versuchen Nr. 1 bis 3 incl. wurden die Gase in
einem und demselben Raume angesammelt. Es ging nämlich 4' lang die Zersetzung vor
sich, wenn der Strom nach einem Sinne, hierauf 4' lang, wenn derselbe im
entgegengesetzten Sinne gerichtet war. Bei allen übrigen Versuchen war der Strom
immer nach demselben Sinne gerichtet. Man sieht aus den Zahlen der 3. und 4. Spalte,
daß die Resorption stets am stärksten an der Sauerstoffelektrode stattfand, daß
ferner eine Abnahme der Gase in jeder Zelle eigentlich nur aus den Angaben der
ersten sechs Nummern wahrzunehmen ist. Es mag allerdings durch Einwirkung des
Gegenstromes die Vereinigung der an den Platinelektroden verdichteten Gase
erleichtert worden seyn, allein diese Vereinigung der Gase ging, wenn dieselben in
den Zellen angesammelt blieben, theilweise fortwährend vor sich. Die Versuche Nr. 1
bis 3 wurden am Abend des 22. Januar vorgenommen, und nachdem noch eine 2'
andauernde Zersetzung im Sinne des ersten Stromes stattgefunden hatte, war der Stand
in der Sauerstoffzelle 12,6, der in der Wasserstoffzelle 14,2. Der Apparat blieb
während der Nacht, ohne die Flüssigkeiten zu erneuern, stehen, und am Morgen des 23.
zeigte sich, daß die eine Zelle nur nach 3,2 Volumen Sauerstoff, die andere aber 6,4
Wasserstoff enthielt, während 17,2 Gasvolumina während der Nacht sich vereinigt
hatten und verschwunden waren. Während der Versuche am 22. Januar gingen durch
Resorption von 4h 55' bis 5h 57' verloren: 0,48 Vol. Wasserstoff und 2,57
Vol. Sauerstoff. Ob ähnliche Erscheinungen auch in Voltametern mit nicht getrennten
Zellen eintreten, ist mir, da ich einen solchen Apparat nie benützte, zwar nicht
bekannt, aber es scheint, daß die Angaben meines Voltameters mit nicht getrennten
Zellen einer Correction bedürfen, wenn man dieselben zur Bestimmung von Stromstärken
benützen will etc.Nach Jacobi's Versuchen (Bulletin etc. de St. Pétersb. VII. 160–169) ist die
Resorption in Voltametern mit nicht getrennten Zellen veränderlich, nimmt
aber mit der Dauer der Zersetzung nach und nach ab. K. – Es scheint also, daß wenn gleichwohl die Platin-Elektroden
nicht platinisirt, sondern blank sind, das Verschwinden der Gase dennoch eintreten
kann. Uebrigens ersieht man aus diesen Versuchen, daß die Gasabsorption insbesondere
an der Sauerstoff-Elektrode stattfand. Auch aus den folgenden Versuchen
ersieht man, daß die Gasverluste großentheils in der Sauerstoffzelle eintraten, wie
dieß deutlich die Versuche Nr. 4, 5, 8, 9, 11, 14, 15 und 18 zeigen. Ich habe nur
einigemal ähnliche und noch auffallendere Erscheinungen bei den zur Beobachtung der
Erdleitung angestellten Versuchen wahrgenommen. So z.B. wurden am 21. Dec. von 9h 15' 0'' bis 10h 0' 4,8 Vol. Wasserstoffgas erhalten, die Entwicklung des Sauerstoffs
begann aber, während jene schon 18'' nach dem Schließen der Kette eintrat, erst um
9h 45'' 15'', also um mehr als eine halbe
Stunde später, so daß in der Wasserstoffzelle schon 3,24 Volumen Gas enthalten
waren, während der Stand der Flüssigkeit in der Sauerstoffzelle noch = 0 war. Eine ähnliche
Erscheinung kam noch an demselben Tage vor, wobei unmittelbar nach dem Schließen der
Kette die Wasserstoffgas-Entwicklung begann, hingegen der Stand der
Zersetzungsflüssigkeit 12' nach dem Schließen der Kette in der Sauerstoffzelle noch
unverändert geblieben war. Die hier erwähnten Erscheinungen konnte ich mir damals
nur dadurch erklären, daß am 21. December dieselbe Elektrode die positive war, die
am 20. als negative benutzt wurde. Es scheint also daß ein Wasserstoffquantum noch
