29. Bestimmunng dev Ausdehmunq des Wassew xwiwhen 0 und 40"; vom P. Chappuis .

Die Nethode , nach welcher die folgenden Messungen aus- gefuhrt wurden, ist die cles Dilatometers. Als Gefass diente ein 110 cin langes cylindrisches Rohr aus Platiniridiuni von circa 38 mni Durchmesser, schlossen, am anderen an lothet war.

Der Inhalt wurde zuerst gefiillten Gefisses bestimmt. ergahen :

1 1c 2 1 3 1

Mittel 1

das an einem Ende rund ge- ein Capillarrohr aus Platin ge-

durch Wagungen des mit Wasser Drei unabhangige Bestimmungen

038mC 73H). 0% 735 038 729

038 734

Busdeehimng des I'latiniridiums. Obgleich die Ausdehnungs- coefficienten ilieser Legirung auf verschiedenen Proben vielfacli bestimmt worden sind, und die Resultate nur geringe Ab- weichungen zeigen, so inusste doch fiir die hier erforderliche Genauigkeit die lineare Ausdehnung des Platiniridiumgefasses eigens bestimmt werclen. Zu diesem Zwecke waren an beiden Enden des Rohres zwei kleine warzenformige Verdickungen der Wandung angebracht worden, die fiach geschliffen wurden. Auf diese spiegelglatt polirten Flachen wurden in 1 m Abstaiid feine Striche mit einem Diamanten gezogen. Das Gefkss wurde d a m im Wassertrog des Comparators neben dem aus gleichem Metal1 bestehenden Meter Nr. 13 des internationalen Bureaus gelegt und die Differenz zwischen beiden bei zwolf verschiedeiieii Tempernturen bestimmt.

Die Messungen ergaben folgende Resultate :

AusdeJtnuny des P'assers. 203

Temperatur Langendifferenz in Mikron Uebrigbleibende in der Normalscala Beobachtet Berechnet Fehler

0,194 +1,15p +0,36p + 0,79

4,313 + 0,73 + 0 4 7 +0,26 0,211 + 0,23 + O,37 -0,14

9,380 +0,00 + 0,59 -0,59

10,046 4-0233 +0,61 -0,28 15,276 + 0,23 + 0,74 -0,51 19,779 + 0,43 + 0,85 -0,42 20,269 + 1,06 - +0,86 + 0,20

25,629 + 1,22 + 0,99 + 0,23 30,099 + 1,74 + 1 , l O +0,64 32,950 + 1,36 + 1,18 +0,18 36,028 + 0,95 + 1,25 - 0,30

Aus diesen Beobachtungen erhalt man, nach der Methode der kleinsten Quadrate, folgenden Werth fiir den relativeil Ausdehnungscoefficienten :

1 0 - 9 . 2 , m . Der Ausdehnungscoefficient des Maassstabes 13 ist friiher

von Dr. R. Beno i t durch umfangreiche Messungen bestimmt worden.') Er fand fur denselben

10-9(8605,5 + 1,792 t). Hieraus folgt der lineare Ausdehnungscoefficient des Platin-

iridiumgefasses

und der cubische 10-"(8608,0 + 1,792 t)

10-g(2584 + 5,598 t ) . 2,

Besohreibung der Methode. Das Dilatometer steht mittels eines circa 60 cm langen

Capillarrohrs aus Platin mit dem Hlilfsapparat (vgl. Figur) in

1) R. Henoi t , Travaux et Memoires du Bureau international dee F. et M. 2. C. p. 139.

2) Es ist zu beachten, dass ein Fehler von 1 Millionstel in der Llinge, oder hier von 1 Mikron, in der Beetimmung des Inhaltes einen Febler von 3 Millionstel oder 3 Mikroliter zur Folge bat. Wollte man im gegenwlirtigen Fall uberall die sechste Decimrle der Dichte sicher er- halten, ao sollte bei jeder Temperatur die Lringe des Gefii.sses bis auf wenigstens 0,2 p bekannt sein.

204

Verbindung. Dieser besteht aus einem verticalen U-f6rmigen Glasrohr , das einerseits direct um das Platinrohr geschmolzeti worden ist, uriten eine kugelfijrmige Erweiterung von circa 30 ccm 1nh:tlt traigt und andererseits in ein horizontal ge- theiltes Glasrolw a b von beknnntem Inhalt und Cdiber ausliiuft.

1st das Dilatometer C und der obere Theil cles dainit verbundenen Hiilfsgefasses bis zur Hohe m mit luftfreiem Wasser und der iibrigc Theil n i t Quecksilber gefiillt worden. so wird, wie leicht ersichtlich, jedes Volum M’asser . welches infolge der Ausdehnung vom Dilatometer in das Hiilfsgefass einfliesst . ein gleiches Volum Quecksilber durch das Capillar- rohr verdrangen. Das verdrangte Quecksilber knnn in einem untergesetzten Naipfcheii e ~ufgefmgen und gewogen wcrden.

