242

2.

fur von

Untersuchumgem iiber Platimwiderst&nde urnd Petrolatherthermometer; vom L. H o I6 orm.

(Mitteilung aus der Physik~isch-Techuischen Reichsanstalt.)

Nachdem fur die Reichsanstalt ein L i n d e’scher Apparat Luftverflussigung angeschafft war ,, ist die Untersuchung Pet.rol&therthermometern wieder aufgenommen , die von

Ern. Kohl rausch bei Gelegenheit von V&uchen im Linde’- schen Laboratorium zu Munchen angegeben wurden. l) Da ich Platinwiderstande, die an das Wasserstoffthermometer an- geschlossen waren, als Normalthermometer benutzte, so bot sich auch die Gelegenheit, die fruher von W. Wien und mir ausgefuhrte elektrische Messung tiefer Temperaturen a) fort- zusetzen.

An der Untersuchung beteiligte sich bis zu seinem Ab- gang yon der Reichsanstalt Herr Day ; spater nncheinander die Herren D i t t e n b e r g e r und Gruneisen.

1. Vergleichung von Platinwideratiinden mit dem Wasserstoff- thermometer.

Es sind im ganzen drei verschiedene Platindrlhte zu Widersttinden benutzt worden. Der erste Draht (Widerstand Nr. 0) von 0,l mm Starke, von H e r a u s (Hanau) bezogen, war bifilar auf ein Glimmerkreuz (60 mm lang) gewickelt, das sich am Boden eines dunnwandigen Glasrohres (250 mm lang und 16 mm weit) befand. Die Zuleitungen bestanden aus 0,5 mm dicken Kupferdrahten, die mit Zinn an die Piatinenden ge- lotet waren und ausserhalb des Glasrohres kupferne Klemmen trugen.

Die beiden folgenden Widerstande (Nr. 1 iind 2) waren fertig gewickelt von der Cambridge Scientific Instrument Com- pany bezogen. Die Zufuhrungen aus Platin waren ohne fremdes

1) F. Kohlrausch, Wied. Ann. 60. p. 1. 1897. 2) L. Holborn u. W. W i e n , Wied. Ann. 69. p. 213. 1896.

Platinwiderstande und Petrolatherthermometer. 243

Lot mit den Widerstandsdrahten verschmolzen. Als Schutz dienten 7 mm weite Porzellanrohre.

Die Widerstiinde Nr. 3 , 4 und 5 , die spater angefertigt wurden, sind aus einer dritten Drahtsorte (von Herlius) her- gestellt. Sie wurden in .ahnlicher Weise montirt wie die eng- lischen Widersthnde, nur wahlte man das Glimmerkreuz breiter und die Dicke der Platinzuleitungen geringer. Die W iderstands- drahte von Nr. 4 und 5 waren 0,2 mm, der von Nr. 3 0,15 mm dick. Sie wurden vor dem Wickeln elektrisch ausgegliiht und nachher mehrere Stunden lang auf 500° erhitzt.. Die Schutz- rohren bestanden aus Jenaer Glas 591II.

Um die Platinwiderstande zu messen, schaltete man sie mit einem Normalwiderstand aus Manganin in denselben Strom- kreis und verglich die Spannung mittels eines Compensations- apparates. Zu diesem Zweck besassen die Platinwiderstande an jedem Ende zwei Zufiihrungen, von denen das eine Paar den Strom zuleitete, wahrend das andere zur Abnahme des Potentials diente. Der Strom des Hauptkreises, dessen Starke gewohnlich nicht uber 0,002 Amp. betrug, wurde bei jeder Messung commutirt.

Der kleinste der benutzten Platinwiderstiinde, der 2,5 Ohm bei O o betrug, erleidet unter diesen Verhiiltnissen eine Span- nungsanderung von 1 MV, wenn sich die Tempmatur um 0,05O andert. Eine solche Grosse ist bei der gewahlten An- ordnung noch genau mit einem Siemens’schen Galvanometer nach d’Arsonva1 zu messen. Fur die folgenden Beobachtungen ist meistens ein empfindlicheres astatisches Galvanometer be- nutzt worden.

81s Gasthermometer mit constantem Volumen diente das friiher beschriebene Instrument I), das fur den vorliegenden Zweck mit einem Gefasa aus Jenaer Was 591n (Inhalt 156,8 ccm) versehen wurde. Das Verhaltnis des Gefasses zum schad- lichen Raum betrug 0,00602. Als Messgas diente elektro- lytisch erzeugter Wasserstoff, dessen Druck der internationalen Normalscala entsprechend etwa 1 m Quecksilber bei O o be- trug, und zwar bei zwei verschiedenen Fiillungen 986,3 nnd

1) L. Holborn u. A. Day, Wied. Ann. 68. p. 820. 1899.

244 A. Ilolborn.

994,2 mm. Der Ausdehnungscoefficient des Gases wurde zu 0,003 665 bestimmt.

