XXXII. Ueber die Umstände, unter welchen der Dampf positive Elektricität entwikelt; von Dr. Karl Schafhäutl.Die frühern Abhandlungen des Verfassers über diesen Gegenstand findet man im polytechn. Journal Bd. LXXIX. S. 197 und 384. Aus dem Philosophical Magazine, Febr. 1841, S. 95. Schafhaͤutl, uͤber die Umstaͤnde, unter welchen der Dampf positive Elektricitaͤt entwikelt. In einer Unterredung mit Hrn. Bradley sagte mir derselbe, daß der unter einem Druk von ungefähr 40 Atmosphären aus den Kesseln des Perkins'schen Dampfgewehrs austretende Dampf nur schwach die Goldblättchen eines Volta'schen Condensators in Bewegung zu sezen im Stande sey. Da ich die Meinung aussprach, daß die Elektricität des ausströmenden Dampfes in einiger Beziehung zu der in dem Kessel sich bildenden Kruste oder Ueberzug stehe, lud er mich ein, einige Versuche hierüber in der Adelaide Gallery anzustellen, um wo möglich diesen Punkt aufzuklären. Da Hrn. Perkin's Kessel so construirt ist, daß sich keine Inkrustirung bilden kann, so wählte ich zu meinen Versuchen einen gewöhnlichen Marcet'schen Kessel, welcher aus einem kugelförmigen eisernen Gefäße bestand, das ungefähr 5 Zoll im Durchmesser hatte, in dessen Verticalachse ein Queksilbermanometer und in einem Winkel von 45° zu demselben auf der einen Seite ein Thermometer und auf der andern eine Auslaßröhre mit einem Hahne eingelassen wurde. Der untere Theil des Kessels war natürlich von Queksilber erfüllt, über welches auf eine Höhe von 1 1/4 Zoll destillirtes Wasser geschüttet wurde. In der Richtung der Auslaßröhre wurde eine Glasgloke von 9 Zoll Durchmesser und 5 Zoll Tiefe aufgehangen, so daß die Entfernung des obern Theiles der Gloke von der Mündung dieser Röhre ungefähr 9 Zoll betrug. Ein Bündel Kupferdrähte wurde hierauf mit einem Ende an die Scheibe eines Volta'schen Condensators befestigt, und das andere Ende ausgebreitet und in die Glasgloke gestekt. Das Wasser im Kessel wurde dann zum Sieden gebracht, und als die Queksilbersäule auf 31 Zoll gestiegen war, der Hahn geöffnet; der austretende Dampf condensirte sich in der Glasgloke in großer Menge und die Goldblättchen des Volta'schen Condensators entfernten sich schon nach den ersten paar Secunden augenbliklich, ganz auseinandergetrieben, sogar bei einem Druk von nur 23 Zoll. Derselbe Fall fand auch statt, wenn man die condensirende Platte von dem Elektroskop entfernte, und die Goldblättchen wurden jederzeit positiv elektrisirt gefunden. Der Dampf unter demselben Druk gegen die Kupferdrähte ohne Anwendung der Gloke geleitet, gab keine Spur Elektricität. Das destillirte Wasser, welches von dem von der Innenseite des Kessels herrührenden Eisenoxydhydrat eine rothe Farbe angenommen hatte, wurde nun mit einer gesättigten Kochsalzlösung verwechselt, welche ungefähr einen 3/4 Zoll hohen Raum über dem Queksilber einnahm. Im Uebrigen wurde der Versuch ganz auf die vorige Weise wiederholt, aber es konnte keine Spur Elektricität entdekt werden. Nachdem der größte Theil des Wassers verdampft war, wurde der Kessel geöffnet, das abgesezte Salz entfernt und er nach gutem Auswaschen wieder mit destillirtem Wasser gefüllt. Als der Dampf einen Druk von 31 Zoll erreicht hatte, so wie das erstemal, öffnete man wieder den Hahn wie damals und leitete den Dampfstrahl gegen das Innere der Glasgloke nach allen möglichen Richtungen; allein die Goldblättchen des Condensators blieben unbewegt, oder hatten, wenn auch positiv elektrisirt, doch das Bestreben, wieder zusammenzufallen. Ich mußte den Kessel noch einmal füllen und war darauf bedacht, gerade so viel Wasser wie in dem ersten