1881. A N X A L E N .x 2.

DER PHYSIK UND CHEMIE. NEUE F O L G E . B A N D XII.

Die bisherigen experimentellen Untersuchungen fiber die Absorption der ( h e durch feste Kijrper befamen sich fast ausschliesslich mit der relotiven Bestiinmung der Mengen verschiedener Gase, welche bei gewohnlicher Temperatur und mittlerem Barometerdruck auf der OberAliche des Kor- pers verdichtet werden. So hnben d e S a u s s u r e , H u n t e r u. it. l ) f i r einige por6se Korper die Absorptionscoiifficienten der verschiedenen Gase bestimmt.

Xus seinen Versuchen zieht d e S a u s s u r e folgende Schlusse :

1) Das Vermogeu der Gasverrlichtung ist allen Eiirpern gemein, die einen gewissen Grad von Porositst besitzen.

2) Die Absorption variirt mit dem Durchmesser und der Gestalt der Poren, ferner mit dem specifischen Uewicht und der chemischen Beschaffenhei t des porosen Kiirpers.

3) Die Absorption nimmt mit dem Druck nicht pro- portional zu, sondern wPchst langsamer.

4) Die Absorption nimmt mit wachsender Temperatur ab. 5 ) Bei der Absorption der Gase durch die Kohle wird

\Viirme frei. Es sei mir erlaubt, den Versuch von d e S a u s s u r e , auf

dem der erste Theil des Satzes Nr. 2 beruht, hier naher zu

S m i t h , Lieb. Ann. Suppl. 8. p. 262. 1862-63. Calvert , Journ. of the chem. SOC, j. p. 297-98. 1867. Hunter, Phil. Mag. 86. 1863; Joarn. of the chem. m., 3. p. 285-90. 1865; 6. p. 160-64. 1867; (1. p. 186-92. 1868.

. ~ _.

1) Vergl. de Sauesure, Gab. AM. 47. p. 113. 1814.

8. p. 73-74. 1870; 0. p. 76-79. 1871; 10. p. 64-51. 1872. Ann. d. Phyr e Cbcm N. P. YII. 11

162 P. chappuis.

erortern. Die Beschreibung desselben in Gilb. Ann. Bd. 47, p. 140 lautet folgendermassen:

,,Um den Einfluss kennen zu lemen, welchen die Poro- si t l t oder der Aggregatzustand des festen Kbrpers auf sein Absorptionsvermbgen hat, verglich ich miteinander die Gasmengen , welche dasselbe Stiick Buchsbaumkohle ganz und in ein unfilhlbares Pulver zerrieben, verschluclte.

Das Stuck Buchsbaumkohle wog 2,94 gr., hatte ein Volumen von 4,92 ccrn und absorbirte, mittelst der Luft- pumpe luftleer gemacht, 35l/, ccm oder etwa 7'/, ma1 ihr Volumen an atmosphikischer Luft.

Sie wurde nun zu einem unhihlbaren Pulver zerrieben und in eine Glasrahre gebracht, die an beiden Enden mit Gaze verschlossen wurde; in diesem Zustande betrug bei gleichem Gewicht wie zuvor ihr Volumen 7,3 ccm, und sie absorbirte nach dem Auspumpen nur 203 ccm atmosphlrische Luft oder das dreifache ilires Volumens im pulverisirten und das 4l/, fache des Volumens im festen Zustande. Durch die Zerstorung, Oeffnung und Erweiterung einer grossen Zahl der kleinen Zellchen der Kohle wurde also ihr A l - sorp tionsvermagen bedeu tend geschwach t, und die Verdicli - tung der Gase in den festen Korpern mhrt uns auf ein analoges Resultat, wie das Ansteigen der Fliissigkeiten in den Haarrbhrchen: beide stehen nlmlich im umgekehrten Verhllltniss der inneren Durchmeaer der Rbhren."

Dass dieses Resultat mit unserer gegenwhtigen Vor- stellung von der Oberfliichenverdichtung nicht im Einklang steht, ist leicht einzusehen. Nimmt die Absorption mit der Grbsse der Oberflliche, welche vom featen Karper dem Gase dargeboten wird, nicht zu, so kann diese Erscheinung nicht wie bisher als eine einfache Oberfllchenwirkung angesehen werden. Bus diesem Grunde hielt ich es ftir angezeigt, vor nllem den Verauch von de S a u s s u r e zu wiederholen, urn mich von seiner Richtigkeit zu iiberzeugen.

Zu diesem Zwecke bediente ich mich des Taf. 11 Fig. 1 dargestellten Apparates. Die Kugel K yon etwa 25 ccm Inhalt ist mittelst des Glasschliffes A mit der verticalen engen Barometerrohre b verbunden, deren unterea Ende in

P. Chuppuid. 163

Quecksilber taucht. In die Rohre b mtindet unterhalb Ton A eine zweite rnit einer Kugel R yon 29,14 ccm Inhalt ver- sehene Rohre c, welche einerseits durch den Hahn H vom iibrigen Apparat, andererseits durch den Hahn S von der mit c communicirenden Tbpler'schen Qnecksilberpumpe abge- schlossen werden kann.

Nachdem der Inhalt des Rohres und der Kugeln be- stimmt worden war: nahm ich die KugelKab, ftillte sie mit Stiickchen ausgeglikhter Kohle, verstopfte daa Elohr mittelst Baumwolle und evacuirte den wieder zusammengesetzten Apparat. Gleichzeitig erwiiirmte ich die Kugel h' mit einem Bunsen'schen Brenner , urn das verdicbtete Gas vollstilndig zu vertreiben. Als das Vacuum moglichst vollkommen war. und infolge dessen das Quecksilber in der Rohre b die Ba- rometerhohe erreichte, liess ich es durch Heben des Queck- silberspiegels in Q in die beiden Rahren c und b bis ober- hnlb des Hahnes Hsteigen, schloss letzteren und liess trockene Luft in die Kugel R einstromen.

Der Barometerdrack, linter welchem diese Luft stand. murde nun abgclesen und die Temperatur bestimmt, worauf cler Hahn S zugemacht, und der Hahn H wieder geoffnet n-urde. Die Luft, welche dann aus der Kugel R ausstrbmte. verdrangte das Quecksilber und kam mit den Kohlenstikckchen in K in Beriihrnng.

