PRIMS Full-text transcription (HTML)
[I]
Vorleſungen uͤber die Naturlehre zur Belehrung derer, denen es an mathematiſchen Vorkenntniſſen fehlt.
Dritter Theil.
Mit 6 Kupfern.
Leipzig,1832.bei Georg Joachim Goͤſchen.
[II][III]

Inhalt.

Erſte Vorleſung. Waͤrmeſtoff. Temperatur. Ausdehnung der Koͤrper durch die Waͤrme. Thermometer. Feſte Puncte des Ther - mometers. Ungleichfoͤrmige Ausdehnung verſchiedener Koͤrper. Aus - dehnung feſter Koͤrper. Ausdehnung luftfoͤrmiger Koͤrper. Luftther - mometer, Differenzthermometer. Pyrometer. Thermometer fuͤr die groͤßten und kleinſten Temperaturen.

Zweite Vorleſung. Erſcheinungen, die von der Ausdehnung der Koͤrper abhaͤngen. Compenſationspendel. Temperatur in der Tiefe großer Seen und des Meeres. Waſſerloͤcher. Luftſtroͤmungen.

Dritte Vorleſung. Strahlende Waͤrme. Zuruͤckwerfung und Bre - chung. Brennſpiegel und Brennglaͤſer. Waͤrme der einzelnen pris - matiſchen Farbenſtrahlen. Schwaͤchung der Waͤrme beim Durchgang durch andre Koͤrper, beim Durchgang durch mehrere Glaͤſer. Un - gleiche Waͤrmeſtrahlung bei Verſchiedenheit der Oberflaͤche. Leslie's Photometer, Aethriometer. Anſcheinend ſtrahlende Kaͤlte.

Vierte Vorleſung. Leitung der Waͤrme. Leitung im Waſſer. Ge - ſetze der Abkuͤhlung in der Luft. Fourier's Unterſuchungen. Faͤlle, wo das Geſetz der Austheilung der Waͤrme waͤhrend der Abkuͤhlung dasſelbe bleibt.

Fuͤnfte Vorleſung. Differenzen wahrer Waͤrme. Specifiſche Waͤrme. Waͤrmecapacitaͤt. Calorimeter. Ungleiche ſpecifiſche Waͤrme bei ungleicher Dichtigkeit. Pneumatiſches Feuerzeug. Aenderung der Waͤrmecapacitaͤt feſter Koͤrper. Schwierigkeit bei der Beſtimmung hoͤherer Temperaturen. Vergleichung der ſpecifiſchen Waͤrme mit dem Atomengewichte. Frei werdende Waͤrme durch Aenderung der Capacitaͤt, durch Reiben. Fragen uͤber die Natur der Waͤrme.

IV

Sechste Vorleſung. Latente Waͤrme. Gefrieren. Schnee. Ge - walt der Ausdehnung des Waſſers beim Gefrieren. Polar-Eis. Grund-Eis. Gletſcher. Schneelinie. Schneelawinen. Kaͤlte her - vorbringende Miſchungen. Nullpunct der Waͤrme.

Siebente Vorleſung. Entſtehung der Daͤmpfe. Ihre Elaſticitaͤt. Kochen. Grade der Elaſticitaͤt bei hohen Temperaturen und der groͤßten Dichtigkeit; bei geringerer Dichtigkeit, bei der Mi - ſchung mit der Luft. Dichtigkeit der Daͤmpfe. Wiefern ſie vom aͤußern Drucke abhaͤngen kann. Latente Waͤrme der Daͤmpfe.

Achte Vorleſung. Anwendung der Daͤmpfe zum Heitzen. Kochen im Dampfe. Deſtillation. Aeolipile. Dampfgeblaͤſe. Dampfma - ſchine. Ihr Effect nach Pferdekraft beſtimmt. Dampfſchiffe. Dampf - wagen. Dampfcanonen. Urſachen des Zerſpringens der Dampfkeſſel. Mittel zur Sicherung.

Neunte Vorleſung. Ausduͤnſtung und Regen. Hygrometer. Ver - dunſtungskaͤlte. Condenſationspunct der Daͤmpfe. Daniell's Hy - grometer. Pſychrometer. Starke Kaͤltegrade durch Verdunſtungs - kaͤlte. Chryophorus.

Zehnte Vorleſung. Nebel und Wolken. Urſachen ihres Ent - ſtehens. Hutton's Theorie des Regens. Unerklaͤrte Erſcheinungen. Der Thau. Leidenfroſt's Verſuch. Ungleiche Leitung der Waͤrme in gleichen Metallen.

Elfte Vorleſung. Das Verbrennen. Erhitzung, die zur Entzuͤn - dung noͤthig iſt. Gluͤhlaͤmpchen. Oefen und Feuerherde. Waͤrme, welche von verſchiedenen Materialien hervorgebracht wird. Loͤſchen des Feuers.

Zwoͤlfte Vorleſung. Flammen. Lampen. Gas-Erleuchtung. Davy's Sicherheitslampe. Geblaͤſe. Knallgasgeblaͤſe. Brewſter's Mittel, große Hitze zu bewirken. Selbſt-Entzuͤndungen. Feuerzeuge mit Platinſchwamm. Ueber die Theorie der Waͤrme.

Dreizehnte Vorleſung. Electricitaͤt durch Reibung. Anziehen. Leiter und Nichtleiter. Electricitaͤt der Metalle. Electrometer. Ver - luſt, welchen die electriſirten Koͤrper in der Luft leiden. Entgegen - geſetzte Electricitaͤten. Beim Reiben erhaͤlt der eine Koͤrper + E, der andre - E. Reihenfolge der Koͤrper.

Vierzehnte Vorleſung. Electriſirmaſchinen. Verſuche mit den - ſelben. Entgegengeſetzte Electricitaͤten am Reibzeuge und am gerie -V benen Koͤrper. Franklins Theorie. Dualiſtiſche Theorie. Ge - ſetze der Anziehung und Abſtoßung.

Funfzehnte Vorleſung. Electriſche Erſcheinungen durch Verthei - lung. Austheilung der Electricitaͤt auf der Oberflaͤche eines Leiters. Poiſſons theoretiſche Unterſuchungen. Spitzen. Lichtenbergiſche Figuren.

Sechszehnte Vorleſung. Die electriſche Flaſche. Platten unter gegenſeitigem Einfluß geladen. Ladung und Entladung der Flaſche. Entladung durch Spitzen u. a. Verſuche. Electriſche Batterie. Aus - lader.

Siebenzehnte Vorleſung. Condenſator. Electrophor. Elec - triſche Lampe.

Achtzehnte Vorleſung. Der electriſche Funke. Electriſches Licht im luftleeren Raume; ſeine verſchiedenen Farben. Allgemeiner Aus - lader. Sehr große Electriſirmaſchine und ihre Wirkung. Entzuͤn - dungen, Schmelzung und Verbrennung der Metalle. Mechaniſche Wirkungen des electriſchen Schlages. Chemiſche Wirkungen.

Neunzehnte Vorleſung. Der Blitz. Blitz-Ableiter. Verhal - tungsregeln bei Gewittern. Ruͤckſchlaͤge. Wirkungen des Blitzes. Donner. Die atmoſphaͤriſche Electricitaͤt bei heiterm Himmel. Ueber die Entſtehung der Gewitter. Hagel. Wetterlichter. Electricitaͤt, welche durch Druck entſteht; durch Erhaͤrten, beim Verdampfen, beim Verbrennen. Der Turmalin.

Zwanzigſte Vorleſung. Galvani's Entdeckung. Volta's Fundamentalverſuch. Reihenfolge der Electromotoren. Leiter der zweiten Art. Verſtaͤrkte Wirkung der zuſammengeſetzten Ketten.

Ein und zwanzigſte Vorleſung. Volta's Saͤule. Electriſche Spannung in der ungeſchloſſenen Saͤule. Trockene Saͤule. Boh - nenberger's Electrometer. Trog-Apparat, Becher-Apparat. Wirkungen der geſchloſſenen Saͤule. Phyſiologiſche Wirkungen. Ab - haͤngigkeit von der Zahl und Groͤße der Platten und von der Leitung. Electriſche Fiſche.

Zwei und zwanzigſte Vorleſung. Chemiſche Wirkungen der Saͤule. Waſſerzerſetzung; ſelbſt durch die einfache galvaniſche Kette. Sicherung des Kupferbeſchlages der Schiffe. Hinuͤberfuͤhrung der Stoffe. Davy's Unterſuchungen. Electrochemiſche Theorie. Nobili's Figuren.

VI

Drei und zwanzigſte Vorleſung. Chemiſche[ Wirkungen] in der Saͤule ſelbſt; Abſorption von Sauerſtoffgas. Beantwortung der Ein - wuͤrfe gegen Volta's Theorie. Oxydationstheorie. Widerſtand der Leitung des Stromes. Veraͤnderter Zuſtand der negativen Platten; Ladungsphaͤnomene. Das Wogen der Kraft in der Kette.

Vier und zwanzigſte Vorleſung. Funken, Erhitzung, Gluͤ - hen, Verbrennung durch die voltaiſche Saͤule. Umſtaͤnde, die zu Befoͤrderung dieſer Wirkung beitragen. Leitungswiderſtand der me - talliſchen Schließungsdraͤthe. Unipolare Leiter; Ohm's Bemerkung uͤber ſie. Electrochemiſche Bewegung in leitenden Fluͤſſigkeiten.

Fuͤnf und zwanzigſte Vorleſung. Vom Magnete. Anziehende Kraft, Polaritaͤt, Mittheilung ſeiner Kraft an Eiſen und Stahl. Anziehung der ungleichnamigen, Abſtoßung der gleichnamigen Pole. Verfertigung kuͤnſtlicher Magnete. Magnetnadeln. Beſtimmung ihrer Kraft. Anwendung. Kraft der einzelnen Theile des Magnets. Wir - kung in die Ferne. Einwirkung weichen Eiſens auf dieſe Wirkungen.

Sechs und zwanzigſte Vorleſung. Neigung der Magnetnadel. Aſtatiſche Nadel. Linien gleicher Neigung auf der Erde. Magnetiſcher Aequator der Erde; magnetiſche Pole. Die Erde iſt ſelbſt ein Ma - gnet. Abweichung. Linien gleicher Abweichung. Schwierigkeit bei den Beobachtungen. Intenſitaͤt der magnetiſchen Kraft der Erde. Linien gleicher Intenſitaͤt.

Sieben und zwanzigſte Vorleſung. Aenderungen der Abwei - chung, Neigung und Intenſitaͤt, im Laufe der Jahrhunderte, des Jahres, der Tage. Hanſteen's Bemuͤhungen fuͤr die Theorie. Das weiche Eiſen unter dem Einfluß des Erdmagnetismus. Bar - low's Correctionsplatte. Einfluß der Waͤrme auf den Magnet. Das Nordlicht.

Acht und zwanzigſte Vorleſung. Poiſſon's Theorie. Cou - lomb's Verſuche uͤber magnetiſche Einwirkung auf andre Koͤrper Die Bewegung eines Koͤrpers in der Naͤhe eines Magnets als Urſache magnetiſcher Erſcheinungen. Geſetze des Rotationsmagnetismus.

Neun und zwanzigſte Vorleſung. Oerſtaͤdt's Verſuch. Ma - gnetiſche Wirkung des Schließungsleiters. Ampère's Verſuche uͤber die gegenſeitige Wirkung electriſcher Stroͤme. Erklaͤrung der magne - tiſch-electriſchen Erſcheinungen nach Ampère.

Dreißigſte Vorleſung. Magnete durch Electricitaͤt hervorgebracht. Magnetringe, die ſich erſt nach der Zertheilung magnetiſch zeigen. Magnete von ungewoͤhnlicher Staͤrke, ſo lange der electriſche StromVII ſie umkreiſt. Multiplicator oder Galvanometer. Meſſung der Kraft der electriſchen Stroͤme. Beſtimmung der ungleichen Leitung der Electricitaͤt in Metallen.

Ein und dreißigſte Vorleſung. Faraday's Entdeckung der electromagnetiſchen Rotationen. Ampère's fernere Unterſuchungen uͤber die Anziehung electriſcher Stroͤme und die durch bloße electriſche Stroͤme hervorgebrachten Rotationen. Magnetiſch-electriſche Rotatio - nen. Rotationen durch den Erdmagnetismus. Urſache des Erdmagne - tismus. Einwuͤrfe gegen Ampère. Transverſalmagnete in Ver - gleichung mit dem Leitungsdrathe.

Zwei und dreißigſte Vorleſung. Thermomagnetismus. Ge - ſetze ſeiner Wirkung. Beſtimmung hoher Temperaturen durch den - ſelben. Electriſche Stroͤme durch die bloße Naͤhe electriſcher Stroͤme hervorgebracht. Faraday's Entdeckung electriſcher Wirkungen des Magnets und eines Funkens durch Einwirkung des Magnets. Be - ſtaͤtigung der Ampèreſchen Theorie.

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Erſte Vorleſung

Jede einzelne Lehre der Phyſik, m. h. H., hat in Ruͤckſicht auf die Art, wie ſie unſre Aufmerkſamkeit anzieht, in Ruͤckſicht auf das Intereſſe, welches ſie erregt, etwas Eigenthuͤmliches, und muß mit Ruͤckſicht auf dieſe Eigenthuͤmlichkeit ins Auge gefaßt werden. Die mechaniſchen Lehren empfehlen ſich uns nicht bloß durch die Anwendbarkeit auf Maſchinen und durch den uͤberall unverkenn - baren Nutzen, den ſie gewaͤhren, ſondern auch durch die Sicherheit, mit welcher die Schluͤſſe ſich an einander reihen, durch die uͤber alle Zweifel ſich erhebende Nothwendigkeit in den aus wenigen Grundlagen hervorgehenden Folgerungen. Die Lehre vom Lichte bietet dem Auge ebenſo mannigfaltige Unterhaltung durch ſchoͤne Farben-Erſcheinungen als dem Verſtande durch die Aufloͤſung der ſchwierigen Fragen, zu welchen dieſe Erſcheinungen Veranlaſſung geben, dar; und faſt auf aͤhnliche Weiſe kann man von der Electricitaͤt ſagen, daß ſie uns bald durch die Neuheit ganz uner - warteter Erſcheinungen uͤberraſcht, bald durch die Gewalt ihrer Wirkungen uns in Erſtaunen ſetzt, bald in einer Reihe raͤthſel - hafter Phaͤnomene uns zur Bewunderung des Scharfſinns derer auffordert, die dieſe Phaͤnomene in ein Syſtem zu ordnen, das eine aus dem andern zu erklaͤren, mit ſo großem Gluͤcke verſucht haben. Die Lehre von der Waͤrme kann wohl nicht auf gleiche Weiſe auf den Ruhm Anſpruch machen, ſolche Erſcheinungen darzubieten, die dem Auge durch ihre Schoͤnheit ſich empfehlen, oder die als gaͤnzlich unerwartet unſer Erſtaunen erregen; aber dagegen hat ſie den Vor - zug, uns uͤber zahlloſe Natur-Erſcheinungen Aufſchluß zu geben,III. A2uns mit Wirkungen, die wir von Jugend an geſehen haben, ohne ſie uns deutlich zu erklaͤren, vertraut zu machen, und uns zu zeigen, wie grade die Waͤrme in die ganze Haushaltung der Natur, zwar auch zerſtoͤrend, aber doch vorzuͤglich belebend und heilſam eingreift. Es iſt wohl einleuchtend, daß mit dieſen Andeutungen nur das aus - geſprochen iſt, was jede Lehre vorzugsweiſe auszeichnet; denn kei - nem Theile der Phyſik fehlt das ganz, was der eine in vorzuͤglichem Grade beſitzt, und es iſt bekannt, daß auch die Waͤrmelehre durch unzaͤhlige nuͤtzliche Anwendungen dem practiſchen Sinne ſich ſehr empfielt, daß auch ſie unerwartete Erſcheinungen kennen lehrt, und daß dagegen auch Licht und Electricitaͤt als maͤchtig wirkende Mittel in das ganze Leben der Natur eingreifen, und ſo weiter.

Waͤrme und Licht. Waͤrmeſtoff.

Die Lehre von der Waͤrme ſchließt ſich nahe an die Lehre vom Lichte an, theils weil Waͤrme und Licht ſich uns ſo oft vereinigt zeigen, daß wir zuweilen zweifelhaft werden, ob wir ſie nicht als verſchiedene Wirkungen einer gleichen Urſache anſehen ſollen, theils weil in einigen Faͤllen die Erſcheinungen beider ganz offenbar aͤhn - lichen Geſetzen folgen. Warum wir gleichwohl Bedenken tragen muͤſſen, die Waͤrme gradezu nur als Wirkung eben der Materie, der wir die Licht-Erſcheinungen zuſchreiben, zu betrachten, wird ſich bei der Angabe der einzelnen Erſcheinungen ergeben, und es laͤßt ſich hier wohl nur die kurze Bemerkung voranſtellen, daß auch die Waͤrme zu der Frage Anlaß gegeben hat, ob ſie durch einen von Koͤrper zu Koͤrper uͤbergehenden ausſtroͤmenden Stoff hervor - gebracht wird, oder ob nur die Undulationen des Aethers unſerm Ge - fuͤhle in der Waͤrme, ſo wie dem Auge im Lichte, ſich wahrnehmbar machen. Dieſe Frage zu entſcheiden, hat hier, wo die Erſcheinun - gen ſich nicht mit der Schaͤrfe, welche das Auge erlaubt, verfolgen laſſen, noch mehr Schwierigkeit, und ohne entſcheiden zu wollen, was tiefere Unterſuchungen einſt ergeben moͤgen, finden wir es doch fuͤr die Darlegung der Erſcheinungen am angemeſſenſten, von einem Waͤrmeſtoffe, von ſeinem Uebergange von einem Koͤr - per zum andern, von ſeiner Verbindung mit den materiellen Thei - len der Koͤrper u. ſ. w. zu ſprechen, und dieſes um ſo mehr, da zahlreiche Erſcheinungen ſich ganz ſo, als ob ſie eine quantitative3 Abmeſſung des Waͤrmeſtoffs geſtatteten, unſerer Betrachtung dar - bieten. Dieſen Erſcheinungen folgend ſehen wir es ſo an, als ob ein eigenthuͤmlicher Waͤrmeſtoff, eine Materie von großer Feinheit und Elaſticitaͤt, als Urſache der Waͤrme und Hitze, wo ſie im Uebermaaß vorhanden iſt, als Urſache der Kaͤlte, wo ſie in gerin - ger Menge vorhanden iſt oder wo ein relativer Mangel ſtatt findet, den Erſcheinungen der Waͤrme und Kaͤlte zum Grunde laͤge, und nur in einzelnen Faͤllen werden wir Gelegenheit haben, dieſe Hy - potheſe als nicht ganz genuͤgend tadeln oder unſre Unſicherheit in Beziehung auf die Erklaͤrung der Phaͤnomene nach derſelben geſte - hen zu muͤſſen.