Direct mit dem Wasserstoffthermometer verglichen wurden nur die Widerstande Nr. 0, 1 und 2. Die Widerstinde Nr. 3, 4 und 5 sind spater indirect mit Hiilfe der drei ersten Platin- thermometer auf die Wasserstoffscaln bezogen.

Als Temperaturbad diente einmal flussige Luft, die sich in einem Glascylinder mit evacuirter Wandung von 25 cm Hohe und 8 cm Weite befand, wahrend dasselbe Qefass zur Her- stellung des zweiten Temperaturbades mit einem Gemisch von Alkohol und fester Kohlensaure angefiillt wurde.

Wurde die fliissige Luft sogleich benutzt, nachdem sie aus dem Linde'schen Apparat kam, so lag ihre Temperatur unter -191 O ; unter diesen Umstanden wurde bis zu -191,7O gemessen. Die Temperatur steigt nur langsam an, wenii die fliissige Luft in versilberten Flaschen mit gut evacuirter Wan- dung aufbewahrt wird; sie erreicht dann am dritten Tag un- gefahr - 187 bis - 188O. Einmal wurde.in fliissiger Luft, von der nach sechstagigem Stehen etwa noch Liter vorhanden war, eine Temperatur von - 182,T O gemessen, die dem Siede- punkt des reinen Sauerstoffs entspricht. Aber hier war die Verdampfung durch mehrfaches Umgiessen bei dem vorher- gehenden Gebrauch sehr befijrdert worden.

In dem Beobachtungsgefiss, das wegen der Ablesung der einzutauchenden Petrolatherthermometer nicht versilbert war: fand die Verdampfung schneller statt. Man konnte hier die Temperatur leicht uni 1 I 2 O andern, indem man den Inhalt des Gefasses teilweise verdampfen liess oder frische Fliissigkeit aus dem versilberten Aufbewahrungsgefass zugoss.

Das zweite Temperaturbad, zu dem Schnee von kauf- licher Kohlensaure und stets frischer absoluter Alkohol ge- nommen wurde, zeigte sich bei Verwendung des D e w ar'schen Gefasses sehr constant, wenn Kohlensaureschnee stets hin- reichend nachgefiillt wurde. Auch die Unterschiede der an verschiedenen Tagen angesetzten Bader betrugen nur einige Hundertstel Grad, wenn man die Abhangigkeit vom Baro- meterstande beriicksichtigt.

Die folgende Zusammenstellung enthalt die Temperaturen t, die bei dem Barometerstande B (auf O o reducirt) mit dem

Pkctiniciderstande und Petrolatherthermometer. 245

Wasscrstoffthermometer beobachtet wnrden; t, sind die auf normalen Druck umgerechneten Werte, deren Mittel - 78,34 O

betragt. Am zweiten Reobachtungstage wurde das Gefass des Thermometers zuerst in trockenen Schnee eingefiihrt, der eine um 0,1Oo tiefere Temperatur als das Gemisch mit Alkohol ergab. Bei den Thermometer-Vergleichungen ist stets der grosseren Genauigkeit hrtlber das Gemisch aus Alkohol und Schnee verwendet worden. Dabei blieb das Gefsiss oben offen, sodass nach Bedarf Kohlensaure nachgefiillt werden konnte.

1899 t B f,,

2. November - 18,33' 759,2 mm - 78,31° 4. 7 1 - 78,44 756,2 - 78,36

14. Ijecember - 78,60 747,4 - 7s,35 23. 1 , - 78.20 767,O - 7s,34

Tab. 1 enthalt die Vergleichungen der Platinthermometer Nr. 0, 1 und 2 mit dem Wasserstoffthermumeter. FY bedeutet den beobachteten Wert der Widerstande, und zwar gilt hierbei der Vergleichswiderstand aus Manganin von 4,987 Ohm als Einheit. t bezeichnet die mit dem Wasserstoffthermometer bestimmte Temperatur. Am Fusse der Tabelle sind die Werte der Widerstande fur 0 und 10Oo, sowie die mittleren Tem- persturcoefficienten zwischen diesen Grenzen angegeben. Nach clen Formeln

(0)

(1)

(2)

W = W, (1 + 0,003 824 t - 0,000 000 862 1')

W = Fro (1 + 0,003890 t - 0,000001 013 P) , W- = Yo (1 + 0,003 889 t - 0,000 001 003 t2)

sind riickwilrts Zahlen fur t berechnet. Ihre Differenzen gegen die beobachteten Werte von t lassen die Grosse der Beob- nchtungsfehler bei der Temperatur der fliissigen Luft erkennen.

In Tab. 2 gebe ich in ahnlicher Anordnnng die Daten fur die Widerstande Nr. 3, 4 und 5. Die Werte von t sind hier aus der Vergleichung mit den Platinthermometern Nr. 1 und 2 gewonnen, und zwar wurde am ersten Beobachtungs- tage Nr. 1, an clen beiden anderen Nr. 2 fiir dievergleichung benutzt. Aus den beobachteten Werten von W sind ruck-

246 A. Holbom.

9 $3 0

o w -

0 * 4 W W N a - N 0 CD

-0 -4 *-

I l l

I l l

I l l

I l i

I l l

I I I ~ I c c 1 ,

-- I: ______

I I I I I I I I

I I I I I I 1

I + I I- I I

- -1-

1 I I I I I 1

~ + l + l + +

1 0

Platinwiderstande und Petrolatherthermometer. 247

warts die Temperaturen fur alle drei Widerstande nach der Formel (3,4, 5) W = Wo (1 + 003 934 t - 0,000.000988 t2)

berechnet. Innerhalb der Beobachtungsgrenze gilt dieselbe Formel fur die aus demselben Draht hergestellten Thermo- meter.