Elatte das Quecksilber in der Barometerriihre eine un- veranderliche Hahe erreicht, was erst nach 30 Minuten der Fall war, so beobachtete ich die Temperatur und den Druck und bezeichnete durch eine Marke z auf der Barometer- rohre b den Stand des Queckailbers in deraelben.

Hierauf wurde die Kohle aua der Kugel K heraus- genommen und in einem Achatm6rse.r zu einem sehr feinen Pulver zerrieben. Es wurden mit dem Kohlenpulver die- selben Meaaungen rorgenommen, wie mit den Kohlenattickchen. Als dann das Quecksilber in der Barometerrbhre b einen unveranderlichen Stand hatte, brachte ich durch Heben des Quecksilberspiegels in Q das Queckeilber in der Bohre b bis auf die Hbhe der Marke z und beobachtete Drnck und Tem- peratur des Gases.

11.

Kohle in StUcken Abeorbirte Luftmenge 6,71 ccm Enddrnck . . . . . %0;2 mm Tempratur . . . . 20,20

Pulverieirte Kohle

250,4 mm 6,79 ccm

LW,9 0.

164 P. Chqjpuis.

Bus den beknnnten Dimensionen des Apparates und den beobackteten Grassen liess sich darauf die absorbirte Luftmenge berechnen. Ee ergab sich demnach:

Yan sieht hieraus, dass trotz der hilheren Temperatur die pulverisirte Kohle eine . grassere Yenge Luft condensirte, als die Kohle in Stticken. Ich komme somit zu einem Re- sultat, das mit unserer Vorstellung von den Absorptions- erscheinungen der Gase durch feste K6rper im Einklange steht. Ich glaube, dass die Abweichung, welche de S a u s - sure’s sonst so genaue Resultate hier aufweisen, in derUn- vollliommenheit der damaligen Luftpumpen ihren Grund hat.

Die Abhbgigkeit der Absorption yon Druck und Tem- peratur, welche zwar yon de S a u s s u r e angedeutet, aber nicht weiter verfolgt wurde, ist bis jetzt noch nicht der Gegenstand einer griindlichen Untersuchung geworden. Da die Erforschung dieses Gebiets der kinetischen Theorie der Gase, welche in neuerer Zeit so viele neue Gesichtspunkte eroffnet hat, einen weiteren Anhaltspunkt liefern kirnnte, habe ich die folgende Untersuchung unternommen. Dieselbe e n U t Beobachtungen iiber die Abhhgigkeit der Absorption: 1) vom Drnck zwischen 0 und 760 mm ; 2) .yon der Tempe- ratur zwischen 0 und 83O.

Als absQrbirende Substanz habe ich die Kohle gewiihlt, da dieselbe die Gase atark absorbirt und zu den meisten friiheren Versuchen gedient hat.

Da iibrigens die Kohle nur mit Kohlendure in Beriih- rung kam, so konnte der Process von keinerlei chemischen Umsetzungen begleitet werden, was eine ObeAIichenvergn- derung ausrchloss. Die Kohlensanre schien mir ausserdem zu diesen Versuchen besondere geeignet, M?eil sie eins der am genauesten bekannten Gase ist und von Kohle in grosser Menge verdichtet wird.

Zur Vntersuchuag der Abhhgigkeit der Absorption Ton Druck und Temperatur diente der Taf. I1 Fig. 2 darge-

P. ChqppTiis. 165

stellte Apparat . welcher aus folgenden filnf Haupttheilen bestand:

1) zwei cylindrischen Glssgehssen G und K, 2) einem Manometer M, 3) einer Reaervoirflasche F; 4) einem Erwlir- mungsapparate E: 5 ) einem Barometer.

1) Das eine A' der cylindrischen Glasgeflisae G und K: deren Inhnlt durch Wasserwggung bei 4 O genau bestimmt worden war, und bei O o 173,460 ccm und 136,638 ccm be- trug, enthielt die zur Absorption hestimmte Kohle, deren Volumen nach folgendem Verfahren ermittelt wurde.

Eine Anzahl Kohlenstiihchen von Pkffenhutholz, welche im Handel als ,.Fusains" bekannt sind, wurden in eine dick- wandige , an einem Ende diinn ausgezogene Verbrennungs- rbhre gebracht und erhitzt. Als die Temperatur iiber 100° gestiegen war, verlor die Kohle eine groase Menge Wosaer, welches bei gewbhnlicher Temperatur darin yerdichtet war. Die Verbrennungsrbhre wurde dann allmiihlich bis zur Roth- pluth erhitzt, sorgfaltig eracuirt und zugeschmolzen. Nach dem Erkalten wurde die ausgezogene Spitze unter ausge- kochtem Wasser abgebrochen. Dieses drang in die Rbhre und fullte die Poren der Rohle. Um die kleinsten Poren der Rohle, in melche Flnssigkeiten vielleicht nicht, wohl aber Gase eindringen konnen, ebenfalls mit Wasser zu fallen, er- hitzte ich in gesattigtem Wasserdampfl) mehrere Tage lang die Kohle, welche unterdessen in das mit destillirtem Wasser gefilllte Ge&s K gebracht worden war. 81s die von Zeit zu Zeit wiederholten Wligungen dea G e b e s K keine Ge- wichtszunahme mehr anzeigteh, nahm ich an, dass die Kohle vollstbdig durchtrhkt sei. Das zuletzt beobachtete Gewicht des mit destillirtem Wasser nnd Kohle gefallten Gef&sseN X war 211,869 g im luftleeren Raume.

Each sorgflrltiger Entfernung dea Wamera durch Aus- pumpen und gleichzeitiges EmHrmen auf 20O0 betrug das Gewicht des e-racnirten Gefgasea K nnnmehr 90,350 g im luft- leeren Raum, worsus sich far den neben der Rohle be-

1) Der Kame wegen tibergrhe ich die &here Beerhreibnng dea darn ~ngewaiidten Apprates.

166 P. clrappuis.

stehendenfreienltaum 121,519ccm ergibt. Bus dervergleichung dieser Grbsse mit dem Inhalt des GenLsses K vor der Ful- lung mit Eohle ergibt sich ferner der von letzterer mit Ausschluss der Poren eingenommene Raum zu 15,119 ccm.