an dieser Elektrode adhärirte, welches sich mit dem ganzen während 30' im
erstgenannten Versuche entwickelten Sauerstoffvolumen sogleich zu Wasser
verdichtete. Uebrigens scheinen auch die Oberflächen der Platin-Elektroden
des Voltameters nach und nach eine immer größere Fähigkeit zu erhalten, die
einzelnen angesammelten Gase theilweise zu verdichten, je länger das Voltameter in
der Kette eingeschaltet bleibt, und die Versuche zeigen, daß die positive Elektrode
in allen Fällen diese Fähigkeit in einem höheren Grade besitzt, als die negative,
denn in den meisten Fällen trat die Wasserstoffentwicklung unmittelbar nach dem
Schließen der Kette, eine heftige Sauerstoffströmung aber erst, wenn auch kurze Zeit
nach dem Schließen der Kette, ein. In allen diesen Fällen scheint daher jede
Elektrode mit einer größeren oder kleineren verdichteten Gasatmosphäre überzogen zu
seyn, die so fest an der Platinfläche haftet, daß sie selbst durch mehrmaliges
Ausspülen des Apparates nicht verschwinden und die Resorption der nachfolgenden
Gasmengen erleichtern oder erschweren kann. Die in Nr. 4 bis 22 enthaltenen
Versuchsresultate mit denen, aus welchen die Zahlen der Tabellen II und III
entnommen wurden, verglichen, zeigten mir, daß die wegen der Resorption der Gase an
dem angewendeten Voltameter mit getrennten Zellen an den Resultaten anzubringenden
Correctionen im Allgemeinen sehr gering seyn muß, wenn man das bei der Zersetzung
erhaltene Wasserstoffvolumen zur Bestimmung der Gasvolumina benützte. Außerdem
zeigte sich bei allen diesen Versuchen, daß für eine aus einer geringeren Anzahl von
einfachen Ketten zusammengesetzte Batterie die in gleichen Zeiten erhaltenen
Gasvolumina auch gleich waren, während die bei zusammengesetzteren Ketten erhaltenen
Gasvolumina in gleichen Zeiten variirten: d.h. daß eine zusammengesetztere Kette
bedeutendere Stromschwankungen zuläßt, als eine einfachere. – Die
vorstehenden Versuche wurden dann auch weiter benützt, um den Widerstand der
Zersetzungsflüssigkeit, so weit ihre Kenntniß für den vorliegenden Zweck nöthig war,
zu bestimmen. Bei den später zu erwähnenden Versuchen war die Entfernung der
Elektroden gleich 1'', 2, und hiefür wurde als Widerstand des Voltameters die Zahl
206 gefunden. Aus diesem Werthe sowohl, wie aus den auf S. 21 bis 23 aufgeführten
Versuchen geht also
hervor, daß innerhalb der Zersetzungsflüssigkeit eine Stromverzweigung von einer
Elektrode zur anderen stattgehabt haben müsse, obgleich der Durchmesser der Zellen
nicht viel größer als die Breite der Elektroden ist.
5. Nachdem diese sämmtlichen Vorbereitungen getroffen worden waren, konnte von den
Angaben der Tabellen II und III Gebrauch gemacht werden. Um den Leitungswiderstand
des Bodens zu untersuchen, wurden, wie erwähnt, vom 20. bis 22., dann am 27., 29.
und 30. December, und am 2. und 3. Januar an den oben beschriebenen Erdstrecken
Versuche vorgenommen. Zu dem Ende wurde in die Leitungskette das beschriebene
Voltameter eingeschaltet, und die Angaben desselben wurden beobachtet, wenn die
Kette ohne Erdstrecke sowohl, als auch, wenn dieselbe unter Einschaltung der
Erdstrecke geschlossen wurde, Im Nachstehenden sind die auf 0° R. und 336'''
Par. Barometerstand reducirten, und wegen anderweitiger Umstände gehörig corrigirten
Gasvolumina, welche bei jenen Versuchen erhalten wurden, in den Tabellen II und III
zusammengestellt.
Tabelle II.
Textabbildung Bd. 136, S. 20
Nummer des Versuchs; Monat und Tag;
Anfang des Versuches; Ende des Versuches; Stunde; Minute; Secunde; Anzahl der
Beobachtungen; Knallgas-Volumen per Minute auf 0° R. und 336 Par.
