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V K Creber die w9usdehrmng des Diainanten und des krystallisirten Kup feroxtJduls unter E'inJlu fs

der Warme; von H. Fixeau. (Compt . rend. T L X , p . 1161.)

B e i Verfolgung der Stiidien, mit denen ich die Akademie mehrmala (23. Juni 186.2 und 23. Mai 1864 ' )) tinterhalten habe, fiber dic Fortpflanzung des Lichts durch Ki)rper, wenn b a n ihre Temperatiir verandert, bin ich zu mchren neuen Bcobarhtungen iiber die Ausdehnuiigsweise verschie- dener bisher in dicser Beziehung noch nicht untersucbter Substanzen gefiihrt worden.

Aus der Nattir der erlangten, ebcnso unrorhcrgesehenen als mannigfaltigeti und sonderbaren Resultate liefs sich er- kennen, dafs es fur die Wiesenschaft iiitere'ssant seyn wiirde, ahnliche Bestimmungen mi)glichst zu ver\ ielfaltigen und vor allein anzuwendcn auf natiirliche Gruppen von sowohl durch ihren chemischen Zrisamiuensatz, als durch ihre Krystallform wohl festgestcllten Kiirpern, iim die Ab- hderungen, deren dieses Phhomen fshig ist, tinter den tnannigfaltigsten Umstandeii zu verfolgen uitd wo mirglich ein Gesetz darin zu entdecken.

Das Feld dieser Untersucliungen ist, wie mail sieht, sehr ausgedehnt, un'd es war bisher nur miiglich einen schr be- schrankten Theil derselben auszuforschen. hiders giebt es schon eine gewisse Anzahl amorplier und krystallisirter Kfirper, besondcrs von denen des regelmafsigen Krvstall- systems, deren Ausdehnungen defiuitiv bestimiiit werden konnten, vermiige der Leiclitigkeiten , welche die von mir angewandte und der A kademie vorgetragene Methode dnr- bietet, eine Methode, die crlaiibt, mittelct der Wellenlange des Lichts sehr kleiiie Volumvcrlnderungen bei Kiirpern zu messeo, die nur einigc Millimeter Dicke haben.

Ich gehe nicht in das Einzelne mehrer wichtiger Ver- 1) Dicse Ann. Bd. 119, S. 87 und 297; Bd. 123, S. 515.

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besseruogen ein , welclie der Apparat erlitten hat, da die Erfahrung sie als nutzlich erwies. Sic werden in einer kunftigen A bhaudlung , welche die gesaniinten Reobachtnn- gen eiithtilt, besclirieben werdeii.

Ich fijge nur hitizu, dal's icli vor Allein gesucht habe die Temperatur dcs zuin Versurh genommrnen Kiirpers auf die sirherste Weise zu erinittelii und zu dein Ende den atahlernen Dreiful's, der den zu heobachtenden K6rper trug, ininitteii zweier conccntrischer Oefchcn voii dickem Kupfer aufstellte, woclurch einc! sehr gleichfiirmige Vcrthei- lung der Warme und eine sdir sichere Kcnntnifs der Tein- peratur erlangt wurde. Ueberdiefs wurtle die Verschie- bung der Franseii oder Riiige auf drr Oberflarhe tles Kor- pers wiihrend tier Teinpernturv.er:inderungen inittelst eiues kleioeu Fernrohrs verfolgt, und dadrircli eine sehr geneue Meseung crhalten.

Unter den krystallisirten Kiirprrn, deren Ausdehnung ich bisher bestiininen koniite, zeigen ewei eiii inerkwiirdi- ges Phanoiiien, welches bisher noch bei keiriein anderen beoblrchtet worden ist. Das ist eine dermaafscn schwache Ausdehnung hei niederen Temperntureii, dafs es besonde- rer Sorgfalt und sehr aufinerksainer ISeobachtutigen bedarf, uin die Wirklichkeit derselben diirzuthun urid genaue Mes- sungen ron ihr zii erhalten. Diese beiden Kiirper sind der Diamaiit und dns niitiirlicli krystallisirte Kopferoxydul von C h e a f iy , welche beidc dein regelm#bigen Krystall- system angeliiiren, durchsichtig siod iind selir hohe Bre- chuugsiridices besitzeii, iibrigens aber durch ihren Zusam- mensatz uiid drirch die Gesammthcit ihrer pbysi kalischen und chelnisclieii Eigenschaften sehr verscbieden voii einan- der sind. Die Ausdehoung (befrachtet fur einen Grad an verschiedeeen Stellen dcr Thermometerscale) ist iiberdiefs bei diesen beideu Stibstanzen iiicht nur sehr schwach, son- dern aurh mit sinkeuder Teinperatur sehr rasch abnehmend, gatiz wie beiin Wesser in der Nahe seiues Dichtigkeits- maximuins; so dafs man nach Analogie zu glaribeii herech- tigt ist, dafs diese beiden starrcn Korper das Phanomen