An die Gefibse G und K waren die zweimal recht- winklig gebogenen Capillarrohren cc und dd, die in ihrer Nitte die zwei T-Hshne H und T trugen, angeschmolzen. Der eine Zweig der H h e H und T setzt die Gefbse G und K mit den Manometerrbhren U und V in Verbindung, der andere hhrt zur Flasche F oder durch das Seitenrohr p zur Quecksilberluftpumpe. Zwei Hiihne e und c', welche die beiden Gefssse G und H vom fibrigen Apparat besonders abschlieasen, sichern vor Gasverlusten bei etwJgem unvoll- kommenen Schluss der T-Hghne H und T.

2) Das Manometer M besteht aus zwei verticalen Rbhren U und V, welche unten durch den Dreiweghahn W unter sich und durch einen langen Gummischlauch mit der Rahre L communiciren. Letztere ist auf einem vertical verschiebbaren Schlitten befestigt. Zwei kleine Hshne, B und C auf den beiden Rohren U und V oberhalb des T-Hahnes W dienen zum Ablassen des Quecksilbers. Um die Temperrrtur der Manometerrohren U und V constant zu erhalten, sind sie von einem mit Spiegelplstten versehenen Blechgefiisse mit Wasser umgeben.

Der untere Theil des Schlittens, welcher in jeder Hbhe festgeschraubt werden kann, trQt die Rdhre R, wiibrend der obere Theil, der an dem unteren n u durch eine Jdikrometer- schreube I befestigt ist, ein Gefass Q voll Quecksilber mit sich fuhrt. Ein Gummischlauch verbindet diems Queck- silbergefass mit der Rahre L.

Nach Peststellung des unteren Theiles dea Schlittens kann also das G e h s Q und somit dae Queckeilbernireau in L mit Halfe der Mikrometerschraube I auf jede belie- bige Hbhe eingestellt werden, und mar, was filr die Genauig- keit der Ablesungen von Bedeutung ist, immer so, dass drrs Quecksilber in der Rbhre L und in den damit communici- renden Rahren 15' und V gleichzeitig ateigt.

P. C%nppuis. 167

3) Die Flasche F diente als Reservoir fiir das kohlen- saure Gas. Der eingeschliffene OhstSpsel derselben trug zwei durch HHhne verschliessbare IUhren, von denen die eine, das Zuleitnngsrohr, beinahe bis nun Boden der Flaeche reichte und sich aueserhalb dereelben heberartig nach unten bog, die andere aber, das Ableitungerohr, mit den beiden Capillarrohren cc und dd, und somit mit den Manometer- rijhren U und V in Verbindung stand.

4) Der Erwibmungsapptrrat E beatand aus einem 40 cm hohen cylindriechen Blechgefhs A voll Wasser, in dessen Xitte sich ein kleineres, zur Aufnahme der Gehsse Gund K bestimmtes G e b s 0 befand. Zwei weite Ableitungsrbhren x und y, die oben und unten irm GemSs A angebracht waren, t'iihrten in ein 60 cm hohes Blechgetliss D, in welchem die Erwarmung etattfand. Sobald die Temperatur der Wasser- saule in D h6her wird als in A, findet eine Stromung statt, wobei die oberen Wasserschichten von D nach A fliessen, die unteren aber von A nach D.l) Bei den Versuchen bei 0" liess man das GefAss D einfach weg und fiillte den Zwischenraum zwischen den beiden Gefmsen A und 0 mit gestossenem Eis, wiihrend das innere Gefass 0 mit deetil- lirtem Wltsser gefiillt blieb.

5) Das bei dieeen Versuchen benutzte Barometer war ein nach den Angaben von Wild') construirtes Heberbaro- meter rnit vertical beweglicher Cuvette. Der Stand desselben, sowie die Drucke am Uanometer wurden mit H u e eines Kathetometers von S t a r k e und K a m m e r e r gemesaen.

Es ist keum nSthig zu sagen, dass alle Verbindungen des Apparates nur durch Glasschliffe hergestellt waren, da Kautechnk zu dieaem Zweck bei genauen Versuchen un- brauchbar ist. Anstatt Fett wandte ich mit Vortheil zur Dichtung der Ohschliffe ein Gemenge von Wachs und Vaselin m, das gani unverlnderlich ist. -~

1) Erne U c h e Vomchtung zur Erhaltong eonetanter Temperatwen ist von Hanricheen, Wied. Ann. 8. p.83. 1879 und von Roth, Wied. Ann. 11. p. 1. 1880 angewendet worden.

2) Wild, Repetforinm fir Meteorologie der K. Bcad. der Wissensch. 3. p. 60. 1874.

168 P. c7tappuis.

D a r s t e l l u n g der Kohlensiiure. - Die Kohlensilure, die man nach den verschiedenen angegebenen Methoden darstellt, enthitlt fast immer eine kleine Menge Luft, welche in den meisten zu ihrer Bereitung dienenden porbsen KBr- pern, Marmor, Kreide, doppeltkohlensaurem Natron etc. ein- geachlossen ist und erat nach lang fortgesetzter Entwickelung durch Kohlensilure eraetzt wird. Da nun eine geringe Bei- mischung von Luft auf die Absorption der Kohlensiiure einen grossen Einfluss haben konnte, suchte ich diesen Uebel- stand durch folgendes Verfahren zu beseitigen :

Beines doppeltkohlensaures Natron wurde mit destillir- tem Wasser zu einer schlammartigen Muse digerirt nnd in einer Flasche lange zum Kochen erwlirmt, wobei die ver- dichteten Gase mit dem Wasserdampf entwichen. Der SUIpsel der Flasche liess zwei durch Hlrhne verschliessbare Glasrahren durch, von denen die eine einen Trichter trug. die andere sich horizontal umbog. Nachdem die Dampfent- wickelung in der Flasche, zuletzt bei Anwendung der Wasser- pumpe, sehr beschleunigt worden war, wurde die Flasche verschlossen. Durch die verticale Rbhre mit dem Trichter liess man dann tropfenweise englische Schwefelsiiure zu- fliessen und erhielt auf diese Weise eine sehr gleichmilssige Entwickelung reiner Kohlensliure, die getrocknet und in die leer gepumpte Flasche F geleitet wurde. Nach hngerem Durchleiten durch dieselbe ergab die Unteranchnng der aus- stramenden Kohlendiure einen fast verschwindenden Theil an Lnft, der unberlicksichtigt blieb.

