VII. Ueber c& Ausdehnung der Kiirper durch Ein weiterer Beitrag zur Vo- die Warme.

lumenthcorie; von H. S c h r ii iI e r (Gr6fstentbeilr nach einem in der plrysikalischen Section der Versamm-

lung deuttchv Naturfoncher EU Erlaogen gehdtencn Vortrage.)

8. 1.

N o c h ehe mich die Vergleicbiing der Atomvolume der einfachen iind zusainmengesetzten Kiirper i u den Gesetzen gefiihrt hattc, welcbe ich in nieinem Aufsatze zur allge- ineineii Begruiidung der Volumentbeorie mitgetheilt habe, waren mir bei Vergleichung der Ausdehnung des Atom- volums der Kilrper, wenn sie gleiche Errvarmungen er- leiden, eiuige merkwiirdige Beziehuiigcn aufgefallen, wel- clie mir der Mittheilung werth scheinen.

0. 2. Icli entwarf lnir folgende Tabelle der Ausdehniing

des Aloinvolums der eiiifachen Karper, in welcher alle specifischen Gewichte und lineareii Ausdchniingsgriihen aus S c h u 11 m a c h e r s Jahrbuch fur 1840 unveraudert entnom- inen siud. Das Atomvolum oder das Volum des hequi- valents ist der Quotient aus dem Mischungsgewichte di- vidirt durch das speciliscbe Gesicht. Die Ausdehnung des htomvolums ist bcrechnet durch Multiplication der dreifachen liucaren Ausdehnung von 0" bis 100° init dem Atomvolum bci Oo. Nimint man fur die htomgewichte oder Mischungsgewichte Graiiiuie an, so sind die Aiisdeb- nungen der Atomvolume in Kubikcentimetern ausgedriickt. Die Kiirpcr folgen in der Ordnung aufeinander, welche ihre Schmelzhitze befolgt.

283

'Ii-

pwicht. drungs-

Name

des K6rpen. - Plntio

Palla- dium

Eisen

Gold

Rupfer

Silber

Antimoi

Zink

Wis- mrith Blei

Zinn

Queck- silber

Specifuchu Gewicht.

Lineare. Ausdehnung vou 0' bic 100'.

d. rulumr Atom-

rouOe horn- VOL

- 56,5

56,4

43,2

64,l

445

66:

L17,6

58,5

L37,€

113,;

LOO,!

93,l

1233,5

665,9

339,2

1243,O

395,7

675,s

606,45

403,23

1330,4

1294,5

735J

1265,s

I Ausdehn.

21,74

11,s gewalzt. 7,844 rcines

gcgosse- nes.

19,258 gegossen.

8,897 rein. gcg. 10,103

geschmlz. 6,860

6,915 gegosseo.

9,634

11,389

7,291

13,995

0,000984

0,00100

0,001 167

D. P.

W o l l ,

Stab- eisen. B e s s c 1.

0,001446 Stab- Hli l l - eisen. s t r 6 m.

0,001466 I,. L.

lbir 100'.

0,167

0,169

0,151

0,187

0,282

0,001909 ?wiser L. L.

Sm e a t on. 0,002968

;egos. H o r n e r. 0,001392

Sine a t o II. 0,002648

L. I,. 0,002093

'cines. H o r n e r . 0,016018

D. P.

o,00108;3

0,001717 10,229 D. P.

0,383

o ~ s a 0,5 19

0,575

0,971

0,636

1,677

3. 3. Aus dieser Tabelle ersieht man zuerst, dafs die schwer

schmelzbaren KBrper, wie Platin, Palladium imd Eisen eine kleine Ausdehoung durch die Warine haben. Sie lie$ zwiseben 0,15 bis 0,17. Eine zweite Gruppe in Be- zug auf die Scbmelzbarkeit bilden Gold, Kupfer und Sil- ber i die Ausdehnung ihres Atomvolums liegt zwischen

284

0,23 bis 438. Hierauf folgt Antimon mit der Ausdeh- nung 0,39. Die leicht schinelzbaren Metalle: Zink, Wis- inulh, Blei, Zinn bilderi eine weitere Gruppe, fur wel- die die Ausdehnung des Atomvolums zwischen den Wer- then 452 bis 0,97 gefunden wird. Endlich steht wieder clas Quecksilber fiir sich init einer Ausdehnung = 1,677. Man kann liieraus folgenden Satz ableiten:

Die Ausdehnung des Atomvolums der einfachen Kiirper durch die W'me is! irn Allgerneinen um so groyser, j e naher dieselben bei der betreffenden Tem- peratur ihrer Schmelzwiirme liegen, wenn sie auch in deser Hhsicht nicht bei jeder Ternperatibr genau die Reihe befolgen, hi der sie nach ihrer Schrnelzwiirme geordnet sind.

