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Die Dampfdrucke des Ramsayfettes. Von Herbert Mayer in Cern~uti-Ozernowitz.

(Eingegangen am 25. November 1930.)

Mit einer a. a. O. beschriebenen Methode* wird der Dampfdruck des Gurnmi- fettes yon Ramsay bei Zimmertemperatur und hSheren Temperaturen ge- messen. Die Ergebnisse zeigen, dal~ yon einem bestimmten und konstanten Dampfdruek dieses Fettes nur darm gesproehen werden kann, wenn das Gummi- fett vorher stunden- bzw. tagelang bei einer fiber seinem Schmelzpunkt liegenden Temperatur im Vakuum entgast wurde. Der Dampfdruck des so behandelten

Gummifettes** betrug bei 12,60 C 1,1.10-Smm Hg.

Genaue Messungen des Dampfdrucks des Gummifettes yon R a m s a y

und der ~nderung desselben mit der Temperatur liegen naeh Kenntnis

des Veffassers bisher nicht vor. Bei Woodrow*** finder man nur die Angabe, dal3 in Systemen mit mehreren Schliffen und H~hnen bei An-

wendung yon Ktihlung mit fliissiger Luft unter gleichzeitiger Einwirkung

yon Kokosnul~kohle der Druck yon etwa 10 -6 mm Hg erreicht werden kann, w~hrend dieser Grenzdruck ohne Kiihlung etwa 3-10 -5 mm Hg

betr~gt. Dunoyer****, der das Gummifett vor der Verwendung l~ngere Zeit im Yakuum bei etwa 400 C entgast, teilt mit, dab man dann leicht Drucke yon 10 -5 his 10 - e mm Hg erreiehen karm. Es ist abet auf Grund

dieser Angaben schwer zu entseheiden, ob in diesen mitgeteilten Werten,

die den bei Evakuierung eines Apparats erreichbaren Grenzdruek dar-

stellen, der Dampfdruck des l~amsayfettes die Hauptkomponente ist.

Denn nut in diesem Falle wfirden die obigen Werte ungefiihr die Dampf-

drucke dieses Gummifettes bei Zimmertemperatur darstellen. Mit Rfiek-

sicht auf diese mehr qualitativen Angaben schien es wfinschenswert, ge- naue Messungen des Dampfdrueks dieser Substanz zu machen.

Methode und Apparat. Die Mel~methode ist die gleiche, wie sie vom

Verfasser bei Messung der Queeksilber- und Kaliumdampfdrucke ver- wendet wurde (1. e.). Aueh der Apparat war, abgesehen yon einigen kleinen _~nderungen, dem bei den Kalium-Dampfdruckmessungen gebrauchten gleieh.

Bei der Messung wurde in folgender Weise vorgegangen: Das Ramsay- felt wurde in ein an das l~ohr R 1 (siehe Fig. 4, 1. c.) angeblasenes Glas-

* H. Mayer, ZS. f Phys. {}7, 240, 1931. ** Das untersuchte Fett war yon der Firma Leybold's Nachfolger, K51n,

geliefert und trug die Signatur: Ramsay-Fett z~h, Nr. 1749. *** J. W. Woodrow, Phys. ZS. 15, 868, 1914.

**** Zitiert nach Handb. d. Exper.-Phys. Bd. 1, S. 387.

Herbert Mayer, Die Dampfdrucke des Ramsayfettes. 265

gef~l~ G 1 eingeffihrt und letzteres geschlossen. Dann wurde die ganze

Apparatur ausgepumpt, das Quecksilber im Seitenrohr r bis in das Rohr R 1

gehoben, und zwar so welt, dal~ es bis nahe an die Kapillare K 1 heran-

reichte. Dadurch war auch die Verbindung yon G 1 fiber R 1 und K1 nach t I geschlossen. Bei st~ndigem Pumpen wurde dann das Gummifett in G 1 bis fiber den Schmelzpunkt erwi~rmt und etwa 1 bis 2 Stunden auf dieser Temperatur gehalten, bis keine sichtbare Gasabgabe mehr erfolgte*. Die abgegebenen Gase wurden durch das Rohr R~ yon den Pumpen abgesaugt.