Durch das hebe&rmig gebogene Znleitungsrohr der Flasche F brachte ich dann so vie1 Quecksilber in dieselbe, bis leteteres dae untere Ende des fast bis zum Boden reichenden Rohres bedeckte und somit ale Sperrfltissigkeit dienen konnte. Nach diesem Vorgange blieb das Znleitungs- rohr selbst mit Quecksilber geftlllt.

L Abhiingigkeit der Absorption vom Dracke.

Die Zunahme der Absorption rnit dem Drucke wurde mit Htilfe des soeben beschriebenen Apparates in folgender Weise bestimmt :

P. Chipptiis. 169

Nachdem die beiden Gefasse G und K rnit HUlfe der Topler'schen Quecksilberpumpe unter gleichzeitiger Erwiir- mung auf 100° maglichst vollstiindig evacuirt worden waren. nurden sie mit zerstossenem Eise umgeben und so wiihrend der ganzen Versuchsreihe auf Oo erhalten. Aus der Flasche 1: liess man zuniichst in die Manometerrahren U und V be- stimmte Gasmengen einstromen, welche aus dem sehr genau bekannten Inhalt der Rohren U und V oberhalb der Marken m und n, dem Drucke des Gases und der Temperatur des um- gebenden Wassers bestimmt werden konnten. Hierauf wurden die Manometerrbhren Uund Vdurch Drehung der Hiihne H uncl T mit den Gefassen G und K in Verbindung gesetzt und die gemessenen Gasmengen in letztere hineingepresst. Nach- dem ich durch Heben oder Senken des rnit den Rohren C und V communicirenden Gefksses Q die Quecksilberliuppen in denselben rnit zwei dicht an der Capillarrohre ange- schmolzenen schwarzen Glasspitzen s und s' in Berlihrung gebracht hatte, las ich die resultirenden Drucke des Gases in den Gefassen G und K ab. Die kleinen Gasvolumina oberhalb der Spitzen s und d wurden nun durch Quecksilber verdrlngt und nnch Abschluss der Gefiisse G und K die Rohren U und V von neuem rnit KohlensSure genillt, wobei jedes aus der Flasche F durch das Ableitungsrohr austre- tende Gaevolumen, durch ein entsprechendes Volumen Queck- silber ersetzt wurde.

Nach der Messung und Herstellung der Verbindung zwischen den Manometerrahren U und V und den Geassen G und K, wnrde wiederum der resultirende Druck gemessen und in dieser Weise weiter operirt.

Infolge der successiven Einleitung der Gasmengen in die Gefgase G und K stieg im Gefaas G der Druck nach dem der Kohlenssure eigenen Compressionscoefficienten, wiihrend die im Gefhse K beobachteten Drucke die Zunahme des Druckea mit der Absorption darstellten.

Bezeichnet nun : u der Inhslt der Manometerrohre U, 1. .. Yl 1' 3 Vl

170 P. Chapptrh.

a den Ausdehnungscoefficienten der Kohlensiiure bei con-

t und 4 die Temperaturen der Gasmengen in Uund V,

b und bl die beobachteten Drucke derselben, so sind

stantem Druck,

und endlich

unter Annahme des Mariotte'schen Gesetzes: a . b v . b,

(1 + a t ) . 760 (1 + atl) . 760

die auf Oo und 780mm reducirten Gasvolumina, welche in den Rbhren Uund V enthalten sind. Dae in den Capillarrbhren ee und dd vor der neuen Ftillung der Manometerrbhren V und U zuriickgebliebene Gas macht eine Correction dieser Ausdrticke nathig. Dieselbe lautet, wenn d und dl die In- halte der Capillarrbhren von den Rbhren U und V an bia zu den H&hnen H und T, p, pl die Drucke des zurfickgeblie- benen Gases und endlich 7 die mittlere Zimmertemperatur

Bezeichnet man ferner mit y und k die Inhalte der beiden Gefhsse G und K, mit 8 und s' die sehr kleinen, oberhalb der an U und Y angebrachten Glasspitzen und in den Capillarrohren cc und dd befindlichen Gasvolumina, die bei der Messnng des resultirenden Druckes vom Quecksilber nicht verdriingt werden, und deren Temperatur t ist, endlich mit p und pl die reaultirenden Drucke, so erhiilt man:

zur Bestimmung der in den Geflissen G und K vorhandenen Gasmengen.

Die folgende Tabelle enthirlt in der ersten Columne die Summe der nacheinander in der Manometerrbhre U ge- measenen, auf 600 mm Druck und Oo reducirten Gasvolu- mintr u, welche in dae Gehss G zusammengedrnckt wurden; in der nebenstehenden unter p die beobachteten reedtirenden Dmcke, endlich in der dritten die Verhiiltnisse p1va/p,vl fur dio durch Zahlen angedeateten Beobachtungen, welche im rrllgemeinen so gewiihlt sind, dass ul / u j = 1/2.

P. Chappis. l i l

T a b e l l e I.

P f i % 0 1

P Pn Vl Nr. a P I . - . _. . - - ~ _ ~ _ _

Obgleich die sich aus obiger Tabelle ergebenden Ab- weichungen vom Mariotte'schen Gesetz bei so niedrigen Drncken sction ziemlich bedeutend sind, so wurden sie der Einfachheit wegen bei der Berechnung der spateren Be- obachtungen nicht beriicksichtigt.

Die von der Kohle absorbirten Oasmengen erhielt ich, in- dem ich die nachobigerForme1: (R.,9,)/760+(4.,9,)/[(1 +at) 7601 berechneten neben der Kohle im Gefiiss K frei bestehenden Gasmengen von der Summe der eingeleiteten Gasportionen subtrahirte. Unter der nicht ganz strengen Annahme, dass der von dem freien Gas in K eingenommene Raum sich bei zunehmender Absorption nicht merklich verbdere und der durch Wasserw&gung gefundenen Capacitgt 121,519 ccm gleich sei, berechnete icli die in den zwei letzten Colum- nen der Tabelle I1 zusainmengestellten absorbirten Gas- mengen A, die den nebenstehenden Drucken P entsprechen.