Temperatur. Ungleiche Ausdehnung der Koͤrper bei ungleichen Temperaturen.

Unſre Empfindung lehrt uns zuerſt Ungleichheit der Tempe - ratur kennen, indem ein Koͤrper ſich fuͤhlbar waͤrmer, der andre kaͤlter zeigt. Wir bemerken eine Ausgleichung dieſer Ungleichheit der Temperatur bei der gegenſeitigen Beruͤhrung der Koͤrper, ſo daß der waͤrmere dem kaͤlteren Waͤrme abzugeben ſcheint; die in beiden Koͤrpern uns merklich werdende Waͤrme ſetzt ſich, wie wir uns ausdruͤcken, ins Gleichgewicht, und die Koͤrper nehmen dadurch eine gleiche Temperatur an. Dieſe Gleichheit und Ungleichheit der fuͤhlbaren Waͤrme iſt die erſte Erſcheinung, die wir deutlich wahrnehmen, aber ohne in unſerm Gefuͤhle Mittel zur genaueren Abmeſſung der Ungleichheit zu finden.

Ein ſolches Mittel bietet ſich uns dagegen in der Ausdehnung der Koͤrper durch die Waͤrme dar, von welcher man ſich leicht durch folgende Erfahrung uͤberzeugen kann. Man nimmt eine Meſſing - kugel und bringt in einer Meſſingplatte ein Loch an, das grade groß genug iſt, um die Kugel durchzulaſſen; dann findet ſich, daß dieſe Kugel erhitzt nicht mehr durch die Oeffnung faͤllt, ſondern von den Raͤndern der Platte ſo lange am Hindurchfallen gehindert wird, bis Kugel und Platte wieder gleiche Temperatur erlangt haben. Kennt man aber einmal dieſe Eigenſchaft der Koͤrper, ſo findet man ſie in zahlreichen Faͤllen wieder, indem man z. B. bemerkt, daß ein Glasſtoͤpſel ſich leicht in die Oeffnung der Glasflaſche hineinbringen laͤßt, wenn die letztere warm, jener dagegen kalt iſt, und daß esA 24dann ſchwer haͤlt, die kalt gewordene Flaſche zu oͤffnen, weil die enger gewordene Oeffnung den Stoͤpſel jetzt ſehr feſt umſchließt; ein ſo eingetriebener Stoͤpſel iſt oft ſehr ſchwer wieder herauszubringen, weil bei neuer Erwaͤrmung der Flaſche nun beide Koͤrper ſich zugleich erwaͤrmen und ausdehnen, ſtatt daß dies zuerſt nur bei dem einen der Fall war. Ebenſo findet man, daß ein durch die Thuͤr eines erhitzten Ofens hinein gebrachtes kaltes Gefaͤß ſich erhitzt nicht wie - der herausbringen laͤßt, wenn es vorhin nur mit geringem Spiel - raume hindurch ging.

Die feſten Koͤrper dehnen ſich weniger aus als die fluͤſſigen, daher ſieht man feſte Koͤrper bei der Erwaͤrmung in den fluͤſſigen unterſinken, wenn ſie ſich bei geringerer Waͤrme nur noch eben ſchwimmend erhielten; denn obgleich ſie zuſammen erwaͤrmt ſich beide ausdehnen, ſo betraͤgt dies doch bei dem feſten Koͤrper ſo we - nig, daß ſein ſpecifiſches Gewicht ſich nur unbedeutend aͤndert, waͤhrend der ſich ſtaͤrker ausdehnende fluͤſſige Koͤrper in bedeuten - dem Maaße ſpecifiſch leichter wird. Dieſe ſtaͤrkere Ausdehnung macht die fluͤſſigen Koͤrper mehr geeignet, um zur Abmeſſung der Ausdehnung und ſo mittelbar zur Meſſung der Waͤrme zu dienen, und ſie dienen hiezu um ſo bequemer, da man ihre Ausdehnung durch paſſend gewaͤhlte Form der Gefaͤße leichter bemerkbar machen kann. Nehmen wir naͤmlich an, was die Erfahrung als richtig zeigt, daß Glasgefaͤße ihren innern Raum bei der Erwaͤrmung nur ſehr wenig vergroͤßern, ſo wird eine hohle Glaskugel, die mit einer engen Roͤhre verbunden iſt, der bei niedriger Temperatur ſie ganz fuͤllenden Fluͤſſigkeit nicht mehr Raum genug geben, wenn eine Erwaͤrmung ſtatt findet, ſondern die Fluͤſſigkeit wird dann in die Roͤhre hineintreten, und man wird ihre Ausdehnung in der engen Roͤhre ſehr bequem wahrnehmen koͤnnen. Queckſilber dehnt ſich von der Kaͤlte des gefrierenden Waſſers bis zu der Temperatur eines heißen Sommertags etwa um $$\frac{1}{200}$$ aus; eine Ausdehnung, die in einer 12 Zoll langen cylindriſchen Roͤhre noch keine Linie betra - gen wuͤrde; die aber hoͤchſt merklich wird, wenn man einer Kugel von 200 Cubiclinien Inhalt eine ſo enge Roͤhre angefuͤgt hat, daß eine Cubiclinie eine Laͤnge von 2 Zoll einnimmt. Da dieſes die Einrichtung iſt, die wir unſern Thermometern geben, ſo fuͤhrt mich5 dies ſogleich zu den Ueberlegungen, die der Verfertigung der Thermometer zum Grunde liegen.

Abmeſſung der Waͤrme-Unterſchiede durch Thermometer.

Um eine richtige Abmeſſung der Waͤrme an die Ausdehnung der Koͤrper anzuknuͤpfen, iſt zuerſt die Kenntniß beſtimmter, immer gleich unter beſtimmten Umſtaͤnden zu erhaltender Waͤrmegrade, und die Ueberzeugung, daß die Ausdehnung der Koͤrper, auch nach wiederholten Veraͤnderungen, bei gleicher Waͤrme wieder dieſelbe iſt, nothwendig. Wir erwerben uns dieſe doppelte Kenntniß, wenn wir einen fluͤſſigen Koͤrper in eine ſolche, mit einer Roͤhre verbun - dene Kugel fuͤllen, und dieſe in Materien eintauchen, welche wir als gleich warm anzuſehen Grund haben; koͤmmt da die Fluͤſſigkeit nach allen Abwechſelungen von Waͤrme immer wieder auf denſelben Stand, zu gleichem Grade der Ausdehnung, zuruͤck, ſo duͤrfen wir glauben, ſowohl einen immer gleichen Waͤrmegrad hervorgebracht, als die Unveraͤnderlichkeit der Ausdehnung in Beziehung auf die Waͤrme beſtaͤtigt zu haben. Dieſes Experiment laͤßt ſich am beſten in Schnee anſtellen, der bei anfangendem Aufthauen ſchon mit Waſſer durchzogen iſt, und die Erfahrung zeigt, daß, welche Fluͤſ - ſigkeit auch in jener Kugel und Roͤhre enthalten iſt, und wie oft man, nach willkuͤrlich veranlaßten Wechſeln von Waͤrme, das Ein - tauchen in ſolchen Schnee wiederholt, allemal die eingeſchloſſene Fluͤſſigkeit auf denſelben Stand zuruͤckkoͤmmt; und was ſich hier bei einem ſolchen beſtimmten Waͤrmegrade zeigt, das nimmt man bei mehreren wahr, ſo daß die Ueberzeugung, gleicher Waͤrme entſpreche ein immer gleicher Grad von Ausdehnung eines beſtimm - ten Koͤrpers, als feſt begruͤndet erſcheint.

Die Verfertigung eines Inſtrumentes, das wir einen Waͤrme - meſſer, Thermometer, nennen wollen, iſt hierdurch uns ſehr nahe gelegt, obgleich die Ausfuͤhrung noch einige Schwierigkeit dar - bietet. Es ſollte naͤmlich, dies iſt eine der vorzuͤglichſten Schwierig - keiten, eine fluͤſſige Materie zur Fuͤllung der Thermometerroͤhre genommen werden, die bei gleichem Unterſchiede der Waͤrme ſich um gleich viel ausdehnt, und es ſollten zwei ziemlich weit von ein - ander entfernte Temperaturen als feſte Temperaturen zur Beſtim -6 mung einer Scale der Waͤrme dienen. Obgleich es uns nun hier, im erſten Anfange der Waͤrmelehre, noch nicht moͤglich iſt, die Frage, wie man gleiche Unterſchiede der Waͤrme beſtimme, und wie man die Eigenſchaft irgend einer Fluͤſſigkeit, ſich bei gleichem Waͤrme - Unterſchiede gleich viel auszudehnen, kennen lerne, zu beantworten; ſo darf ich doch es wohl ſchon jetzt als eine ſich ſpaͤter beſtaͤtigende Erfahrung ausſprechen, daß reines Queckſilber fuͤr mittelmaͤßige Temperaturen dieſe Eigenſchaft beinahe genau beſitzt. Daß dieſes dagegen nicht eine allgemeine Eigenſchaft aller Fluͤſſigkeiten iſt, da - von kann man ſich leicht uͤberzeugen, wenn man Waſſer, Wein - geiſt, Queckſilber und andre Fluͤſſigkeiten auf gleiche Weiſe in ſolche, mit einer Kugel verbundene Roͤhren, die wir Thermometerroͤhren nennen wollen, fuͤllt.

Bringt man naͤmlich dieſe gefuͤllten Roͤhren zuerſt in gefrieren - des Waſſer, und bemerkt die Puncte, wo das Ende der in die Roͤhre hinaufreichenden Saͤule des Fluͤſſigen ſteht; laͤßt man dann das Waſſer, worin ſie bleiben, allmaͤhlig ſich erwaͤrmen, und bezeichnet beim Kochen wieder die Puncte, wo die Fluͤſſigkeiten in den Roͤh - ren ſich endigen; ſo ſollte man glauben, beim allmaͤhligen Erkalten wuͤrden die ſich wieder zuſammenziehenden Fluͤſſigkeiten gleichmaͤßig ſinken, und zugleich den halben Raum, drei Viertel des Raumes und ſo ferner zuruͤck durchlaufen; aber das iſt nicht der Fall, ſon - dern das Waſſerthermometer hat ſchon jenen Zwiſchenraum halb durchlaufen, wenn das Queckſilber erſt wenig uͤber ein Viertel zuruͤckgelegt hat.

Um alſo ein Thermometer zu machen, fuͤllen wir eine Kugel A, die mit einer engen und ziemlich langen Roͤhre BC (Fig. 1.) verbunden iſt, mit ganz reinem, auch von Luft befreitem Queck - ſilber, etwa ſo weit an, daß auch im gefrierenden Waſſer die Roͤhre noch bis D gefuͤllt bleibt. Nachdem das Thermometer in Schnee, der im Aufthauen begriffen iſt, ſo lange, daß es die Temperatur dieſes Schnees angenommen hat, eingetaucht geweſen, bezeichnet man den Punct D, wo ſich die Queckſilber-Oberflaͤche befindet, und hat ſo den einen feſten Punct der Thermometerſcale. Die Beſtim - mung des andern Punctes erhaͤlt man durch das Kochen des Waſ - ſers; aber dieſes Kochen tritt nicht immer bei gleicher Waͤrme ein, ſondern bei geringerer Waͤrme, wenn das Barometer niedriger ſteht,7 wenn der Druck der Luft geringer iſt; man muß daher das Kochen dann beobachten, wenn das Barometer eine beſtimmte Hoͤhe, 28 pariſ. Zoll zum Beiſpiel, hat. Wenn dieſe Vorſicht beobachtet iſt, und man das Thermometer ſo geſtellt hat, daß es die wahre Koch - hitze des Waſſers annimmt, ſo hat man auch hier einen zweiten feſten Punct der Scale, der bei dem Kochen des Waſſers unter 28 Zoll Druck der Luft ſich immer wieder ebenſo findet. Das Thermometer wird, nachdem man alle Luft herausgetrieben, oben zugeſchmolzen; den zwiſchen Gefrierkaͤlte und Siedehitze des Waſ - ſers gefundenen Zwiſchenraum theilt man nun in 80 oder in 100 gleiche Theile, je nachdem man die Scale des Reaumuͤrſchen oder des Centeſimalthermometers auftragen will, und ſetzt neben dem Puncte des thauenden Schnees, 80° auf jener Scale, 100° auf dieſer neben dem richtig beſtimmten Kochpuncte des Waſſers.

Damit aber die ſo verfertigten Thermometer correſpondirend werden, muß die Roͤhre uͤberall gleich weit ſein, oder wie man es ausdruͤckt, man muß eine gut calibrirte Roͤhre anwenden. Um ſich zu uͤberzeugen, ob die Roͤhre in allen ihren Theilen gleich weit iſt, bringt man, ehe ſie gefuͤllt wird, nur einen maͤßigen Tropfen Queckſilber in die Roͤhre, und mißt genau, ob er in allen Gegenden der Roͤhre eine gleiche Laͤnge einnimmt; iſt das ſtrenge der Fall, ſo iſt die Roͤhre brauchbar, im entgegengeſetzten Falle muß man eine andre Roͤhre waͤhlen.

In dieſen Regeln ſind die wichtigſten Bedingungen zu Ver - fertigung uͤbereinſtimmender Thermometer gegeben, indeß hat man, um voͤllige Gleichheit zu erhalten, noch auf manche Nebenumſtaͤnde zu ſehn, die ich kurz erwaͤhnen will*)Ausfuͤhrl. iſt dieſer Gegenſtand von Egen abgehandelt. Pog - gend. Ann. XI. 276.. Bei dem Gefrierpuncte findet, wenn ſchon ſehr viel Waſſer mit dem Schnee vermiſcht iſt, oder wenn ſich nur thauendes Eis im Waſſer befindet, nicht mehr eine ganz ſtrenge Gleichheit der Temperatur in allen Waſſerſchich - ten ſtatt, indeß iſt hier der Unterſchied geringe. Die Bemerkung, daß ein Thermometer im allerſtrengſten Sinne immer wieder auf den Gefrierpunct zuruͤckkomme, wenn man nach verſchiedenen Er - waͤrmungen und Abkuͤhlungen es in eben ſolchen zergehenden Schnee8 bringt, leidet ſo fern eine Beſchraͤnkung, als erſtlich die Veraͤnde - rungen, welche das Glas bei Erwaͤrmung leidet, nicht ſogleich bei der Abkuͤhlung wieder voruͤbergegangen ſind, ſondern der dieſer Abkuͤhlung entſprechende Zuſtand erſt langſamer eintritt, und zwei - tens bei laͤngerem Gebrauche eines Thermometers der Druck der Luft eine kleine dauernde Veraͤnderung des Inhalts der Kugel her - vorzubringen ſcheint; der letztere von mehrern Beobachtern an - gegebene Umſtand wird indeß von Muncke in Zweifel gezogen.

Die Beſtimmung des Kochpunctes fordert vorzuͤgliche Sorg - falt. Nicht allein iſt er bei ungleichem Barometerſtande ſo ſehr anders, daß eine Linie Aenderung des Barometers die Waͤrme des Kochens um $$\frac{88}{1000}$$ eines Centeſimalgrades oder um $$\frac{7}{100}$$ eines Reau - muͤrſchen Grades aͤndert, ſondern die Aufwallungen des Waſſers bringen auch ein Wechſeln der bald zu hohen, bald zu niedrigen Temperatur hervor. Dieſe Wechſel ſind in den nahe uͤber der Oberflaͤche des Waſſers befindlichen Daͤmpfen nicht merklich, und man muß daher in einem Gefaͤße, welches zwar den Zutritt der Luft nicht hindert, aber doch Tiefe genug zwiſchen der Waſſer - Oberflaͤche und der dem Eindringen der Luft frei gelaſſenen Oeff - nung hat, die Thermometerkugel in den Dampf nahe uͤber dem kochenden Waſſer bringen, um die Kochhitze zu beſtimmen. Die meiſten Verfertiger von Thermometern waͤhlen zu Beſtimmung des Kochpunctes einen Barometerſtand von 0,76 Meter = 336,9 par. Linien oder auch von 28 pariſ. Zoll = 336 Lin. Wie viel dann die wahre Kochwaͤrme bei andern, nicht viel verſchiedenen, Baro - meterſtaͤnden betraͤgt, laͤßt ſich aus der Angabe, daß die Aenderung bei jeder Linie $$\frac{88}{1000}$$ Gr. Cent. ( $$\frac{7}{100}$$ ° R. betraͤgt, uͤberſehen; bei ſehr vermindertem Barometerſtande iſt aber die Aenderung groͤßer. Bei uns ſteigt das Barometer ſelbſt an den Ufern des Meeres ſelten auf 28¾ Zoll und es faͤllt ſelten unter 26¼ Zoll; in jenem Falle wuͤrde das Kochen, wenn der Kochpunct des Thermometers bei 28 Zoll Barometerſtand beſtimmt iſt, erſt bei 100,8° Cent. (80,6° R.), im letztern Falle bei 98, °1 Cent. (78,5° R.) eintreten. In Quito, wo das Barometer 19½ Zoll hoch ſteht, kocht das Waſ - ſer ſchon, wenn es erſt die Waͤrme von 90° C. ( 72° R.) erreicht hat, auf dem Chimboraſſo unter 12½ Zoll Luftdruck ſchon bei 79°C. (63° R.) Unter der Luftpumpe, wo der Druck nur wenige Linien9 betraͤgt, koͤmmt das Waſſer ſchon bei einer Temperatur von 25° Cent. (20° R.) leicht zum Kochen. Endlich muß ich noch einen Umſtand erwaͤhnen, der das Aufkochen des Waſſers fruͤher herbei - fuͤhrt, naͤmlich Ungleichheiten in der Oberflaͤche der Gefaͤße. So wie Koͤrper mit ſpitzigen Ecken die Entwickelung der Luft bei luft - haltende Fluͤſſigkeiten befoͤrdern, ſo koͤmmt auch in Gefaͤßen, deren Oberflaͤche nicht ganz glatt iſt oder in welchen ſich fremde Koͤrper befinden, das Waſſer eher zum kochenden Aufwallen, als in ganz glatten Gefaͤßen.

