XLIV. Ueber die progressive Compression des Wassers durch hohe Grade von Kraft, nebst einigen Versuchen uͤber die Compression anderer Fluida, von J. Perkins. Aus den Philosophical Transactions 1826. Part. III. S. 341–347 in dem Repertory of Patent-Inventions. Juni 1827. S. 332–337. Mitgetheilt von W. H. Wollaston den 25. Mai 1826. Mit Abbildungen auf Tab. III. Perkins, uͤber die Compression des Wassers. Da der Apparat zur Compression des Wassers, welchen ich in einer, am 22. Juni 1820 der Akademie vorgelegten, Abhandlung angegeben, nun vollstaͤndig ausgefuͤhrt worden, so will ich zuerst seine Einrichtung, dann einige damit angestellte Versuche beschreiben. Fig. 18. zeigt einen Durchschnitt der bei den Versuchen gebrauchten Maschine. A, ist ein Cylinder von Kanonenmetall (gun metal), dessen Laͤnge 34'', und dessen aͤußerer Durchmesser 13 1/2'' betraͤgt; B, ist der Recipient des Compressions-Apparates von 1 1/2 Zoll Durchmesser, und 29 Zoll Laͤnge; C, ist der Koͤrper einer Stahlpumpe (barrel of a steel pump) von 8 1/2 Zoll Laͤnge und 1 1/4 Zoll Durchmesser, auf dessen aͤußerer Seite eine 7 Zoll lange Schraube geschnitten ist, wodurch er in dem Apparate befestigt wird. D, ist der Stiefel der Pumpe von 5/16 Zoll Durchmesser, und, mit Ausnahme einer conischen Erweiterung an dem Boden und an der Spize desselben allenthalben von gleicher Weite; in dem Conus am Boden befindet sich das Ventil, E, welches sich nach innwendig oͤffnet. F, der staͤhlerne Kolben paßt sehr genau in den Stiefel der Pumpe, und ist an dem untern Ende zu einer halb elliptischen Schaale ausgearbeitet, mit sehr duͤnnem Rande, durch dessen Elasticitaͤt der Kolben, waͤhrend er hinabgedruͤkt wird, wasserdicht schließt, so daß keine Liederung (stuffing) noͤthig ist. Der Hebel, G, welcher sich in dieser Ansicht hinter der Pumpe zeigt, gehoͤrt zu dem, die Staͤrke der Compression anzeigenden Apparate. Fig. 20. zeigt einen Durchschnitt desselben. A, ist eine cylindrische Roͤhre, welche mit dem Recipienten des Compressions-Apparates in Verbindung steht, und deren Durchschnitt 1/14 eines Quadratzolles betraͤgt. Die Anzahl der Pfunde, welche auf den in diese Roͤhre gehenden Kolben vermittelst des Hebels, G, druͤken, zeigt direct die Am zahl der Atmosphaͤren, welche zur Compression angewendet werden. Da naͤmlich die Arme des Hebels in dem Verhaͤltnisse von 10 zu 1 stehen, und das Gewicht desselben durch den Haken, O, und das uͤber Rolle gehende Gewicht, Fig. 19. aufgehoben wird: so zeigt jedes in die Schaale gelegte Pfund eine 10 Atmosphaͤren betragende Verstaͤrkung des Drukes an. Um die Verminderung zu messen, welche das Volumen des Wassers erleidet, wurde ein Glas-Piesimeter von folgender Einrichtung angewandt (Fig. 21.). Ein cylindrisches Gefaͤß von etwa 4 Z. Laͤnge und 3/4 Z. Durchmesser geht in eine gut calibrirte Roͤhre von 9 Z. Laͤnge, und etwa 1/8 Z. innerem Durchmesser aus. Wurde die Menge des Queksilbers abgewogen, welches in dem vollen Gefaͤße, und welches in einem gegebenen Theile der Roͤhre Raum fand: so zeigte sich, daß das erstere Queksilber-Volumen so groß war, als dasjenige, welches die Roͤhre bis zu einer Laͤnge von 190 Zoll angefuͤllt haͤtte. Fig. 22. zeigt einen Durchschnitt von dem unteren Theile dieses Piesimeters (Drukmessers). D, ist eine Stahlplatte, an welcher sich eine sehr empfindliche Feder, C, befindet, jedoch von hinreichender Kraft, die Lage zu behalten, in welche sie durch den Druk gebracht ist, so daß sie hiedurch die Groͤße der bewirkten Compression anzeigt. Soll der Versuch angestellt werden, so wird die Roͤhre des mit Wasser gefuͤllten Gefaͤßes, in welchem sich die Stahlplatte und die Feder befindet, umgekehrt, und in ein Gefaͤß mit etwas Queksilber (Fig. 28.) gestellt, wie dieß