Nach dem Entgasen des Gummifettes wurde das Manometer in der fiblichen Weise mit Hilfe des Quecksilberdampfdrucks bei 0 ~ C geeicht, wobei natfirlich an der Kfihlfalle V flfissige Luft lag. Naeh der Eichung wurde die flfissige Luft wieder weggenommen, alas Quecksilber aus R 1 und r entfernt und nun das Gummifett im Vakuum mittels einer geeigneten u in flfissigem Zustande yon G1 in den schwaeh U-fSrmigen

Teil yon R 1 fiberffihrt, und zwar aueh so welt, dal~ es bis nahe an die

Kapillare K 1 heranreichte. Auf die gewfinschte Temperatur wurde es mit Hilfe des durch S

fliel3enden 01bades gebracht; sie wurde mit einem Kupfer-Konstantan- thermoelement gemessen, dessen eine LStstelle im Olbade ganz nahe der Oberflache des bis nahe an die Kapillare heranreiehenden Gummifettes lag. Die andere LStstelle lag in schmelzendem Else.

Ergebnisse. Legt man nach Einffihrung des Gummifettes in R 1 und nach Abkfihlung desselben bis auf Zimmertemperatur an die Kfihlfalle flfissige Luft, so schlagt das Manometer bei einer Empfindliehkeit yon 1 , 1 5 - 1 0 - e m m Hg pro 1 mm Manometeraussehlag etwa 150mm aus.

Dieser Ausschlag beginnt abet sofort kleiner zu werden; er f~llt anfangs rasch, sparer immer langsamer, bis er schliel31ieh nach vielen Stunden einen fast konstanten Weft annimmt. D~ese Abnahme des beim Anlegen der flfissigen Luft eintretenden Aussehlags trotz konstanter Temperatur wurde nun weder bei den Quecksilber-Dampfdruckmessungen noch bei den Kalinm-Dampfdruckmessungen beobaehtet. Im ~alle der Queck- silber-Dampfdruckmessungen z.B. schlug das Manometer im Augenbliek des Anlegens der flfissigen Luft an V aus, jedoch blieb, wie a. a. O. erwiihnt wurde, dieser Ausschlag auch stundenlang konstant, wenn die Temperatur ebenfalls konstant gehalten wurde.

* Es muB hier betont werden, dal~ das Gummifett bei diesem ersten Er- wfixmen sehr grol3e Gasmengen abgibt; es sollte aus diesem Grunde vor seiner Verwendung als Schmiermittel yon Schliffen und H~hnen immer erst im Vakuum sorgf~ltig entgast werden.

266 Herbert Mayer,

Der hier beobachtete anf~ngliche Ausschlag setzt sich nun aus zwei

Teilen zusammen: Ein Teil wird durch das AbstrSmen der Quecksilber-

d~mpfe aug dem 11aume hinter der Kapillare, in welchem sieh auch das

l~amsayfett befindet, verursacht; denn vor Anlegen der fliissigen Luft

ist ja die ganze Apparatur, alsd auch jener kleine Raum, yon Hg-D~mpfen

erffillt. Ein zweiter Teil des Ausschlags ist dureh den Dampfdruck des

Gummifettes verursacht. Es ist nun sehr leicht, die beiden Teile von-

einander zu trennen. Man schlieBt zu diesem Zwecke den Raum I vor der

Kapillare, in welehem sich sonst die Subseanz, deren Dampfdrucke gemessen

werden sollen, befindet, vorerst leer ab und legt an die Kfihlfalle fliissige

Luft. Wieder beobachte~ man einen anfi~nglichen Ausschlag, der jedoeh

jetzt nur etwa 60 mm betri~gt (bet unveriinder~er Empfindliehkeit des

Manometers) und schnell zuriickgeht. ~ach etwa 20 big 80 Minuten ist

er vollkommen versehwunden, das Manometer ist in die Ruhelage zurfiek-

gekehrt. Man kennt somit genau den frfiher erwiihnten ersten Tell des

Aussehlags und seine Abklingzeit, kann also jetzt fiber den zweiten Teil

ebenfalls bestimmte Angaben machen. Letzterer aber ist ein MaB ffir den

Dampfdruek des Gummifettes.

In der folgenden Tabelle 1 ist in der ersten Kolonne diese zweite Kom-

ponente des Ausschlags eingetragen, in der zweiten Kolonne die den Aus-

sehl~gen des Manometers entsprechenden Dampfdrueke, in der dritten Kolonne

die Zeit, gereehnet vom Zeitpunkt des Anlegens der flfissigen Luft. Die vor

dieser Messung durch Eichung mit Hg bestimmte Empfindlichkeit des Mano-

meters ist am Kopfe der Tabelle angegeben, ebenso die Temperatur des

Gummifettes, die w~hrend der ganzen Messung konstant gehalten wurde*.