6

3 9

10 11 12 13 1 1 15 16

1 33,767

3 33,825 4 33.808 5 I 33,633

33.5 15 33,937 33,535 32,983 32,925 33,108 33,142 33,424 83,006 33,132 33,225

2 33,755 1 240,36

289,57

' 426,65 202.70

2'26,83 216,47 219,52

i 246,26

I 935,52 220,M

' 225,50 I W , 6 5

T a l ~ e l l e 11. ~ __

'I Sr. TV h U K I ,i L - .. - - . . __

10,679 0,182 1, 10,497 23,540 0,359 I 23.181

92,625 102,152 111,881 121;929 131,668 141,964 151,904 161,735 171,46R

34;500 , 0;491 53,478 0,755 62,448 0,932 72,994 1,078 83,053 1,253

1,456 1,586 1,770 1,995 2,175 2,- 2,615 2,837 3,028

34;000 52,723 61,516 71,866 81,818 91,169

100,566 110,111 119,934 129,493 139,559 149,289 158,898 168,440

P 1,13 2,23 3,05 4,70 5,80 6,70 7,80 9,05 9,86

11,oo 12,40 13,52 14,95 16,25 17,62

--

18,82

172

u I K / j A

P. Chzppuis.

P - - h'r.

17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

- -

36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63

602;752 ' 137i9.i 630,841 151,36

33;385 33,584

33,410

33,528

33,364

39,572 33,438

33,053 33,093 33,413 33,423 33,412

33,539

33,508

33,500

33,575

33,304

33,379

33,347 33,334

33,028

33,390

. . . . . . . .

33,232

33,318 33,405

33,496 33,587 33,482 33,713 33,508 33,782 33,813

33,825

33,829 33,682 33,772 33,706 33,642

33,660 33,635

33,638

33,759

33,902

33,544

33,508 33,800

29,O 17 686,422 31.657 ~ 714.215

232;79 230,OS 240,51 231,16 234,Il

231,36 239,41 239,.30 240,46 261,25 253,OS 253,19 313,96 39i,38 390,84 4 q 7 4 .5O>.OJ

.m,99 574,43 6:33,.34 660,OO 665,iO 68?,55 682,33 6i4,55 684,42 695,Si 667,65 689.59

2*70,30

. . . .

. . . .

739,35 760,89 746,76 748,W 761,15 756,09 764,37 768,42 743,95 75439 744,12 746,40 795,85 812.79

786,67 810,80

191,623 201,790 212,404 222,547 232,869 243,029 253,227 268,737 273,911 284,531 296,025 307,203 318,214 331,929

366,588 387,155 409,331

403,4i5 425,453 4T,O,S49 478,343 507,0?5 536,121 566,122 596,101 624,949 655,196 685,852 713,469 743,872 778,137 812,591' 815,762 8i9,081 913,010 946,666 980,508

101 4,463 1017,458 1080,861 1113,704 1146,762 1181,984 1217,819 1253,663 1288,484

349,400

. . . . .

4$5O 1: 218;'297 4,541 I , 228,328 4,824 I! 238,205 5,103 I ' 248,118 5,458 I 258,279 5,709 .. 268,?0? 6,042 I, 278,489 6,396 289,639 6,749 1 300,154 7,123 1 ' 311,091 7,551 I 324,378 8,171 ' 311,229 8.791 337.797 9;629

1O1.i6i

10,319 11,280

1i:i54 15,185 16,742 18,324 20,327 22,197 24,355

. . . .

19 +eon

377;524 398,768

393,156 41 4,173 438,240 464,589 491.840

. . . . .

24,94 26,41

2994 31,7.5

2J,'Lp

33,9'? 35,48 37,55 39,i.j 41,94 44,21 46.93 50,1y 54,63

65,67

8-41 3 70,10 77,1t 85,4H 91.31

59,84

. . . .

519;379 104;05 347,598 1 113,1? 575.774 126.33

34;708 1. 744$29 38,087 I. 774,504 41,524 1 804,238 45,333 1 833,724 49,616 1; 863,394 53,904 ! 892,762 58,681 i 921,637 63.849 I 950.614 Ss:i?o I 9iu:iia 74,803 ji 10013,058 81.034 II 1032.670 87;382 '1 1059:380 95,264 1 1086,720

113,440 11140,225 122,830 I 1165,654

104,OlO ! l l l 3 ,809

1Ro;52 196,74 215,68 236,70 258,06 281,73 m , 3 5 335,00 364,68 396,W 430,50 461,88 5(w60 543,06 59q04 64640 703,37 763,38

Die beiden ersten Columnen enthalten die bei jedem Vermch hinzukommende auf Oo reducirte Gasmenge Wund deren Drnck b. Die unter v enthaltenen Grbeeen sind die Summen der

P. Chnpprcis. 173

auf Oo und 760 mm reducirten eingeleiteten Gasmengen, und die Grassen K die in dem neben der KohIe bestehenden freien Raume enthaltenen Gasmengen. Es besteht selbstverstiind- lich far jede einzelne Beobachtung die Gleichung u = A + K

Infolge eines Versehens fand nach der Beobachtung 35 ein kleiner Verlust an Gas statt, sodme die Versuchsreihe abgebrochen werden musste. Doch liess sich aus dem zwi- schen den Drucken P 59,84 und 65,62 mm der 34. und 35. Beobachtung liegenden resultirenden Druck 64,13 mm die im G e h s K noch enthaltene Gasmenge durch Interpolation mit hinreichender Gtnauigkeit bestimmen. Von diesem be- rechneten Werthe ausgehend, wurden Jann die iibrigen Be- obachtungen berechnet.

Triigt man auf ein rechtwinkliges Coordinatensystem die gefundenen absorbirten Gnsmengen als Abscissen und die ihnen entsprechenden Drucke als Ordinaten ab, so erhiilt mitn als Verbindungslinie aller Endpunkte der Ordinaten eine continuirliche , anfangs kngsam , d a m immer rascher aufsteigende Curve, welche die ALhiingigkeit der Absorption vom Druck darstellt. Yiehe Curve I Taf. 11 Fig. 3.

Bus der Tabelle ergibt sich in der That, dass bei Omm Druck eine Zunahme der absorbirten Gasmenge um 1 ccm einer Druckzunahme von 0, l l mm entspricht, wiihrend beim Druck 734 mm dieselbe Zunahme der absorbirten Gasmenge eine Druckzunahme von 2,36 mm erfordert.