Fig. 27. zeigt. Beide werden hierauf in den Recipienten des Compressions-Apparates gestellt, und dieser mit Wasser von einer Temperatur von 50° F. gefuͤllt. Hierauf wird die Stahlpumpe, C, festgeschraubt, bis ihr oberes Ende, welches etwas laͤnger ist, als die Schraubenspindel in eine Vertiefung des Cylinders von etwa 1/4 Zoll Tiefe tritt, in deren Boden sie sehr gut einpaßt. Um indessen noch eine bessere Verschließung zu erzeugen, wurde zwischen beide ein Stuͤk Leder gelegt. War dieses geschehen, so wurde das Gestell, an welchem der Kolben und der Schwengel der Pumpe befestigt waren, an den Cylinder geschraubt; etwa einen halben Zoll von dem oberen Ende war die Pumpe glokenfoͤrmig ausgeschweift (was bellmouthed), damit der Kolben, welcher ganz aus der Pumpe hervortritt, besser aufgenommen werden koͤnnte. Dadurch, daß der Kolben bei jedem Hube herausgezogen wird, werden zwei Vortheile erreicht: es laͤßt sich dadurch naͤmlich die Pumpe auf eine sehr einfache Art mit Wasser fuͤllen, und sodann empfaͤngt der Kolben bei jedem Hube einen Theil des Oehles, welches auf der Oberflaͤche des Wassers in dem Gefaͤße, M, schwimmt, was bei hohen Druken einen großen Vortheil gewaͤhrt. Der Kolben, F, zieht sich zusammen, hinabgepreßt in die glokenfoͤrmige Muͤndung der Pumpe, welches, nebst dem Druke des Wassers auf das Innere des Kolbens, macht, daß hier ein sehr vollkommener Schluß ist. War alles gehoͤrig eingerichtet, so wurde die Pumpe in Thaͤtigkeit gesezt, und sobald sich zeigte, daß der beabsichtigte Drukgrad vermittelst des Ventiles hervorgebracht worden, wurde der Druk allmaͤhlig wieder aufgehoben, indem man die Pumpe, C, losschraubte. Wurde hierauf das Piesimeter aus dem Compressions-Apparate herausgenommen, so zeigte sich, daß die Feder mehr oder weniger in der Roͤhre in die Hoͤhe gestiegen war. Der groͤßte Druk, welcher mit diesem Apparate angewandt werden konnte, betrug 1000 Atmosphaͤren. Um indessen (obgleich mit geringerer Schaͤrfe) auch hoͤhere Drukgrade zu versuchen, nahm ich ein anderes, innenwendig vollkommen cylindrisches Piesimeter (Fig. 23.) von 8 Zoll Laͤnge, welches an seinem oberen Ende durch eine eingekittete Glasscheibe verschlossen war. Diese Roͤhre fuͤllte ich mit Wasser, und unterwarf sie einem Druke von 2000 Atmosphaͤren. Wurde dieser Versuch sehr oft wiederholt, so ergab sich im Mittel, daß die 8 Zoll lange Wassersaͤule um 2/3 Zoll, oder um 1/12 ihrer Laͤnge comprimirt wurde. Mit demselben Apparate stelle ich auch Beobachtungen uͤber die Compression anderer Fluida an. Das merkwuͤrdigste Resultat, welches ich fand, zeigte sich bei der concentrirten Essigsaͤure; war diese naͤmlich durch einen Druk von 1100 Atmosphaͤren comprimirt, so war sie sehr schoͤn krystallisirt, mit Ausnahme von etwa einem Zehntel des Fluidums, welches bei naͤherer Untersuchung sehr wenig sauer sich zeigte. Ich gebrauchte hierauf diesen Apparat zur Compression der Gase. Ein Gasometer, B, wurde zur Haͤlfte mit Wasser angefuͤllt; dann wurde es umgekehrt, und in eine Roͤhre, A, Figur 25.) gestellt; bei einem Druke von 500 Atmosphaͤren wurde die Luft saͤmmtlich vom Wasser verschlukt, und es entband sich keine Luft, wenn der Druk entfernt wurde.43)Hr. L. F. Kaͤmtz, welcher diese Abhandlung fuͤr Schweiggers Jahrbuch der Chemie und Physik (Bd. XIX. Heft 2. 1827) uͤbersezte, sagt daselbst in einer Anmerkung: „Ich will hierbei an einen aͤlteren Versuch erinnern, wo die Luft ebenfalls vom Wasser absorbirt wurde, aber nach Aufhebung des Drukes in den gasfoͤrmigen Zustand zuruͤkging. Péron, welcher den Capitaͤn Baudin auf seiner Reise nach dem großen Oceane als Naturforscher begleitete, fuͤhrte waͤhrend dieser Expedition, außer seinen regelmaͤßigen meteorologischen Beobachtungen, sehr viele Versuche uͤber die Temperatur des Meeres, sowohl an der Oberflaͤche, als in der Tiefe, aus. Nachdem er seine Untersuchungen uͤber diesen Gegenstand mitgetheilt hat, faͤhrt er fort: (Voyage de découvertes aux terres australes exécuté sur les corvettes, le Géographe, le Naturaliste et la goëlette, le Casuarina. Partie historique, redigè en partie par feu F. Péron et continuè par Louis Freycinet. 