Was die Haltbarkeit der Widerstande anbetrifft, so sind nie merkliche Aenderungen beobachtet , mit Ausnahme von Widerstand Nr. 1, der spater bei 0 O den Wert 0,52239 hatte, also urn etwa 1/5000 aljgenommen hatte.

2. Vergleichung des 8tiakstoffthermometers mit dem Wasserstoff- thermometer.

Bei der fruheren mit W. Wien ausgefuhrten Messung tiefer Temperaturen war der Unterschied zwischen dem Luft- und dem Wasserstoffthermometer bei der Temperatur der fliissigen Luft gemessen worden. l) Es hatte sich ergeben, dass das erstere um O,6fi0 tiefer zeigt, wenn der Druck bei O o ungefahr eine Atmosphare betragt.

Diese Vergleichung ist mit dem genaueren Luftthermo- meter wiederholt, das mir jetzt zur Verfugung stand. Dabei sind die Bedingungen etwas abgeandert : statt Luft wurde Stickstoff und als Anfangsdruck der Druck der Normalscala von 1 m Quecksilber gewlihlt. Im iibrigen ist die Bestim- mung in derselben Weise wie fruher durchgefiihrt, d. h. es wurden die auf die Wasserstoffscala bezogenen Plntinwider- stilnde mit dem Stickstoffthermometer in fliissiger Luft ver- glichen.

Bei dem Versuch, der im Januar 1900 mit den Wider- standen Nr. 0, 1 und 2 angestellt wurde, betrug der Druck des Stickstoffthermometers 1002,8 mm bei O o ; fur den Aus- dehnnngscoefficienten der aus Ammoniumnitrit bereiteten Gas- fiillung ergab sich der Wert 0,003677.

Tab. 3 enthalt die Ergebnisse, nach denen das Stickstoff- thermometer bei - 190° um 0,50° & 0,06O tiefer zeigt als das Wasserstoffthermometer.

1) L. Holborn u. W. W i e n , 1. c. p.227.

248 1;. Holborn.

T a b e l l e 3.

W

Nr. 0 1,0513 1,0669 Nr. 1

0,11490 0,11530 0,11615

Nr. 2 0,23335 0,23568

tH ber.

- 189,93' - 189,07

- 191,02 - 190,84 - 190,46

- 190,38 - 189,85

tN beob. ~~~ ~~ ~

- 190,43O - 189,70

- 191,51 - 191,31 - 19492

- 190,83 - 190,36

tH - 'N ~~

~~~

0,50 O

0,63

0,49 0,47 0,46

0,45 0,51

3. Vergleichung von Platinthermometern rnit dem Stickstoff- thermometer bei B6herer Temperatur.

Extrapolirt man die oben angegebenen Formeln fiir die Platinwiderstande, die durch die Messungen bei Oo, -78O und -190O bestimmt sind, iiber O o hinaus nach oben, so weichen sie von den beobachteten Werten ab. Bei + looo betragt der Unterschied schon uber 2 O . Nun ist von Ca l l enda r zuerst bewiesen, dass die Aenderung des Platinwiderstandes mit der Temperatur von O u bis uber 500° durch eine para- bolische Gleichung rnit grosser Annaherung ausgedriickt werden kann. Um zu priifen, bis zu welchem Grade diese Darstellung bei tiefen Temperaturen mit der Beobachtung ubereinstimmt, habe ich zwei Platinthermometer (Nr. 1 und 4) zwischen 300 und 500 O an mehreren Punkten mit dem Stickstoffthermometer verglichen. Es wurde diese Vergleichung dem Cal lendarC schen Verfahren vorgezogen , nach dem die Coefficienten der Gleichung zweiten Grades durch die Beobachtung bei O o , looo und dem Siedepunkt des Schwefels (-145 O) bestimmt werden, weil die Angaben verschiedener Beobachter fiir den letzten Punkt noch um 0:7O schwanken.

Das Gefass des Gasthermometers wurde mit Stickstoff gefiillt, dessen Druck 473,23 mm bei O o betrug. Der Aus- dehnungscoefficient des Gases wurde zu 0,003667, bestimmt, wahrend fur die Ausdehnung des Gefasses in hoherer Tem-

Platinwiderstande und Petrolatherthermometer. 249

peratur die anderweitig mitgeteilten Ergebnisse fur Jenaer Glas 591x1 benutzt wurden. l)

Als Temperaturbad diente der elektrisch geheizte Salpeter- kessel, der friiher schon ahnlichen Zwecken gedient hat.?)

Die Beobachtungen an zwei Tagen sind in Tabelle 4 u. 5 zusammengestellt.

'Fabelle 4.

1901 1 beob. IF tl,

I 412,23' 10. April i 41'1,56

1 451,12 299,13 29s,45

11. ,, I 347,94 471.R6 472.93

- i8,18" - 1 '40,40

1 ~~

1,3145 1,3157 1,4370 1,1077 1,1063, 1,1984 1,4215 1,4235

0,36032 0,11629

::92,5:! " 393,00

2H9,93 289,29

445,3a

- SO,Y8' - 201,17

453,05

334,36

446,3i

T a b e l l e 5. I( )* - I 100

XI.. 4. t - i p = 1,4*9

t ber. I

