III.

Ueber ein neues Manometer zur Messung hoher Gasdrucke; von IIrn. V. Regnault.

(Arch. d. sciences phys. Avril 1871.)

Das beste Manometer zur Messung hoher Gasdrucke ist

ohne Widerrede das Quecksilbermanometer mit freier Luft. Allein es kann nur aufgestellt werden in einem Gebäude, welches eine sehr hohe, lothrechte und freie Wand darbietet und überdiefs erfordert es specielle Vorrichtungen, um an allen Punkten der langen Glassäule, die aus hermetisch zusammengefügten Stücken besteht, das Quecksilberniveau beobachten zu können. Es ist also ein sehr kostspieliger Apparat und selten trifft man in einem Laboratorium die Bedingung, die zu seiner Errichtung nöthig sind.

Das Manometer mit comprimirter Luft, sey es nun aus Glasröhren zusammengesetzt oder sey es ganz metallen und beruhe auf Gestaltveränderungen, welche hohle Metallspiralen durch die Veränderungen der Spannkraft der darin eingeschlossenen Luft erleiden, sind nicht empfindlich genug. Ihre Anwendung ist gefährlich, weil sie häufig in Unordnung gerathen, was man selten entdeckt, wenn man nicht Mittel der Controle besitzt.

In den Mém. de l'Acad. des Sciences, T. XXXI, p. 580, habe ich ein neues Gasmanometer kurz beschrieben, welches gestattet, die höchsten Drucke mit grofser Genauigkeit und constanter Empfindlichkeit zu beobachten. Dasselbe trägt in sich die nöthigen Mittel, um so oft man will die Genauigkeit zu prüfen; es ist wenig kostspielig und kann überall leicht aufgestellt werden. Da ich glaube, dafs es den Physikern und Chemikern von grofsem Nutzen seyn kann, so halte ich es nicht für unnütz, dasselbe hier vollständig zu beschreiben.

Fig. 6 Taf. IV ist eine Abbildung desselben. Es besteht aus einem Messingrohr AB von 5mm innerem Durch

messer und starker Wandung, damit es sehr grofsen Drukken widerstehen könne, ohne seine Capacität merklich zu vergrössern. Es hat oben einen drei Mal durchbobrten Hahn R und darüber eine Tubulatur C, mittelst welcher es communicirt mit einem Behälter, der die auf ihre Spannkraft zu untersuchende Luft enthält. Der Hahn R communicirt durch eine seitliche Tubulatur mit einem zweiten Hahn R', der durch eine zweite Tubulatur befestigt ist auf dem weiten Rohre DE eines Manometers DEGF, welches aus der Figur hinreichend verständlich ist.

Das Rohr DE hat einen inneren Durchmesser von 20mm, das Rohr FG einen von 13 bis 15. Die beiden Rohre sind so gerade und so cylindrisch wie möglich ausgewählt; jedes ist in Millimeter getheilt. Sie communiciren durch einen drei Mal durchbohrten Hahn R", in dessen gufseisernen Fassung sie mit Harzkitt befestigt sind, unter Bedingungen, die man leicht aus der Figur begreifen wird. Das Hahnstück R", welches das Manometer trägt, ist mittelst Schrauben und eines Vorsprunges befestigt an der runden gufseisernen Platte IJ, die auf drei mit Stellschrauben versehenen Füssen ruht. Eine ringförmige Scheibe von Gufseisen KL kann mittelst Schrauben und eines Vorsprungs auf der Platte HJ befestigt werden. Diese Scheibe hat oben einen ringförmigen Kanal von 2 Centm. Tiefe und 2 bis 3 Centm. Breite zum Behufe der hermetischen Aufnahme eines gläsernen Stauchers. Zu dem Ende wird der Kanal mit geschmolzenem Harzkitt gefüllt und darauf der Glas- Staucher MNN'M' hineingetaucht. Die Scheibe KL mit ihrem Staucher darf nicht eher auf dem Dreifuss befestigt werden als bis der manometrische Apparat vollständig ajustirt ist.

Die Glasröhren des Manometers müssen vollkommen lothrecht seyn, was man bei der Einsetzung derselben leicht bewerkstelligt, so lange der Kitt noch weich ist in den Tubulaturen. Mittelst der Stellschrauben des Dreifusses berichtigt man hierauf die Lothrechtheit.

In Fig. 6 befindet sich die metallene Röhre AB in der Ebene der beiden Manometerröhren. Man wählte diese Einrichtung, um den Apparat leicht verständlich zu machen; allein in Wirklichkeit steht die Röhre AB hinter dem Manometer. Die metallischen Fassungen der Hähne sind also winkelrecht gegen die in der Figur abgebildeten Richtung.

Die Gebrauchsweise dieses Apparats ist nun folgende. Der Staucher wird mit Wasser von der umgebenden Temperatur gefüllt. Ein Thermometer giebt seine constante Temperatur an. Die Hähne R und R' sind in der in Fig. 6 abgebildeten Lage. Man giefst Quecksilber in die Röhre FG bis die Röhre DE vollständig damit gefüllt ist, d. h. bis das Quecksilber durch die Tubulatur O abfliefst.