Versuche zu nehmen. Bei dem zweiten Versuch trennten sich die Goldblättchen wieder. Beim dritten Versuch berührte der Dampfstrahl die Außenseite der Glasgloke sowohl als die innere. Beim vierten Versuch war der Erfolg wie beim ersten, und später konnte keine Wirkung mehr hervorgebracht werden. Der Kessel wurde nun noch einmal gefüllt und da ich bemerkt zu haben glaubte, daß die Goldblättchen nur dann auseinander traten, wenn der Dampf mit einem eigenthümlich brausenden und brudelnden Geräusch aus der Röhre trat, welches von dem zischenden Ton, der das Entweichen des reinen Dampfes gewöhnlich begleitet, ganz verschieden war, so lenkte ich meine Aufmerksamkeit bei diesen Versuchen vorzüglich darauf hin. Das Wasser hatte die Höhe von ungefähr 1 1/2 Zoll, und sobald die Queksilbersäule 32 Zoll erreicht hatte, öffnete ich mit der einen Hand den Hahn, während ich mit der andern die Achse der Glasgloke in die Richtung des Dampfstrahls brachte. Der brausende Ton war sogleich hörbar, das condensirte Wasser floß vom Rande des Glases ab und die Goldblättchen trennten sich zu gleicher Zeit im größtmöglichen Winkel. Nachdem ich die Scheibe des Elektroskops entladen hatte, öffneten sich die Blättchen wieder um einige Grade, was auch noch ein drittes und viertes Mal der Fall war, so oft als die vibrirende Gloke mit den Drähten in Berührung kam. Die nassen innern Wände der Gloke hatten also nicht bloß eine Ladung erhalten, sondern einen Theil derselben noch lange nachdem der Dampf im Zuströmen aufgehört hatte, zurükgehalten, und ich war nun im Stande, die gewünschte Erscheinung so oft ich wollte hervorzurufen, indem das Eintreten derselben lediglich von jenem Zustande des entweichenden Dampfes abhing, welcher das brausende und brudelnde Geräusch hervorbringt, und dieses trat nur dann ein, wenn der Kessel 1 1/2 Zoll hoch gefüllt war, und hörte auf, wenn die siedende Schichte geringer wurde; die Dampfentweichung ohne diesen eigenthümlichen Ton, sogar unter einem Druk von 32 Zoll, machte die von einanderstehenden Goldblättchen wieder zusammenfallen. Die Temperatur der Glasgloke schien von geringem Einfluß zu seyn, indem die Wirkung sowohl beim ersten Versuch, wo das Glas ganz kalt war, als nachdem die Gloke nach mehreren Versuchen warm geworden war, eintrat; die einzige erforderliche Bedingung war jene Beschaffenheit des Dampfes, welche das obenerwähnte brausende Geräusch hervorbringt. Nun scheint dieses Geräusch lediglich von dem plözlichen Sieden des Wassers und der Verwandlung eines Theiles desselben in feinen Schaum herzurühren, indem der unter diesen Umständen austretende und gegen die Innenseite der Gloke sprizende Dampf eine große Menge Wasser absezt, welches in Tropfen, oft in Strömen, von dem Rande der Gloke abläuft. Der Kessel war isolirt und der Hahn wurde mit einem trokenen, zusammengefalteten, seidenen Tuch geöffnet; aber die Unterlassung aller dieser Vorsichtsmaßregeln hatte nicht im geringsten einen störenden Einfluß auf diese Erscheinungen; ein Beweis, daß die in der Glasgloke entwikelte Elektricität des Dampfes nicht in dem Dampf während seines Durchgangs durch die 3 Zoll lange metallene Auslaßröhre des Kessels enthalten seyn konnte, da sonst alle Elektricität in diesem engen metallenen Durchgang abgesezt worden wäre. Aber die Verdichtung des Dampfes in Form von Nebel scheint zur Erzeugung von Elektricität nicht hinzureichen; vielmehr scheint dessen Verdichtung zu tropfbarflüssigem Wasser unerläßlich zu seyn, wenigstens bei diesem Experiment, wo die Elektricität ausschließlich von der Absezung des tropfbarflüssigen Wassers in