Dadas Dilatometer

1’. Ciiapp 11: i.s .

n mit der grossen Wasser-

e masse den Ternperatur- schwankungen ausserst lnngsam folgte und sich deshalb seine Tempe-

ratur im Augenhlick der Abtrennung des zu wagenden Queck- silbers nicht mit Sicherheit Lestimmen liess , so verfuhr icli in folgender Weise. Ich liess die Temperatur des Rades, in welchem sich das Dilatometer befand, etwas hoher steigen als die gewahlte Temperatur der Messung. Die Abtrennung wurde dann bei langsam sinkender Temperatur vorgenommen, sodnss der Meniscus des Quecksilberfadens sich in dem ge- theilten Raum a b des Capillarrohrs bewegte. Es liessen sich nun die mittlere Fadenlange und die entsprechende Tempe- ratur durch langere Beobachtungsreihen bestimmen , indem letztere constant gehalten oder ein wenig hin und her variirt wurde, urn die Tragheitsfehler des Dilatometers auszugleichen.

Bei diesen Messungen ruhte das Platiniridiumgefass stets auf zwei festen Lagen in der Mitte eines geraumigen doppelten Kupfertroges, der init Wasser gefiillt und mit einer Glasplatte bedeckt war.

Zur Messung der Temperatur dienten vier mit Clem Wasser- stoffthermometer direct verglichene Normalthermometer aus hnrtem Glas , welche um rlas Dilatometergefass symmetrisch geordne t waren.

Au.vdehm?~.q des Itussei*s. 205

Die iiothigc Gleichformigkeit der Temperatur wurde durch kriiftiges Umriihren des Wasserbades mittels zwei Scbrauben erreicht. Da die Ablesung der Thermometer durch die nur auf der Unterseite bespiilte Glasplatt,e stattfand, so war dabei die Bewegung des Wassers nicht storend und das Umriihreii konnte walirend der ganzen Beobachtungsreihe fortgesetzt werden.

Urn die Temperatur des Hiilfsgefasses mit Sicherheit re- guliren und bestimmen zu konnen , war dasselbe voii eineni besonderen Wasserbad umgeben, in welches ein Thermo- meter tauchte.

Messungen. Nach der beschriebenen Methode wurde die Ausdehnung des Wassers zwischen 0 uncl 40" durch 39 Ver- suchsreihen bestimmt. Jede einzelne Beobachtungsreihe be- stand aus 10 Ablesungen der vier Normalthermometer, des Meniscus im Capillarrohr und der Temper:itur des Hiilfs- gefasses , welche in Intervallen von drei Minuten aufeinander folgten.

Dcr Barometerstand und die Niveaudifferenz der Queck- silberkuppen in den beiden Schenkeln des Hiilfsapparntes wurden bei jeder Beobachtungsreihe gemessen.

In der folgenden Tabelle habe ich die Ergeb- nisse der Beobachtungen nach wachsenden Temperaturen ge- ordnet. n i e erste Columne giebt die Ordnungszahl nach der Zeit an, die zweite dic Temperaturen T in der normalen Wasserstoffscale, in der dritten sind die auf 760 iiim Druck') reducirten beobachteten Volumina eines Liter Wasser ein- getragen; unter o - c stehen endlich die nach der definitiven Ausgleichung der Resultate ubrig bleibenden Fehler.

Resultate.

1) Hierbei wnrde die Aenderung der Compressibilitiit des Wassers mit der Ternperatur nach den Angaben von A m a g a t berucksichtigt. Es sei noch bemerkt, dam daa Capillsrrohr, in welchem sich das Queck- silber hin- und herbewegt, einen inneren Querschnitt von 1 qmm hatte. Bei Anwendung eines kleineren Querschnittes werden die Krummungs- anderungen der Menisken sehr storend, indem sie Drucklnderungen ver- ursachen. Um diese bei den vorliegenden Messungen mogliehst zu re- duciren, wurde vor jeder Ablesung etwaa trockene Luft in die Capillare eingepumpt und wieder herabsgelassen. Dadurch entstand ein neuer Meniscus, dessen Kriimmung noch darch kleinc Erschiitterungen ver- mindert wurde.

206 1'. Chappuis.

Nr. rler Beobachtung

1 3

38 39 31

15 3

14 13 4

lti 17 5

18 12

19 6

11 32

7 33 10 8

22 9

21 20 25 36 23

29 24 30 26 37

27 35 34 28

Temperatur Norrnalscals

0,000 0,000 0,000 0,000 0,255

0,288 0,523 1,063 1,866 2,385

2,841; 3,587 3,983 4,437 5,088

5,963 5,39 1

6,994 7,742 7,812

8,403 8,948 9,881

10,796 10,906

12,391 13,314 14,681 17,017 20,424

22,477 25,350 28,067 30,527 32,277

35,171 36,972

40,929 37,098

Bcob;ichtetc Voluininn 1 ml 1. 1 000 000 + 133,221. + 132,84 + 130,72 + 130,72 + 113,Ol