§. 4. Da die Gase in solchen Zusttinden, in welchen ihre

Atomvoluine gleich sind, auch gleichc Ausdehnungen durch dic WIrme darbieten, so war ich begierig, diejenigen eiufnchen Kihper besondcrs zu vergleichen, deren Atom- voluine gleich sind, oder in einfachen Verhallnissen ste- lien. In dieser Reziehung verglcichbare Ki)rper sind das Platin mit dem Volum 56,7, das Palladiuin mit dem Vo- luin 56,4 und das Blei mit genau dem doppelten Volum, niiinlich 113,7. Die Ausdeliriungen vou Ylatin und Pal- ladium sind aber nahe beide =0,16, und die des Blei's ist nalie genau 6 ma1 so groB, nsmlich 6X0,16=0,96, st at t 0,97 1.

Nilnmt man fur dnsselbe einen Zusland a n , in welchem es dns Voluin 56 hat, so wird die geinessene Ausdehnung desselben wahrscheinlich fur etwas zu groh fur jeuen Zustaod gehal- ten werden mussen, weil im Allgemcincn mit der Zii- nahiiie cles Volums durch die WPrme auch die Ausdeh- nungsgrafse der Volumeiieinheit in etivas zunimmt. Fur das hypothetische Voluin 56 giebt nun dic beobacbtete Ausdehnung des Zinks nach der Tabelle die Ausdehnung

Ihs Zink lint das Atoinvolrini 58,3.

285

des Atoinvolums zu 0,698, welche, wie gesagt, mahr- scheinlich flir etwas zu groL gehalten werden muh. Dieser fur Zink berechnete Werth ist aber sehr nalie gleich 3~0,16=0,48.

Diese Bemerknngen scheiiien mir die Ver~nutliang ziizulassen , dafs die Atomvolume der einfachen Kiir- per Autdehnungen durch die Wiirme darbieten, welche dwm in. ein fachen Verhdltnissen stehen , wenn auch die Atomvolume selbst in ehfachen Yerhdhissen stehen.

Iadessen hgtte ich aus den weuigen vorliegendeii Bemerkuogen doch keinen Schlufs zu ziehen gewagt, wenu nicht anderweitige Vergleichungen 1il)cbst unerwartete und inerkwiirdige einfache Beziehungen hatten erkennen las- seu, welche der oben ausgesprochenen Verinutbuag uabe den Werth einer Uebeneugung verleihen mlissen.

5. 5. Es ist niimlich das Alomvoluin des Wassers =112,3,

also mit dem Atomvoluin des Platin's, Palladium's, Ziok's und Blei's vergleichbar. Ich kam daher auf den Gedan- ken, die Ausdehenng des Wratsers mit dcr Ausdelinung jener Metalle zu vergleichen. Nach G e h l er's Wilrter- bucb, Art. ,,Ausdehnung", ist aber das Volnm des Was- sers bei 100O gleich 1,045668, neon dasselbe bei 4"4 C. gleich 1 gesetzt wird; und da die bei der Abklihlung von 4O,4 bis O' erfolgende Ausdehnung des Wassers erst i n der 5ten Decimale bemerklich w i d , so kann sie bei dieser Vergleichung vernachllssigt werden , und der an- gegebene Wertb kann fiir die Ausdehuung des Wassers vou 0" bis 100" gelten.

Die Ausdehnung des Atomvolwns des Wassers von Oo bis 100° ergiebt sich hieraus gleich 5,13 Kubikcenti- meter: diefs ist aber genau =32~0,1603.

Hiernach schien also folgendes Verhlltnifs, iu run- den Zahlen ausgedriickt, zu bestchen:

186 Aromvolum des Platin's = 56: - - Palladium's = 56; - - Zinks = 56; - - Blei's = 112; - - Wassers =112;

Ausdehnung des Platin's = 0,16 - - Palladium's =0,16. - - Zink's =0,48= 3 ~ 0 , 1 6 . - - Blei's = O,96 = 6 x QJ6. - - Wasser's =5,12=32~0,16.