Hierin iſt faſt alles enthalten, was die Verfertigung der Ther - mometer betrifft; ich muß nur noch beifuͤgen, daß man die unter dem Nullpunct herabgehenden Grade negative oder Kaͤltegrade (mit dem Zeichen - angedeutet) nennt, die von Null zu groͤßerer Waͤrme fortgehenden poſitive oder Waͤrmegrade (die mit + bezeich - net werden, wenn dieſe Unterſcheidung noͤthig iſt); beide werden ſo weit fortgeſetzt aufgetragen, als die Zwecke des einzelnen Inſtru - mentes es fordern, oder hoͤchſtens ſo weit als die beim Queckſilber ſtatt findenden Grenzen es geſtatten. Da das Queckſilber bei 356° Cent. (285° R.) kocht und bei - 40° Cent. (- 32° R.) gefriert, ſo ſind dieſes die aͤußerſten Grenzen der Brauchbarkeit eines Queckſilberthermometers.

Man hat ehemals mehr verſchiedene Thermometerſcalen ange - wandt, jetzt iſt außer der erwaͤhnten nur noch die Fahrenheitiſche hie und da im Gebrauch, welche den Nullpunct, einer kuͤnſtlichen Kaͤlte entſprechend, tiefer ſetzt*)Hier ſteht naͤmlich bei dem Puncte, welchen das in Schnee und Salz geſetzte Thermometer erreicht, Null.; bei dem Aufthauen des Schnees + 32°, bei dem Kochen des Waſſers 212°.

Die zuſammengehoͤrenden Grade zeigt Fig. 2.

Genauere Beſtimmung der Ausdehnung tropfbarfluͤſ - ſiger und feſter Koͤrper.

Da wir uns jetzt im Beſitze eines Inſtruments befinden, welches uns in Stand ſetzt, gewiſſe Waͤrmegrade verſtaͤndlich zu bezeichnen, ſo koͤnnen wir das genaue Maaß der Ausdehnung einzelner Koͤrper mit mehr Sicherheit angeben.

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Um zuerſt fuͤr tropfbar fluͤſſige Koͤrper die Ausdehnung zwiſchen beſtimmten Waͤrmegraden anzugeben, bedient man ſich am beſten der Abwaͤgungen. Man beſtimmt zum Beiſpiel das Gewicht einer leeren aus Kugel und enger Roͤhre beſtehenden Thermometerroͤhre ganz genau, und fuͤllt ſie dann in der Temperatur des ſchmelzenden Schnees bis oben an mit ganz reinem, auch von Luft befreitem, Queckſilber. Wenn dies mit aller Sorgfalt geſchehen iſt, beſtimmt man durch neues Abwaͤgen und bei der Gefrierkaͤlte das Gewicht des die Kugel und Roͤhre fuͤllenden Queckſilbers, um die bei darin enthaltene Menge abzumeſſen. Man erwaͤrmt jetzt die ge - fuͤllte Roͤhre und laͤßt das ſich ausdehnende Queckſilber ausfließen, bis man die Waͤrme des kochenden Waſſers erreicht hat, alsdann zeigt eine abermalige Abwaͤgung, wie viel Queckſilber uͤbergefloſſen iſt, und man erhaͤlt daher das Gewichtsverhaͤltniß des bei jener und bei dieſer Temperatur gleichen Raum ausfuͤllenden Queckſilbers. Nach den beſten Beobachtungen nehmen 982 Gran Queckſilber bei der Waͤrme des kochenden Waſſers ſo viel Raum ein, als 1000 Gran bei der Kaͤlte des gefrierenden Waſſers oder des thauenden Schnees, und die Ausdehnung derſelben Gewichtsmaſſe betraͤgt alſo $$\frac{18}{1000}$$ . Das Waſſer dehnt ſich ſtaͤrker aus, naͤmlich um $$\frac{43}{1000}$$ .

Dieſe Beſtimmung der Ausdehnung des Queckſilbers oder Waſſers wuͤrde genau ſein, wenn das Glas, welches zum Gefaͤße dient, ſich nicht ausdehnte; aber dieſes Gefaͤß wird durch die Waͤrme groͤßer, und jener Verſuch giebt alſo die ausfließende Menge Queck - ſilber nicht ganz ſo groß, als es fuͤr ein ganz unveraͤnderliches Gefaͤß der Fall ſein wuͤrde. Um dieſem Fehler ganz auszuweichen, haben Dulong und Petit, bei ihren Verſuchen uͤber die Ausdehnung des Queckſilbers durch die Waͤrme, eine ganz andre Einrichtung angewandt. Da zwei verſchiedene Fluͤſſigkeiten, die in einer zwei - ſchenklichen Roͤhre mit verticalen Schenkeln einander im Gleich - gewichte halten, durch ihre ungleichen Hoͤhen uns das ſpecifiſche Gewicht dieſer Fluͤſſigkeiten kennen lehren, ſo bedienten ſie ſich einer ſolchen Roͤhre, deren verticale Schenkel durch eine hinreichend lange horizontale Roͤhre verbunden waren. In dieſer Roͤhre wurde das Queckſilber im einen Schenkel immer bis auf den Gefrierpunct abgekuͤhlt erhalten, indem man die Roͤhre hier mit Eis umgab, das nur eine maͤßige Oeffnung, um die Oberflaͤche des Queck -11 ſilbers zu beobachten, offen ließ; im andern Schenkel wurde das Queckſilber erhitzt, indem dieſer Theil der Roͤhre ſeiner ganzen Laͤnge nach in einem kupfernen, mit Oel gefuͤllten Gefaͤße ſich befand, das man bis zu ſehr hohem Waͤrmegrade erhitzte. Hier ſtanden alſo kaltes und warmes Queckſilber, wie zwei ungleiche Fluͤſſigkeiten, einander gegenuͤber, und die genaue Abmeſſung der Hoͤhen beider Saͤulen gab das Verhaͤltniß ihrer Dichtigkeiten, alſo ihrer Ausdeh - nung. Die Genauigkeit der Verſuche ſcheint einen ſehr hohen Grad erreicht zu haben, und die Beſtimmung, daß von bis 100° Centſ. die Ausdehnung des Queckſilbers fuͤr jeden Grad $$\frac{1}{5550}$$ , von 100° bis 200° fuͤr jeden Grad $$\frac{1}{5425}$$ , von 200° bis 300° fuͤr jeden Grad $$\frac{1}{5300}$$ betraͤgt, iſt die genaueſte, die wir bis jetzt beſitzen*)Ann. de Chim. et Phys. VII. 118.. Vergleicht man hiermit das, was man nach der vorigen Methode findet, ſo erhaͤlt man den aus der Ausdehnung des Glaſes hervor - gehenden Fehler, und kann dann die Glasroͤhren, mit Ruͤckſicht auf dieſen Fehler, fuͤr andre Fluͤſſigkeiten gebrauchen.

Aber wenn man auch dieſe Aenderung des Volumens bei zwei beſtimmten Waͤrmegraden ganz vollkommen kennt, ſo laͤßt ſich doch fuͤr die, den zwiſchen liegenden Waͤrmegraden entſprechenden, Aus - dehnungen noch keine ſichere Beſtimmung geben, indem manche fluͤſſige Koͤrper ſich ſehr ungleichmaͤßig ausdehnen. Das reine Waſ - ſer beobachtet unter allen bekannten Fluͤſſigkeiten den ſeltſamſten Gang in der Ausdehnung, indem es ſich bei einer nur wenig die Thauwaͤrme uͤbertreffenden Waͤrme zuſammenzieht, und dann erſt bei noch mehr wachſender Waͤrme ſich langſam, nach und nach aber immer mehr bei gleicher Zunahme der Waͤrme, ausdehnt. Da wir die gleichen Grade des Queckſilberthermometers, wie Sie bald es durch bedeutende Gruͤnde unterſtuͤtzt finden werden, beinahe genau als Grade wirklich gleicher Waͤrme-Unterſchiede anſehen koͤnnen, ſo laͤßt ſich die Ausdehnung des Waſſers, ſo wie ſie beſtimmten Waͤrme-Unterſchieden entſpricht, aus folgender Zuſammenſtellung mit dem Queckſilber uͤberſehen; es iſt dabei angenommen, daß man auch fuͤr Waſſer den Raum zwiſchen der dem gefrierenden und dem kochenden Waſſer entſprechenden Ausdehnung in 100 gleiche Theile theile; dann wuͤrden das Waſſerthermometer und Queckſilberther -12 mometer bei gleichen Temperaturen folgende Puncte der Scale erreichen*)Muncke in den Mem. présentés à l' acad. de Petersb. Tome I. :

Und ſo wie hier die Ausdehnung des Waſſers gegen den Koch - punct zu ſchnell fortſchreitet, ſo iſt es auch bei andern tropfbaren Fluͤſſigkeiten der Fall, ſo daß diejenigen Koͤrper ſich zu Thermome - tern am brauchbarſten zeigen, die wir ziemlich weit von ihrer Koch - hitze und ziemlich weit von ihrer Gefrierkaͤlte beobachten, woraus denn der Vorzug des Queckſilbers, ſo lange wir es nur in mittlern Temperaturen beobachten, ſich erklaͤrt. Und ſelbſt bei hohen Tem - peraturen weichen die Angaben des Queckſilberthermometers noch nicht ſo ſehr von der Wahrheit ab, da 314 Gr. nach der gleichfoͤr - migen Scale 300 Gr. Centeſ. wahrer Waͤrme entſprechen.

Die Eigenſchaft, ſich noch vor dem Gefrieren oder Erſtarren auszudehnen, beſitzt das Waſſer in vorzuͤglichem Grade, indeß ſcheint ſie doch auch dem Waſſer nicht ganz allein eigenthuͤmlich zu ſein. Das Queckſilber zieht ſich bei ſeinem Erſtarren ſehr ſtark zuſammen, und hat dadurch ehemals die Meinung, als ob man viel groͤßere Kaͤltegrade, als es wirklich der Fall war, beobachtet habe, veranlaßt. Bei Kaͤltegraden, die bis gegen 35 oder 40 Cen - teſ. gr. unter Null gehen, muß man ſich eines Thermometers bedie - nen, das mit reinem Alkohol gefuͤllt und durch die Vergleichung mit einem Queckſilberthermometer graduirt iſt; denn da der Alko - hol, ſelbſt bei viel groͤßerer Kaͤlte, nicht gefriert, ſo kann man ſeine Veraͤnderungen in Hinſicht der Ausdehnung auch noch unter dem Gefrierpuncte des Queckſilbers als gleichmaͤßig fortdauernd anſehen, und die Gradtheilung mit ziemlicher Sicherheit auch da fortſetzen, wo das Queckſilber uns verlaͤßt. Fuͤr die ſehr hohen Waͤrmegrade, wo das Queckſilber dem Kochen nahe iſt, finden wir in andern Fluͤſſigkeiten keine Aushuͤlfe.

13

Die Abmeſſung der Ausdehnung feſter Koͤrper hat zwar in der wirklichen Ausfuͤhrung bedeutende Schwierigkeiten, aber die Angabe der Mittel zur Beſtimmung dieſer Ausdehnung iſt ſehr einfach. Man bringt den Stab, deſſen Ausdehnung gemeſſen werden ſoll, am liebſten ſo an, daß er mit einer Fluͤſſigkeit uͤber - goſſen werde, welcher man die beſtimmte Waͤrme ertheilt, damit ſo der ganze Stab moͤglichſt gleichfoͤrmig durchwaͤrmt werde; man laͤßt ferner das eine Ende des Stabes ſich an einen unveraͤnderlich feſten Widerſtandspunct ſtuͤtzen, das andre Ende aber gegen den kurzen Arm eines leicht beweglichen Hebels druͤcken, damit, indem dieſer kurze Arm bei der Verlaͤngerung des Stabes ſehr wenig fort - geſchoben wird, der laͤngere Arm als Zeiger einen bedeutendern Weg durchlaufe (Fig. 5. ) Durch dieſe Mittel ſetzt man ſich in Stand, Ausdehnungen, die auch nur Zehntauſendtel der ganzen Laͤnge betragen, an dem ſehr langen Hebel-Arme noch deutlich zu erkennen, und dieſe Methode ließe nichts zu wuͤnſchen uͤbrig, wenn es nur nicht ſo ſchwierig waͤre, die voͤllig unveraͤnderte, bei allen Waͤrmegraden gleich bleibende Lage des einen Endpunctes und der Unterſtuͤtzung des Hebels im ſtrengſten Sinne zu erhalten. Indeß hat man durch Befeſtigungen, die mit dem erwaͤrmten Koͤrper in moͤglichſt geringer Verbindung ſtehen und ſelbſt wenig durch die Waͤrme veraͤndert werden, den Zweck ſo nahe erreicht, daß die erhaltenen Beſtimmungen fuͤr ſehr genau gelten koͤnnen. Solchen Verſuchen, vorzuͤglich von La Place und Lavoiſier, von Smeaton, Haͤllſtroͤm und andern, verdanken wir die Kennt - niß, daß zwiſchen der Gefrierkaͤlte und Kochhitze des Waſſers ſich Eiſen ungefaͤhr um 120, Stahl nach ſeiner verſchiedenen Beſchaf - fenheit um 108 bis 138, Blei um 290, Glas um 80 bis 93, Platin um 98 Hunderttauſendtel ſeiner ganzen Laͤnge ausdehnt. Auch dieſe Ausdehnung iſt nicht ganz gleichfoͤrmig, ſondern ein Thermometer von Eiſen, deſſen bis 100 Gr. Cent. richtige Grade man gleichmaͤßig fortfuͤhrte, wuͤrde ſchon 373° da zeigen, wo eigentl. 300 ſtehen ſollte; beim Kupfer wuͤrden 329 Gr., beim Platin 312 Gr., beim Glaſe 353 Gr. jenen 300 Gr. wahrer Waͤrme entſprechen. Platin und Glas dehnen ſich bei niedrigen Tempera - turen gleich aus, bei hoͤhern aber iſt die Ausdehnung des Glaſes ſtaͤrker, wie Dulong und Petit zeigen.

14

Obgleich aber dieſe Verſuche uns uͤber die Ausdehnung der Koͤrper in den Temperaturen, wo wir uns ihrer am meiſten bedie - nen, ſehr genuͤgende Belehrung verſchaffen, ſo wuͤrde es doch in Hinſicht auf unſre Kenntniß von der innern Beſchaffenheit der Koͤrper angenehm ſein, ſie noch vollſtaͤndiger durchzufuͤhren. Welche Verſchiedenheit in dem Geſetze der Ausdehnung nahe bei dem Ge - frierpuncte oder bei dem Uebergange in den feſten Zuſtand eintritt, ſehen wir am Waſſer, welches ſich bei ſchon geringer Waͤrme, wenn die Waͤrme abnimmt, nur wenig mehr zuſammenzieht, bei einer ſchon dem Gefrierpuncte nahen Abkuͤhlung ſich ein wenig ausdehnt, und im Gefrieren ſich ſo ſtark ausdehnt, daß es oft genug die Ge - faͤße zerſprengt. Nachdem es in Eis verwandelt iſt, geht die Ab - nahme des Volumens bei ſtaͤrkerer Kaͤlte wieder regelmaͤßig fort und zwar ungefaͤhr ſo wie bei dem auf 25° Centeſ. erwaͤrmten Waſſer. Dieſe Erfahrung an einem ſo bekannten Koͤrper veranlaßte Er - man, auch uͤber das Verhalten des Phosphors und einer leicht fluͤſſigen Metallmiſchung, weil dieſe ſchon in maͤßiger Waͤrme ſchmelzen, Verſuche anzuſtellen*)Poggend. Ann. IX. 557.. Er ſtellte dieſe Verſuche ſo an, daß er durch Abwaͤgung des Koͤrpers in einer Fluͤſſigkeit die Aus - dehnung genau beſtimmte, und dieſe Methode verdient gewiß da, wo man durch eine ganze Reihe von Temperaturen die Ausdehnung zu beſtimmen wuͤnſcht, den Vorzug. Die Metallmiſchung aus 2 Theilen Wismuth, 1 Theil Blei und 1 Theil Zinn ſchmilzt ſchon bei 94° Cent. (75° R.) und wurde in Oel bis auf 160° R. erhitzt. Bei den Abwaͤgungen ſo wohl des feſten als des fluͤſſigen, immer unter Oel eingetaucht bleibenden, Metalls fand ſich, daß von bis 35° R. das Metall ſich ausdehnt, dann bis 55° R. ſich bedeu - tend zuſammenzieht, von 55° bis 75° R. (wo es ſchmilzt,) ſich ausdehnt, und nach dem Schmelzen in einen nicht ganz ſo ſchnellen Maaße ſich auszudehnen fortfaͤhrt. Bei 75° und 35° Waͤrme iſt das Volumen des Metalles gleich. Der Phosphor dehnt ſich un - unterbrochen, aber im Augenblicke des Schmelzens ploͤtzlich ſehr ſtark, aus. Dieſe beiden Erfahrungen zeigen, daß wir noch wohl manche Merkwuͤrdigkeit in dem Verhalten feſter Koͤrper wahrneh - men koͤnnten, wenn wir ohne große Schwierigkeit in der Naͤhe15 ihres Schmelzpunctes ihre Ausdehnung durch die Waͤrme unter ſuchen koͤnnten. Im Allgemeinen ſcheint bei gleichen Waͤrme - Unterſchieden die Ausdehnung betraͤchtlicher zu werden fuͤr hoͤhere Waͤrmegrade.