4. Paris 1826 p. 344.) „Zum Schlusse dieses Theiles meiner Beobachtungen uͤber die Physik der Erde will ich noch von einer sehr merkwuͤrdigen, und, wie es scheint, voͤllig unbekannten Erscheinung sprechen, welche ich bei dem lezten Versuche zwischen den Wendekreisen in einer Tiefe von 2144 Fuß wahrnahm. An dieselbe Schnur, an welche das Thermometer gebunden war, befestigte ich eine Flasche von schwarzem Glase, die mit Kork gut zugestopft war, und welcher sodann mit Siegellak bestrichen wurde; das Ganze wurde noch durch ein Stuͤk getheerter Leinewand fester gehalten. Ich wuͤnschte zu erfahren, welchen Einfluß der ungeheure Druk des Wassers in dieser Tiefe ausuͤben wuͤrde. Nach dem Heraufziehen war die Flasche noch unbeschaͤdigt, aber voller Wasser; ungeachtet der von mir getroffenen Vorkehrungen war der ganze Stoͤpsel nach innen getrieben, mit Ausnahme der getheerten Leinewand, durch welche das Wasser wie durch ein Sieb hindurch gegangen zu seyn schien. Die geringe Temperatur in der Tiefe des Meeres gab sich auch beim Anfassen dieser Flasche kund; sie war sehr kalt, und als ich sie abgetroknet hatte, schlugen sich die in der Atmosphaͤre befindlichen Daͤmpfe sehr schnell auf den Waͤnden derselben nieder.“ „Folgende Erscheinung ist indessen wohl die merkwuͤrdigste: Das im Innern der Flasche befindliche Wasser hatte weder seine gewoͤhnliche Farbe, noch seine gewoͤhnliche Durchsichtigkeit; es war truͤbe und weißlich; endlich schien es wie moussirender Champagner-Wein zu gaͤhren. Von dieser Erscheinung uͤberrascht, goß ich etwas von diesem Wasser in ein Glas; nachdem ich es einige Augenblike geschuͤttelt hatte, erhielt es seine gewoͤhnliche Farbe und Durchsichtigkeit wieder. Der Geschmak desselben war sehr salzig; ich goß etwas davon auf das Verdek des Schiffes: der Erfolg war derselbe, als wenn etwas verduͤnnte Saͤure uͤber einen kalkartigen Koͤrper gegossen wird. Ich stoͤpselte hierauf die Flasche zu, und schuͤttelte das Wasser stark: beim Oeffnen wurde dieses sehr lebhaft zwei oder drei Fuß weit geschleudert, gerade so, wie bei sehr gutem Biere. Ich wiederholte diesen Versuch zum zweiten Mahle: das Resultat war dasselbe, nur wurde das Wasser weniger heftig und weniger weit fort getrieben. Ich sehe mich veranlaßt, hier zu bemerken, daß alles dieses oͤffentlich, auf dem Verdeke, in Gegenwart der ganzen Equipage geschah. Die Verwunderung der Zuschauer, so wie meine eigene, war sehr groß.“ Er erklaͤrt sodann diese Erscheinung dadurch, daß das Wasser durch die Poren des Stoͤpsels in die Flasche eingedrungen, hierdurch das Entweichen der Luft verhindert, und diese, bei dem hohen Druke, vom Wasser aufgenommen worden sey. Aehnliche Erscheinungen, jedoch nicht unter Anwendung so starker Druke, erzaͤhlt Niels Hertzberg im Magazin for Naturvidenskaberne 1825. Heft I. p. 75–82. Da ich vermuthete, daß selbst Glas bei einem solchen Druke Wasser durchlasse, so nahm ich eine kleine Glasflasche mit gut eingeschmirgeltem Stoͤpsel; nachdem dieselbe 15 Minuten lang einem Druke von 500 Atmosphaͤren ausgesezt worden war, zeigte sich im Inneren derselben keine Spur von Feuchtigkeit. Bei einem Druke von 800 Atmosphaͤren wurde die Flasche ganz zerbrochen. Waͤhrend meiner Versuche uͤber die Compression der atmosphaͤrischen Luft vermittelst desselben Apparates, dessen ich mich zur Compression des Wassers