3. 6. Ich war geneigt, diese Uebereiiistimmung der Aus-

dehnung des Wassers niit obigen Metallen, obgleich sie mich sehr Uberraschte, fiir Zufall zu haltcn; d t e die- selbe jedocli auf einen inbglichen Zufall dadnrch priifen, dafs ich untersuchte, ob nicht doch vielleicht wirklich die Verschiedenheit der Aggregatzuattinde cine Vergleich- barkeit der Aiisdtbhnungen gar nicht ausschliefse. Ich be- rechnete daher die Ausdehnung der Gase von Oo bis 100" fur das gleiche Volum, wic das des Wassers, namlich fur das T'olum 112,5, um sie mit der Aiisdclinung des Wassers zu vergleichen. Nnch detn von B e s s e l und R u d b e r g iibereinstimmend gefundenen Werthe ist aber bei 100° C. das Volum eincs Gases ~ 1 , 3 6 4 6 , wenn das- selbe bei Oo gleich 1 is!. Die Ausdelinung der Volum- einheit von Oo bis looo ist daher 0,3646. Hiernus folgt, dafs sich das Volum 112,5 eines Gases um 41,0175 Ku- bikcentimeter von 0'' bis 100° ausdchnt. Niin ist aber der gefuudcne Werrh 41,0175=8 6,1276; die Ausdeh- nun% des Wnssers war 5,13; also ist die Ausdehnung der Gase achlmal so Srofs, als die Ausdehnung des Wassers, oddr 8-32.0,16, das ist 8.32 ma1 die Ans- dehnung des Platins, fur Atomvolume gemessen.

Anzunehmen, dafs niich diese Relation blofser Zu- fall sei, scheint inir unstatthaft. Ich werde dadurch viel- mehr zu der Ueberzeugung gefiihrt, dafs die Ausdehnwr-

287

gen der Kiirper, wenn i h e Atomvolume in einfachen VerhiZlmissm stehn , in aZZen Aggregatzustisndm uer- gZeichbar sind.

3. 7. Eine Bemerkung, welche tvesentlich dazu beitrtigt,

das Vertrauen in die Richtigkeit der bier lnitgethcilten Thatsachen und der daraus zu ziehenden Schliisse zu be- festigen, hat bcreits P e r s o z in seiner durch eieenthiim- liclie und friichtbare Ideen ausgezeichneten Chrrnz'e mo- lecidm're gemacht. P e r s oz berechnet iilimlicli die Con- tractionen, welche ein Atom Wasser, ein Atom Alkohol, eia Atom Schwefelkohlenstoff rind ein Atom Schwefel- tither erleideii, wenn sie von ihrer Siedliitze an uiii gleich- vicl Grade abgekiiblt wcrden, nacli den con G a y - L i i s - s a c hiertiber angestellten Versuchen. Aus der so he- rechiieten Tabelle weist P e r s o z nach, dafs, die Aus- dehnung des Atoms Wasser gleich 1 gcsetzt, die (lea Atoms Alkoliol und Schmefclkolilenstoff = 6 , die dns Atoins Schwefelather =12 ist; wenn mail ibre Aosdeh- nungen fur Ternperalurcn vergleicht, welclie nalie glpich weit roo ihrer respective0 Siedhitze enlferut sind. P e r - so z beinerkt hiezu, ,,dafs gleiche Volume verscliiedener Fliissigkeiten, bei ibrer Siedhitze verglichen, QuantitHten von Materie einschlicfseii, die sich verhalteii \vie ihre Atomgewichte." Hieraiis geht aber bervor, dafs die Aus- debnungen rerschicdener Fliissigkeiten durch die Wtirme in einfacheu Verhgltnissen stehen, wenn man sie bei SOL cheu Temperatriren vergleicht , bei welcheii ihre Atom- volume vergleichbar sind. Man sielit hieraus, da die genannten Flitssigkeiten zusammengesetzte Kbrper sind, dafs der oben 3. 4 ausgesprochene Satz auch auf zu- sammengesetzte K h p e r , wie auch die Vergleichbarkeit der Ausdehnung des Wassers mit der der einfachen Gase uiid Metalle andeutet , ausgedehnt werden mufs.