~~~~~~ ~~~ ~~

412,06O ~

412,54 451,24 '

298,26

4T1,96 I 473,09 1

298!96 I I 347,93

~~

- 7 8 , 1 7 0 - 192,79

f beob. -ber.

+ 0,liU + 0,02 - 0,12 + 0,17 + 0,19 + 0,01 - 0,10 - 0, l6

- 0,010 + 2 3 9

~ ~ ~

~

1901 t beob. IT' (1. t ber. I

~ ~ ~

~~ _ _ _ _ _ ~

~~~

41 2,34' 2,8963 393,23 " 412,41' 412,74 2,5979 39337 412,79 -180,543 3,1651 453,47 480,72 298,79 2,4354 259,93 298,77 296,45 2,4338

~ 346,29 2,6301 1 348,48 2,6391

472,23 3,1322 I 1 472.55 3,1324

11. ,, 1

- 78,60° 0,78180

i , - 190,94 0,24323

t beob.-ber.

- 0,07O - 0,05 + 0,12 + ($02

289,57 298,39 + 0.06 333,56 346,26 ' + 0,03

446,lO 472,30 - 0,07 446,14 472,32 + 0.23

- S0,65' - i8,59" - 0,01"

335,58 348,48 0,00

~~

- 201,40 - 193,13 + 2,19

11 L. Holbori i u. E. G r u n e i s e n , Ann. d. Phys. 6. p. 136. 1901. 2) L. H o l b o r n 11. A. D a y , Ann. d. Phys. 2. p. 517. 1900.

Annalen der Physik. IV . Folge. ti. l i

250 L. Holborn.

Es bedeutet hier t die mit dem Stickstoffthermometer ge- messene Temperatur und W den beobachteten Wert des Wider- standes. Bus W ist zunachst die Platintemperatur tp berechnet, die nach Ca l l enda r durch die Gleichung

w- w, t p = 100 rv,,, - w,

definirt ist. Unter der Voraussetzung, dass der Platinwider- stand nach einer Parabel verlauft, hangt die Platinscala tp mit der Stickstoffscala t durch eine Beziehung von der Form

zusammen. Nachdem pnssende Werte fur die Constante 6 aus den Beobachtungen der beiden Widerstande ermittelt waren, ist hiernach t aus tp berechnet und mit den am Gas- thermometer beobachteten Werten von t verglichen. Die Unterschiede zwischen Beobachtung und Rechnung zeigen keinen systematischen Gang, ihr mittlerer Wert betragt 0,14 bez. 0,11 O.

Die Platinwiderstande, welche Chappuis und H a r k e r l) mit dem Stickstoffthermometer bis 580 O verglichen haben, stammen aus derselben Bezugsquelle wie der Widerstand Nr. 1. Bus den Angaben, welche jene Beobachter fur ihren Widerstand K8 fur 0 und looo machen, folgt, dass der Tem- peraturcoefficient a fur K8 und Nr. 1 fast identisch ist (0,003 864 0 und 0,003 864 4). Darf man hieraus schliessen, dass dasselbe Platin fur beide Thermometer verwendet worden ist, so ergiebt sich, dass die von Chappuis und H a r k e r nufgestellte Stickstoffscala bei 445 O urn etwa 0,45 O hoher liegt a19 die vorliegende. Denn jene Forscher fanden fur 6 den Wert 1,538, wahrend ich diese Grosse zu 1,515 bestimmt habe. Dieser Unterschied wird wahrscheinlich da.durch er- klart, dass Chappuis und H a r k e r die Ausdehnung des von ihnen benutzten Gasthermometergefasses nur unter 100 O ge- messen und durch Extrapolat,ion auf hohere Temperatur einen zu grossen Wert fur den Ausdehnungscoefficienten erhalten

1) P. Chappuis u. J. A. Harker, Trav. et MBm. du Bureau internat. 12. p. 1. 1900.

Platinwiderstande und Petrolatherthermometer. 25 1

haben. l) Nach der von Ca l l enda r aufgestellten Thermo- meterscala, die sich auf ein Gasthermometer mit constantem Druck bezieht, ist fur dasselbe Platin 6 = 1,50, d. h. diese Scala liegt bei 445O um 0,7O tiefer als die von Chappu i s und Harke r .

Fur den Widerstand Nr. 4 ergab sich 6 = 1,489. Dieser kleinere Wert entspricht dem grosseren Wert von u (Tabelle 2), da im allgemeinen mit der Zunahme von cc eine Abnahme von 3' beobachtet wird. Beurteilt man die Reinheit des Platins nach dem Temperaturcoefficienten u, so ist ein so reines Platin, wie das der Widerstiinde Nr. 3, 4 und 5 meines Wissens bisher noch nicht beobachtet. Dabei ist hervorzu- heben, dass der Widerstandsdraht stark ausgegluht war.

Schreibt man die Gleichungen , welche fur die Wider- sfiinde Nr. 1 und 4 zwischen 0 und 500° gelten, in der ge- wbhnlichen Form, so erhalt man

(1 a,) TY= W, (1 + 0,003923 t - 0,000000585 t 2 ) , (1a) W = W, (1 + 0,003966 f - 0,000000582 t').

Es ist W = 0 fur

t = - 247,7" nach (0); t = - 241,6O nach (1); t = - 239,8O nach (4);

t = - 245,9" nach ( la ) ; t = - 253,5O nach (4a).

Fur das Platinthermometer Ks von Chappuis und H a r k e r gilt die Formel

(43) W = Wo (1 + 0,003922 t - 0,000000585 t ' ) ,

wenn man S = 1,515 setzt. Es ist hier wie bei Nr. 1 W = 0 fur t = - 245,9°.2)

Die Widerstande erreichen nach den beiden Arten von Formeln (1) und (4), sowie (la) und (4a) schon lange vor dem absoluten Nullpunkt den Wert Null. Die Parabel, die fur

1) Vgl. auch L. Holborn u. E. Griineisen, 1. c. 2) In der Scala von Chappuis und Harker lautet die Gleichung

Es ist W = 0 fiir t = - 247,l a. Vgl. hieriiber auch den Rapport ,

(G') W = W, (1 + 0,0039235 t - 0,0000005944 t').

von Chappuis , wo jedoch fir den letzten Wert irrtiimlicherweise - 265,56O angegeben ist.