Linien Barometerstand reducirt; Wesentlicher Widerstand der Kette;
Außerwesentlicher, eingeschalteter Widerstand; Bemerkungen
Textabbildung Bd. 136, S. 21
Nummer des Versuchs; Monat und Tag;
Anfang des Versuches; Ende des Versuches; Stunde; Minute; Secunde; Anzahl der
Beobachtungen; Knallgas-Volumen per Minute auf 0° R. u. 336 Par
Linien Barometerstand reducirt; Wesentlicher Widerstand der Kette;
Außerwesentlicher, eingeschalteter Widerstand; Bemerkungen
Tabelle III.
Textabbildung Bd. 136, S. 22
Nummer des Versuchs; Monat und Tag;
Anfang des Versuches; Ende des Versuches; Stunde; Minute; Secunde; Anzahl der
Beobachtungen; Knallgas-Volumen per Minute auf 0° R. u. 336 Par
Linien Barometerstand reducirt; Wesentlicher Widerstand der Kette;
Außerwesentlicher, eingeschalteter Widerstand der Leitungskette;
Bemerkungen
In Tabelle II sind die Beobachtungsresultate für alle jene Versuche enthalten, bei
welchen nur das Voltameter, dann die nöthigen oder zur Untersuchung wichtigen
Widerstände eingeschaltet waren; hingegen war bei den Versuchen, welchen die Tabelle
III angehört, immer eine der genannten Erdstrecken ein Theil des Schließungsleiters.
Ueberall, wo außer den Batteriedrähten etc. andere Widerstände eingeschaltet waren,
wurde dieß besonders angegeben, und es bedeutet in beiden Tabellen R die reducirte Länge der Widerstandsrolle, r₁ die reducirte Länge einer Windung des oben
erwähnten Rheostaten. Als Widerstand der einzelnen angewandten Ketten fand ich es
für die Versuche am angemessensten die in der zugehörigengehörigen Spalte enthaltenen reducirten Längen zu benützen. (Nr. 49 und 59 Tabelle
II enthalten die Versuche, welche mit einer Batterie aus einem Elemente Nr. 1 und
einem Elemente Nr. 2 zusammengesetzt, vorgenommen wurden, und wobei die für Nr. 49
angewendeten Elemente neu hergerichtet, die für Nr. 50 aber benutzten aus der für
die ausgedehnteren Versuche benützte Batterie genommen worden waren.)
Aus beiden Tabellen ist zu ersehen, daß die Versuche sämmtlich so eingerichtet
wurden, daß entweder mehrere Reihen oder eine Reihe von
Beobachtungen der Tabelle II einem Versuche oder einer Reihe von Beobachtungen der
Tabelle III entsprechen. So sind die Versuche Nr. 6 Tabelle II und Nr. 1 und 2
Tabelle III entsprechende; noch mehr entsprechend sind für den 21. December die
Versuche Nr. 7, 11, 14 und 20 der Tabelle II einzeln den Versuchen Nr. 3, 9, 10 und
11 der Tabelle III. Man findet, daß die meisten Versuche der Tabelle II so
vorgenommen wurden, daß mindestens eine Reihe mit einer solchen der Tabelle III
vergleichbar ist, daß aber öfters einer Reihe der letzteren zwei der ersteren
angehören und entsprechen.
Die Resultate der Tabelle III, Nr. 1 bis 22 incl.,
gehören derjenigen Kette an, bei welcher die Erdstrecke von 75 Fuß Länge
eingeschaltet war, und zwar wurden bei den Versuchen Nr. 1 bis 19 incl. die genannten Zinkplatten als Erdelektroden, für
Nr. 20 bis 22 incl. aber nur die eben erwähnten
Eisenstangen hiezu verwendet. Bei den Versuchen Nr. 23 bis 36 war immer die
Erdstrecke von 120' Länge so eingeschaltet, daß als Erdelektroden nur die
Eisenstangen angewendet wurden.