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des Dichfigkeitsmaximums zeigen kiinnten, d. h. dafs ihr aufangs p s i tiver Ausdehnungscoefficieiit abnzhme, bci einer gewissen Temperatur Null, uiid daraiif negativ wiirde.

Die bisher geinachten Beobacbtungen stimmen gut mit dieser Voraussetzung und lassen das Daseyn cines Dichtig- keifsrnaxiinuins beirn Diamant und Kiipferoxydul als sehr wahrschcinlich betrachteri.

Folgendes sind die Resultate dcr Versuche: Diamant. - Die ersten Beobachtungen wrirden angc-

stellt mit einer grofsen Diamantplatte von lmto,5 Dicke, welche ich der Gefalligkeit des Hrn. Ha lphe i i verdankte, und darauf wit rnehl.cn verschiedenartig geschnitteiien Stei- nen, unter anderen eincm sehr schiinen Brillant, den mir die HH. M c l l e r i o verschafft hatten. Ich konnte daran erkennen, dafs die Ausdebnung dicser Substanz sehr schwach ist und der Coefficient rasch mit dcr Teinperatur abnimmt. Allein uin etwas genaue Messungeii von diesen immer schr geringen Wertheu zu erhalten, war ni)tbig, dafs der den Versuchen unterworfene Diamant gewisse Bedingungen der Gralse, sowie der Dimension und des Parallelisuius in den geschliffeiien Facetten in sich ve:einigte, Bedingungen , die sicli auf die gliicklichste Weiee bei eiiiein der kostbarsteii Exemplare der Gallerien des Museums verwirklichten. Die- ser schiine Stein von schwach gelblicher Farbe wiegt 1pm,94 und hat eine Dicke voii 9'10m,625. 1)a die Admi- nistration des Museums so gutig war, rnir denselben zur Bestirnmung der Dichtigkeit desselben zu uberlassen , SO

habe ich elf Reihen von Messungen, jede aus 11 geson- derten Beobachtuiigen bestehend, an rcrschiadenen Stellen des Steins zwischen den Temperaturen 1H' bis 77O anstel- len kannen.

Die folgende Tafel enthBlt des Resultat dieser Bsstirn- rniingen, reducirt durch Rec.hounq, auf Haupcpunkte der Thermometerscale.

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500

30

10 0

40

20

- 38,&

Die Betrachtun;:

I

W e r h e des linearen Auj- debniingscoPf~cienten des

Diancflnten an wrschiedrnen ~lntrrschied fiir Punkten tt der Srnlr liir I rinen Grad

a I cinen Grad

14,417 I 0,00000 I286 o,nooooi 142 0,000O0099i 0,001t~to08~2 O,OOOO~O'iO7 o,nooooum 0,000000000

1

der partiellen Beobachtungcn zeigt, dals tler Ansdehnitngscoef~cieitt fiir eiiien Grad propor- tional den Erhbhungen der Ternpcratur wachst: inan kanri also die Gesammtlieit der Bestimmungtn vorstellen durch die Formel:

in welcher 2, = I , (1 + at + b P),

a = 0,00000036243 b = 0,0000000072385 t = Zahl der Grade von Oo aus 1, = Lange des Kbrpers bei Oo 1, = L h g e des Korpers bei to

fur - - -0 dlt

d t hat man

t = - &, t=-38O8

und das ist der Punkt der Thermometerscale, bei dem die Ausdehnung Nit11 seyn mufs, urn von einern positiven Werth i n einen negativen uberzugehen.