Diejenigen feſten Koͤrper, welche, ganz gleich in allen ihren Theilen, keine cryſtalliſche Bildung zeigen, dehnen ſich nach allen Richtungen gleich aus, und die lineare Ausdehnung giebt daher ſogleich auch die koͤrperliche Ausdehnung, die man kennen muß um zum Beiſpiel zu wiſſen, wieviel die durch Waͤrme vergroͤßerte Glaskugel mehr als vorher faßt. Aber Cryſtalle dehnen ſich nicht immer nach allen Seiten gleich aus, ſondern die das Licht doppelt brechenden zeigen darin eine merkwuͤrdige Verſchiedenheit*)S. 2. Theil. S. 315.. Der Kalkſpath namentlich dehnt ſich bei Erwaͤrmung nach der Richtung der Haupt-Axe aus, waͤhrend ſich in allen auf dieſe Axe ſenkrechten Richtungen ſeine Abmeſſungen verkleinern.

Ausdehnung elaſtiſcher Fluͤſſigkeiten. Luftthermo - meter. Differenzthermometer.

Die elaſtiſchen Fluͤſſigkeiten ſind unter allen Koͤrpern am meiſten der Ausdehnung durch die Waͤrme unterworfen. Dieſes zeigt ſchon der ſehr bekannte Verſuch, wo man eine nur wenig Luft in den Falten enthaltende Blaſe erwaͤrmt und ſie dann ſich aufblaͤ - hen ſieht. Die ſehr ſtarke Ausdehnung der Luft bemerkt man am deutlichſten, wenn man in eine Glasroͤhre, an deren einem Ende eine hohle Kugel iſt, einen Tropfen irgend einer Fluͤſſigkeit ſo bringt, daß dadurch die enge Roͤhre geſchloſſen iſt; naͤhert man dann der Kugel die warme Hand, ſo reicht die von ihr ausgehende geringe Waͤrme zu, um in der Kugel die Luft ſo auszudehnen, daß der Tropfen in der Roͤhre ſchnell fortgetrieben wird.

Genaue Verſuche uͤber die Ausdehnung nicht bloß der atmo - ſphaͤriſchen Luft, ſondern auch kuͤnſtlicher Luft-Arten, haben vor - zuͤglich Dalton und Gay-Luſſac angeſtellt. Sie bedienten ſich dazu theils genau graduirter Roͤhren, wo naͤmlich durch Fuͤllung mit Queckſilber und Abwaͤgung deſſelben die Abtheilungen der Roͤhre in beſtimmtem Verhaͤltniß zu dem ganzen Volumen des in -16 nern Raumes aufgetragen waren, theils machten ſie den Verſuch ſo, daß der in Queckſilber eingetauchte Hals eines mit erwaͤrmter Luft erfuͤllten Gefaͤßes bei dem Abkuͤhlen der Luft etwas Queck - ſilber aufnahm, deſſen Menge man durch Abwaͤgen beſtimmte. Bei der erſtern Einrichtung kann man, wenn die Luft bei der Nullkaͤlte einen gewiſſen Raum fuͤllt, ſogleich ſehn, um wieviel ſie ſich bei der Erwaͤrmung zu beſtimmten, nach der Scale des Ther - mometers angegebenen, Graden ausgedehnt hat; damit aber die Ausdehnung durch keinen Gegendruck gehindert werde, muß der Theil der Roͤhre, in welchem das durch einen Tropfen Queckſilber geſperrte Ende der Luftmaſſe ſich befindet, horizontal liegen. Be - dient man ſich eines Glasgefaͤßes mit engem Halſe, ſo dringt bei der Abkuͤhlung der Luft allmaͤhlig mehr Queckſilber in das Gefaͤß, und die bei beſtimmtem Grade der Abkuͤhlung durch vorſichtige Schließung und Abwaͤgung des Gefaͤßes gefundene Queckſilber - menge giebt an, um wieviel der Raum, den die Luft noch einnahm, ſich vermindert hatte. Dabei iſt aber noͤthig, daß man das Gefaͤß immer ſo ſtelle, daß die Queckſilberflaͤche innen und außen gleich hoch iſt, damit nicht die Ungleichheit des Druckes die Ausdehnung der Luft anders beſtimme, als es der Temperatur gemaͤß iſt. Die zu unterſuchende Luft muß von Feuchtigkeit frei ſein, und man laͤßt ſie daher durch ungeloͤſchten Kalk oder durch ſalzſauren Kalk gehn, weil dieſe Koͤrper alle Feuchtigkeit begierig aufnehmen.

Dieſe Verſuche haben zu der Ueberzeugung gefuͤhrt, daß alle trockene Luft-Arten ſich gleich viel ausdehnen, naͤmlich vom Ge - frierpuncte bis zum Kochpunkte des Waſſers um $$\frac{375}{1000}$$ oder des - jenigen Volumens, welches ſie bei Waͤrme hatten. Zugleich ergeben die Verſuche, daß dieſe Ausdehnung gleichfoͤrmig fortgeht bei gleichem Zunehmen der Waͤrme; und da kein Grund iſt zu zweifeln, daß dieſe Gleichfoͤrmigkeit auch bei denjenigen Waͤrme - graden fortdauert, wo die tropfbaren Fluͤſſigkeiten und ſelbſt das Queckſilber unregelmaͤßig werden, ſo kann man ſich des Luftther - mometers bedienen, um in ſo niedrigen Temperaturen, wo das Queckſilber gefriert, die Waͤrmegrade zu beſtimmen, ja man koͤnnte dies auch fuͤr ſehr hohe Temperaturen thun, wo indeß die Schwie - rigkeit viel groͤßer iſt.

17

Die Luftthermometer ſind die erſten Thermometer geweſen, deren Drebbel ſich ſchon im Anfange des 17ten Jahrhunderts bediente; aber die von ihm gewaͤhlte Einrichtung war, weil die Angaben zugleich vom Drucke der Luft abhingen, nicht angemeſſen. Fuͤr den gewoͤhnlichen Gebrauch, wo ſehr kleine Aenderungen der Waͤrme anzumerken unnoͤthig und ſogar ſtoͤrend iſt, verdienen ohne Zweifel die Queckſilberthermometer den Vorzug; aber da, wo man ſehr geringe Unterſchiede der Waͤrme anzugeben noͤthig findet, da gewaͤhrt das Luftthermometer große Vortheile. Um ſo kleine Waͤrme - Unterſchiede wahrzunehmen, hat zuerſt G. G. Schmidt, nachher Rumford ein Inſtrument in Vorſchlag gebracht, das Leslie paſſend ein Differentialthermometer genannt hat. Das Inſtrument beſteht aus zwei Glaskugeln A, B, (Fig. 3.), die durch die gekruͤmmte Roͤhre ACDB verbunden ſind. In dem untern Theile der letztern befindet ſich ein Queckſilbertropfen ab, der die in beiden Kugeln enthaltene Luft von einander trennt. So lange nun die Luft in beiden Kugeln gleich erwaͤrmt bleibt, nimmt der Queckſilbertropfen bei horizontaler Lage der Roͤhre CD immer die - ſelbe Stelle ein, die dem Gleichgewichte gemaͤß iſt; dieſe Lage bezeichnet man mit 0, und bringt an der Roͤhre von da an eine Theilung an. Erhaͤlt nun die Kugel B nur die mindeſte Erwaͤr - mung, ſo daß die Luft in B mehr als in A erwaͤrmt wird, ſo draͤngt die Luft den Queckſilbertropfen nach C hin, und die Scale zeigt, wie viel dieſe Ausdehnung der Luft betraͤgt. Hat man alſo einmal durch Verſuche ausgemacht, wie viel Theile der Scale einer Differenz von , von u. ſ. w. entſprechen, ſo hat man hier ein ſehr empfindliches Thermometer fuͤr die Differenz der Waͤrme. Dieſe Einrichtung waͤre ein wirkliches Luftthermometer, das aber darum nicht ganz bequem ſein wuͤrde, weil die in A ver - dichtete Luft der in B erwaͤrmten und zugleich ausgedehnten Luft entgegen wirken wuͤrde. Man laͤßt daher den Raum in A, B, (Fig. 4.) nicht mit Luft gefuͤllt, ſondern entfernt vor dem Zu - ſchmelzen der Kugeln die Luft, nachdem Schwefel-Aether hinein - gebracht iſt, der ungefaͤhr den Raum fg fuͤllt. Wenn dann die Ku - geln und die Roͤhre vollkommen geſchloſſen worden, ſo fuͤllet ſich der Raum A ſowohl als der Raum gB mit Aetherdampf, der in Be - ziehung auf die Ausdehnung durch die Waͤrme ſich ebenſo wie dieIII. B18Luft verhaͤlt. Eine Abkuͤhlung der Kugel B bringt nun eine Ver - minderung der Elaſticitaͤt des Aetherdampfes hervor und die Fluͤſ - ſigkeit zieht ſich nach h hinauf; dabei aber gewaͤhrt der Aether - dampf den Vortheil, dieſem Steigen nicht zu widerſtehen, da er ſich bei der Abkuͤhlung niederſchlaͤgt, wie in der Folge gezeigt wird. Dies iſt das unter dem Namen Differentialthermometer bekannte Inſtrument, deſſen Empfindlichkeit ſehr groß iſt.

Pyrometer, zu Abmeſſung hoher Waͤrmegrade.

Um hohe Waͤrmegrade abzumeſſen, hat man die Beobachtung der Ausdehnung feſter Koͤrper angemeſſener gefunden; aber die Pyrometer, die dieſes leiſten ſollen, laſſen noch viel zu wuͤnſchen uͤbrig. Ihre einfachſte Einrichtung iſt die, daß auf einer Grund - lage, die der ungleichen Erwaͤrmung nicht ausgeſetzt wird, ſich in A (Fig. 5. ) ein feſter Stuͤtzpunct fuͤr den als Waͤrmemeſſer dienen - den Stab ABDF befindet, der auf BC, DE, aufliegt, ohne von dieſen Stuͤtzen feſtgehalten zu werden. Draͤngt ſich nun das Ende F dieſes Stabes gegen den um den feſten Punct G beweglichen Winkelhebel FGH, ſo beſchreibt der lange Zeiger GH bei H einen bedeutenden Bogen, wenn auch F nur ſehr wenig vorwaͤrts ruͤckt, und man kann die Anzeigen des Pyrometers deutlich genug auf dem Gradbogen bei H wahrnehmen.

Dieſe Einrichtung ſetzt voraus, daß die feſte Unterlage IK ſich gar nicht ausdehne; aber bei hohen Hitzegraden iſt es nicht moͤglich, daß nicht auch die Unterlagen an der Ausdehnung Antheil nehmen ſollten, und man hat daher dann die Verbindung zweier Koͤrper, die ſich ungleich ausdehnen, ſo angewandt, daß die Differenz ihrer Ausdehnung abgemeſſen wird. Von dieſer Art iſt das von Brog - niart fuͤr die Porcellan-Oefen vorgeſchlagene Pyrometer, wo in einer am untern Ende geſchloſſenen Roͤhre von Reißblei ein Platin - ſtaͤbchen frei auf dem Boden ſteht, welches mit ſeinem obern Ende den kurzen Hebel-Arm eines Zeigers fortſchiebt, deſſen Ruhepunct mit der Roͤhre verbunden iſt. Hier iſt der Unterſchied der Ausdeh - nung beider Koͤrper erheblich genug, um die verlangte Wirkung zu zeigen, und da es hier nicht ſo ſehr um eine nach Graden fortge - hende Abmeſſung der Waͤrme zu thun iſt, da man nur beſtimmen will, ob der zu gewiſſen Zwecken noͤthige Hitzegrad erreicht iſt, ſo19 laͤßt ſich ein ſolches Pyrometer, vorausgeſetzt, daß beide Koͤrper ihre Faͤhigkeit fuͤr die Ausdehnung durch die Waͤrme ungeaͤndert behal - ten, gar wohl gebrauchen. Daniells Pyrometer hat eine aͤhn - liche Einrichtung, und wenn man den Fortgang der Ausdehnung der Koͤrper als der Zunahme der Waͤrme immer gleichmaͤßig ent - ſprechend anſieht, ſo erhaͤlt man durch daſſelbe Angaben fuͤr die Schmelzhitzen der Metalle und aͤhnliche Beſtimmungen.

Eine andere Einrichtung der Pyrometer haͤngt davon ab, daß zwei feſt verbundene Platten verſchiedener Metalle wegen der un - gleichen Ausdehnung eine Kruͤmmung annehmen. Waͤren (Fig. 6.) die beiden Platten AB von Silber, CD von Platin durch feſte Ver - bindungen E, F, gehindert, ſich an einander fortzuſchieben; ſo wuͤrden, wegen der großen Gewalt, mit welcher die Waͤrme die Koͤrper noͤthigt, die ihrer Natur gemaͤße Ausdehnung anzunehmen, die durchgehenden Schrauben E, F eine ſchiefe Stellung, wie e, f, annehmen, damit das Silber cd ſeiner mehr als doppelt ſo ſtarken Ausdehnung nachgebe; ſind alſo beide Platten in mehrern Punc - ten feſt verbunden, oder auch uͤberall an einander geloͤthet, ſo ent - ſteht eine Kruͤmmung, die man ebenfalls durch einen laͤngern Zei - ger kenntlicher machen kann. Der Hauptſache nach iſt Breguers Pyrometer ebenſo eingerichtet. Hier ſind drei Blaͤtter, naͤmlich Platin, welches ſich am ſchwaͤchſten ausdehnt, Gold, das ſich mal ſo ſtark, und Silber, das ſich reichlich doppelt ſo ſtark als Platin ausdehnt, auf einander geloͤthet, ſo daß ſie, mit der breiten Flaͤche vereinigt, nun einen dickeren Streifen bilden. Dieſer Streifen (Fig. 7.) iſt ſchraubenfoͤrmig um einen Cylinder gewun - den, und indem ſein oberes Ende feſtgehalten wird, ſein unteres aber mit einem, um die Axe jenes Cylinders beweglichen, Zeiger verbunden iſt, fuͤhrt es bei der Ausdehnung oder Zuſammenziehung dieſen Zeiger im Kreiſe herum.

Allen dieſen Pyrometern fehlt aber noch ein recht ſicheres Maaß; ſie zeigen eine Zunahme oder Abnahme der Waͤrme, eine Wiederkehr gleicher Waͤrme u. ſ. w. an; aber ob die Waͤrme-Un - terſchiede doppelt, dreifach ſind, ob gleiche Grade des Pyrometers gleichen Unterſchieden wahrer Waͤrme entſprechen, daruͤber bleiben wir weit mehr in Ungewißheit, als in den mittlern TemperaturenB 220bei dem Queckſilberthermometer und Luftthermometer. Ueber die Mittel, uns in Hinſicht hierauf genauer zu belehren, werde ich in der Folge noch gelegentlich etwas erwaͤhnen.

Thermometer fuͤr die groͤßte und kleinſte Waͤrme.

Um aber jetzt alles zuſammen zu faſſen, was die Thermo - metrie betrifft, muß ich doch noch ein Wort uͤber diejenigen Ther - mometer ſagen, welche die groͤßte und kleinſte Waͤrme in Abweſen - heit des Beobachters angeben. Unter den verſchiedenen hiezu in Vorſchlag gebrachten Einrichtungen ſcheint folgende am meiſten Beifall gefunden zu haben. Wenn ein mit Weingeiſt gefuͤlltes Thermometer mit horizontalliegender Roͤhre AB angewandt wird, (Fig. 8.), ſo folgt in einer ſehr engen Roͤhre der Weingeiſt ebenſo den Geſetzen der Ausdehnung durch die Waͤrme, wie in einer verticalen Roͤhre, weil die Adhaͤſion ihn hindert, eine nach der Laͤnge der Roͤhre ausgedehnte Oberflaͤche anzunehmen und er ſich daher in einer auf die Laͤnge der Roͤhre ſenkrechten Oberflaͤche wie ed endigt. Von einem Queckſilberthermometer mit enger Roͤhre gilt eben das. Nun iſt die Adhaͤſion des Weingeiſts an ein darin befindliches Glasſtaͤbchen ſo bedeutend, daß jener ein feines Glas - ſtaͤbchen nicht trocken liegend zuruͤcklaͤßt, wenn die Zuſammenziehung durch die Kaͤlte den Weingeiſt von dem Orte zuruͤckzieht, wo das Glasſtuͤckchen liegt; das Glasſtaͤbchen geht daher mit der Oberflaͤche des Weingeiſtes nach der Richtung gegen A hin mit zuruͤck und bezeichnet immerfort die Stelle der Oberflaͤche, ſo lange die Abkuͤh - lung zunimmt. Faͤngt dagegen der Weingeiſt wieder an ſich aus - zudehnen, ſo bleibt das von allen Seiten mit der Fluͤſſigkeit umge - bene Glasſtuͤckchen liegen, weil die von allen Seiten gleiche Adhaͤ - ſion gar keine Kraft mehr ausuͤbt, um die Schwere und Reibung des an der Roͤhre anliegenden Glasſtaͤbchens zu uͤberwinden, und der Beobachter findet die geringſte Waͤrme angezeigt, ohne zu der Zeit, da ſie ſtatt fand, ſelbſt gegenwaͤrtig geweſen zu ſein.