Q. 8.

?

Fasseu wir die Resultate vorstehender Beinerkungeu

288

zosammen, und nebmen wir an, dafs ahnliche einfache Beziehungen iiberall sich zeigen werden, wenn man die Ausdehnungen der Kbrper unter lhnlichen -Urnstanden vergleichen kann , so ergeben sich nachfolgendc Sdtze, deren Bestltigung von fortgesetzten Beobachtungen zu er- warten ist.

I. DiC Ausdehmgen der einfachen und zutam- mengesetzten Korper durch die Wiinne stehen in ein-

fachen Verhiiltnissen, wenn man siej2r solche Zuttiinde der Kiirper vergleicht, ha welchen auch die Atomvolume der Korper in e;lf.cnen VerhZlfnissen stehen; die Kiir- per mogen f e d , $iiss& oder gasfdrmig seyn.

Es mufs, wie ich schon frliher Bd. 50 Nr. 8 dieser Annalen gezeigt habe, die Ausdehuung eines zusammen- gesetzten Kfirpers durch die Warme betrachtet werden als die Summe der unabhlngigen Ausdehnungen seiner Bestandtheile in jenen Condensationszustiinden , in wel- cben sie in dem zusammengesetzten KBrper enlhalten sind.

Die Gleichheit oder ein eiigaches Verhiirtmys der Atomvolume jindet statt :

A. Bei gmfdrm&en Klirpern, wenn sie bei gleicher Temperatur gleichem D m k ausgesetzt sind, oder gleiche Spannkrayte haben ;

B. Bei$iiss&en Kbrpern in solchen ungleichen Tem- peratunustiinden, bei welchen ihre D h p j e gk; che Elasticit% haben; und

C. bei festen Korpern, vermuthlich bei solchen un- gleichen Temperatiiren, welche entsprecbende Ab- stlnde ron jenen Temperaturen haben, bei welchen die Kbrper anfangen, Schmelzwiirme zu binden, also ihren Aggregatzustand zu lndern. Diese Tempe- raturen sind nick zu verwechseln mit der Schmelz- hitze selbst, weil dieser oft eine Art fast weicben Zustandes vorausgeht, in welchem der KOrper schon einen betrlchtlichen Theil seiner Schurelzwsnne ge- bunden hat.

II.

8. 9.

289

5. 9. Wenn solchc einfache Verbaltnisse zwiscben den

Ausdehnungeti der Karper hei den vcrscliiedensten Tcm- peraturen, nur die einfache Relation der Atomvolame vorausgcsetzt, wirklich existiren , so fotgt daraus noth- wendig:

III. Die Ausdehnug der IGrper durch die Wiirme ist an sich ohne Ausnahme gleichformk.

Fur Gase ist diefs nachgewiesen. Fur Flussigkeiten und feste Kilrper hat man die Gleichfilrmigkeit der Aus- dehnung meist nur innerhalb besclirankter Temperatur- granzen wahrgenommen. Die Veranderlichkeit der Aus- dehnung, welcbe bei Temperaturen bemerkt wird, die sich der Schmelzhitze, der Siedhitze oder der Erstarrungs- teinperatur dcr betreffenden Kilrper nabern, lafst sich je- doch mit dem Begriffe von der gleichforinigen Ausdeh- nung in Einklang bringen, wenn man anerkennt, daL man ron da an, wo die Ausdehnung sich Yndert, einen uerhderten Kilrper hat. Ich will diese naturgemale Ansicht von der Sache fur flussige und feste Kilrper na- her erltiutern.

5. 10. Man weifs von den Fliisskkeifen, dafs sie meist

obne alle Ausnahme Gase in grilfserer oder in gcringe- rer Menge aufl6sen. Warum sol1 uun clas Gas, welches von der Fltissigkkeit selbst herstammt, allcin hievon aus- genornmen seyn? Man weirs z. B. wie schwer es halt, Wasser durch Auskochen vollkommen luftleer zu erhal- ten, und doch wird es sogleich wieder lufthaltig, wenn man es, auch im heifsen Zustande, init Luft schuttelt. Nun wird es aber beim Kochen bestandig gleichsam init Wassergas geschtittelt, und h&lt davon also sicherlich

fortwiihrend ein betrtichtliches Voluln nufgcliist. Die vom Wasser atifgelfisten Gase werden durch Erw'lrmung zuin Theil, durch Kochen nach iind iiach viillig ausgetrieben. Ich schliefse hieraus aber keineswegs, daCs die Aulliis-