Die annähernden Werthe für den Widerstand einer Erdstrecke an den einzelnen
Beobachtungstagen wurden auf ähnliche Weise bestimmt, wie oben (S. 8 u. 14) die
wesentlichen und außerwesentlichen Widerstände der Ketten zu bestimmen versucht
wurden. Wenn nämlich für zwei zusammengehörige und entsprechende Reihen der Tabellen
II und III beziehungsweise die in gleichen Zeiten gewonnenen Gasvolumina V₁ und V₂ bedeuten, die zugehörigen
Stromstärken S₁ und S₂ sind, vorausgesetzt, daß eine Aenderung der Werthe der Constanten
der Kette innerhalb der Zeit, in welcher V₁ und
V₂ erhalten und beobachtet wurden, nicht
eintrat, und daß ferner durch Einschaltung ungleichartiger Widerstände in die Kette
die Stromstärke nur nach den bekannten und als Thatsachen zu betrachtenden Gesetzen
geändert wurde, so hat man
S₁ : S₂ = V₁ : V₂.
Ist daher die reducirte Länge des wesentlichen Widerstandes
der Volta'schen Kette = λ, die reducirte Länge
des eingeschalteten außerwesentlichen Widerstandes, einschließlich des Widerstandes
der Voltameter-Flüssigkeit bei den Versuchen der Tabelle II gleich w₁, jener bei den Versuchen Tabelle III gleich
w₂, die reducirte Länge des Widerstandes der
eingeschalteten Erdstrecke gleich L, und kann man die
Veraussetzung wagen, daß der durch Einschaltung der Erbstrecke entstehende
Gegenstrom gegen den Strom der Kette ganz und gar vernachlässigt werden darf
(– eine Annahme, welche übrigens durch Versuche
bestätigt wurde –), so hat man
L = V₁/V₂ (λ + w₁) – (λ + w₂).
Mit Hülfe dieses Ausdruckes wurden nun die Widerstände der
eingeschalteten Erdstrecken für die einzelnen Beobachtungstage durch je zwei
zusammengehörige Werthe von V₁ und V₂ berechnet, und zwar wurden die nachstehenden
Resultate benützt:
Für den
20. Dec.,
das Mittel aus den Versuchen Nr. 1 bis 4, Tab. II, in
Verbindung mit Nr. 2 aus Tab. III.
„
21. „
Nr. 8 der Tab. II in Verbindung mit Nr. 3 der Tab.
III.
„
22. „
Nr. 11 und 14 der Tab. II beziehungsweise in Verbindung
gebracht mit Nr. 9 und 10 der Tab. III.
„
27. „
Nr. 21 der Tab. II in Verbindung mit dem Mittel aus Nr.
12 und 16 der Tab. III.
„
27. „
Nr. 23, Tab. II, in Verbindung mit Nr. 17 der Tab.
III.
„
27. „
Nr. 26 der Tab. II in Verbindung mit Nr. 18 der Tab.
III.
„
29. „
Nr. 27
„
„
„ „ „
Nr. 19
„
„
„
30. „
Nr. 28
„
„
„ „ „
Nr. 20
„
„
„
30. „
Nr. 30
„
„
„ „ „
Nr. 22
„
„
„
30. „
Nr. 30
„
„
„ „ „
Nr. 23
„
„
„
30. „
Nr. 32
„
„
„ „ „
Nr. 24
„
„
„
2. Jan.
Nr. 35
„
„
„ „ „
Nr. 25
„
„
„
2. „
Nr. 36
„
„
„ „ „
Nr. 27
„
„
„
2. „
Nr. 37
„
„
„ „ „
Nr. 28
„
„
dann Nr. 38 bis 44 der Tab. II beziehungsweise mit Nr. 29 bis
36 der Tab. III.
Nur in zwei Fällen wurden Versuche benützt, in welchen außer den gewöhnlichen Drähten
noch andere Widerstände eingeschaltet waren, und dabei wurde mit der nöthigen
Vorsicht verfahren. (Schon der Anblick der in Tab. II und Tab. III, so wie der auf
Seite 17 enthaltenen Versuche nämlich zeigt im Allgemeinen, was die nähere
Untersuchung bestimmter nachweist, daß nämlich der Leitungswiderstand eines
Drahtsystems eine scheinbare Verringerung erfährt, wenn dasselbe in einer aus festen
und flüssigen Leitern bestehenden Kette zur Schließung benützt wird. Wegen dieser
Modificationen war ich genöthigt, da die Unzulänglichkeit meiner Rheometer einen
andern Ausweg nicht gestattete, die früher beabsichtigte Untersuchungsmethode wieder
aufzugeben und für dieselbe die bis jetzt beschriebenen Verfahren
einzuschlagen.)