Ein aͤhnliches Mittel giebt es fuͤr die groͤßte Waͤrme, indem im Queckſilberthermometer, deſſen Roͤhre horizontal liegt, ein Stahlſtaͤbchen oder andrer Koͤrper vor der ſich ausdehnenden Queck - ſilbermaſſe her fortgedraͤngt wird, aber an der Stelle, wo dieſe wieder anfaͤngt ſich zuruͤckzuziehen, liegen bleibt, alſo den Stand21 des Queckſilbers fuͤr die groͤßte Waͤrme bezeichnet. Uebrigens darf man bei dieſen beiden Thermometern nie verſaͤumen, durch eine kleine Erſchuͤtterung das fortzuſchiebende Koͤrperchen bis an die Oberflaͤche des Weingeiſtes im einen und des Queckſilbers im an - dern Falle zu bringen, damit jenes bei geringerer, dieſes bei groͤßerer Waͤrme ſogleich ſeinen Ort veraͤndere.

Von den mannigfaltigen Verſchiedenheiten, die außerdem bei den Thermometern, nach Verſchiedenheit ihrer Beſtimmung, ſtatt finden, brauche ich nur wenige Worte zu ſagen. Man hat zuweilen den Zweck, auch das Queckſilberthermometer ſo empfindlich als moͤglich zu erhalten, und giebt ihm dann eine kleine Kugel oder waͤhlt noch lieber eine flache, breite Form fuͤr das das Queckſilber enthaltende Gefaͤß, damit die ganze Queckſilbermaſſe recht ſchnell die Temperatur des umgebenden Medii annehme, und die Roͤhre muß dann auch recht ſehr eng ſein. In andern Faͤllen iſt dagegen eine große Traͤgheit des Thermometers erwuͤnſcht; zum Beiſpiel, wenn man die Temperatur am Boden des Meeres beſtimmen will, wo geraume Zeit waͤhrend des Heraufziehens verloren geht, da iſt es vortheilhaft, eine recht große Maſſe Queckſilber in der Kugel zu haben, damit, nachdem das Thermometer lange genug auf dem Boden des Meeres zugebracht hat, um die dortige Temperatur anzunehmen, es nun nicht ſo ſchnell die Waͤrme oder Kaͤlte der hoͤhern Schichten annehme, ſondern mehr Zeit, als zum Herauf - ziehen erforderlich iſt, noͤthig habe, um erheblich durchgewaͤrmt oder durchgekaͤltet zu werden. Ja, wo die Zeit des Heraufziehens ſehr groß iſt, muß man noch andre Mittel, um die einmal erlangte Waͤrme lange ungeaͤndert zu erhalten, anbringen.

22

Zweite Vorleſung.

Die neulich angeſtellten Betrachtungen hatten faſt allein den Zweck, uns die Mittel, Grade der Waͤrme mit moͤglichſter Genauig - keit kennen zu lernen, zu verſchaffen, und von dieſer Seite iſt die Ausdehnung der Koͤrper durch die Waͤrme uns vorzuͤglich wichtig; aber auch zur Erklaͤrung mancher Natur-Erſcheinungen und zu manchen practiſchen Anwendungen fuͤhrt uns die Kenntniß jener Wirkung der Waͤrme.

Erſcheinungen, wobei die Ausdehnung durch die Waͤrme merklich iſt.

Es iſt eine gewoͤhnliche Erfahrung, daß ein Glas zerſpringt, wenn man heißes Waſſer hineingießt und daß dies bei einem recht kalten Glaſe am leichteſten erfolgt; dies iſt der Erfolg der Ausdeh - nung des Glaſes, deſſen Theile naͤmlich an der ploͤtzlich erhitzten innern Seite ſich auseinander draͤngen, und weil die noch nicht erwaͤrmten Theile ſich noch nicht ausdehnen, ebenſo wie beim Beu - gen des Glaſes, ein Zerſprengen bewirken. Waͤre das Glas nicht ſo ſehr ſproͤde, ſo wuͤrde es durch jene Ausdehnung an der innern Seite ebenſo eine Beugung ſeiner Waͤnde erleiden, wie wir es neulich an dem vereinigten Platin - und Silberſtreifen ſahen; aber die geringſte Beugung zerbricht das Glas, und da die Waͤrme ſich nicht ſo ſchnell der aͤußern Seite mittheilt, ſo bewirket dieſe Deh - nung an einer Seite ſein Zerſpringen. Duͤnne Glaͤſer ſind dieſem weniger ausgeſetzt, weil ſie ſchnell genug in allen ihren Theilen erhitzt werden. Die Erſcheinung erfolgt ebenſo, wenn man ein kaltes Glas auf den heißen Ofen ſetzt, wird aber da durch das Un - terlegen eines ſich langſam erwaͤrmenden Koͤrpers, z. B. Papier, gehindert, weil dieſes keine ſo ploͤtzliche und ungleichfoͤrmige Er - hitzung zulaͤßt.

Auf eben dem Umſtande beruht die Kunſt, einen Riß im Glaſe nach willkuͤhrlicher Richtung fortzufuͤhren. Dieſe Kunſt beſteht darin, daß man einen gluͤhenden, ſpitzigen Eiſenſtab von23 dem Ende des ſchon vorhandenen Riſſes auf der Oberflaͤche des Glaſes dahin, wohin der Riß gehen ſoll, fortfuͤhrt. Die ploͤtzliche Ausdehnung an dieſer Stelle bringt naͤmlich das Glas zum Sprin - gen, und da man ſich ganz nahe an dem Ende des Riſſes, wo der Zuſammenhang ſchon aufgehoben iſt, befindet, ſo waͤhlt der neue Riß die Richtung dahin, wo am wenigſten Zuſammenhang zu uͤberwinden iſt. Es gehoͤrt indeß einige Vorſicht und Gewandt - heit dazu, den Riß ganz nach Willkuͤhr zu leiten, und Ungleich - heiten im Glaſe ſelbſt bringen doch noch oft Kruͤmmungen hervor.

Eine aͤhnliche Urſache trennt bei ſtarker Abkuͤhlung oft Koͤr - per, die ſich in hoͤherer Temperatur recht gut vereinigt hatten. Sind naͤmlich zwei ungleiche Koͤrper in waͤrmerem Zuſtande an einander befeſtiget, ſo ziehen beide ſich beim Erkalten in einen engern Raum zuſammen, aber der eine mehr als der andre, und dieſes hat die Folge, daß die vereinigt geweſenen Theile nicht bei einander blei - ben koͤnnen, ihren Zuſammenhang verlieren, und auseinander fallen. Es iſt bekannt, daß Siegellack an einer kalten Metall - platte faſt gar nicht haftet; hat man die Metallplatte auf einen maͤßigen Grad erwaͤrmt, ſo haͤlt es feſt, weil das warme Metall und das warme Siegellack ſich nun zugleich zuſammenziehen, und weniger geneigt ſind ſich zu trennen; aber bei ſtarken Abkuͤhlungen trennen ſie ſich doch. Aus eben dem Grunde bleibt Platindrath in Glas eingeſchmelzt feſter als Eiſendrath oder Silberdrath. Die beiden letztern Metalle dehnen ſich naͤmlich weit mehr als Glas aus, und ziehen ſich daher, indem ſie nach dem Schmelzen des Gla - ſes abkuͤhlen, mehr als das Glas zuſammen, jede zwei Metalltheil - chen ruͤcken naͤher an einander als die zwei an ſie beim Schmelzen befeſtigten Glastheilchen, weshalb die Verbindung getrennt wird; Platin und Glas hingegen dehnen ſich in maͤßigen Temperaturen faſt genau gleich aus und bleiben daher vereinigt.

Das Abſpringen der duͤnnen Schichten feinern Holzes an unſern Mobilien ruͤhrt zwar meiſtens von der durch ungleiche Feuchtigkeit und Austrocknung entſtehenden verſchiedenen Ausdeh - nung her; aber die Waͤrme kann eben das bewirken. Das Krumm - ziehen der Hoͤlzer hat ebenfalls dieſe zweierlei Urſachen, naͤmlich theils ein Laͤngerwerden der dem Feuer zugewandten Seite durch24 die Waͤrme, theils ein Eintrocknen dieſer waͤrmeren Seite; der Erfolg kann daher von entgegengeſetzter Art ſein.

Der gluͤhend um das Rad geſchlagene eiſerne Reif muß es ſehr feſt umſchließen, wenn das Eiſen kalt geworden iſt.

Daß wir an die ungleiche Ausdehnung der Koͤrper bei man - chen Verſuchen, wenn wir genaue Folgerungen ziehen wollen, den - ken muͤſſen, habe ich ſchon fruͤher zuweilen erwaͤhnt. Das Araͤo - meter, deſſen wir uns zu Beſtimmung des ſpecifiſchen Gewichtes gewiſſer Fluͤſſigkeiten bedienen, ſinkt in eine erwaͤrmte Fluͤſſigkeit tiefer ein, und muß um den richtigen Werth fuͤr dieſe Fluͤſſigkeit zu beſtimmen, nur bei der Temperatur, fuͤr welche es graduirt iſt, gebraucht werden. Selbſt die Abwaͤgungen eines feſten Koͤrpers in irgend einer Fluͤſſigkeit ſind, ohne die Ruͤckſicht auf die Waͤrme, von geringem Werthe, weil ſie uns das Gewicht der einen gleichen Raum einnehmenden Fluͤſſigkeit in Vergleichung gegen das Gewicht des feſten Koͤrpers fuͤr den gerade ſtatt findenden Zuſtand kennen lehren, aber das Verhaͤltniß dieſer Gewichte ſich bei ungleicher Waͤrme aͤndert. Und ebenſo muß man bei genauen Meſſungen mit Maaßſtaͤben daran denken, daß das was im ſtrengſten Sinne ein Fuß, eine Toiſe, ein Meter heißt, nicht bei jeder Waͤrme die Laͤnge des Maaßſtabes iſt, der dieſer Laͤnge gleich angegeben wird. Will man das ganz genaue Maaß eines eiſernen Maaßſtabes wieder auf einen eiſernen Maaßſtab uͤbertragen, und iſt man ſicher, genau gleiches Eiſen in beiden zu beſitzen, ſo koͤnnte man, vorausgeſetzt, daß beide genau gleich warm ſind, bei jeder Temperatur die Ueber - tragung machen, weil das in groͤßerer Waͤrme zu große Maaß auch auf dem neuen Maaßſtabe in der Kaͤlte ſich ebenſo verkleinert. Uebertraͤgt man aber von einem eiſernen Grundmaaße auf einen Meſſingſtab, ſo muß man beide in diejenige Temperatur bringen, wo der alte Maaßſtab ſeine wahre Laͤnge hat, weil Meſſing ſich anderthalbmal ſo viel als Eiſen ausdehnt und daher eine bei Son - nenhitze der Meſſingtoiſe gleiche Eiſentoiſe bei der Froſtkaͤlte nicht mehr mit ihr uͤbereinſtimmt. Aus dieſem Grunde werden bei ſehr genauen Meſſungen langer Linien die Waͤrmegrade zur Zeit der Meſſung bemerkt; denn obgleich es uns zu gewoͤhnlichem Gebrauche ziemlich unbedeutend ſcheint, daß bei einer Sommerwaͤrme von 30° Centeſ. ein Meſſingſtab von 10 Fuß lang um $$\frac{57}{10000}$$ eines25 Fußes laͤnger iſt, als bei der Froſtkaͤlte, ſo macht dies doch, wenn man eine Laͤnge von 10000 Fuß ausmißt, ſchon Fuß aus, und jeder Grad Waͤrme, um welchen man in der Angabe der Waͤrme fehlt, wuͤrde auf 1 Fuß nur 19 Milliontel eines Fußes, aber auf 100000 Fuß beinahe 2 Fuß Fehler hervorbringen. Meſſungen, die ſich mit einer vollkommenen Genauigkeit durch mehrere Brei - tengrade auf der Erde fort erſtrecken ſollen, fordern in der Meſſung der Standlinie die groͤßeſte Genauigkeit, weil der hier begangene Fehler ſich in gleichem Verhaͤltniſſe auf alle groͤßern Linien uͤber - traͤgt.

Nach den franzoͤſiſchen Maaßbeſtimmungen ſollte 1 Meter der Zehnmillionſte Theil des Erdquadranten, das iſt, eines vom Pole bis zum Aequator gemeſſenen Bogens auf der Meeresflaͤche, ſein; aber der Meſſingſtab, der in Waͤrme dieſer Forderung ent - ſpraͤche, wuͤrde ihr bei 20° Waͤrme nicht mehr entſprechen, und ſo wird es verſtaͤndlich, warum man ſagt, der Metermaaßſtab halte bei der Kaͤlte des gefrierenden Waſſers 443,296 par. Linien des - jenigen Pariſer Normalmaaßes, welches 2 Toiſen = 12 Fuß = 144 Zoll = 1728 Lin. bei 16¾° Cent. Waͤrme betraͤgt.

Die Ruͤckſicht, die man bei barometriſchen Hoͤhenmeſſungen ſowohl auf die Ausdehnung des Queckſilbers als auf die Ausdeh - nung der Luft durch die Waͤrme nehmen muß, iſt ſchon bei den Regeln fuͤr die Hoͤhenmeſſung ſelbſt betrachtet worden. Auch bei dem Gebrauche ſeiner Winkel-Inſtrumente muß man darauf ſehen, daß keine Erwaͤrmung, die leicht ein Veraͤndern der Geſtalt des Inſtruments zur Folge hat, ſtatt finde, und die Aſtronomen ſind bei der Genauigkeit, die ihre Beobachtungen fordern, hierauf zu achten genoͤthiget. Ja ſelbſt die Waͤnde von Gebaͤuden ſind einer Kruͤmmung unterworfen, wenn ſie an einer Seite erwaͤrmt wer - den, und dies iſt ein Grund, warum Inſtrumente auf hohen Thuͤrmen nicht als ganz feſtſtehend anzuſehen ſind.

Compenſationspendel.

Unter den Veraͤnderungen, welche die Waͤrme bei unſern Inſtrumenten hervorbringt, iſt diejenige vorzuͤglich wichtig, welche die Pendel, oder in den Feder-Uhren die Spiralfedern, als Regu - latoren unſerer Uhren, erleiden. Der Secundenzeiger der Pendel -26 Uhr ruͤckt immer um 60 Secunden fort, wenn das Pendel 60 Schlaͤge vollendet, aber dieſe angeblichen Secunden ſind nicht Se - cunden mehr, wenn das Pendel ſeine Laͤnge aͤndert; und da unſre Pendel-Uhren von der haͤrteſten Winterkaͤlte bis zur groͤßten Som - merwaͤrme einer Aenderung von mehr als 60 Cent. Gr. unterwor - fen ſind, ſo aͤndert ein Pendel mit Stahlſtange ſeine Laͤnge um etwa $$\frac{7}{10000}$$ der ganzen Laͤnge, das iſt, um reichlich ¼ Linie, und hiedurch wird die Anzahl der Schwingungen in einem Tage um 30 Schwingungen vermindert, wenn die Waͤrme um ſo viel zu - nimmt*)Bei Meſſing ſogar 45 Schwingungen.. Dieſe Aenderungen der Schwingungszeit muͤßten bei jeder Beobachtung beruͤckſichtiget werden, und dies wuͤrde, wegen des unaufhoͤrlichen Wechſels der Temperatur, fuͤr ganze Tage und laͤngere Zeiten unausfuͤhrbar, dadurch aber die bei aſtronomiſchen Beobachtungen erforderliche Genauigkeit unmoͤglich ſein. Es ward daher, als man genau gehende Uhren zu machen anfing, ein Be - duͤrfniß, Pendel zu haben, die dieſen Veraͤnderungen nicht unter - worfen, wo ſie compenſirt waͤren. Man hat hiezu vorzuͤglich zwei Einrichtungen in Anwendung gebracht, unter denen das roſt - foͤrmige Pendel das bis jetzt am meiſten gebrauchte iſt.

Wenn man eine Verbindung von Stahlſtangen (Fig. 9. ) AB, CD, der Waͤrme ausſetzt, ſo verlaͤngern ſich dieſe bei jedem Waͤrmegrade (der Centeſ. Scale) ungefaͤhr um 12 Milliontel ihrer ganzen Laͤnge. Sind auf den unten mit dieſen feſt verbundenen Stuͤcken BE, DH zwei Zinkſtangen FE, GH, feſt eingeſetzt, ſo geht, wofern AC feſt gehalten wird, mit BE, HD auch das untere Ende der Zinkſtangen herab; aber da Zink ſich ſehr ſtark ausdehnt, ſo geht das obere Ende FG, ſich von EH entfernend, wieder hin - auf, und beide Ausdehnungen muͤſſen ſich zum Theil oder ganz einander ausgleichen. Da Zink ſich um 30 Milliontel ausdehnt, waͤhrend Stahl bei 1 Gr. Waͤrme-Aenderung ſich nur um 12 Milliontel ausdehnt, ſo laͤßt ſich folgende Anordnung des roſtfoͤr - migen Pendels leicht uͤberſehen. Man nimmt die Stahlſtangen AB, CD, 30 Zoll lang, die Zinkſtangen FE, GH, 24 Zoll und befeſtigt an FG die 30 Zoll lange Stahlſtange IK, an welcher ſich die ſehr ſchwere Linſe K des Pendels befindet; wird nun dieſe27 ganze Verbindung in L aufgehaͤngt, ſo wird die ganze Entfernung vom Aufhaͤngepuncte bis zur Linie bei jeder Waͤrme ungeaͤndert bleiben. Durch die Ausdehnung der Stangen AB, CD ſinkt naͤmlich BD um 30 mal 12 Milliontel = 360 Milliontel Zoll herab, die Stangen EF, HG verlaͤngern ſich um 24 mal 30 Milliontel Zoll = 720 Mill., weil ſie 24 Zoll lang ſind und Zink ſich um 30 Milliontel ausdehnt, alſo ruͤckt das Verbindungsſtuͤck FG um 360 Milliontel Zoll hinauf, und gerade um ſo viel ver - laͤngert ſich die Stange IK hinabwaͤrts, ſo daß K in gleicher Ent - fernung von AC oder beinahe in gleicher Entfernung vom Auf - haͤngepuncte L bleibt. Waͤre alſo die Maſſe der Linſe ſo groß, daß man auf die Stangen nicht zu ſehen brauchte, ſondern die ganze Maſſe als im Mittelpuncte der Kugel vereinigt anſehen koͤnnte, ſo haͤtte man auf dieſe Art ein von AC an 36 Zoll langes unveraͤn - derliches Pendel. Da der Mittelpunct des Schwunges nicht genau im Mittelpuncte der Kugel liegt, ſo wird man die Maaße der Stangen etwas weniges aͤndern muͤſſen, aber der wichtigſte Theil der Compenſation iſt durch die obigen Verhaͤltniſſe beſtimmt.