der Gloke abhängt, oder vielleicht in Beziehung zu der Absonderung dieses flüssigen Wassers aus dem Dampfe steht. Dieser Umstand, daß der Dampf in Nebelgestalt nicht im Stande ist, Spuren von freier Elektricität zu zeigen, scheint uns ein Leitfaden zur Aufklärung eines bisher unenthüllten Phänomens zu seyn, daß nämlich nur gewisse Wolken fähig sind, Gewitter zu erzeugen. Eine gewöhnliche, nur aus Feuchtigkeit bestehende Wolke scheint einem bloßen Dampfstrahl in der Glasgloke zu entsprechen, indem beide aus kleinen hohlen Wasserkügelchen oder Bläschen bestehen und nur sehr wenig Feuchtigkeit in der Glasgloke oder in der Luft absezen, welche sich endlich zu kleinen Regentropfen sammelt. Sezt hingegen der Dampf schnell eine große Menge flüssigen Wassers ab, welches in der Gewitterwolke jenen wohlbekannten Regenguß hervorbringt, dann wird Elektricität in großen Quantitäten frei, so daß ein Strahl des aus dem Marcet'schen Kessel ausströmenden Dampfes in drei Secunden dieselben Wirkungen auf die Goldblättchen des Elektroskops hervorbrachte, wie ein kleiner Funke einer Elektrisirmaschine mit einer 9 Zoll breiten Glasscheibe, welcher bei feuchter Witterung hervorgerufen ward. Ich muß hier nur noch bemerken, daß die plözliche Abscheidung des Wassers in Tropfen in den Gewitterwolken, wie ich dieß bei einer frühem Gelegenheit schon sagte, durch eine plözliche Compression und Abkühlung, an welchen die heftigen Luftströme gegen den Mittelpunkt der Gewitterwolke Schuld sind, hervorgebracht zu werden scheint, denn ich fand, wenn ich in einer Gewitterwolke stand, daß das Hygroskop während des Zunehmens des Windes auf den höchsten Grad der Feuchtigkeit stieg, während zu gleicher Zeit das Thermometer fiel, worauf unmittelbar eine Absonderung von Wasser und ein Bliz, entweder in einem und demselben Augenblik, oder kurz aufeinander, erfolgte. Es scheint daher, daß auch die aus dem Krater eines Vulcans aufsteigende Dampfsäule sich in einem ähnlichen Zustand wie der aus der Röhre eines Marcet'schen Kessels austretende brudelnde Dampf befindet, und daß die dabei leuchtenden Blize der Absonderung des flüssigen Wassers von dem Dampfe und Rauche zuzuschreiben seyen, was ich in meiner ersten Mittheilung über diesen Gegenstand, bevor ich noch diese Versuche zu machen in den Stand gesezt war, schon andeutete. Bei Fortsezung der erwähnten Versuche fand ich, daß der Drahtbüschel, welcher mit dem Elektroskop verbunden wurde, um die in dem Dampf vermuthete Elektricität zu absorbiren, auch weggelassen werden kann, und es war weiter nichts nothwendig, als die Glasgloke gegen den Strahl des austretenden Dampfes zu halten; sobald das eigenthümlich brausende Geräusch anfing, ging zu gleicher Zeit die Durchsichtigkeit des Dampfstrahls zu einer milchweißen Undurchsichtigkeit über, das Innere der Gloke wurde sogleich mit Elektricität geladen, die Gloke mochte 9 oder 18 Zoll von der metallenen Ausgangsröhre entfernt seyn. Wurde die Innenseite der Gloke während dieses Zustandes mit dem Knopf des Elektroskops in Berührung gebracht, so divergirten die Goldblättchen sogleich sehr stark und durch mehrmalige Wiederholung dieses Experiments können leicht Funken erhalten werden. Wurde ein Kupferdraht durch die Auslaßröhre in den Kessel eingelassen, der die Achse des austretenden Dampfbüschels bildete, so änderte dieser Drath, wenn er der Glasgloke auch innerhalb der Länge eines Zolls genähert wurde, nicht im geringsten die beschriebenen Erscheinungen; ein weiterer Beweis, daß die sich zeigende freie Elektricität nicht in dem austretenden Dampf enthalten war, sondern erst während