Unter Anwendung des obigen Ausdrucks erhielt ich nunnur die nachstehenden Zahlenwerthe, und zwar
a. Für den Widerstand der
Erdstrecke von 75' Länge.
am
20. Decbr.:
L = 446562
Widerstandseinheiten,
„
21. „
L =
295597 „
„
22. „
L =
182083 „
für den Vormittag,
„
22. „
L =
343434 „
für den Nachmittag,
„
22. „
L =
262759 „
im Mittel,
„
27. „
L =
20693 „
für Vormittag,
„
27. „
L =
41917 „
für Nachmittag,
„
27. „
L =
46927 „
„
„
„
27. „
L =
36512 „
im Mittel,
„
29. „
L =
79098 „
„
30. „
L =
98579 „
für Nachmittag,
„
30. „
L =
136461 „
„
„
„
30. „
L =
117720 „
im Mittel.
b. Für die Erdstrecke von 120'
Länge.
am
30. Decbr.:
L = 125872
Widerstandseinheiten, für Nachmittag,
„
30.
„
L =
156457
„
„ „
„
30.
„
L =
141146
„
im Mittel,
„
2.
„
L =
113277
„
für Vormittag,
„
2.
„
L =
62474
„
für Nachmittag,
„
2.
„
L =
87876
„
im Mittel für Vormittag,
„
2.
„
L =
97620
„
für Nachmittag,
„
2.
„
L =
80925
„
„ „
„
2.
„
L =
98683
„
„ „
„
2.
„
L =
92409
„
im Mittel für Nachmittag.
„
3.
„
L =
68300
„
„ „
Wenn wir auch den bei den vorliegenden Berechnungen zu Grunde gelegten Constanten
irgend welches Vertrauen schenken wollen, wenn wir ferner den oben gemachten
Voraussetzungen beitreten wollen oder nicht, so müssen wir dennoch zugeben, daß sich
aus den vorstehenden Zahlen manche wichtige Folgerungen entnehmen lassen. Vor allem
bemerke ich, daß am 20. December die Stellen, an welchen die Elektroden sich
befanden, weit weniger benetzt wurden, als an allen folgenden Tagen; daß ferner vom
21. December an gewöhnlich vor Beginn der vormittägigen Versuchevormittägigen (8 1/2 U. Mgs.) und am Ende derselben (gegen 12 U.), dann höchstens noch
einmal während des Nachmittages die Enden der eingeschalteten Erdstrecke stark mit
Wasser begossen wurden. Ein Theil der Zunahme der Leitungsfähigkeit des Bodens ist
also diesem Umstande zuzuschreiben. Die Wirkung dieser Benetzung besteht nämlich
einmal darin, daß durch die Feuchtigkeit der Stellen, an welchen die Elektroden sich
befinden, jene die Fähigkeit annehmen, den Uebergang der Elektricität von den
metallischen Leitern zum Erdreich und umgekehrt von diesem zu jenen zu gestatten,
während ohne Feuchtigkeit dieser Uebergang entweder nur mangelhaft oder gar nicht
eintreten kann. Ferner wird durch die an den Enden der Erdstrecke eingegossene
Wassermenge jedes metallische Ende der Leitungskette mit der im Boden etwa
befindlichen Feuchtigkeit leitend verbunden; und in so ferne wirkt jene Benetzung
auch in einer andern Weise für den vorliegenden Zweck. Ich habe mich oft überzeugt,
daß diese Wirkungsweise auch wirklich stattfindet; denn wenn auch die
Elektroden-Enden in ganz durchnäßtem Erdreich sich noch befanden, die
eingegossene Wassermenge aber schon in den Boden versickert war, so wurde unter
sonst gleichen Umständen durch eingeschaltete Rheometer oder Rheoskope immer eine
Zunahme des Leitungswiderstandes bemerkt. – Daß aber diese Bedingung allein
nicht ausreicht, um den Boden als Leiter der Elektricität benützen zu können, geht
schon theilweise aus den oben (S. 3) mitgetheilten qualitativen Versuchen hervor.
