^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°?