Eine andre Art der Compenſation beſteht darin, daß man als ſchwerſten Theil des Pendels ein Gefaͤß mit Queckſilber anbringt, und die Einrichtung ſo macht, daß deſſen Schwerpunct immer gleich entfernt vom Aufhaͤngepuncte bleibt. Die Hauptanordnung iſt daher die, daß (Fig. 10.) an der Pendelſtange AB ein Gefaͤß BC mit Queckſilber befeſtigt iſt: dieſes Gefaͤß darf nicht ganz ge - fuͤllt ſein, damit das Queckſilber nicht gehindert ſei, ſich auszudeh - nen. Beſteht nun die ganze Verbindung ABC aus Stahl und iſt auf den Boden C ein mit Queckſilber gefuͤlltes Gefaͤß befeſtigt, ſo erhaͤlt man, wenn AC 38 Zoll lang, das Queckſilber aber 5 Zoll hoch iſt, folgende Rechnung. AC dehnt ſich um 12 Milliontel bei jedem Grade aus, alſo ſinkt C um 38 mal 12 Milliontel Zoll = 456 Milliontel herab; das Queckſilber dehnt ſich bei einem Waͤrmegrade um 180 Milliontel aus, alſo ruͤckt der Zoll uͤber C liegende Schwerpunct um . 180 Milliontel = 450 Milliontel Zoll hinauf und die vorige Senkung iſt durch dieſe Hebung beinahe compenſirt, ſo daß es leicht waͤre, durch eine kleine Aenderung des Verhaͤltniſſes der Laͤngen, die ohnehin bei den ſchaͤrfer beſtimmten28 Ausdehnungen noch etwas anders ausfallen, die Compenſation ganz ſtrenge zu erreichen.

Eine aͤhnliche Compenſation, wie das Pendel, fordert die Un - ruhe der Feder-Uhren, und dieſe iſt um ſo wichtiger, da gerade die See-Uhren, die Chronometer, auf deren gleichfoͤrmigen Gang man bei den laͤngſten Reiſen muß trauen koͤnnen, nicht durch Pen - del, deren Bewegung auf Schiffen ohne alle Regelmaͤßigkeit ſein wuͤrde, regulirt werden koͤnnen. Die Spiralfeder einer Uhr ver - laͤngert ſich bei der Waͤrme, und macht dann, wenn ſie keine andre Maſſe mit fortzubewegen hat, langſamere Schwingungen; da ſie aber die Maſſe der Unruhe, die als ein kleines Schwungrad anzu - ſehen iſt, mit in Schwung ſetzen muß, ſo kann man hier die Compenſation dadurch bewirken, daß man mit der minder kraͤftig wirkenden erwaͤrmten Feder eine dem Mittelpuncte naͤher geruͤckte, alſo leichter in Bewegung zu ſetzende, Maſſe in Verbindung bringt, oder daß man einen Theil der Maſſe der Unruhe ſo anbringt, daß er bei der Erwaͤrmung naͤher an die Axe ruͤckt. Dies bewirkt man auf folgende Weiſe. Sie wiſſen, daß eine aus Meſſing und Stahl zuſammengeſetzte gekruͤmmte Platte ad (Fig. 11.), deren innerer Theil ed aus Stahl, der aͤußere ab aus Meſſing beſteht, ſich bei zunehmender Waͤrme immer ſtaͤrker kruͤmmt, weil das Meſſing ſich mehr als der Stahl verlaͤngert; tragen nun zwei ſolche Strei - fen die ſchweren Maſſen M, M und ſind mit der Axe B der Unruhe ſo verbunden, daß dieſe Maſſen alle Schwingungen mit machen muͤſſen, ſo werden bei gleicher Kraft der Feder die Schwingungen ſchneller, wenn die Maſſen M naͤher gegen die Axe B ruͤcken. Hier, wo dieſes Naͤherruͤcken durch die Erwaͤrmung, durch die zuneh - mende Kruͤmmung der Streifen ad, bewirkt wird, und wo die zugleich mit erwaͤrmte und verlaͤngerte Spiralfeder an Kraft ver - liert, laͤßt ſich beides ſo gegen einander ausgleichen, daß die Schwin - gungen der Unruhe gleich ſchnell bleiben, und Verſuche muͤſſen uͤber die dazu noͤthigen genauen Abmeſſungen entſcheiden.

Aehnliche Compenſationen koͤnnte man auch in andern Faͤl - len, wo eine unveraͤnderliche Laͤnge erhalten werden ſoll, an - wenden.

29

Unregelmaͤßigkeit in der Ausdehnung feſter Koͤrper.

Ich muß in Beziehung auf die Ausdehnung feſter Koͤrper doch noch einen merkwuͤrdigen Umſtand erwaͤhnen. Einige Beob - achter haben gefunden, daß bei ſtetigem Zunehmen oder Abnehmen der Temperatur ſich das Volumen feſter Koͤrper nicht immer ebenſo ſtetig, ſondern in kleinen Unterbrechungen, ſtoßweiſe, aͤndert. Eine ſehr bekannte Erfahrung ſcheint mir eben dahin zu gehoͤren. Wenn wir eine ſehr erhitzte Ofenthuͤr oͤffnen, und ſie dadurch einer ſchnel - len Abkuͤhlung ausſetzen, ſo giebt ſie ſehr oft ein beinahe in beſtimm - ten Tacte ſich wiederholendes Geraͤuſch, welches man durch einen leichten Stoß kann aufhoͤren machen; dieſes ſind, ſo viel ich ein - ſehe, die ſtoßweiſe erfolgenden Aenderungen des Volumens, die bei der Schnelligkeit der Abkuͤhlung ſtark genug ſind, um ein Geraͤuſch zu bewirken; bringt man durch einen Stoß die ganze Maſſe in zitternde Bewegung, ſo erleichtert man den Theilchen des feſten Koͤrpers die Ruͤckkehr zu dem Ausdehnungszuſtande, welcher der Waͤrme gemaͤß iſt, und dieſer wird fuͤr die naͤchſten Augenblicke nach jenem Stoße in einem mehr ſtetigen Uebergange, nicht mehr ſtoßweiſe, erreicht*)Laplace expos. du syst. du monde. 1. 123. . Dieſe Erſcheinung iſt nicht ſo beſonders auf - fallend oder merkwuͤrdig, da man ſich leicht vorſtellen kann, daß die Ungleichheit in der Structur feſter Koͤrper Hinderniſſe darbieten mag, die ſich der in jedem Augenblicke angemeſſenen Herſtellung der Ausdehnung widerſetzen, und die erſt ploͤtzlich uͤberwunden wer - den, wenn bei fortgehender Abkuͤhlung die zuſammenziehende Kraft einen gewiſſen Grad erreicht hat; aber da neulich ein Beobachter hierin einen Beweis fuͤr die undulatoriſche Bewegung des Waͤrme - ſtoffs ſelbſt hat finden wollen, ſo verdient ſie doch wohl erwaͤhnt zu werden, indem dieſe Erſcheinung gewiß einen ganz andern Grund hat.

Waͤrme des Waſſers in tiefen Seen und im Meere.

Ich gehe zu einigen in die phyſiſche Geographie und in die Meteorologie gehoͤrigen Erſcheinungen uͤber, die von der ungleichen Ausdehnung fluͤſſiger Koͤrper bei verſchiedener Waͤrme abhaͤngen.

30

Die Temperatur des Waſſers auf dem Boden tiefer Gewaͤſſer wird faſt immer niedrig gefunden, z. B. in den Schweitzerſeen ſo groß wie die der groͤßten Dichtigkeit des Waſſers entſprechende Waͤrme*)Nach von Buch und andern. Gilb. Ann. XIX. 141. XX. 312., und in den Tiefen der Meere auch ſehr bedeutend niedriger als an der Oberflaͤche. Dieſes laͤßt ſich ziemlich leicht erklaͤren, weil die Sonnenſtrahlen mit ihrer Erwaͤrmung gewiß immer nur ſehr wenig tief in das Waſſer eindringen und daher nur die obern Theile die hoͤhere Temperatur der Luft im Sommer unmittelbar erhalten. Da nun dieſe durch die Erwaͤrmung leichter werdenden Theilchen kein Beſtreben haben zu ſinken, ſondern fort - waͤhrend ihre Stelle an der Oberflaͤche behalten, ſo findet kein erhebliches Durchwaͤrmen des Waſſers in die Tiefe hinab ſtatt, naͤmlich nicht weiter hinab, als Wellenbewegung oder Stroͤmung es bewirken. Die Abkuͤhlung dagegen, welche in den kaͤlteren Jahreszeiten, zumal bei Froſt und anhaltend kaltem Wetter, ein - tritt, verbreitet ſich ſogleich hinabwaͤrts weil die obern Theilchen, ſobald ſie ſchwerer werden als die unteren, ſich hinabwaͤrts ſenken, und die waͤrmeren Theile zum Heraufſteigen veranlaſſen. So iſt alſo ein deutlicher Grund vorhanden, warum am Boden tiefer Ge - waͤſſer ungefaͤhr die kaͤlteſte Lufttemperatur, die an dem Orte im Laufe des Jahres vorkoͤmmt, gefunden werden muß, ſo lange dieſe Temperatur hoͤher als die der groͤßten Dichtigkeit entſprechende Waͤrme iſt; eine tiefere Temperatur als die der groͤßten Dichtigkeit entſprechende kann (ohne beſondre Veranlaſſung,) am Boden ſuͤßer Waſſer nie eintreten, weil das Niederſinken kaͤlterer Waſſertheilchen (z. B. von , von ½ Gr. Waͤrme,) unter jene nicht ſtatt findet. Im Meere dagegen kann, weil Salzwaſſer keine ſolche groͤßte Dichtigkeit, von welcher an es ſich ſowohl im Abkuͤhlen als im Erwaͤrmen ausdehnte, erreicht, die Temperatur bis zur Gefrier - kaͤlte herabgehen, und Perons Beobachtung, daß die Tempera - tur wirklich ſo ſehr niedrig am Boden der Meere iſt, ließe ſich hiernach einſehen, wenn nicht doch noch zwei Umſtaͤnde dabei im Wege ſtaͤnden. Der erſte iſt, daß Peron dieſe ſehr niedrige Temperatur auch in den Tropengegenden, wo die Luft nie ſo kalt wird, beobachtet hat, der andre, daß wir der Erde, alſo doch auch31 dem Boden des Meeres, eine ſo niedrige Temperatur nicht beizu - legen geneigt ſind.

In Beziehung auf den erſten Einwurf, daß die Kaͤlte der Luft dort, wo es keine kalte Jahreszeit giebt, nicht die Kaͤlte am Boden des Meeres bewirken koͤnne, bemerkt Peron wohl mit Recht, daß ein Strom kalten Waſſers von den Polen gegen den Aequator am Boden des Meeres faſt nothwendig eben ſo gut wie ein Strom warmen Waſſers in der entgegen geſetzten Richtung an der Oberflaͤche ſtatt finden muͤſſe, und findet in ſeinen Beobach - tungen einen Beweis hierfuͤr*)Gilb. Ann. XIX. 443; LXIII. 126; XX. 341.. Der zweite Umſtand iſt aber allerdings noch nicht ganz aufgehellt, indem, wie von Buch mit Recht bemerkt, eine ſo große Kaͤlte der Erde ſelbſt in dieſer Tiefe nicht glaublich iſt, dann aber doch auch nicht klar wird, warum die unaufhoͤrlich vom Boden her ſich mittheilende Waͤrme nicht wirk - ſam genug iſt, um auch dem Waſſer eine etwas hoͤhere Temperatur zu ertheilen.

Jene Mittheilung der Kaͤlte der Luft an die untern Schich - ten des Meereswaſſers iſt von der groͤßten Wichtigkeit fuͤr die Mil - derung des Clima's der Gegenden am Meere. Im Sommer iſt es minder heiß an den Ufern des Meeres, weil die erwaͤrmte Luft etwas Waͤrme an das Waſſer mittheilt, und dieſe Mittheilung bleibt nicht ganz und gar oberflaͤchlich, weil die Wellenbewegung eine gleichmaͤßige Erwaͤrmung bis zu den Tiefen, wohin die Wellen noch reichen, zur Folge hat. Dadurch aber wird das Meer in ſeinen obern Schichten zu einem Waͤrmebehaͤlter, der im Winter an die kaͤltere Luft Waͤrme abgiebt, und das Clima der See-Ufer minder kalt macht. Dieſe Milderung des Clima's wird noch befoͤr - dert durch die an der Oberflaͤche des Meeres, beſonders in gewiſſen Gegenden ſehr bedeutenden, warmen Stroͤmungen vom Aequator her, und die Gegenden in der Naͤhe der Pole erhalten daher eine mildere Temperatur, als ſie ſonſt beſitzen wuͤrden**)Ueber die Enſtehung dieſer Stroͤme ſ. 1. Theil S. 139..

Man hat bemerkt, daß uͤber Untiefen, wenn der Boden des Meeres nicht allzu nahe unter der Oberflaͤche iſt, das Meeres -32 waſſer kaͤlter iſt, als bei großer Tiefe. J. Davy erklaͤrt dies dar - aus, daß die kaͤltern Waſſertheilchen in eine gleichſam unermeßliche Tiefe hinab ſinken, da wo die Tiefe des Meeres dies erlaubt, da - gegen doch nur bis an den Boden hinabſinken koͤnnen, wenn dieſer nicht ſo entfernt iſt, im letztern Falle alſo durch ihre Naͤhe das Waſſer auch in geringer Tiefe unter der Oberflaͤche abkuͤhlen. Bei ſehr flachem Waſſer erwaͤrmen die Sonnenſtrahlen den Boden ſelbſt, und da findet jene Kaͤlte uͤber Untiefen alſo endlich nicht mehr ſtatt*)Gilb. Ann. LXVI. 140..

Waſſerloͤcher auf den Alpen.

Als einen merkwuͤrdigen Beweis dafuͤr, daß das Waſſer bei ſeiner groͤßten Dichtigkeit noch faͤhig ſei, Eis zu ſchmelzen, fuͤhrt Rumford folgende Erfahrung an. Die Alpenreiſenden finden manchmal auf dem Gletſcher-Eiſe tiefe Waſſerloͤcher, die bei gerin - gem Durchmeſſer eine Tiefe von 4 Fuß erlangen und bis oben mit Waſſer gefuͤllt ſind. Sie entſtehen waͤhrend des Sommers und vertiefen ſich, ſo lange es oben hinreichend warm iſt; dieſes allmaͤhlige Vertiefen aber wird offenbar dadurch bewirkt, daß die groͤßte Dichtigkeit des Waſſers einer Waͤrme entſpricht, die erheb - lich hoͤher als die Kaͤlte des aufthauenden Eiſes iſt. Es erhellt naͤmlich leicht, daß unmittelbar am Boden des Waſſerloches, wo es ſich in einer Eismaſſe endigt, die Gefrierkaͤlte ſtatt findet; die hier ſich eben aufloͤſenden Waſſertheilchen ſind aber leichter, als die um etwa 1 bis 4 Grad mehr erwaͤrmten, die ſich in der Mitte der Waſſermaſſe befinden, und jene ſteigen daher hinauf, um dieſen Platz zu machen; ſo gelangen Waſſertheilchen an den Eisboden, die warm genug ſind, um wieder einige Eistheilchen in Waſ - ſer zu verwandeln, und da ſie bei ihrem Abkuͤhlen wieder auf - ſteigen und durch neue erſetzt werden, ſo dauert dieſes langſam fortſchreitende Aufthauen ſo lange fort, als die Sonnenſtrahlen das obere Waſſer noch immer ein wenig uͤber den Gefrierpunct erwaͤrmen.

Luftſtroͤmungen.