11. Bbhf ing igke i t der Absorpt ion v o n d e r T e m p e r a t u r bei

A h Ausgangspunkt fur die Untersuchung der Abhhgig- keit der Absorption von der Temperatur diente die ruletzt bei Oo beobachtete absorbirte Gasmenge, nHmlich 1165,65 ccm bei 763,38 mm Druck.

Bei diesen Versuchen wurde nur mit dem die Kohle enthaltenden Gefiisse K operirt, welches mit Htilfe des be- schriebenen ErwHrmungsapparates . E a d eine etwas hbhere Temperatur gebracht wurde. Infolge der Temperaturerhahnng entliess die Kohle eine bestimmte Gsamenge, die zuerst in der friiher angegebenen Weise in der Rbhre V gemessen

conetantem Druck.

174

Oo Oo

15,SO 15,20 15,OO 14,96 15,02 14,80 14,87 25,37 25.35 25,25 25,12 25,07 25,07 25,05 37,70 33$5 S5.2

P. clappuis.

1253,66 1288,48 1053.84 1053,94 1053,41 1053,25 1053,26 1053,47 1053,M 910,OO

)l

&,40 W , 4 5 910,OO 910,OO 172,04 785,ll

I 785.17

und dann entfernt wurde. Hatte der Druck im Gefiss K ungefahr den usprtinglichen Werth erreicht, so wurde er gleiclueitig mit der Temperatur abgelesen.

Da indeseen aehr geringe Temperaturschwankuagen grosse Aenderungen in den absorbirten Mengen verursachten so konnte der ursprbgliche Druck nur selten erreicht werden. Es wurde daher die Absorption fir hbhere und niedrigere Drucke beobachtet und die entsprechenden Temperaturen notirt. Bus diesen Daten konnte diejenige Temperatur leicht berechnet werden, welche dem ursprtinglichenDrucke entspricht.

Auf diese Weise bestimmte ich von 10 zu loo die bei einer Erwgrmung von 0- 83O freiwerdenden Gasmengen, welche in der Tabelle 111 zusammengestellt sind. Es be- zeichnet in derselben P die den Temperaturen T ent- sprechenden Drucke, melche um 760mm schwanken, v die im Gefsss K enthaltenen Gasmengen, A die absorbirten Gss- mengen, K die im Geass K cnthdtene nicht absorhirte Gasmenge.

T a b e l l e IIL

- -_ 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

._.. __ I

703,37 763,38 808,32 806,OO 742,92 741,95 743,62 738,82 740,OO 750,53 750,08 747,65 728,89 726,sb 742.29 741,89

750,82 748.87

775,77

743;71 ,36;0 j 773;42 743,67 ; W,O I 773,43

h'

113,44 122,83 123,08 122,77 114,03 113,ll 113,34 112,70 112,84 110137 110131 109.99 l07,28 106,92 109,27 109,22 109,50 106.80 106,57 105,59 105,56

- A

140122 .165,65 930176 931,17 939,38 940.14 999,92 940,77 940160

8 0 0 , O l

793,53 800,73 800,78 662,54 678,31 678,6O 667,83 667,87

799,63 799,69

792,52

= Nr. 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 94 sb 36 37 98 39 40 41 42

- -

= P

762,59 769,98 742,29 738,80 749,12 750,68 741,23 761,44 762,54 770,59 744,37 742,26 741,02 739,30 740,90 743,23 776,07 775,57 726,55 754103 770176

- -

= T

45,62 45,92 44,42 44,27 54,95 55,05 5P160 55,75 55,80 63,82 62,W 62,20 62,lO 62,lO 62,40 62.80 73,15 73,lO 69,W 71,80 82,W

- -

___ -- R -4

___- -- 104,95 551.91 105,87 l . ' iO.i7 102,55, .574,RH 102.11 554.90 100113 457.04 100131 ' 456.96 99,19 475,98

101,52 455,Ci.i 101,67 I 475150 10O,"6 40d161 97,29 411,58 97,05 411,nl 96,91 411,98 96,68 412,19 96,8l 412.06 97,OO 41118i 98,22 344,17 98,17 544.81 92,87 349,51 95,98 346,41 95,05 ' 282,13

Bus dieser Tabelle ergeben sich folgende, dem Druck von 142 mm entsprechende absorbirte Gasmengen:

P. Chappuis.

.~

175

Man erhiilt analog ftir den Druck von 770 und 76 mm:

1 Nr. I Teiiip. , Absorption I Nr. ' kemp. ~ Absorption __ - _ _ _

1168,7? i 56,26 I 474,55 h 62,83 40459

665,69 7 72,%2 ' 344,91 571,60 1 8 n2,W 282,19

- - __ - - 1 0 0 2 15,lO 9:i6,11 3 37,23 4 45,95

Die m f der Tafel I1 Fig. 3 gezeichnete Curve I1 ist mit Hiilfe der letzten Zahlenreihe construirt worden, indem die Temperaturen als Ordinaten und die absorbirten Gas- volumina als Abecissen aufgetragen wurden.

Zuletzt stellte ich noch zur Controle eine dritte Ver- suchsreihe an, indem ich das Gefiss K m i t der bei 83O noch darin enthaltenen Gasmenge 377,18 ccm wieder auf 0') brachte und dabei von 10 zu 10" die resultirenden Drucke Y be- obachtete. Wie leicht einzusehen, blieben indessen die ab- sorbirten Gasmengen nicht constant, da sich die im Gefass K enthaltene nicht absorbirte Gasmenge mit dem Druck anderte. Die Beobachtungen sind in der folgenden Tabelle zusammengeetellt.

T a b e l l e IV.