17*

L. Holborn.

hohere Temperaturen aufgestellt ist , stimmt noch mit der Beobachtung bei - 78O (Tabelle 4 u. 5) uberein, weicht aber bei - 190° um mehr als 2 O ab. Vielleicht beginnt diese Ab- weichung erst unter - 100 O , wo auch die thermoelektrische Kraft des Platins einen Umkehrpunkt hat, und es ware als- dann erst unter - looo eine andere Formel zu benutzen. Die zuerst aufgestellten Gleichuugen (1) und (4) wurden hier zu ge- brauchen sein; ob sie aber dieselbe Genauigkeit geben, wie die Formeln (1 a) und (4a) in dem hoher liegenden Bereich, kann nur die Beobachtung entscheiden. Unter - 200° bieten die Platin- thermometer gar keinen Anhalt fur die absolute Temperatur- messung, wie aus den Versuchen von Dewar l ) uber den Siedepunkt des Wasserstoffs folgt. An diesem Punkte betragt der Unterschied zwischen dem Platin- und dem Wasserstoff- thermometer 14O. Zwischen 0 und -190O liegt bisher meines Wissens nur eine ausgedehnte Vergleichung eines Platinwider- standes mit dem Wasserstoffthermometer vor, die von W. Wien und mir herruhrt. Sie beweist, class der Unterschied zwischen den beiden Thermometern (das Platinthermometer nach der durch Oo, - 78O und - 190° bestirnmten Formel berechnet) in dem ganzen Interval1 kleiner als lo ist.2)

l j J. D e w a r , Proc. of R. Institution, Januar 1899. 2) H. Dickson (Phil. Mag. (5) 44. p. 445. 1897) hat fur den unter-

suchten Platinwiderstand die Formel

[ W + 293,286 15)' = 119,49237 (t + 976,858 6)

berechnet, deren mittlere Abweichung von den beobachteten Werten 5 0,25 O betragt.

Die Einwhde, welche C a l l e n d a r (Phil. Mag. (5) 47. p. 191. 1899) gegen unsere Messuugen wegen dcr veranderlichen Temperatur der Ver- suchsanordnung und der unsymmetrischen Form des Wasserstoffthermo- meter-Gefiisses erhoben hat, treffen nicht zu. Die Temperatur stieg nur sehr langsam und war an einzelnen Punkten, z. B. bei dem Schmela- punkt des Aethers, trotz kraftigen Riihrens eine Stunde lang innerhalb eines Grades constant. Dabei wurde die Anordnung des Thermometer- gefasses, in dem sich der Platinwiderstand befand, bei jeder Versuchsreihe abgeandert. Auch sind zwei Geflisse von verschiedener Form benutzt worden; das eine hatte die in Fig. 1 (L. H o l h o r n u. W. W i e n , 1. C.

p. 215) dargestellte Form, wahrend sich bei dem anderen der Fortsatz zur Einfuhrung der Platindrahte oben befand. Die Messungen mit beiden Qefassen haben keine systematischen Unterschiede gezeigt.

Platinwiderstande und Petrolatherthermometer. 253

4. Siedepunkt von Sauerstoff.

Um in tiefer Temperatur die Platinthermometer jeder Zeit ohne das Gasthermometer auf ihre Constanz priifen zu konnen, wurde der Siedepunkt des Sauerstoffs bestimmt. Fiir diese Messung ist der Widerstand Kr. 2 benutzt worden.

Das Gas wurde aus Kaliumchlorat unter Zusatz von etwas Brsunstein hergestellt. Es stromte aus dem Entwicke- lungsgefass durch eiiie mit verdiinnter Kalilauge gefiillte Waschf-lasche und eine mit Chlorcalcium gefiillte Riihre und wurde darauf in einem 2 cm weiten und 25 cm langen 'Glasrohr condensirt, das in flussige Luft tauchte. Anfangs war noch eine Kiihlschlange aus Glas in dem Bade von fliissiger Luft vor- gesehen; es geniigt jedoch bei nicht zu stiirmischer Entwickelung ein diinnes ge- rades Rohr ( T ) (vgl. Figur).

Das Condensationsrohr (R) ist roil einem weiteren und Iangeren Glas- cylinder @) umgeben, der als Dampf- mantel bei dem eigentlichen Siedeversuch dient, wenn dns Ganze aus der fliissigen Luft herausgenommen ist. Alsdann taucht der Widerstand in den siedenden Sauer- 2

stoff, dessen Dampfe durch die Locher o

nach unten entweichen. Das Rohrchen T

ist dabei durch einen Kork verschlossen. Fu r jeden Versuch wurde so viel Kalinm- chlorat in einen glasernen Kochkolben gefiillt, dass das Condensationsrohr etwa bis zu seiner Kohe mit flussigen

Fig. 2. *,I9 nat. Grosse.

Sauerstoff - gefiillt werden konnte. Ein Zusatz von zu viel Braunstein ist zu vermeiden, weil sonst Chlor entsteht, das leicht mitgerissen wird und sich im festen Zustande in dem Sieclerohr ausscheidet.

Nachdem der flussige Sauerstoff einige Minuten aus dem Bade von fliissiger Luft herausgezogen war, kam er in ein

254 L. Holborn.

ruhiges Sieden, und die Temperatur wurde besonders dann sehr constant, wenn die Fliissigkeit so weit verdampft war, dass sich der Widerstand fast vollst.andig in den Diimpfen 'befand.

Tabe l l e 6.

Siedepunkt von Sauerstoff.

13. Febr.1900

14. Febr. 1900

12. Jan. 1901

16. Jan. 1901

W Nr. 2

0,26445 0,26602

' 0,26601 0,26673 0,26786 0,26846 0,26842 0,26840