Uebrigens geben hierüber die vorstehenden Zahlen, welche den Leitungswiderstand des
Bodens an verschiedenen Tagen ausdrücken sollen, genügenden Aufschluß. Aus Gründen,
die bis jetzt nicht angeführt wurden, geben jene Zahlen das Maaß des
Leitungswiderstandes des Erdreichs nicht genügend an, und würden dieses Maaß auch
dann noch nicht genau ausdrücken, wenn in ihrer Bestimmungsweise auch mit aller
Genauigkeit verfahren worden wäre. Aber jedenfalls geht aus allen vorstehenden
Zahlen, welche die Leitungswiderstände ausdrücken sollen, hervor, daß die Menge
Elektricität, welche an verschiedenen Tagen zwischen beiden Elektroden-Enden
durch das Erdreich ging, verschieden war und schon vom 20. bis zum 27. December
zunahm, am 27. December aber bei weitem am größten war, daß aber ein solches Maximum an allen folgenden
Tagen nicht mehr wahrgenommen wurde, während die Leitungsfähigkeit des Erdreichs bis
zum 2. Januar nicht mehr bedeutend abnahm, und sogar vom 2. auf den 3. Januar wieder
im Zunehmen begriffen war. Aehnliches, aber natürlich nur in viel qualitativerer
Weise, gab der von Zeit zu Zeit eingeschaltete galvanische Multiplicator
(Galvanometer) kund; denn die Angaben desselben betrugen im Mittel am 20. und 21.
December: 68°, vom 22. December: 71°,5, am 27. December und an allen
folgenden Tagen 90° oder um nicht viel weniger. Da nun die Bodenfeuchtigkeit
am 20. und 21. December den stattgehabten Witterungs- und
Temperatur-Verhältnissen gemäß am kleinsten gewesen seyn muß, und erst vom
21. auf den 22., bei weitem am meisten im Zunehmen begriffen war vom 22. auf den 27.
December, der vom 22. bis zum 26. December reichlich gefallenen meteorischen
(wässerigen) Niederschläge und der dabei stattgehabten günstigen mittleren
Lufttemperatur (+ 3°,5, + 0°,8, + 3°,5, + 5°,0 R.)
halber, hingegen der später (am 27., 29. December, 2. Januar) eingetretenen
meteorischen Niederschläge wegen und der dabei beobachteten mittleren Lufttemperatur
(+ 2°,5, 0°,0, – 1°,1, – 2°,2, +
1°,5 und + 0°,8 R.) wegen nach und nach eine Verminderung der
Bodenfeuchtigkeit, und nur eine geringe Erhöhung derselben vom 2. auf den 3. Januar
möglich war, so können wir mit Recht aus den obenstehenden Zahlen schließen, daß die
Erdstrecken, welche bei jenen Versuchen eingeschaltet waren, ihre Leitungsfähigkeit
lediglich der Bodenfeuchtigkeit selbst, mittelst welcher sich die beiden Elektroden
in leitende Verbindung setzen könnten, zu verdanken hatten. Wenn man daher die Leitungsfähigkeit einer derartigen Erdstrecke wie die oben
erwähnte erhöhen will, so handelt es sich nur allein darum, die Erdelektroden so
tief in den Boden zu legen, daß dieselben beständig mit dem feuchten Erdreiche
und mit möglichst reichhaltigen Wasserschichten, die sich mindestens durch die
ganze Länge erstrecken, in leitender Verbindung stehen. Verbreiten sich
diese Wasserschichten auch seitwärts, innerhalb der Erde (was Wohl keinem Zweifel
unterliegen kann), so wird die Leitungsfähigkeit um so mehr erhöht, je größer die
Oberflächen der Elektroden, und je weiter dieselben von einander entfernt sind. Bei
einer Erdstrecke von bestimmter und vorgeschriebener Länge aber kann der
Leitungswiderstand unter den oben angegebenen Umständen mit Vergrößerung der
Elektrodenflächen nur dann vermindert werden, wenn die Enden der Leitungskette sich
im Wasser befinden, welches im Boden eine bedeutende seitliche Ausdehnung hat; wenn
aber diese Wassermasse in horizontaler Beziehung nur eine begränzte und endliche Ausdehnung hat,
so kann zwar durch Vergrößerung der Elektroden bis zu einer gewissen Gränze eine
Verminderung des Leitungswiderstandes erzielt werden, über diese Gränze hinaus aber
ist eine weitere Vergrößerung der Oberflächen der Elektroden in dieser Beziehung
ganz ohne Wirkung.