- _ 1

1 ii0,76 ' 82,80 i377,181 95,05 1 282,13 ? 'itiR,10 8'2,75 ,, I94,86 I282,32

4 6.54,73 74,% ,, I 82,58 ' 294,50 :I 5?i;,28 65,W ,, 1; 526,24 I 65,40 ,, 7 455,93 ,59,35 I ,, 8 152,60 59,201 ,, ! I 444,70 156,60 I ,,

1(1 360,28 50,65 1 ,,

{ 669,3(1 76,O.i ,, I 84,14 293,04

~ ____ 11 3'24,94 12 324,OO 13 230,67 14 ' 230,36 15 201,36 16 163,67 17 118,75 18 I101,73

i -- 332,62 332,73 344,44 344,47 348,17 353,12 359;23 361,56 367,97

Berechnet man mit HWe der Tebelle II die absorbirte Gasmenge, welche dem zuletzt bei Oo beobachteten Druck

176 P. Chappub.

57,24 mm (Tabelle IV) entspricht, so findet man 387,68 ccm, einen Werth, der von dem, durch directe Messung gefun- denen 367,97 ccm nur urn 0,29 ccm abweicht. Diese Ueber- einstimmung, welche bis anf 0,0003 der gemessenen Gas- mengen stattfindet, ist ein werthvoller Beweis, dass wiihrend der aufeinander folgenden Versuchereihen kein Verlust an Gas, sei es durch chemische Umsetzung, noch durch un- genaues Verfahren stattgefunden hat.

Obgleich die absorbirte Oasmenge bei der letzten Ver- suchsreihe (Tabelle IV) nicht constant blieb, und sicli also die Zunahme des Druckes, welche nbthig ist, um die ab- sorbirte Oasmenge auf einem constanten Werth zu erhalten, nicht unmittelbar daraus ergibt, so lassen sich doch die entsprechenden Drucke unter der bestimmten Annahme be- rechnen, dass die Zunahme der Absorption mit dem Druck bei jeder Temperatur zwischen 0 und 83O derjenigen bei Oo proportional ist. Unter dieser Voraussetzung sind die fol- genden Druckwberechnet, welche bei den angegebenen Tem- peraturen einer constanten Absorption von 251,84 ccm ent- sprechen.

16 17 18 19

I Absorbirte Nr.: Temp. j Druck G ~ , ~ ~ ~ ~ ~

74,95 i6,05 82,75 82,80

- - 1 2 3 1 5 6 7 8 9

10

. . - ___ 0'

12,93 17,45 25,iO 31,70 35,n %,?a 46,M 47,05 50,65

I Y __

38.21 ~ 281.84

-~ Drnck

37743

409,19 405,31

486,66 487,87 627,85

768.65 7iO,i6

643,i7

Bbaorbirte Gaamenge

281,81 7 9

1 ,

7 9

1

t 1,

7,

7,

1,

S c h 1 us 8.

Zur E r k k u n g der Erscheinungen der Absorption der Gase durch feete Kbrper nimmt man bekanntlich an, dass die Molectile, welche die Oberflache des festen Kbrpem bilden, auf die gegen sie stossenden Gasmoleciile eine anziehende Kraft (Molecularkraft) ansliben, die in sehr kleinen AbstHnden bedeutende Werthe erreicht, mit wachsender Entfernuag aber

P. Qwppuis. 177

sehr rasch abnimmt, sodass sie schon in einer sehr geringen Entfernung von der Wand verschwindet. Infolge dieser Anziehung wird ein Theil der Gasmoleciile, welche gegen die Wand stossen, von derselben festgehalten, wikend der andere Theil wieder fortgeschleudert wird. Es entsteht hierdurch in der unmittelbaren N&he der W h d e des festen Kiirpers eine AnhHufiing von Molectilen, deren Zahl eine Function der mittleren Geschwindigkeit und der mittleren Weglbge der Molectile ist. Haben Teniperatur und Dmck, von denen letztere abhiingig sind, einen constanten Werth erreicht, so tritt nach knrzer Zeit ein stationiirer Zustand ein, in welchem ebenso vie1 Molectile von der Wmdschicht ausgesendet, als von derselben aufgenommen werden.

Die obigen Versuche stellen nun in ihrer Gesammtheit die Veriinderungen dar, welche die Wandschicht e&rt, wenn Druck oder Temperatur veriindert werden. Sie beziehen sich alle auf jenen Gleichgewichtszustand, in welchem die vom freien Gas an die Wandschicht abgegebene Energie gleich ist der Energie, die von der Wandschicht in das Gas iibergeht.

W egen unserer unvollstandigen Kenntniss der mittleren Bewegungszustiinde der an den Wllnden haftenden Molecule und der Beachaffenheit und Grosse der Oberfliiche der Kohle lassen sich die experimentell festgestellten Aenderungen der Absorption mit Druck und Temperatnr auf theoretischem Wege noch nicht verfolgen. Folgende Betrachtung zeigt uns aber, wie gross die Oberflgche ist, die man der Kohle zu- schreiben muss, wenn man die ihr eigenthiimlichen Absorp- tionserscheinungen durch die Bildnng einer Wandschicht erklhen will. Der Einfachheit wegen ist hierbei voraus- gesetzt, dass die Einheit der Kohlenoberflikche die gleiclie Qasmenge verdichtet, wie die Einheit einer Glasoberfhche.

In einer frflheren Arbeitl) hahe ich die (;)€iSmenge zu bestimmen gesucht, die von einer GlssoberflBche von 1,6752 qm bei der Abklhlung von 180 auf Oo verdichtet wird. Ich erhielt hie*' ikusserst kleine Griissen, nikmlich f i r :

I) Chappnis, Wid. Ann. 8. p. 1. 1879 und Nacbtrag hierzu Wid. Ann. 8. p. 871. 1879.

A m . d. Php. u. Cham. N. P. Ur. 12

Wasserstoff . .. 0,45 ccm Luft . . . . . 0,58 ,,

Schweflige Saure 1,03 ccm Ammoniak. . . 1,41 ,,

178 P. Chappuia.

Beachtet man, dam die Summe der Querschnitte der in 1 ccm enthaltenen MolecUle bei:

Schweflige SBure 36700 qcm Luft . . . . . 17700 ,, Ammoniak . . 24600 .. Wnsserstoff . .

betriigt, und berechnet man demnach die Bumme der Mole- cularquerschnitte der auf 1,6752 qm Ulasoberfkche verdich- teten Gasmengen, so erhalt man far: Wasseratoff . . 0,409 qm 1 Schweflige Saure 3,789 qm Luft . . . . . 0,946 .. 1 Ammoniak . . 3,470 ,.

Man sieht hieraus, dass man bei den Gasen SO, und NH, eine Wandschicht von wenigstens zwei Lagen von Mo- lectilen annehmen muss, um die game Glasoberflache mit der verdichteten Gasmenge zu bedecken.