Ueber die Abhaͤngigkeit der Luftſtroͤmungen und der Winde von der ungleichen Erwaͤrmung der Luft habe ich ſchon bei einer33 andern Gelegenheit ſo viel geſagt*)I. Theil. S. 139., daß ich kaum noch darauf zuruͤckzukommen brauche. Die Frage, warum ſich denn die obere Luft in der Atmoſphaͤre nicht erwaͤrmt, da doch die erwaͤrmte Luft ganz gewiß immer aufwaͤrts ſteigt, kann ich hier noch nicht voll - ſtaͤndig beantworten, ſondern muß mich begnuͤgen anzudeuten, daß die aufſteigende Luft ſich in einen groͤßern Raum ausdehnt und dadurch abgekuͤhlt wird. Bei dem gewoͤhnlichen Zuſtande der Luft findet deshalb auch kein merkliches Herunterſinken der kalten Luft ſtatt, weil dieſe in der Hoͤhe denjenigen Grad der Verduͤnnung angenommen hat, wodurch ſie leichter als die untere waͤrmere Luft iſt, und nur uͤber ſehr merklich erwaͤrmten Flaͤchen finden deutlich aufwaͤrts gehende warme Luftſtroͤme und zum Erſatze herabwaͤrts gehende kalte Luftſtroͤme ſtatt. Dagegen in den Faͤllen, wo ploͤtzlich heftige Abkuͤhlung in den obern Gegenden der Luft eintritt, da bemerkt man wohl das Herunterſtuͤrzen der kalten Luftſchichten, und die kalten, oft durchdringend kalten Gewitterwinde ſcheinen theils dadurch, theils durch die in dem Regenguſſe mit herabgeriſſene Luft zu entſtehen, die ſich von dem Orte der Wolke aus, nachdem ſie auf der Erde eine horizontale Richtung angenommen hat, nach allen Seiten hin ausbreitet**)Kaͤmtz Meteorologie I. 212..

Als eine hieher gehoͤrende Bemerkung will ich doch noch die anfuͤhren, daß Scoresby erzaͤhlt, ein lebhafter Sturm, der vom offenen Meere her gegen eine Meilen weit mit Eis bedeckte Meeresflaͤche fortgeht, werde von Schiffen, die ſich mitten in dieſem Eiſe befinden, oft gar nicht bemerkt. Dies erklaͤrt ſich aus dem durch den Unterſchied der Waͤrme in jedem Falle veranlaßten An - drange der untern kalten Luft von Eiſe her, die ſich dem aus der entgegengeſetzten Richtung kommenden Sturme widerſetzt, und aus der bei der Abkuͤhlung der eindringenden Luft ſtatt findenden Verminderung des Volumens, welcher noch erheblicher iſt, wenn ſich Schnee aus der feuchten, waͤrmern Luft niederſchlaͤgt.

Von den Luftſtroͤmungen durch ungleiche Erwaͤrmung macht man eine Anwendung, wo man friſche Luft in eingeſchloſſene Raͤume bringen will. Laͤßt ſich naͤmlich da ein Zutritt kalter undIII. C34reiner Luft in dem untern Theile des Zimmes erhalten und ohne andre Nachtheile anwenden, waͤhrend die erwaͤrmte Luft des Zim - mers oben ausfließt, ſo laͤßt ſich der Zweck der Luftreinigung da - durch erreichen, nur hat es oft einige Schwierigkeit, der durch die Kaͤlte der einſtroͤmenden Luft verurſachten Unbequemlichkeit aus - zuweichen. Doch es iſt Zeit, zu andern Erſcheinungen der Waͤrme uͤberzugehen.

Dritte Vorleſung.

Die Erſcheinungen der Waͤrme, die ich jetzt zunaͤchſt Ihrer Aufmerkſamkeit, m. h. H., empfehlen will, ſind die, welche die Verbreitung der Waͤrme betreffen. Es bieten ſich uns hier zwei weſentlich verſchiedene Arten, wie die Waͤrme ſich verbreitet, dar, naͤmlich durch Ausſtrahlen und durch Leitung; denn eine dritte Art der Mittheilung, welche wir bei den Phaͤnomenen der Waͤrme wahrnehmen, wo ſie naͤmlich durch Stroͤmung in den fluͤſſigen Koͤrpern ſich verbreitet, kann nicht als eigenthuͤmliche Mittheilungs - Art angeſehen werden.

Strahlende Waͤrme. Zuruͤckwerfung und Brechung derſelben.

Nicht bloß die Sonnenwaͤrme, ſondern auch die von irdiſchen leuchtenden Koͤrpern ausgehende Waͤrme zeigt ſich ſo an das Licht gebunden oder mit demſelben zuſammengehend, daß wir die Strah - len der Waͤrme ebenſo wie die des Lichtes verfolgen koͤnnen. Die Brennſpiegel ſammeln die Sonnenſtrahlen in eben dem Puncte als erwaͤrmende Strahlen, wo ſie ein Bild vermoͤge der geſammelten Lichtſtrahlen hervorbringen, und wir ſehen daher, daß auch die Waͤrmeſtrahlen eben das Geſetz der Reflexion, unter einem Win - kel, dem Einfallswinkel gleich, zuruͤckgeworfen zu werden, befolgen. Die großen Wirkungen der Brennſpiegel ſind bekannt, und obgleich es bei großen Spiegeln von mehreren Fußen Durchmeſſer, nur wenn ſie ſehr vollkommen gearbeitet ſind, ſtatt findet, daß ſie die35 Strahlen in einem ſehr kleinen Brennpuncte vereinigen, ſo iſt doch das, was ſie leiſten, immer ſchon ſehr erheblich. Das Bild, wel - ches die Sonnenſtrahlen im Brennpuncte des Spiegels darſtellen, wenn dieſer nicht zu viel Grade, ſo daß man auf die Abweichung wegen der Kugelgeſtalt nicht zu ſehen braucht, umfaßt, laͤßt ſich nach den Regeln der Optik beſtimmen, und es iſt deſto groͤßer im Durchmeſſer, je groͤßer die Brennweite iſt; aus dieſem Grunde, weil die vom Spiegel zuruͤckgegebenen Strahlen ſich weniger nahe in einen engen Raum vereinigen, iſt die Wirkung eines gleich großen Hohlſpiegels ſchwaͤcher bei großer Brennweite, uͤbrigens aber, bei gleicher Brennweite der Groͤße des Spiegels proportional. Ein Spiegel von 4 Fuß Durchmeſſer und 6 Fuß Brennweite wuͤrde eine Hitze etwa 5000 mal ſo groß als die unmittelbare Erwaͤrmung durch die Sonnenſtrahlen hervorbringen. Man kann auch wirklich mit Brennſpiegeln Glas und Metalle ſchmelzen und Wirkungen hervorbringen, die das heftigſte Feuer nur hervorbringen kann. Da dieſe Wirkung ſo ſehr davon abhaͤngt, daß man recht große Brenn - ſpiegel anwendet, welche ſich nicht ſo leicht verfertigen laſſen, ſo hat man verſucht, mit vielen vereinigten ebnen Spiegeln eben das zu leiſten. Am merkwuͤrdigſten ſind in dieſer Hinſicht von Buͤf - fons Verſuche, welcher ebene, mit einander verbundene Spiegel ſo ſtellte, daß alle das von ihnen zuruͤckgeworfene Sonnenlicht auf einen Punct warfen; 40 ſo verbundene Spiegel von 6 Zoll hoch und 8 Zoll breit ſetzten ein getheertes Brett in 50 Fuß Entfernung in Brand, 117 Spiegel brachten Silber zum Schmelzen.

Die Verſuche mit Brennſpiegeln zeigen, daß auch die mit keinem Leuchten verbundene Waͤrme noch ebenſo zuruͤckgeworfen wird. Man kann dies beweiſen, indem man eine nicht mehr im Dunkeln leuchtende, alſo keine uns ſichtbare Lichtſtrahlen mehr ausſendende, Metallkugel oder ſelbſt nur ein mit kochendem Waſſer gefuͤlltes Gefaͤß in bedeutender Entfernung von einem Hohlſpiegel aufſtellt, und ein Thermometer in demjenigen Puncte anbringt, wo ein Licht, an die Stelle jener Kugel gebracht, ſein Bild dar - ſtellen wuͤrde; dieſes Thermometer ſteigt ſogleich, ſobald jene Kugel ihren Platz einnimmt oder ſobald man einen bis zu dieſem Augen - blicke den Zutritt der Waͤrme hindernden Schirm wegnimmt. Eben dieſer Verſuch oder ein aͤhnlicher, bei dem man ſich zweier Brenn -C 236ſpiegel bedient, zeigt auch die ſchnelle Verbreitung der ſtrahlenden Waͤrme. Pictet ſtellte zwei Brennſpiegel ſo einander gegenuͤber, daß die mit der Axe des einen parallel zuruͤckgeworfenen Strahlen auch den andern Spiegel mit ſeiner Axe parallel trafen; wurde nun eine ſehr heiße, aber nicht mehr gluͤhende, Kugel in den Brennpunct des erſtern gebracht, wo dann die reflectirten Strahlen den andern Spiegel in parallelen Richtungen trafen, und in ſeinem Brenn - puncte geſammelt wurden, ſo ſtieg das im Brennpuncte des zweiten Spiegels ſtehende Thermometer augenblicklich, wenn der zwiſchen - geſetzte Schirm weggenommen ward, und dies auch dann, wenn die Waͤrmeſtrahlen 80 Fuß zu durchlaufen hatten. Die Waͤrmeſtrah - len gehen alſo wenigſtens ſo ſchnell fort, daß wir in Entfernungen von 80 oder 100 Fuß noch keinen Zeitverluſt wegen der Fortpflan - zung wahrnehmen koͤnnen; indeß bleiben wir daruͤber, ob dieſe Ge - ſchwindigkeit der des Lichtes nahe koͤmmt, unbelehrt.

Die ſtrahlende Waͤrme iſt auch der Brechung auf ganz aͤhn - liche Weiſe wie das Licht unterworfen. Dies beweiſen unſre Brenn - glaͤſer, welche die durchgelaſſenen Waͤrmeſtrahlen der Sonne ebenſo gut als ihr Licht im Brennpuncte ſammeln und dadurch bei großen Brennglaͤſern eine Hitze, die zum Glasſchmelzen ausreicht, hervor - bringen. Ein aͤhnlicher Verſuch laͤßt ſich mit dunkler Waͤrme, mit Metallkugeln, die ſchon nicht mehr gluͤhen, nicht wohl anſtellen, weil die ſo ſchwache Waͤrme nicht ſtark genug das Glas durch - dringt.

Die Beobachtung, daß auch die Waͤrmeſtrahlen ſo wie die Lichtſtrahlen gebrochen werden, fuͤhrt zu der Frage, ob ſie denn mit irgend einem der Farbenſtrahlen in Hinſicht der Brechung ganz genau uͤbereinſtimmen. Der aͤltere Herſchel hat dieſe Frage zuerſt beantwortet, indem er in den durch ein Prisma getrennten Farbenſtrahlen der Sonne Thermometer aufſtellte, und die Waͤrme vom violetten und blauen Strahle an bis zum rothen immerfort zunehmend fand, ja die groͤßte Waͤrme erſt da beobachtete, wo das Auge ſogar auch keine rothe Strahlen mehr bemerkte. Spaͤtere Verſuche, beſonders die von Seebek, haben gezeigt, daß die Lage der am meiſten erwaͤrmenden Gegend des Farbenbildes nicht bei allen Prismen ganz gleich iſt, ſondern daß ſie ebenſo wie die Farben - zerſtreuung von der Verſchiedenheit der Beſtandtheile des brechenden37 Koͤrpers abhaͤngt, daß aber faſt immer die groͤßeſte Waͤrme ſehr gegen das Ende des Farbenbildes, wo das Roth liegt, und vielleicht zuweilen jenſeits der Grenze des noch deutlich ſichtbaren Roth gefun - den wird. In den meiſten Faͤllen muß man alſo den Brennpunct eines Glaſes da annehmen, wo die rothen Strahlen ſich ſammeln.

Schwaͤchung der Waͤrmeſtrahlen beim Durchgange durch durchſichtige Koͤrper.

Wenn wir Sonnenſtrahlen durch eine reine Glasſcheibe fallen laſſen, ſo finden wir keinen merklichen Unterſchied in den Angaben des Thermometers, wir moͤgen die Waͤrme vor oder nach dem Durchgange durch Glas beobachten, und die Strahlen ſcheinen daher, allenfalls nur ſo wie das Licht bei dem Durchgange durch Glas und aͤhnliche Koͤrper, eine ſehr geringe Schwaͤchung zu erlei - den. Dagegen iſt es auffallend, wie ſehr ſchon gegen die Hitze des hell brennenden Feuers eine vorgehaltene Glasplatte ſichert, und noch mehr wird die dunkle Waͤrme durch einen durchſichtigen Koͤrper zuruͤckgehalten. Dieſe ſehr bekannten Erfahrungen ſind durch die genauen Verſuche von Prevoſt und Delaroche be - ſtaͤtiget, und dieſe haben noch einige hiemit verbundene merkwuͤr - dige Erſcheinungen kennen gelehrt. Bei den hieruͤber angeſtellten Verſuchen wurden bald ein, bald mehrere Glasſchirme zwiſchen der Waͤrmequelle und dem Thermometer aufgeſtellt, dieſe Schirme aber ſo oft erneuert, daß ihre eigne Erwaͤrmung nicht auf das Thermometer Einfluß haben konnte, und es zeigte ſich, daß die durchgelaſſene Waͤrme in Verhaͤltniß der geſammten Waͤrme deſto mehr betrug, je groͤßer dieſe geſammte Waͤrme war. Es wurde naͤmlich eine erhitzte Maſſe im Brennpuncte eines Brennſpiegels aufgeſtellt, die von dieſem parallel zuruͤckgeworfenen Strahlen tra - fen einen andern Brennſpiegel und erwaͤrmten das in deſſen Brenn - puncte ſtehende Thermometer. Man ſtellte jeden Verſuch auf doppelte Weiſe an, bald ſo daß kein Schirm die Lichtſtrahlen auf - hielt, bald ſo daß ein Glasſchirm zwiſchen beide Spiegel geſtellt wurde. Hier ergab ſich nun, daß Queckſilber von 182° C. (146° R.) warm im einen Brennpuncte das Thermometer ohne Schirm um 3,9 Gr. ſteigen machte, mit Anwendung des Schirmes dagegen nur 0,15 oder $$\frac{3}{20}$$ Grad, daß alſo hier der Schirm nur $$\frac{1}{26}$$ der38 Waͤrme durchließ; ferner daß kochendes Queckſilber von 356° C. (285° R.) ohne Schirm ein Steigen von 16 Gr., mit dem Schirme von 1,2 Graden, hervorbrachte, daß alſo in dieſem Falle reichlich $$\frac{1}{14}$$ der auffallenden Waͤrme durchgelaſſen wurde; Eiſen, deſſen Waͤrme 427° C. (342° R.) betrug, brachte eine doppelt ſo große Waͤrme ohne Schirm hervor und von dieſer ward beinahe $$\frac{1}{7}$$ durch - gelaſſen; gluͤhendes Kupfer, deſſen Waͤrme man 960° C. annimmt, gab eine Waͤrme, wovon $$\frac{2}{7}$$ durchgelaſſen wurden, und von der Erwaͤrmung vermittelſt einer Argandſchen Lampe ward die Haͤlfte durch den Schirm durchgelaſſen. Wir ſind alſo berechtiget zu ſagen, daß die auf einen Glasſchirm auftreffenden Waͤrmeſtrahlen in ſehr geſchwaͤchtem Verhaͤltniſſe durchgelaſſen werden, wenn die Grade der Waͤrme geringer ſind, daß alſo die an ſich groͤßere Waͤrme gleichſam mit groͤßerer Gewalt das Glas trifft, ſo daß ſie wenig geſchwaͤcht durchgelaſſen wird, waͤhrend eine ſchwache Waͤrme faſt ganz und gar aufgehalten wird. Ob wir daraus auf eine ungleiche Geſchwindigkeit der ſtaͤrkern und der ſchwaͤchern Waͤrme ſchließen ſollen, iſt ganz unentſchieden, und die gleich anzufuͤhrenden Ver - ſuche machen unſer Urtheil noch unſicherer.

Nach den eben angefuͤhrten Verſuchen ſollte man naͤmlich erwarten, daß in dem Falle, wo durch einen Schirm etwa $$\frac{1}{7}$$ der Waͤrme durchgelaſſen ward, durch zwei Schirme nur $$\frac{1}{49}$$ durch - gehen ſollte, weil von dem zuerſt durchgelaſſenen Siebtel ja wieder nur der ſiebte Theil ſcheint durchgehen zu koͤnnen, ja noch weniger, weil ſchwaͤchere Waͤrme in noch ſchwaͤcherem Maaße durchgelaſſen wird; aber ſo verhielt es ſich bei dieſen Verſuchen nicht, ſondern durch zwei Schirme ging $$\frac{1}{14}$$ der ganzen Waͤrme, alſo die volle Haͤlfte der vom erſten Schirme durchgelaſſenen Waͤrme ging durch den zweiten Schirm. Es ſcheint alſo hier ein aͤhnliches Einwirken des Glaſes, wie bei der Polariſirung des Lichtes ſtatt zu finden, daß naͤmlich, ſo wie dort das durch ein Glas gegangene Licht nun am zweiten Glaſe nicht mehr ſo viel durch Zuruͤckwerfung an der Oberflaͤche verliert, ſo auch hier die durch ein Glas gegangenen Waͤrmeſtrahlen faͤhiger werden das zweite zu durchdringen. Wir weichen alſo nicht von der Erſcheinung ab, wenn wir es als eine Vermuthung aufſtellen, ob nicht die Waͤrmetheilchen ebenſo in verſchiedenem Zuſtande ankommen, und indem einige aufgehalten,39 andre durchgelaſſen werden, die einmal durchgelaſſenen ſich in dem Zuſtande befinden, der ihnen auch bei der zweiten parallelen Platte den Durchgang erleichtert*)Berard hat durch einen Verſuch eine wahre Polariſirung der Waͤrmeſtrahlen zu finden geglaubt, aber dieſer Verſuch hat Powell nicht gelingen wollen.. Hieraus laͤßt ſich dann auch ein - ſehn, warum dickere Glasplatten nicht im Verhaͤltniß der Dicke die Schwaͤchung der Waͤrme verſtaͤrken.