~~~

t ~- ~~

- 183,40° - 183,05 '

- 183,05 - 182,94 - 182,64 - 182,50 - 182,51 - 182,52

Druck (mm) _ _ _ ~

751,06 751,65

747,72 768,86 769,56 767,31 767,76

747,59

Aus den Beobachtungen, die in Tabelle 6 enthalten sind, folgt fur die Siedetemperatur t

und

also

- 182,54O bei 768,37 mm Druck

- 1 8 3 , l O O bei 749,51 mm Druck,

- 182,79O bei 760,OO mm Druck.

Bei nllen friiheren Messungen ist der Widerstand Nr. 2 stets mit dem Schutzrohr aus Porzellan verbunden gewesen, nur in den siedenden Sauerstoff ist er wegen der geringen Menge der Flussigkeit nackt eingetaucht. Die Correction, welche deshalb an der angegebenen Siedeternperatur anzu- bringen ist, ergab sich in der Weise, dass der Widerstand Nr. 2 einmal mit, das andere Ma1 ohne Schutzrohr mit Nr. 1 in fliissiger Luft verglichen wurde. Hiernach ist der obige Wert um 0,OSO zu vergrtissern, sodass endgultig fur den Siedepunkt

- 182,'iO folgt.

Platinwiderstande und Petrolatherthermometer. 255

Dew a r l) giebt - 182$ '' als wahrscheinlichsten Wert an. Er erhielt mit zwei verschiedenen Wasserstoffthermometern fur den Siedepunkt die Temperaturen

- 182,20 - 182,67 und - 181,20°.

.5. Petroliitherthermometer.

Da der Petrolather als Thermometer5iissigkeit den Nach- teil hat, keine einheitliche Substanz zu sein, so wurde zuerst nach einem anderen Stoffe gesucht, der bei der Temperatur der 5ussigen Luft 5iissig bleibt. Doch haben diese Be- strebungen keinen Erfolg gehabt , und wir haben uns deshalb darauf beschranken miissen, aus dem kauflichen Petrolather, dessen Siedepunkt bei etwa 33 O liegt , durch fractionirte Destillation eine Fliissigkeit mit niedrigerem Siedepunkt zu gewinnen, die in der fliissigen Luft weniger zahe ist.