der Condensation in der Glasgloke entwikelt wurde. Zinnfolie, womit die Außenseite der Gloke bis auf 1 1/4 Zoll vom Rande überzogen wurde, verminderte die Quantität der Elektricität bedeutend. Wurden 1 1/2 Zoll von dieser Bekleidung hinweggethan, so verhielt sich die Gloke als wäre sie gar nicht überzogen, was vielleicht bloß dem aus der Gloke hervortretenden Dampfe, der mit der Folie, wenn sie dem Rande so nahe ist, in Berührung kömmt, zuzuschreiben ist. War das Wasser im Kessel mit Kochsalz oder mit schwefelsaurem Kalk gesättigt und sogar ein schwacher Ueberschuß von Schwefelsäure vorhanden, so blieb der von den beiden Goldblättchen gebildete Winkel derselbe, wie wenn destillirtes Wasser angewandt wurde. Aus diesen Versuchen kann nun sicher geschlossen werden, daß die beobachtete freie positive Elektricität in diesem Falle nur der plözlichen Verdichtung und Absonderung des Wassers vom Dampfe zuzuschreiben sey, an welcher in meinem Experiment die Berührung des Dampfs mit der innern Fläche der Glasgloke Schuld ist, von deren Flächeninhalt die Menge der entwikelten Elektricität größtentheils abhängt. In einer Dampfmaschine hat die Luft, in welcher sich die Wolle erzeugt, dieselbe Function, wie hier die Glasoberfläche, und bei Gewittern erzeugen die Luftströme, welche sich gegen den Mittelpunkt der entstehenden Wolke drängen, die eigenthümliche plözliche Verdichtung und Absonderung von einem ähnlichen Wassergas, wie es der mit dem erwähnten trudelnden Geräusche aus der Röhre des Kessels austretende Dampfbüschel ist. Ich muß hier den Leser besonders aufmerksam machen, daß, so wie der Dampfbüschel nur unter gewissen Umständen Elektricität entwikelt, nämlich wenn der Dampf mit sehr fein zertheiltem Wasser vor seiner Expansion vermischt ist, so auch die Gewitterwolke in Bezug auf ihr Wassergas und fein zertheiltes Wasser in einem ähnlichen Zustande sich befinden muß, welcher von dem einer regnerischen Atmosphäre sehr verschieden ist, in welch lezterer die Verdichtung des wässerigen Dampfs in Gestalt von Wolken nur in den höchsten und kältesten Regionen gleichmäßig und allmählich vor sich geht, und wo während ihres Niedersteigens in gewissen Abständen, von den höchsten zu den niedersten Regionen, die Atmosphäre allmählich und gleichmäßig ihre Feuchtigkeit zu entladen anfängt, bis der Hygrometer den Sättigungspunkt anzeigt, wo dann die Tropfenbildung beginnt. Die durch Verdampfung etc. entwikelte Elektricität kann sich niemals in einem metallenen Kessel zeigen und ist unter den günstigsten Umständen so schwach, daß ihr Vorhandenseyn von den ausgezeichnetsten Naturforschern lange geläugnet wurde, bis es Hrn. Dr. Harris gelang, ihre Gegenwart auf unbestrittene Weise darzuthun. Auch erleidet diese Elektricität von zugleich auftretenden chemischen Wirkungen einen bedeutenden Einfluß, wie Hr. Pouillet klar bewiesen hat, was aber bei meinen Versuchen nicht der Fall war. Zugleich mit der positiven Elektricität, welche ein Strahl verdichteten Dampfes liefert, wird in dem Kessel und dem Wasser, und zwar so weit ich es zu beurtheilen im Stande bin, eben so starke negative Elektricität entwikelt. Die negative Elektricität einer Locomotivmaschine aber muß nothwendig durch den chemischen Verbrennungsproceß, welcher zugleich in sehr hohem Grade vor sich geht, so wie auch durch andere Ursachen: die unvollkommene Isolirung, die Spizen und scharfen Ränder, modificirt werden, und ich war nicht im Stande, in meinem kleinen Kessel Spuren negativer Elektricität zu entdeken, wenn nicht auch zu gleicher Zeit positive Elektricität in der Glasgloke sichtbar war.