Poggendorff's Annal. Bd. L11. 19

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lichkeit der Gase bei der Siedhitze nicht mehr bestebe; sondern aufgelhte Gase werden nur durch das nun- mehr aufgelaste Wassergas uerdrt’ingt, ganz so wie man weirs, dafs alle Gase einander verdrangen kbnnen, wenn das eine oder andere im Ueberschufs mit dem Wasser in Beriihrung kommt. Das Gleiche mufs von anderen Fliissigkeiten bemerkt werden. Wird aber eine Auflbs- lichkeit von Dtimpfen in der dainpfeneugenden Fliissig- keit selhst anerkannt, wofiir alle bisher beobachteten Thatsachen sprechen, so ergiebt sich eine mit der zuneh- menden Temperatur durch ungleiche Mengen aufgelilsten Gases veranderliche Fliissigkeit , deren Ausdehnung also selbst veriinderlich seyn mufs, ohne dafs das oben Bus- gesprocbene Gesetz im mindesten dadurch eine Beschran- liung erleiden miilte. Wenn Wasser bei dor Abkiih- lung unter einige Grade iiber Oo anfangt, sich auszudeh- nen, so riihrt d i e t daher, dafs man nicht mebr Wasser. sondern eine veriinderliche Au,i?ossIw?g von Eis in Was- ser hat, deren Ausdehnung man beobachtet, und Aehnli- ches gilt von anderen Fliissigkeiten.

$. 11. Fiir feste Kilrper ist ein Theil der Unrcgeldifsig-

keiten in’der beobachteten Ausdehnung auf Shnliche Weise aafzufassen. Wenn cin fester Kilrper, z. B. ein Metall, erhitzt wird, so bindet dasselbe schon einen Theil Schmelz- wlrme, kingst ehe es schmilzt. Man weifs, dafsJJliisske Metalle mit festen, sich in der Regel amalgamircn. niarum sol1 nun gerade das fliissige Metall, welches durch Scbmelzung des festen Metalls selbst entsteht, sich niit diesem nicht amalgainiren? - Sobnld daher die Aus- dehnung eines Metalls anfhgp, veranderlich zu werden, so ist dieh ein Zeichen, dafs man die Ausdehnung eines verlnderten Kilrpers mikt; indem man ein mit der Tem- peratur veranderliches Amalgam von festem und geschmol- zenem Metall bis zur vblligen Schmelzung, und noch dariiber hinaus, vor sich hat. Durch diese ganz natur-

291 gemshe Ansicbt kommt Einbeit in das Chaos unzusam- menbangender Beobacbtungen , wie sie bisher vorliegen. Sie mird mancbe Eigenthfimlicbkeiten der StructurSnde- rung durch Erwlnnung und Abkiiblung auf ihre Ursa- chen zuriickfiibren lebren. Wir sehen ferner daraus, da fs wir die ,4usdehnungen der Kiirper durch die Wkrm, so wie ihre spec9schen W h e n fdr solche Tempera- iurgranzen suchen md vergieichen miissen, innerhalb welchen die Ausdehnung derselben gleichfiirm& ist, wenn wir genaue und fiir erne maihemaiische Theorie brauch- bore Vergleichmgen erhalten wollen.

9. 12. Obige Gesetze sind die von den Gasen bekannten

Ausdehnungsgesetze, so ausgesprocben, dais sie fiir Gase, feste und fliissige Ktirper in gleichem Maafse gelteu, Sie maren zu erwarten, nachdem die allgemeine Giiltigkeit der Volumentheorie einmal nacbgewiesen war. Ihre Ent- wicklung aus den wenigen bisher vorliegenden brauch- baren Beobacbtungen mag daber als ein neuer Beitrag zur Volumentbeorie selbst betracbtet werden.

Ich habe leider, durch vielfache Gescblfte tneines neuen Wirkiingskreises abgehalten, kaum Zeit finden kdn- nen, diese Siitze, die icb liingst gefunden batte, mitza- theilen, gescbweige denn die Beobachtungen auszufiibren, die ich. zu weiterer Priifung obiger SItze anzustellen mir vorgenommen babe.

Manbeim den 24. Januar 1841.

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