Tabelle 1. Temperatur des Gummifettes 15,60 C. Emp/indl~ehkeit 1,15.10 - 8 mm Hg pro 1ram Manometeraussehlag.

Ausschlag Dampfdruck m m mm Hg

95 1,1 �9 10 -4 85 9,8 �9 10 -5 80 9,2.10 -5 75 8,6.10 -5 71 8,1 �9 10 -5 67 7,7.10 -5 62 7,1 �9 10 -5 50 5,8 �9 10 -5 49 5,6 �9 10 -5 47 5,4.10 -5 45 5,2 �9 10 -5

Zeit

Std. ] Min.

o

lO 15 20 25 30

30 45

Ausschlag Dampfdruck m m m m H g

44 5,0 �9 10 -5 42 4,8 �9 10 -5 41 4,7 �9 10 -5 40 4,6 �9 10 -~ 39 4,5 �9 10 -5 38 4,4 �9 10 -5 36 4,1 �9 10 -5 34,5 4,0.10 -5 34 3,9.10 -5 34 3,9 �9 10 -5 16,5, 1,9 �9 10 -5*

Min.

2 2 15

30 45 -

30 4 - - 4 3O

3O 18 - -

* Dem letzten Wer~ der Tabe]le entspricht eine Temperatur von 13,60 C.

Die Dampfdrucke des Ramsayfettes. 267

Man ersieht aus dieser Tabelle, dal~ der Ausschlag zuerst ziemlieh rasch, dann framer langsamer abnimmt. Nach etwa 5 S~unden ist diese Abnahme nut noch bei Beobachtungszeiten fiber einer Stunde zu bemerken.

Nach etwa 20 Stunden ist der Aussch]ag fast vSllig konstant. Man muB aus diesem Ergebnis wie auch aus allen folgenden Beobaehtungen schliel~en, dab der Dampfdruck des Gummifettes sich aus mehreren Komponenten zusammensetzt, die verschiedenen leichter bzw. schwerer verdampfenden Komponenten des Gummifettes entsprechen. Die beobachtete Abnahme des Dampfdruekes ist dann leicht durch die Annahme zu erkl~ren, dab in der obersten Schicht tier Gummifettoberflache infolge rascheren Ver- dampfens der flfichtigeren Komponenten eine zunehmende Verarmung an diesen und daher eine Abnahme des Dampfdruckes eintritt. Solange das Fett fest ist, wird diese Verarmung nur zu einem sehr kleinen Tell dureh Diffusion der flfiehtigeren Bestandteile aus dem Innern an die Ober- fl~che ersetzt werden, der Dampfdruck mull also standig bis zu einem be- stimmten Grenzwert abnehmen.

DaB dieser Grenzwert nieht mehr sehr verschieden ist yon dem letzten in der Tabelle gegebenen Wert, ersieht man aus Tabelle 2. Sie enth~lt die Ergebnisse der Fortsetzung der Messung, deren erste Ergebnisse in Tabelle 1

eingetragen sind; an dem Manometer lag ununterbroehen flfissige Luft (3 Tage) und dureh S floB ebenfa!ls ununterbroehen 01 yon Zimmer- temperatur. Die erste Kolonne der Tabelle 2 enth~.lt die Temperatur, die zweite den gemessenen Dampfdruek, die dri t te die Zeit, gereehnet yore Zeitpunkt des Anlegens der flfissigen Luft an das Manometer.

Tabelle 2.

Temperatur Dampfdruck Zeit oc mm Hg S t d n .

] 3,5 12,9 12,6 13,8

1,9 �9 10 -5 1,7.10 -5 1,1 . 10 -5 1,2 ~ 10 -5

18 42 66 72

Man sieht, dab mit der Zeit noch eine weitere Abnahme des Dampf- drucks eintrat, jedoeh is~ diese gegenfiber der im ersten Tell der Messung beobachteten klein. In einer zweiten Messungsreihe wurde wieder nach 19 Stunden nach dem Anlegei/ der flfissigen Luft bei einer Temperatur yon 14,00 C ein Dampfdruck yon 1 , 9 . 1 0 - S m m Hg gemessen, welcher mit dem in der ersten Messungsreihe nach der gleichen Zeit beobachteten Wert fast identisch ist.