Bus den Versuchen yon de S a u s s u r e ist uns ausser- dem bekannt, dass:

9100qcm I

1 ccm Buchsbnumkohle 90 ccm Ammoniakgas, I* 65 ,, schweflige Siiure, ?. 35 ,, Kohlensauregas

verdichtet. Hier sind wieder die Summen der Molecular- querschnitte der verdichteten Gasmengen bei Ammoniak 90 x 24 600 = 2 214 O00 qcm und bei schwefliger Siiure: 65 x 36 700 = 2 385 500 qcm nahezu gleich. Bei der Kohlen- saure aber betriigt sie nicht ganz die HAlfte der vorigen. Wghrend wir also -bei der schwefligen Siiure und beim Ammoniak eine Wandschicht von wenigstens zwei Molecnlen Dicke annebmen mussten, urn die Olasober0Bche mit der verdichteten Gasmenge zu bedecken, geniigt bei der Eohlen- saure eine Schicht von der Dicke eines Moleclils. Vernach- lhsigt man den specifischen Einfluss der Subetanz auf die Stirrke der Wandschicht, so h s t sich aus der bei 763mm Druck und Oo beobachteten Absorption die Oberflttcbe der Kohle berechnen, indem man sie der Summe der Molecular- querschnitte der absorbirten Gasmenge gleichsetzt. Man erhglt demnach eine OberflBche von Uber 3000 qm. Da ferner

P. Chclppuis. 179

die Kohle ein Volumen von ungefiihr 16 ccm hatte, so er- gibt sich die mittlere Wanddicke zu O,OOOOO1 cm.

Da die Absorption bei Erniedrigung der Temperatur sehr rasch zunimmt, so wird man bei tieferen Temperaturen eine doppelt oder dreifach stiirkere Absorption beobach ten, als bei O", wie dies bei der schwefligen SOure und beim Ammoniak schon bei gewohnlicher Temperatur der Fall ist. Die Summe der Molecularquerschnitte der absorbirten Gasmenge muss d:mn die zwei- oder dreifache sein, sodus die Wandschicht wenigstens aus zwei oder drei Lagen von Moleciilen bestehen wird. Die stiirkste Wandschiclit, welche zugleich das Maass fur die Molecularwirkungssyhiire gibt, erhilt man aber erst beim Maximum der Spnnnkraft, wenn das Gas in gesiittigten Uampf iibergegangen ist, und die WBnde vollstandig be- netz t sind.

Aus der nicht proportionalen Zunibhme des Druckes mit der Absorption kann man schliessen, dass der Austausch von Moleciilen, welcher zwischen der Wandschicht und deln freien Gase stattfindet, mit der verdichteten Gnsmcnge niclit proportional, sondern in einem stiirkeren Verhiiltniss zunimmt. Wenn z. B. durch Einfuhrung einer neuen Gasmenge in das Gefbs h' die Anzalil der auf der Flicheneinheit verdichteten Moleciile verdoppelt wird, so werden von der Wandschicht in der Zeiteinheit nicht nur doppelt so viele Molecule fort- geschleudert, sondern eine etwas grossere Anznhl. Dies kann aber nur eintreten, wenn die in die Wandschicht neu ein- getretenen Gasmoleciile von den schon vorhandenen in ihren Bewegungen gestijrt werden; denn sonst mIlsste gerade die doppelte Anzahl Gasmoleciile von der Wand abfliegen, d. h. der Enddruck mhs te doppelt so gross sein, a l s der ur- spriingliche. Da diese StBrungen um so after eintreten, je mehr Molectile auf der Flikheneinheit vorhanden sind, so wird such die anfinglich geringe Abweichung von der Pro- portionalitat mit der ahorbirten h m e n g e fortwiihrend zu- nehmen. Diese E'olgerung wird in der That durch die rasche Zunahme des Druckes bestlltigt, welche die Curve I TafelII Fig.3 veranschaulicht. Ee mag zwar adal lend erscheinen, dass die Abweichung von der Proportionditiit 'sich schon nach

12'

180 E. Lecher ti. J. Pernter.

Einleitung der ersten Gasportionen kund gibt, doch darf man hierbei nicht vergessen, daes die Bewegung der Molecule nur in der Richtung der Normalen zur Wand durch die Moleknlaranziehnng gehemmt wird. Es kiinnen daher schon bei einer relativ kleinen Zahl von Moleciilen, die auf einer grossen Oberfliiche vertheilt sind, gegenseitige Bewegungastiirungen atattfinden. Wahrscheinlich wird ausser- dem die Bewegung der Gasmolecfile l b g s der Oberflkhe durch die Unebenheiten derselben auch etwas gehemmt.

Bestimmtere Angaben iiber den Bewegungszustand der Moleciile, welche die Wandschichten bilden , und dessen Aenderung mit dem Druck lassen sich vielleicht aus den obigen Beobachtungen ableiten.

Zum Schluss sei es mir gestattet, Hrn. Prof. Hagen- bach fIir die liebenswiirdige Unterstlitzung, die er mir bei meinen Versuchen in seinem physikalischen Laboratorium zu theil werden liess, meinen verbindlichsten Dank zu sagen.

Basel , Bernoullianum, November 1880.

II. Ueber dde Abswpt4om dwnkhw W&maestrahZen h Gasen tmuz Ddmpfm;

z10rt Errccrt Lecher u& Joseph P e r n t e r . (Von den Herren Verfaeaern abgekurzt mitgetheilt aw den Sitenngeber.

der k. h a d . der Wisa in Wien. 8%)

Die diesbezfiglichen Arbeiten von Magnusl), Tyndalla) und anderen Experimentatoren sind zum griissten Theile in diesen Annalen publicirt, sodasa wir in Betreff ihrer Dis-

1) Magnus, Pogg. Ann. 11% p.497. 1861. 116 p. 635. 1861. 118.

2) Tyndall, P 0 g g . h . 118. p 1. 1861. 114. p. 632. 1861. 116. p. 1. 1862. - Ferner ,,Contributiom to molecular phyaicr in the domain of r + n t heat. London, Longmans, Green and Co. 1872." W k werden mch immer clieaed Werk citiren, da Tyndall darin alle aeina Arbeiten auf dieaem Gebiete. sorgRutig geeammeit hat.

p. 575. 1863. 191. p 166. 1864. 187. p. 612. 1866. 180. p. 207. 1867.