bedient hatte, zeigte sich mir ein merkwuͤrdiges Phaͤnomen, welches mich veranlaßte, den Versuch weiter auszudehnen. Es fing naͤmlich die Luft bei einem Druke von 500 Atmosphaͤren an zu verschwinden, offenbar durch partielle Liquefaction, wie daraus hervorgeht, daß das Queksilber mit seiner Oberflaͤche nicht in gleichem Niveau stand. Bei einem Druke von 600 Atmosphaͤren erfuͤllte das Queksilber etwa 1/8 von dem Volumen der Roͤhre; bei 800 Atmosphaͤren betrug diese Groͤße 1/3, bei 1000 Atmosphaͤren war dieselbe 2/3, und es zeigten sich kleine Tropfen auf der Oberflaͤche des Queksilbers; bei 1200 Atmosphaͤren erfuͤllte dieses 3/4 der Roͤhre, und es zeigte sich ein schoͤnes durchsichtiges Fluidum auf der Oberflaͤche des Queksilbers, dessen Volumen etwa 1/2000 von dem der Luftsaͤule betrug. Sodann wurde das Gasometer mit Kohlenwasserstoffgas gefuͤllt, und die Muͤndung desselben in Queksilber gesezt; bei 40 Atmosphaͤren fing es an tropfbar zu werden, und bei 1200 Atmosphaͤren war das Ganze tropfbar. Diese offenbare Condensation von Gasen wurde zuerst im Januar 1822 wahrgenommen; Mangel an chemischen Kenntnissen, wodurch ich verhindert wurde, die Beschaffenheit der erhaltenen Fluida zu untersuchen, hielten mich von der Fortsezung der Versuche ab. Da diese Untersuchung spaͤterhin von Maͤnnern aufgenommen wurde, welche ausreichende Kenntnisse besizen, so bedaure ich nicht, daß ich die Versuche nicht mit so großen Kraͤften, wie ich sie anwenden konnte, fortgesezt habe. Es war meine Absicht, das Gesez der Condensation von Gasen bei hohen Druken zu bestimmen; da indessen der Apparat fuͤr die Compression des Wassers, welcher an seinem untern Ende sehr empfindlich seyn muß, keinesweges geeignet ist, um die hoͤheren Grade der Compression der Gase anzuzeigen, so ist erforderlich, daß erst ein passender Apparat fuͤr diese Versuche construirt werde. Diese Untersuchung hoffe ich in Zukunft mittheilen zu koͤnnen. Folgende Tafel giebt die Groͤße der Compression an einer 190 Zoll langen Wassersaͤule fuͤr jeden Druk von 10 zu 10 bis auf 1000 Atmosphaͤren.

Atmosphaͤren.    Zoll.    Zoll.    Zoll.    Zoll.    Zoll.         10   0,176   0,191   0,200      –      –         20   0,350   0,367   0,380   0,390      –         30   0,522   0,540   0,550   0,560      –         40   0,665   0,680   0,693   0,700   0,715         50   0,784   0,800   0,810   0,825   0,840         60   0,927   0,943   0,950   0,970   0,991         70   1,026   1,040   1,055   1,067   1,090         80   1,170   1,190   1,200      –      –         90   1,265   1,285   1,300   1,327   1,333       100   1,385   1,400   1,420   1,440   1,465       110   1,485   1,495   1,537   1,560      –       120   1,585   1,595   1,617   1,647      –       130   1,650   1,670   1,685   1,700   1,745       140   1,780   1,790   1,800   1,830      –       150   1,880   1,893   1,915   1,967      –       160   1,990   2,010   2,025   2,040   2,070       170   2,050   2,090   2,120   2,140   2,150       180   2,190   2,200   2,233   2,267      –       190   2,267   2,291   2,360   2,370      –       200   2,395   2,413   2,470   2,480      –       210   2,427   2,495   2,515   2,530      –       220   2,550   2,570   2,593   2,630   2,700       230   2,643   2,650   2,687   2,710   2,763       240   2,715   2,740   2,750   2,770   2,783       250   2,800   2,870   2,890   2,977      –       260   2,923   2,953   2,970   2,990      –       270   3,035   3,050   3,060   3,090   3,100       280   3,060   3,110   3,120   3,150   3,170       290   3,157   3,205   3,230   3,240      –       300   3,297   3,320   3,365   3,373      –       310   3,420   3,450   3,460   3,480      –       320   3,450   3,490   3,500   3,567      –       330   