Man ist demnach herechtigt, es fur sehr wahrscheinlich ZII halten, dafs der Diamant ein Maximum der Dichte ge- gen - 38O,8 habe.

Im Vorstehenden h a t inan nur die lineare Auedehnung dcs Iliamanten hetrachtet. Nun delinen die Krystalle des regelmakigen Systems, wie der Diarnant und das Kupfer-

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oxydul, sich nacb allen Richtuogen gleichmiifssig aus ( M i t- sc h e r I i ch ) ; man braucht also die lineare Ausdehnung nnr iiiit 3 zu multipliciren, urn die horperliche zu erhalten.

Hrystallisirtes Kupferoxydul. - Bekanntlich zeigt dicse Suhstanz bisweilen einc merkwiirdige Durchganglichkcit fiir das rothe Licht.

I(-h liefs aus derselben ein kleines Prisma schneiden, iind erkaiinte, dirfs sie das Licbt noch weit stiirker bricht als der Diamant. Ich fand deli Brechungsindex des brech- barsten rotben Strahles, der sie durchdrang,

n = 2,8984 und deli des einfachen rothen Strahls, der vom darnpff6r- migen Lithium iu einer Flamme ausgesandt wurde

n = 2,8489. Zwei ziemlich reiiie Krystalle von C h e s s y (Dep. Rhdne),

ein OctaEder und ein Rhomboeder, welche an einigan Stel- leu eine merkliche Durrhganglicbkeit flir rothes Licht zeig- ten, wurden zu den Versuchen genommen. Ihre Dicke be- trug gmm,844 und 10-,570.

Sechs Reihen Messungen, jede von 12 Reohachtungen zwischen 19O und 730, gaben iibereinstimmeode Resultate, welche handgreiflicb zeigten , dafs die Ausdehnung des Kupferoxyduls, besonders in niederen Temperaturen, nocb betrkhlich geringer ist als die des Diamanten, und tiber- diefs, dafs der Werth des Coefficienten sich auch mit grii- fserer Schnelligkeit andert , namlich rasch mit sinkender Temperatur abnimmt und bei einer weniger niedrigen Tem- peratur als der des Diamanten, Null zu werden strebt, WO-

bei die Anwtichse des Coefficienten beiuahe immer denen der Temperatur proportional bleiben.

Folgende Tafel urn falst die Gesammtheit dieser Beob- achtungen, reducirt wie die vorberigen auf Hauptpunkte der Thermometerscale.

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Piinkt drr Thrrinonic~er- scale, eingrnornnien voru

niittlereri Grad 8

500 40 30 20 10

0 4 1

Wcrthe des Ausdehnungs- coiTficienten der Kupfer- oxyduls a n verscliiedenm

Punkren der l’hermome- trrscale fiir 1 O

ri

0,00000 I059 0,00000o828 o,oooono~97

o,0uoo001ss 0,000000000

- o,oouoooo95

0,000000367

Alan k a o n bemerhen, daCs fiir i)= 76O,5 diese Tafel, wic die iorbergeheode, deiisttlbeir Werth fur a giebt, d. h. dals hei diescm Punkt dcs Tlierriiometers die Ausdehiiung des Kupferoxyduls der des T)iam;tnteil gleicli ist. Diese Resultate werden wohl dnrgestcllt durcli die Forinel:

in welcher 1, = 1, ( I + a t + b P),

u = - 0,000001)09-152 b = + OJOOOOOC)O 1 1531

fur

hat man : t = + 4 0 1 .

Also oherlialb Null und nahezu an demselben Punkt, wie beiin Wasser, rnuk die Ausdehnung des Kupferoxyduls Null seyn uud ein Maximuin dcr Diclite auftreten.

Bisher kanuten wir nor clas Warser rind einige Salz- liisungeii, d. 11. flijssige Kiirper, welclie das Yhanonien eines Dichtigkeits- Maximums darboten. Das Daseyn dieses Ph3- iioipeiis aych bei starren Kiirperii scheint neue Data in die Warinetheorien einzofulireii und einiges Licht auf die Mo- lecular - Coiistitution der Kiirper werfen zu miissen.

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