Ueber diese letzten Punkte geben die theoretischen Untersuchungen von Smaasen
Pogg. Annalen Bd. LXXII S. 435. einerseits, dann die oben (S. 2) citirten Versuche von Lenz, Jacobi's Untersuchungen etc.,Pogg. Ann. Bd. LXIX S. 187. die genügendsten Aufschlüsse. Die erstgenannten Bedingungen aber gehen nicht
bloß aus den oben gefundenen Zahlen hervor, sondern ich habe mich von diesen auch
durch einen weitern Versuch genügend überzeugt. Es wurde nämlich ein hölzerner
parallelepipedischer Kasten, dessen innerer Raum 2',17 lang, 0',79 breit und 0',78
tief war, mit gewöhnlicher und feuchter Gartenerde angefüllt, und diese in den
Kasten eingestampft. Die schmäleren Endflächen dieses Erdprisma's gingen in
Kupferplatten von 0',78 Höhe und 0',78 Breite aus, und zuweilen wurden diese durch
starke Drähte ersetzt. Wurden bloß die Endflächen mit Wasser so stark als möglich
begossen, so konnte mittelst eines Kohlen-Zink-Elementes bei
eingeschaltetem Erdkasten und Galvanometer eine größere Ablenkung als 46°
nicht hervorgebracht werden, während die Angaben des Galvanometers sich auf mehr als
60° erhöhten, wenn die Erdmasse ihrer ganzen Ausdehnung nach gut mit Wasser
durchnäßt war.
Dieser Erdkasten wurde auch bei den am 22. Januar vorgenommenen (auf S. 17, Nr. 16
bis 17 mitgetheilten) Versuchen benützt, und es zeigt sich aus jenen Resultaten, daß
der Leitungswiderstand (bei der im Mittel zwischen 9° R. und 12° R.
für alle oben beschriebenen Versuche stattgehabten Zimmertemperatur) dieser Erdmasse
von 2',17 Länge und 0,6084 Quadratfuß Querschnitt nahezu
L = 70000 Fuß Normal-Kupferdraht von 1'''
Dicke
gleich ist. Wenn ich mir erlauben darf, den von Lenz für den specifischen Leitungswiderstand einer
Kupfervitriollösung gefundenen Werth von 6857000 auf meinen Normaldraht zu beziehen,
so ergibt sich hieraus, daß der Leitungswiderstand der hier genannten ganz
durchnäßten Gartenerde nicht weniger als 244,3mal größer ist, als der einer
gesättigten Kupfervitriollösung unter sonst gleichen Umständen beträgt. Vergleicht
man diese Zahlenwerthe mit den (S. 25) für L gefundenen
Werthen, so ergibt sich also hieraus, daß wenn das Erdreich aus Kies oder Gartenerde
bestünde, seine Leitungsfähigkeit in der Praxis nicht in Anschlag gebracht
werden kann, wenn dasselbe dem Volta'schen Strom bei seinem Durchgange nicht
eine Wasserschichte von größerer oder geringerer horizontaler Ausdehnung
darbietet, die sich ohne Unterbrechung von der einen Elektrode bis zur andern
erstreckt. Obgleich es sich vermuthen läßt, daß nach Verschiedenheit der
Bodenarten, aus welchen das Erdreich besteht, auch die Leitungsfähigkeit des
letzteren verschieden ist, und daß namentlich jenes Erdreich, welches in seinem
Innern Metall-Verbindungen angehäuft enthält, genügende Leitungsfähigkeit für
Volta'sche Ströme bei geringerem Feuchtigkeitsgehalte (jedoch aber bei nicht
gänzlichem Mangel der letzteren) besitzt, so läßt sich dennoch die Behauptung mit
Gewißheit machen, daß in der ganzen Umgebung von München der Boden im Allgemeinen
nie mit Sicherheit als Leiter Volta'scher Ströme benützt werden kann, daß die
Leitungsgüte desselben nur zur Regenzeit und in einzelnen Wintermonaten ergiebig
genug ist, hingegen in den trockenen Jahresabschnitten gar nicht in Anschlag
gebracht werden kann.
(Der Schluß folgt im nächsten Heft.)