51. Ausdehnung flüssiger Körper durch die Wärme.

^Flüssige^ Körper dehnen sich bei Erwärmung auch aus. Das Quecksilber

hat einen kubischen Ausdehnungskoeffizienten von 0,00018; da Glas aber

einen viel kleineren hat, nämlich ca. 0,000027, so ergibt sich hieraus

die Möglichkeit der Konstruktion des Quecksilberthermometers.

Quecksilber dehnt sich als Metall sehr gleichmäßig aus, die andern

Flüssigkeiten dehnen sich aber so ^unregelmäßig^ aus, daß man ein

einfaches Gesetz nicht angeben kann: der Ausdehnungskoeffizient wächst

bei steigender Temperatur beträchtlich.

#Wasser# zeigt eine merkwürdige Ausnahme; es #zieht sich von 0° an

zusammen bis 4° ~C~, hat bei 4° ~C~ seine größte Dichte# und dehnt sich

von da an wieder aus (Rumford). Enthält das Wasser andere Stoffe

aufgelöst, so zeigt es ein anderes Verhalten; Meerwasser, das 3,7% Salz

enthält, hat die größte Dichte bei ca. -2°, gefriert bei -2° bis -2,4°.

Ähnliche Unregelmäßigkeit in der Ausdehnung findet auch bei anderen

Körpern in der Nähe des Schmelzpunktes statt.

Ein _cdm_ Wasser von 4° ~C~ hat folgende Volumina:

Temp. ~C~° _cdm_

0 1,000 136

10 1,000 257

20 1,000 732

30 1,004 234

40 1,007 627

50 1,011 877

60 1,016 954

70 1,022 384

80 1,029 003

90 1,035 829

100 1,043 116

200 1,058 99

Man nimmt als #Masseneinheit die Masse von 1 _ccm_ Wasser im Zustand

seiner größten Dichte, also bei 4° ~C~#. Auch die spezifischen Gewichte

der Körper beziehen sich alle auf Wasser von 4°. Da sich Wasser von 4°

an ausdehnt, so erhält es ein kleineres sp. G.; so ist bei 100° sein sp.

G. = 0,9586; 1 _l_ Wasser von 100° wiegt um 41,4 _g_ weniger als 1 _kg_.

Daraus folgt: #warmes Wasser bekommt einen Auftrieb, wenn es von kaltem

umgeben ist#, infolgedessen es in die Höhe zu steigen bestrebt ist.

[Abbildung: Fig. 78.]

Wenn man einen Topf mit Wasser auf das Feuer stellt, so wird das Wasser

zunächst am Boden erwärmt, wird leichter und steigt in die Höhe, während

das kalte Wasser an den Seitenwänden nach abwärts sinkt; es entsteht ein

Kreislauf, eine ^Zirkulation^, welche wesentlich zur gleichmäßigen

Durchwärmung beiträgt; ähnliches findet nicht statt, wenn der Topf etwa

mit Sand gefüllt ist.

Ähnlich ist folgende Erscheinung: wenn man eine im Viereck gebogene mit

Wasser gefüllte Glasröhre an einem untern Eck erwärmt, so steigt das

erwärmte Wasser aufwärts, während das kältere im andern Teile der Röhre

herabsinkt. Das Wasser kommt so in eine Zirkulation, und da es im oberen

Laufe sich abkühlt und unten immer wieder erwärmt wird, so bleibt es in

Zirkulation. Hierauf beruht die #Wasserheizung#: Von einem

starkwandigen, mit Wasser gefüllten Kessel, der durch eine Feuerung

erhitzt wird, führt eine Röhre bis ins oberste Stockwerk, biegt sich

heberförmig um und taucht in das in einem offenen ^Kupferblechkasten^

(^Wasserofen^) befindliche Wasser. Aus ihm führt unten eine Röhre

heraus, die alle Räume durchzieht, und dann in den unteren Teil des

Kessels mündet. Wird das Wasser im Kessel erhitzt, so steigt es in der

aufwärts führenden Röhre in die Höhe, und sinkt vom Behälter durch die

abwärts führenden Röhren wieder in den Kessel zurück.

Wird Wasser von oben abgekühlt, so geht die Zirkulation in umgekehrter

Richtung vor sich: die kälteren Teilchen sinken zu Boden, die wärmeren

steigen auf. Dies tritt ein, wenn ein ruhiger See sich abkühlt; ist die

Temperatur aber bis 4° gesunken und sinkt sie oben noch tiefer, so

dehnen sich die oberen Schichten aus und bleiben oben, da sie leichter

sind; die Kälte dringt daher nur langsam nach abwärts; so kommt es, daß

sich oben sogar eine Eisdecke bildet, #während von einiger Tiefe an eine

gleichmäßige Temperatur von 4° herrscht#.

Aufgaben:

#61.# Eine Thermometerkugel faßt bei 0° genau 1 _ccm_. Was wiegt das

austretende Quecksilber, wenn man sie bis 100° erwärmt? Wie hoch steigt

es in einer Röhre von 0,1 _qmm_ Querschnitt?

#62.# Wie groß ist das sp. G. des Wassers bei 50°?

Lehrbuch der Physik zum Schulgebrauche. · 第 53 / 340 题