268 Herbert Mayer,

Man kann auf Grund dieser Ergebnisse sagen, dab bei einer Temperatur

yon etwa 13 ~ C der Grenzdampfdruek, den das z~he Ramsayfett nach l~ngerem Stehen im Hochvakuum hat, etwa 1,2.10 -5 mm I-Ig ist.

Gleiche Beobachtungen wie bei der obigen Zimmertemperatur wurden auch bei hSheren Temperaturen gemacht, doch konnten in diesen F~llen

aus technisehen Grfinden die Messungen nicht fiber so groBe Zeitintervalle ausgedehnt werden, um zu einem Grenzdampfdruck des Gummifettes bei

der betreffenden Temperatur zu kommen. Die ]m ~olgenden gegebenen Werte sollen daher nut als ann~hernd angesehen werden, die Enddampfdrucke

des Gummifettes bei versehiedenen Temperaturen sind sicherlich noch

kleiner, l~fir das praktische Arbeiten jedoch dfirften die ~eiter unten

mitgeteilten Werte yon Wiehtigkeit sein, da es wohl selten vorkommt,

dab dem Gummifett vor seiner u die flfiehtigeren Bestandteile

so sorgf~iltig entzogen werden. Tabelle 8 enth~lt in der ersten Kolonne die Temperaturen des Gummi-

fettes, in der zweiten die Anfangsdampfdrueke, in der dritten die Zeit,

naeh deren Ablaut die in der vierten Kolonne gegebenen Dampfdrueke beobachtet wurden. Innerhalb dieser Zeitintervalle warde die entspreehende

Temperatur konstant gehalten.

Tabelle 3.

Anfangsdampf- Zeit Dampfdruck Temperatur druck oC mm Hg Stdn. mm Hg

17,0 25,8 31,0 34,7 35,0 35,0 37,3

6,8 �9 10 -5 1,1 10 -4 1,8 10 -4 3,4 10-4 2,4 10 -4 2,4 10 -4 3,3 10 -4

5,6.10 -5

2,4.10 -4 1,8" i0 -~ 0,9. I0 -~ 2,8.10 -4

Bei Ann~herung an den Schmelzpunkt* bzw. ~berschreiten desselben beginnt der Dampfdruck plStzlich sehr stark zu steigen; ~ndert man in

der Nahe dieses Punktes die Temperatur nur um wenige zehntel Grad,

so ~ndert sieh der Ausschlag des Manometers um viele 100 mm. Dies ist wohl darauf zurfickzuffihren, dab nach dem l~lfissigwerden des Gummi-

fettes leicht flfichtige Bestandteile aus dera Innem an die Oberfl~che kommen. So stieg z.B. der Dampfdruck bei Erw~rmen yon 37,6 bis 88,80 G yon 3,8.10 -~ mm Hg his 1,2.10 -8 mm Hg.

* Das vom Verfasser verwendete Gummifett begann bei etwa 360 C zu schmelzen, bei 410 C war es diinnfliissig.

Die Dampfdruoke des Ramsayfettes. 269

Er~,firmt man fiber den Schmelzpunkt und h~lt diese Temperatur

einige Stunden lang konstant, so erhiilt man bei darauffolgendem Abkiihlen

Werte, die den Endwerten des Dampfdruckes naheliegen, wie man aus

der folgenden Tabelle 4 ersehen kann. Die Empfindlichkeit des Manometers

betrug in dieser Mel3reihe 2,50- 10- ~ mm Hg pro 1 mm Manometerausschlag.

Tabelle g.

Temperatur Dampfdruck Temperatur Dampfdruck oc mm ltg oC mm Hg

38,8 34,0 29,0 25,0 24,0

3,2 �9 10 -4 1,5.10 -4 7,3 �9 10 -5 5,0 �9 10 -5 4,5 �9 10 -5

21,4 18,5 17,5 16,5

3;5.10 -5 2,0.10 -5 1,7 �9 10 -5 1,5 �9 10 -5

Herrn Prof. E. B a d a r e u , in dessen Inst i tut die Messungen ausgefiihr~

wurden, sage ich fiir die Untersti i tzung der Arbeit meinen besten Dank.

CernSut~ (0zernowitz), Ins t i tu t ftir Experimentalphysik, Oktober 1930.