Wie die bei dem Durchgange durch Glasſcheiben verlorene Waͤrme verwendet wird, das iſt ſchwerer als bei dem Lichte zu entſcheiden. Ohne Zweifel wird ein Theil an der Vorderflaͤche, ein Theil an der Hinterflaͤche zuruͤckgeworfen, und ein Theil wird, wie wir deutlich bemerken, zu Erwaͤrmung des Glaſes ſelbſt ange - wandt, aber wieviel jeder dieſer Theile betraͤgt, laͤßt ſich nicht wohl beſtimmen. Uebrigens iſt es dieſe Schwaͤchung der Waͤrmeſtrahlen, welche ſelbſt den directen Sonnenſtrahlen nicht geſtattet, das Meer - waſſer bis zu bedeutender Tiefe zu durchwaͤrmen, und je weniger rein und durchſichtig das Meerwaſſer iſt, deſto mehr beſchraͤnkt ſich die Erwaͤrmung auf die obern Schichten.

Abhaͤngigkeit der Waͤrmeſtrahlung von der Beſchaf - fenheit der Oberflaͤche.

Eben ſo merkwuͤrdig, als dieſe Beobachtungen uͤber den Durch - gang der ſtrahlenden Waͤrme durch Glas, ſind die Verſuche uͤber die von der Oberflaͤche abhaͤngende Ungleichheit bei der Erwaͤrmung durch ſtrahlende Waͤrme und bei der Abkuͤhlung eines erwaͤrmten Koͤrpers. Eine ſehr leicht ſich darbietende Erfahrung zeigt, daß ein ſchoͤn polirter Metallſpiegel faſt gar nicht erhitzt wird, wenn man ihn den erwaͤrmenden Strahlen der Sonne oder des Feuers ausſetzt, und daß man dagegen ein unpolirtes Metall oder noch mehr ein ſchwarz uͤberfaͤrbtes Metall durch eben die Waͤrmeſtrahlen ſehr erhitzt findet. Hier werden alſo die Waͤrmeſtrahlen zur Er - waͤrmung thaͤtig da, wo ſie und wo die Lichtſtrahlen wenig zuruͤck - geworfen werden. Weiße Koͤrper, die viel Licht zuruͤckwerfen, er - waͤrmen ſich weniger als ſchwarze, und es laͤßt ſich, obgleich ein ſtrenges Abmeſſen hier ſchwierig iſt, mit Sicherheit ſagen, die Koͤr -40 per erwaͤrmen ſich bei auffallenden Waͤrmeſtrahlen in eben dem Grade mehr, wie ſie weniger Licht bei auffallenden Lichtſtrahlen zuruͤckwerfen. Eine ſchwarze Wand wird an den Sonnenſtrahlen faſt unertraͤglich heiß; ſchwarzes Zeug auf den Schnee gelegt, ſinkt, weil der Schnee darunter aufthaut, tiefer ein als weißes; Schnee und Eis erhalten da am eheſten tiefer eingethaute Loͤcher, wo ſchwarze Erde darauf lag; Gefaͤße inwendig ſchwarz gefaͤrbt und mit mehreren Glasplatten oben geſchloſſen, werden im Innern ſehr heiß, wenn die Sonne durch die Glasplatten hereinfaͤllt; wenn man mit einem ſchwachen Brennglaſe Papier am Sonnenlichte anbrennen will, ſo bemerkt man bald, daß dieſes leichter da gelingt, wo das Papier ſchwarz iſt, als wo es weiß iſt. Hierin liegt der Grund, warum im Winter neben grauen oder ſchwaͤrzlichen Baum - ſtaͤmmen oder Pfaͤhlen der Schnee verſchwindet, (durch Abthauen und Verdunſten,) waͤhrend er in einiger Entfernung ſich vollkom - men erhaͤlt, weil naͤmlich bei jedem Sonnenſtrahle jene Koͤrper ſich in einigem Grade erwaͤrmen.

Eine aͤhnliche Uebereinſtimmung findet zwiſchen Licht und Waͤrme bei dem Durchgange ſtatt, indem truͤbes Glas wenig Licht durchlaͤßt und ſich zugleich erwaͤrmt, recht helles, reines Glas dagegen faſt alles Licht durchlaͤßt und ſich beinahe gar nicht erwaͤrmt. In Beziehung auf unſre naͤchſten Betrachtungen iſt indeß jene bei der Zuruͤckwerfung beobachtete Uebereinſtimmung noch wichtiger.

Die eben erwaͤhnten Erfahrungen naͤmlich uͤber die von gewiſ - ſen Koͤrpern in bedeutendem Maaße, von gewiſſen Koͤrpern wenig zuruͤckgeworfene Waͤrme ſtimmen mit den Verſchiedenheiten der als ſtrahlend von erwaͤrmten Koͤrpern ausſtroͤmenden Waͤrme uͤberein. Wenn man zwei ganz gleiche hohle Kugeln von Metall verfertigen laͤßt, beide gleich gut polirt, aber die Politur der einen mit Ruß uͤberzieht oder auch nur ſchwarz uͤberfaͤrbt; ſo kuͤhlt ſich, wenn man ſie beide mit gleich heißem Waſſer fuͤllt, die geſchwaͤrzte ſchneller ab, und ſo giebt in allen Faͤllen diejenige Oberflaͤche die Waͤrme leichter her, die faͤhiger iſt, ſie bei auffallender Waͤrmeſtrahlung von außen leichter aufzunehmen. Der Unterſchied der Abkuͤhlung iſt ſo bedeutend, daß man den Verſuch nur mit zwei gleichen Me - tallgefaͤßen, deren eines polirt, das andre mit Ruß uͤberzogen iſt, ſehr oberflaͤchlich anzuſtellen braucht, um, wenn man beide mit41 kochendem Waſſer gefuͤllt hat, das viel ſchnellere Sinken des Ther - mometers in dem geſchwaͤrzten deutlich wahrzunehmen.

Man bemerkt dieſe ungleiche Ausſtrahlung auch noch durch eine andre Beobachtung. Wenn man naͤmlich das polirte und das geſchwaͤrzte Gefaͤß gleich erhitzt, beide zum Beiſpiel mit kochendem Waſſer fuͤllt, ſo bemerkt man bei Annaͤherung der Hand die ſtrah - lende Waͤrme ſchon ziemlich entfernt von dem geſchwaͤrzten Gefaͤße, aber erſt bei ſehr großer Annaͤherung, wenn man ſie gegen das polirte Gefaͤß heranbringt. Leslie hat hieruͤber mehrere Ver - ſuche angeſtellt und Zahlenbeſtimmungen angegeben, wie viel die unter verſchiedenen Umſtaͤnden durch Strahlung ſich zerſtreuende Waͤrme betraͤgt; darnach iſt die Menge der ausſtrahlenden Waͤrme 7 mal ſo groß, wenn polirtes Silber mit einem duͤnnen Gold - ſchlaͤgerhaͤutchen bedeckt, als wenn es ganz frei iſt, und 10 mal ſo groß, wenn es mit Ruß bedeckt, als wenn es frei iſt. Ein Ver - ſuch, der dies am beſten zeigt, iſt folgender von Leslie vorge - ſchlagene, der mit Huͤlfe eines Differenzthermometers ſich leicht anſtellen laͤßt. Man laͤßt einen Wuͤrfel von Blech verfertigen, deſſen eine Seite vollkommen glaͤnzend polirt, die andre matt ge - ſchliffen, die dritte weiß uͤbermalt, die vierte geſchwaͤrzt wird. Man ſtellt (Fig. 13.) einen Brennſpiegel AB auf, und beſtimmt genau den Punct, wo ein in beſtimmter Stellung D angebrachtes Licht ſein Bild C hin wirft; in dieſen letztern Punct C, der in der Naͤhe des Brennpunctes liegt, wenn man das Licht mehrere Fuße weit jenſeits des Brennpunctes aufgeſtellt hatte, bringt man die eine Kugel des Differenzthermometers, in den Ort D aber, wo das Licht ſich befand, bringt man jenen Wuͤrfel, den man mit kochendem Waſſer gefuͤllt hat. Hier zeigt ſich nun die von dem heißen Wuͤrfel ausſtrahlende Waͤrme dadurch, daß ſie, zuruͤckgewor - fen und geſammelt durch die Hohlſpiegel, das Thermometer C zum Steigen bringt; aber man bemerkt, daß dieſes Steigen viel bedeu - tender iſt, wenn man die ſchwarze Flaͤche dem Spiegel zuwendet, daß das Thermometer weniger ſteigt, wenn die weiße oder die matt geſchliffene Flaͤche gegen den Spiegel gekehrt iſt, und daß die Er - hitzung am geringſten iſt, wenn die polirte Seite dieſen Platz ein - nimmt. So lange das Waſſer ſich nicht erheblich abkuͤhlt, kann man dieſe Wechſel mehrmals nach einander hervorbringen.

42

Hierauf gruͤnden ſich manche Vorſchriften, die man zu geben pflegt, manche Verbeſſerungen, die man angebracht hat. Will man die Waͤrme eines Koͤrpers gern lange erhalten, z. B. die Waͤrme von Speiſen oder Getraͤnken, ſo bedient man ſich am beſten der von außen vollkommen polirten Gefaͤße, weil dieſe die Waͤrme nicht ſo ſchnell durch Strahlung zerſtreuen; ſoll dagegen, wie bei unſern Oefen, die Waͤrme recht ſchnell und vollſtaͤndig dem umge - benden Raume mitgetheilt werden, ſo muß man die Oberflaͤche geſchwaͤrzt und am liebſten nicht glaͤnzend erhalten. Die Platin - Oberflaͤche unſerer porcellanenen Theegeſchirre iſt alſo zweckmaͤßig zur Erhaltung der Waͤrme, und ebenſo wuͤrde man Dampfroͤhren, wenn ſich der Dampf darin noch nicht abkuͤhlen ſoll, von außen poliren muͤſſen, ſolche Dampfroͤhren dagegen, die zur Erwaͤr - mung von Zimmern dienen ſollen, muͤßten eine ſchwarze, rauhe Oberflaͤche haben. Um die Abkuͤhlung, und ebenſo um die Er - waͤrmung recht ſicher zu hindern, muͤßte man ein polirtes Gefaͤß noch mit einem an beiden Seiten polirten Gefaͤße umgeben, und allenfalls noch eine dritte polirte Wand hinzufuͤgen. Da ein Ofen - ſchirm uns gegen die zu ſtarke ſtrahlende Waͤrme des Ofens ſichern ſoll, ſo iſt es zweckmaͤßig, ihn mit einer metalliſchen Belegung zu verſehen, z. B. an beiden Seiten mit Goldpapier zu uͤberziehen. Ebenſo koͤnnte man Mobilien, die dem Ofen zu nahe ſtehen, vor der zu ſtarken Erhitzung ſichern.

Auch ein Vorſchlag von Flaugergues, wie man die Tem - peratur der Luft genau beſtimmen ſoll, gruͤndet ſich auf dieſe Erfah - rungen. Wenn wir ein Thermometer aufhaͤngen, ſo iſt dies doch immer neben der Einwirkung der Temperatur der Luft auch der Einwirkung der von den umgebenden Koͤrpern ausſtrahlenden Waͤrme ausgeſetzt, und davon haͤngen manche Ungleichheiten ab, die man zu vermeiden wuͤnſcht. Flaugergues raͤth daher an, das Thermometer mit einem Cylinder zu umgeben, deſſen Waͤnde ein oder zwei Zoll von dem Thermometer entfernt, dieſem keine Waͤrme unmittelbar mittheilen, und indem ſie an der aͤußern und an der innern Oberflaͤche metalliſch glaͤnzend ſind, die Aufnahme der ſtrahlenden Waͤrme von außen abhalten und nach innen ſie nicht leicht abgeben; die frei zuſtroͤmende Luft ertheilt dann dem Thermometer die eigentliche Waͤrme der Luft. Bei dieſer Mit -43 theilung der Luftwaͤrme an das Thermometer koͤmmt es aber auch auf die Oberflaͤche der Thermometerkugel an, indem eine geſchwaͤrzte Oberflaͤche der Thermometerkugel dieſe faͤhiger macht, ſich ſchnell zu erwaͤrmen, wodurch denn freilich in den meiſten Faͤllen, nament - lich in den Sonnenſtrahlen ſelbſt, die Angaben des Thermometers einem hoͤhern Waͤrmegrade als dem der Luft entſprechen.

Leslie hat unter dem Namen: Photometer, eine Anwen - dung des Differenzthermometers bekannt gemacht. Iſt die eine Kugel des Differenzthermometers ſchwarz, die andre voͤllig durch - ſichtig, ſo bringen die auf beide treffenden Waͤrmeſtrahlen in der ſchwarzen Kugel eine groͤßere Waͤrme hervor, die ſich an dieſem empfindlichen Inſtrumente wahrnehmen laͤßt. Eigentlich iſt dieſes Inſtrument alſo ein Waͤrmemeſſer; aber da es nach Leslie's Angaben noch empfindlich genug iſt, um da Unterſchiede zu zeigen, wo wir nur Unterſchiede des Lichtes, nicht Unterſchiede der Waͤrme, bemerken, z. B. wenn man das Inſtrument am Tage weiter vom Fenſter entfernt in das Zimmer zuruͤckſtellt, ſo vertritt es die Stelle eines Licht abmeſſenden Inſtrumentes.

Auch das Aethriometer, deſſen Zweck es iſt zu zeigen, daß die Wolken mehr Waͤrme als das wolkenloſe Blau des Himmels ausſtrahlen, beruht auf dieſen Grundſaͤtzen. Ein innen ſehr voll - kommen polirter Metallbecher, der die auf ſeine innere Flaͤche fal - lende Waͤrmeſtrahlen in A (Fig. 12.) concentrirt, enthaͤlt in dieſem Puncte die eine Kugel des Differenzthermometers, die hier am beſten ſchwarz iſt, um durch die auf ſie fallenden Waͤrmeſtrahlen deſto beſſer erwaͤrmt zu werden, waͤhrend die andre Kugel B außer - halb oder wenigſtens ſo an der Seite ſteht, daß ſie nicht durch concentrirte Strahlen erwaͤrmt wird. Wendet man nun die in - nere Flaͤche CDE bald dem blauen Himmel, bald den Wolken zu, ſo fallen von den letztern doch einige, vom blauen Himmel faſt gar keine Waͤrmeſtrahlen, (die wenigen abgerechnet, welche die Luft - theilchen ſelbſt zuruͤckwerfen,) auf die innere Flaͤche, und je reiner das Blau des Himmels iſt, deſto weniger muß die Erwaͤrmung der im Sammelpuncte A ſtehenden Kugel die der andern B uͤber - treffen.

44

Gegenſeitige Erwaͤrmung durch Ausſtrahlung. Strah - lende Kaͤlte.

Da alle uns umgebende Koͤrper in groͤßerm oder geringerm Grade erwaͤrmt ſind, ſo geben ſie auch immerfort ſtrahlende Waͤrme her, und es findet ein unaufhoͤrlicher Austauſch der Waͤrme der verſchiedenen Koͤrper ſtatt. Iſt das Thermometer ebenſo warm, als die Wand, welcher ich es naͤhere, ſo bemerke ich dieſe Ausſtrah - lung nicht, weil bloß die vom Thermometer gegen die Wand aus - ſtrahlende Waͤrme erſetzt wird durch die von der Wand gegen das Thermometer uͤbergehende Waͤrme; dagegen wenn die Wand waͤr - mer iſt, ſehen wir das Thermometer ſteigen, weil es mehr Waͤrme empfaͤngt als verliert, und im umgekehrten Falle ſehen wir es ſin - ken. Im letztern Falle, wo die Wand kaͤlter iſt, hat es das An - ſehn, als ob auch Kaͤlte ebenſo ſtrahlend von der Wand ausginge, wie ſonſt die Waͤrme, und unſre eigne Empfindung iſt, wenn wir uns einem kalten Koͤrper naͤhern, ebenſo; aber offenbar iſt dieſer Anſchein bloß darin begruͤndet, daß die von dem waͤrmeren Thermometer oder von der waͤrmeren Hand ausſtroͤmende Waͤrme nicht ganz erſetzt wird durch die von der Wand oder von dem kaͤl - tern Koͤrper heruͤber kommende Waͤrme. Aus dieſem Grunde fuͤh - len wir uns unangenehm in einem Zimmer, deſſen Waͤnde nicht durchwaͤrmt ſind, wenn gleich der Ofen hinreichend warm iſt.

Ein vorzuͤglich auffallendes Phaͤnomen der anſcheinend aus - ſtrahlenden Kaͤlte iſt folgendes. Wenn man zwei Hohlſpiegel ein - ander ſo gegenuͤberſtellt, daß die vom Brennpuncte A des einen (Fig. 14.) ausgehenden Strahlen, mit der Axe beider Spiegel parallel zuruͤckgeworfen, ſich wieder im Brennpuncte B des andern ſammeln, ſo bringt ein nach A gebrachtes Eisſtuͤck das Thermo - meter B zum Fallen, ſo daß es ſcheint, als wuͤrden die von A aus - ſtroͤmenden Kaͤlteſtrahlen AD, AE, nach DF, EG, und dann nach FB, GB, zuruͤckgeworfen. Die Erklaͤrung iſt aber ganz einfach. Waͤren in A und B gleich warme Koͤrper, ſo wuͤrde von A die Waͤrme nach den Wegen ADFB, AEGB, ausſtroͤmen und ſich in B ſammeln, aber ebenſo viel Waͤrme wuͤrde von B aus auf denſelben Wegen nach A zuruͤckkehren; iſt dagegen A kaͤlter, ſo betraͤgt die ihm ertheilte Waͤrme noch immer ebenſo viel, ſtatt daß die von ihm ausgegangene Waͤrme geringer iſt; B erhaͤlt daher45 keinen vollkommenen Erſatz fuͤr die ausgeſandte Waͤrme, und da B, wenn wir die Hohlſpiegel als ſelbſt gar keine Waͤrme hergebend anſehen, aus dem ganzen Raume FG keine andre Waͤrme em - pfaͤngt, als die von A ausgeſandte, auf dieſen Raum fallende,