In der Lage (Fig. 6) des Hahnes R enthält die Röhre AB trockne Luft von der Temperatur t und unter demselben Druck wie der Behälter. Nun giebt man dem Hahn R die in Fig. 7 Taf. IV abgebildete Lage. Die Luft der Röhre AB ist dadurch isolirt, und wenn man nun den Hahn R dreht, um ihn langsam in die in Fig. 7 dargestellte Lage zu bringen, so stürzt sich die Luft der Röhre AB in die weite Röhre DE. Gleichzeitig öffnet man den Hahn R", um das Quecksilber abfliefsen zu lassen und zu verhindern, dass der Druck in der Röhre DE zu stark werde.

Man führt die Quecksilbersäulen in den beiden Zweigen des Manometers auf nahe dasselbe Niveau und merkt sich die Theilstriche der Röhren, an welchen die Kuppen stehen bleiben. Diese einfache Operation ist hinreichend, wenn man zuvor die Röhre DE genau geaicht hat.

Es seyen nun: H der Barometerstand, reducirt auf 0°; h die Niveaudifferenz der beiden Quecksilbersäulen des Manometers, ebenfalls reducirt auf 0°; t die constante Temperatur des Wassers im Staucher; V das als constant vorausgesetzte Volum der Röhre AB; W das am Ende des Versuchs von der Luft in der Röhre DE eingenommene Volum; d das Gewicht eines Liter trockner Luft bei 0° und unter dem Druck 760mm; x die unbekannte Spannkraft der Luft in dem grofsen Behälter.

Zu Anfange des Versuchs ist die metallene Röhre AB gefüllt mit trockner Luft von der Temperatur t und unter dem gesuchten Druck x.

Ihr Gewicht wird ausgedrückt durch:

Am Ende des Versuchs hat diese Luft, bei gleichgebliebener Temperatur t das Volum VW angenommen, aber ihre Spannkraft ist dann H+h. Ihr Gewicht ist also

Man muss aber die Volume V und W sehr genau kennen. Ich begann damit, die Volume W zu bestimmen, welche den verschiedenen Abtheilungen der Röhre DE entsprechen. Zu dem Ende nahm ich, als das Manometer bis zum Ausflufs aus der Tubulatur 0 vollständig mit Quecksilber gefüllt war, diese Tubulatur fort, um das darin enthaltene Quecksilber zu entfernen, welches nicht in Rechnung gezogen werden darf; dann drehte ich den Hahn R" allmählig bis in die in Fig. 8 Taf. IV abgebildete Lage. Das sonach allein aus der Röhre DE bis zu einer gewissen Abtheilung n ausgeflossene Quecksilber fange ich in einer Flasche auf, die darauf bei Seite gestellt wird. Dann sammle ich in einer zweiten Flasche das Quecksilber, welches bis zu einer Abtheilung n', sehr wenig verschieden von 2n, ausfliefst, und so fort bis der Quecksilberspiegel an einer der unteren Abtheilungen der Röhre stehen bleibt.

Ich wäge das Quecksilber dieser Flaschen und kenne sonach die Gewichte P, P', P" ... des Quecksilbers, welche den oberen Theil der Röhre DE füllen, wenn sein Niveau an den Abtheilungen n, n', n" steht. Ich construire eine Curve, worin die Zuhlen n, n', n" .... in Millimetern als Abscissen und die Gewichte P, P', P" .... des Quecksilbers als Ordinaten genommen sind. Mittelst dieser Curve bestimme ich dann das Quecksilbergewicht, welches einer jeden Anzahl N von Abtheilungen der metrischen Scale des Rohres DE entspricht und das Volum W, ausgedrückt in Quecksilbergewicht, anzeigt. Offenbar kann man die Curve durch eine nach ihr entworfene numerische Tafel ersetzen.

Man hat jetzt die Capacität V des metallenen Rohres AB zu bestimmen, ebenfalls ausgedrückt durch das Gewicht des darin enthaltenen Quecksilbers.

Das Manometer ist vollständig mit Quecksilber gefüllt, das metallene Rohr AB mit Luft von der Temperatur t und bei dem auf 0° reducirten Barometers and H. Die Hähne R und R' sind in der Lage, welche Fig. 6 Taf. IV zeigt. Ich drehe diese Hähne in die Lage der Fig. 7 und lasse durch den Hahn R" Quecksilber abfliefsen, bis sein Niveau nach unten hin in der Röhre FG stehen bleibt. Ich notire alsdann die Abtheilungen, bei welchen die Quecksilberkuppen in den Zweigen des Manometers stehen bleiben und ermittle dadurch zugleich das Volum W und die Quecksilber-Depression h. Ich habe dann:

Man kann diesen Versuch beliebig oft wiederholen und aus so gefundenen Werthen für V das Mittel nehmen.

Bei einer zweiten Versuchsreihe füllt man nicht allein die metallene Röhre AB, sondern auch ein bekanntes Volum v der Röhre DE mit trockner Luft unter dem atmoPoggendorff's Annal. Bd. CXLIII. 26