+ 112,72 + 100,49 + 69,69 + 35,62 + 20,79

+ 9,34 + 1,25 + 0,oo + 1,16 + 9,63 + 15,50 + 30,03 + 70,46 + 107,71 + 112,91

+ 148,82 + l i9,91 + 21;1,54 + 114635 + 358,37

+ 520,86 + 635,50 + 824,27 + 1 199,77 +1 859,44

+2 314,36 + 3 025,81 + 3 770,27 + 4 503,19 + 5 059,28

+ 6 034,29 + 6 674,41 + 6 719 36 +8,177,21

0 - c

+ 1,03 + 0,65 -1,47 -1,47 - 1 ,$I I

+2,10 + 0,27 -0,h1 + 0,60

0,00 + O,60 -0,09 + 0,34

+ 0,21 -0,33 +0,51

+ 0,42 -0,M + 0,Ol

--0,09 + 0,52 + 0,26 -0,02

+0,10 + 0,66 -1,5n -0,70 -1,28 --1,28 + 0,82

+ 1,93 + 0,40

-0,07

-0,61

-0,78

-0,58

-0,25

-0,55 -0,47

Ausdeiinuy des ilussers. 207

Die Ausdehnung des Wassers konnte durcli deli Aus- clruck :

a + b t + c t 2 + d t s + e t 4

in befriedigender Weise nur zwischen 17 und 40" dargestellt werden. Die Constanten des obigen Ausdrucks, welche nach der Methode der kleinsten Quadrate aus den Beobachturigeii sich ergeben , sind :

u = + 130,19028 h = - 65,768924 e = + 4,3794909 x 10-4. c = + 8,679663 0

d = - 7,335 773 6 x

Fur die Darstellung der Beobnchtungen zwischen 0 und 17" wurden die Abweichungeri von dem berechneten Ausdruck auf Millimeterpapier aufgetragen und die Correctionen durch graphische Interpolation bestimmt.

Die Resultate dieser Messungen habe ich in folgender Ta- belle zusammengefasst. Daneben stehen die Ergebnisse meiner friiheren Bestimmung'), die nach derselben Methode, aber mit einem Glasgefass erhalten wurclen und vollstandig unabhiingig von den letzteren sind.

Temperatur Dichte des Wassers Temperatur Dichte des Wassers in 3er Bestimmung in der Bestimmung

Normalscala 1897 0 0,9998674 1 0,999927 2 2 0,9999682 3 0,9999923 4 1,0000000

5 0,999991 8 ti 0,999968 1 7 0,9999294 8 0,9998760 9 0,9998085

10 0,9997272 11 0,9996324 12 0,9995247 13 0,9994047 14 0,9992725

1892 Normrlscala 1897 0,999 868 1 15 0,999 128 .i 0,999 927 6 16 0,9989724 0,999 969 8 17 0,9986043 0,999 992 6 18 0,9986248 1,000 000 0 19 0,9984343

0,999 991 6 20 0,9982328

0,999 929 3 22 0,997 798 8 0,999 876 2 23 0,997 5665 0,999 809 3 24 0,9973244

0,999 728 5 25 0,9970726 0,999 634 2 26 0,996811 4 0,999 526 8 27 0,9965409 0,999 406 4 28 0,996261 3 0,999 273 6 29 0,9959728

0,999 967 8 21 0,9980209

1892

0,998 972 2 0,998 803 9 0,998 ti24 5

0,999 128 9

0,998 434 0

0,998021 1 0,998 232 7

0,997 799 1 0,9!17 567 2 0,997 325 5

0,997 074 1 0,996 813 2 0,996 543 1 0,996 263 9 0,995 975 7

1) Prochs Verbaux des SBances de 1892 du Gomite international des poide e t mesures p. 139 ff.

Tcmperatur Dichte tles Wassers in der Bestimmung

Normalscala 1897 I892 30 0,995 675 5 0,995 678 7 31 0,995 369 5 0,995 373 0 32 0,995 055 2 0,995 058 6 33 0,994 732 4 0,994 735 9 34 0,994 401 4 0,994 404 6 35 0,994 062 3 099,4 065 1

'l'einperatur Dichtc des Wassers in der Bestimmung

Normalscala 1897 1892 36 0,993 715 0 0,993 717 2 37 0,993 359 8 0,993 361 3 38 0,992 996 7 0,992 997 2 39 0,992 625 8 0,992 624 8 40 0,992 247 1 0,992 244 3

Zwischen diesen Bestimmungen, denjenigen von den Herreii Th ie sen , Schee l und Dies se lho r s t nach der absoluten Methode l) und den von Marek2) durch hydrostatische Wa- gungen gefundenen Resultaten bestehen noch Abweichungen von einigen Einheiten der sechsten Decimale.

SBvres , August 1597.

1) T h i e s e n , S c h e e l u. D i e s s e l h o r s t , Wied. Ann. 60. p. 340.1897. 2) M a r e k , Wied. Ann. 44. p. 172. 1891.