Der zu destillirende Petrolather wurde in einem Wasser- bade auf 25-30° erwarmt. Die Dampfe gingen zunachst durch ein senkrechtes Glasrohr, das an einigen Stellen kugelformig auf- geblasen war und Drahtnetze enthielt, uber denen sich die weniger 5iichtigen Bestandteile schon bei Zimmertemperatur conden- sirten und allmahlich zuriickflossen. Die ubergehenden Dampfe wurden in einer Flasche, die von einer Kaltemischung von Schnee und Kochsalz umgeben war, iiber Phosphorpentoxyd aufgefangen.

Wenn auch das Destillat mit dem Sinken des Siede- punktes in flussiger Luft beweglicher bleibt, so ist doch andererseits ein zu niedriger Sieclepunkt nicht erwunscht, weil sich dann bei langerer Abkuhlung auf - 190° flockige Nieder- schlage im Thermometergefass bilden. Dies erklart sich wohl daher , dass clas niedriger siedende Destillat eine einfachere Zusammensetzung besitzt und deshalb leichter gefriert, als das Gemisch vieler Verbindungen. Unter 20° ist man deshalb mit dem Siedepunkt nicht herabgegangen.

Diese Grenze ist auch darum inne zu halten, weil mit dem Sinken des Siedepunktes die Schwierigkeit der Auf bewahrung und der Erhalbung der unveranderlichen Zusammenset.zung wachst, von der die Ausdehnung und damit die Uebereinstimmung der zu verschiedenen Zeiten hergestellten Thermometer in hohem Grade

1) J. D e w a r , Proc. of R. Sor. 66. 41. 1901.

256 L. Holhorn.

abhangt. Die Auf bewahrungsflaschen waren rnit Schliff und Quecksilberverschluss versehen, der eine etwa 10 cm hohe Quecksilbersaule fassen konnte, sodass erst bei einem gewissen Ueberdruck Gase aus dem Innern entweichen konnten.

Diese Vorrichtung bewahrte sich gut. S m sichersten verfahrt man jedoch bei der Anfertigung einer grasseren An- zahl von Thermometern, wenn man sie alle gleichzeitig mit einem Petrolather fiillt, dessen Ausdehnung unmittelbar vorher bestimmt worden ist. Selbstverstancllich erleichtert man sich die Arbeit sehr, wenn sie in der kiilileren Jahreszeit vorgenommen wird.

Fu r die Messung der Ausdehnung wurde das Gefiiss und die Capillare eines Thermometers mit Quecksilber ausgewogen uiid mit Petrolather gefullt. Dies Probethermometer, dessen Stiel eine gleichmassige Teilung erhielt, verglich man alsdann bei - 78O uiid - 190° mit einem Platinwiderstande. Weil es zunachst hauptsachlich darauf ankam, die gunstigsten Be- dingungen fur die tiefste Temperatur zu ermitteln, habe ich mich anf diese beiden Punkte beschrankt und die Ausdehnung durch eine Gleichung zweiten Grades dargestellt. I m Vergleich zu der Genauigkeit, welche die Thermometer iiberhaupt in tiefster Temperatur gewahren, ist cliese Darstellung hinreichend. Fur genauere Messungen bei etwas hoherer Temperatur muss die Abweichung, welche diese Scala gegen das Wasserstoff- thermometer etwa aufweist, besonders bestimmt werden.

Es ist mehrfach Petrolather destillirt worden. Alle Lieferungen der Ausgangsfliissigkeit stammteii aus derselben Rezugsquelle (Kahlbaum, Berlin). Da sich die verschiedenen Destillate in ihrer Ausdehnuiig um eiiiige Procent unter- scheiden, so geniigt es, hier nur die Formel fiir ein Destillat als Beispiel anzugeben :

Y = 77., (1 + 0,001 46 t + 0,000001 60 t2).

Der Petrolather mit dem Siedepunkt von 20° hat hier- nach noch eine etwas grossere und nngleichmassigere Aus- dehnung als der bei 33 siedende. l)

Es wurdeii nur Stabthermometer angefertigt, die man zunachst mit Quecksilber answog und dann ungleichmassig nach der Ausdehnungsformel in ganze Grade teilte. Die Lange

1) Vgl. F. K o h l r a u s c h , Wied. Ann. GO. p. 3. 1897.

Ylatinwiderstande und Petrolatherthermometer. 257

eines Grades ist bei - 80" um etwa 18Proc. und bei - 190° um etws 43 Proc. kleiner als bei 0". Vor dem Fiillen wurclen die Rohre eva.cuirt, damit der Petrolather moglichst wasserfrei eintritt. Denn die an der Luft gefiillten Thermometer zeigten wulirscheinlich infolge yon Wassergehalt bei - 190 O starke Triibungen. Ich habe deshalb auch grosse Aufmerksamkeit auf die trockene Aufbewahrung des Petrolathers verwandt und zu dieseni Zweck iiber der Oberflache der Fliissigkeit im Auf bewnhrungsgefass ein Rohrcheii n i t Phosphorpentosyd an- gebracht. Eine ganz geringe Trubung der Kuppe bei -190" liess sich jedoch nicht vermeiden.')