3,595   3,615   3,653      –      –       340   3,641   3,650   3,710   3,733   3,770       350   3,720   3,767   3,780   3,791   3,813       360   3,785   3,823   3,863   3,887      –       370   3,847   3,880   3,895   3,910   3,933       380   3,980   4,000   4,800   4,129      –       390   4,013   4,080   4,140   4,150   4,159       400   4,133   4,170   4,210   4,220   4,231       410   4,245   4,253   4,263   4,320   4,350       420   4,353   4,365   4,445   4,450   4,456       430   4,360   4,460   4,480   4,570   4,518       440   4,490   4,500   4,530   4,555   4,565       450   4,543   4,570   4,585   4,653   4,700       460   4,660   4,670   4,700   4,730   4,795       470   4,753   4,760   4,813   4,827   4,833       480   4,810   4,815   4,880   4,900   4,910

Atmosphaͤren.    Zoll.    Zoll.    Zoll.    Zoll.    Zoll.       490   4,950   4,963   5,010   5,040      –       500   5,010   5,035   5,110   5,120   5,160       510   5,110   5,147   5,170   5,180   5,241       520   5,150   5,270   5,255   5,267   5,280       530   5,260   5,275   5,340      –      –       540   5,355   5,363   5,393   5,413   5,500       550   5,397   5,443   5,491   5,513   5,587       560   5,530   5,583   5,620   5,635   5,653       570   5,510   5,545   5,570   5,650   5,730       580   5,680   6,700   5,765   5,830   5,865       590   5,710   6,737   5,751   5,820   5,850       600   5,831   5,860   5,913   5,930   6,000       610   5,897   5,940   5,955   5,991   6,120       620   5,960   6,013   6,070   6,100   6,140       630   5,977   6,020   6,040   6,145   6,171       640   6,150   6,186   6,230   6,247   6,258       950   6,170   6,193   6,280   6,310   6,325       660   6,280   6,330   6,397   6,410   6,423       670   6,383   6,421   6,440   6,470   6,590       680   6,400   6,491   6,563   6,600   6,620       690   6,500   6,555   6,627   6,643   6,681       700   6,653   6,670   6,713   6,747   6,813       710   6,720   6,740   6,731   6,795   6,813       720   6,725   6,750   6,770   6,870   6,950       730   6,855   6,880   6,951   6,965   7,040       740   6,900   6,980   7,037   7,080   7,093       750   6,961   6,991   7,040   7,080   7,121       760   7,050   7,110   7,177   8,211   7,224       770   7,187   7,209   7,216   7,275   7,343       780   7,247   7,280   7,320   7,350   7,450       790   7,370   7,400   7,450   7,470   7,550       800   7,350   7,375   7,450   7,491   7,445       810   7,410   7,480   7,497   7,570   7,627       820   7,540   7,587   7,610   7,690   7,745       830   7,563   7,590   7,737   7,745   7,815       840   7,723   7,760   7,840   7,857   7,940       850   7,775   7,810   7,867   7,885   7,920       860   7,843   7,860   7,943   7,955   7,990       870   7,870   7,920   7,940   8,033   8,160       880   8,027   8,005   8,130   8,150   8,180       890   8,500   8,040   8,080   8,147   8,173       900   8,110   8,170   8,260   8,290   8,385       910   8,237   8,247   8,277   8,360   8,393       920   8,377   8,350   8,400   8,443   8,460       930   8,327   8,420   8,490   8,525   8,580       940   8,500   8,540   8,590   8,627   8,640 u.8,670       950   8,480   8,550   8,637   8,650   8,660       960   8,650   8,680   8,710   8,767   8,880       970   8,710   8,735   8,800   8,870   8,900       980   8,800   8,825   8,890   8,940   8,970       990   8,847   8,880   8,938   9,000   9,100     1000   8,855   8,973   9,005   9,076   9,100

Bei manchen Druken sind in der obigen Tafel nur die Resultate von drei oder vier Versuchen angegeben; dieses ruͤhrt daher, daß in diesem Falle zwei oder mehr Versuche uͤbereinstimmten, und daß ich nicht aufzeichnete, welches diejenigen Compressionen waren, die ich mehrmals erhielt.