Wegen des Abdestillirens voii Petrolather wird die Thermo- metercapillare, die man 1-2 mm weit wahlt, an ihrer Spitze birnenformig erweitert. Auch empfiehlt es sich , die Ge.fasse bei dem endgiiltigen Zuschmelzen in feste Kohlensaure zu bringen, damit eine Luftsaule von grosserem Druck auf der Kuppe ruht.

Dns Eintauchen der Thermometer in ein Bad von flussiger Luft erfordert besondere Vorsicht, weun man auf 1 O sicher messen will. Es darf zunachst nur das Qefass abgekuhlt werden, damit der Petrolather in cler Capillare beweglich genug bleibt und nicht zu sehr an der Wandung adharirt. Erst wenn die Kuppe when fast den tiefsten Stand erreicht hat, taucht man die Capillare beliebig weit ein.

Befindet sich das Thermometer langere Zeit (etwa llph) in fliissiger Luft, deren Temperatur allmahlich zu steigen beginnt, so folgt die Kuppe zwar nach, aber doch in ungleichmassiger Weise. Sie adharirt mehr oder weniger a.n der Wandung, wird deshalb zunachst flacher und oft zuletzt ganz unregelmassig. Man muss alsdann das Thermometer ganz herausziehen und nachdem man sich iiberzeugt hat, class der Fliissigkeitsfaden bei dem Erwarmen nicht gerissen ist, es von neuem eintauchen.

Tab. 7 enthalt als Beispiel die Correctionen zweier Petrol- thermometer, die an verschiedenen Tagen mit dem Wasserstoff- oder dem Platinthermometer besonders lange Zeit nach der Einfiihrung in clas Bad verglichen wurden; t nnd t' bezeichnen

1) Die untersuchten Thermomet.er wurden von dem Glasblaser C. R i c h t e r (Berlin) mit grosser Sorgfalt angefertigt. Zur besseren Ver- meidung der Parallaxe ist jeder zehnte Teilstrich ganz urn das 'Rohr herurngezogen.

~ ~~

258 L. Hol60rn. Platinwiderstunde und Petrolatherthermometer.

~ ~

12. Decbr. (

die Angaben der Petrolthermometer, t die Temperatur in der Wasserstoffscala. Die Unregelmassigkeit der Kuppe ist durch einen * ausgedruckt. Bei - 78O fallen alle Schwierigkeiten wegen der Kuppenbildung fort, selbst wenn man die Petrolthermo- meter vie1 schneller abkuhlt, als es z. B. ein Weingeistthermo- meter vertragt. Auch bei - 190° bleiben die Abweichungen, einschliesslich der durch schlechte Kuppenbildung markirten Falle, kleiner als & 1 O.

Tabe l l e 7. Petroliitherthermometer.

-

6h40" 7 10 7 4 7

6 30 6 45 7 3 7 20

10 5 10 20 10 45 11 45

10 35 10 45 10 55

11 5 , 11 20

1 Nr. 12 1 Nr. 14 ' 5 r'

1 t - r I I t - r ' 1

~

-191,7" - 191,3 - 191,l

- 190,2 - 189,9 - 189,6 - 189,O - 188,4

- 78,6 - 78,6 - 7s15

- 190,9

- 190,l - 190,7

- 189.7

- 190,6 - 190, i - 190,2 - 189,s

- 78,3 - 78,2 -. 78,2

- 78,2 - 78,2

~ ~~~ ~

- 190,l O

- 1s9,9 - 189,7

- 158,6 - i8a,3 - 158,3 -188,0* - 187,O *

- 78,O - 78,O - 77,9

- 189,6 - 189,3 - 188,7 - 1Y8,2

- 188,5 - 188,s - 188,l

~~~

- 1,6 - 1,4 - 1,4

- 1,6 - 1,6 - 1,3 - l,o - 1,4

- 0,6 - 0,6 - 0,6

- 1,3 - 1,4 - 1,i - 1,s - 2,l -1,9 - 2,l

-188,0* ' -1,s

- 77,l - 77,6 - 77,s

- 77,4 - 77,4

1 11 35 1 - 75,2 1 - 77,4

(Eingegangen 26. Ju l i

- 0,6 - 0,6 - 0,7

- 0,s - 0,s - 0,s

1901.)

~~ -~

-193,lO -192,9* - 192,9*

- 192,O - 192,O - 191,9 - 191,8* - 189,9*

- 79,9 - 79,9 - 79,s

- 192,9 -193,0* - 192,3 * - 192,1*

- 192,3 - 192,l - 192,O -191,6*

- 79,5 - 79,3 - 79,3

- 79,3 - 79,3 - 79,3

~~~-

+1,4" +1,6 + 1,s +1,8 + 2,l + 2,3 + 2,s + 1,s + 1,3 + 1,s + 1,3

+ 2,0 + 2,s +2,2 + 2,4

+ 1,7 + 1,7 + 1,s + 1,s + 1,2 + 1,1 + 1,l

+ 1,l + l , l + 1,l