2) Stimmen die Grade jeder einzelnen Röhre mit denen der anderen
überein?
3) Stimmen die Volumina, welche durch die Grade ausgedrückt werden, mit
den Gewichten überein, welche man hat?
Diese drei Fragen werden durch folgende Versuche beantwortet.
a) Man bringt die Röhre in senkrechte Lage, giesst genau abgemessene
kleine Quecksilbermengen ein, bis zuletzt die Röhre angefüllt
ist, und beobachtet genau (die Regeln beim Ablesen der Grade
siehe unten), ob die Graduirung den eingegossenen gleichen
Quecksilberräumen proportional ist. -- Zum Abmessen bedient
man sich eines an einem Ende zugeschmolzenen, am anderen wohl
abgeschliffenen Glasröhrchens. Man füllt es durch Eintauchen
unter Quecksilber mit der Vorsicht, dass keine Luftbläschen darin
bleiben, zum Ueberfliessen und entfernt den Ueberschuss durch
Auflegen und Andrücken einer kleinen Glasplatte.
b) Man misst in einer der engen Röhren nach einander verschiedene
Quantitäten von Quecksilber ab, giesst sie in die anderen Röhren
und beobachtet, ob der durch dieselbe Menge Flüssigkeit erfüllt
werdende Raum bei allen durch die Theilstriche übereinstimmend
angezeigt wird.
Zeigen sich Röhren bei diesen Versuchen als gut, so sind sie zu allen
Analysen, bei denen nur die relativen Volumina verschiedener Gase
bestimmt werden sollen, geradezu anwendbar, will man sie aber bei
Versuchen gebrauchen, bei denen aus dem Volum eines Gases dessen Gewicht
berechnet werden soll, so muss noch die obige Frage 3 beantwortet
werden. Zu diesem Behufe füllt man
c) die leer gewogene Röhre bis an den letzten Theilstrich mit
destillirtem Wasser von +4° und bestimmt dessen Gewicht.
Stimmen die Röhren mit den Gewichten überein, so muss die Anzahl der
Cubikcentimeter gleich sein der Zahl der aufgelegten Gramme. Stimmen
sie nicht überein, gleichgültig ob den Gewichten oder den Messröhren
eine falsche Einheit zu Grunde liegt, so müssen nach dem gefundenen
Verhältnisse die bei Analysen erhaltenen Maasse reducirt werden. Wogen
z. B. 99 Cubikcentimeter Wasser 100 Grm., entsprechen demnach 99 auf der
Messröhre angegebene C.C. 100 mit den Gewichten harmonirenden, so muss
man die bei den Versuchen gefundenen Cubikcentimeter erst mit 100/99 =
1,0101 multipliciren, ehe man das Volum in Gewicht verwandeln kann.
Zeigten sich die Röhren bei den Versuchen a und b gut, so genügt es,
sich dieses Verhältniss zu bemerken; zeigten sich hingegen die Grade
unter einander selbst abweichend, so muss man, wenn man sich der Röhren
dennoch bei genauen Versuchen bedienen will, für jede einzelne eine
Reductionstabelle entwerfen, aus der man ersehen kann, wie vielen mit
den Gewichten übereinstimmenden Raumtheilen jede beliebige Anzahl der
auf der Röhre verzeichneten Theilstriche entspricht.
$Bunsen$'s Messröhren sind alle bloss mit einer Millimetertheilung
versehen, welche denselben mittelst einer sehr sinnreich construirten
Theilmaschine gegeben wird. Welchen Raumtheilen die einzelnen
Theilstriche entsprechen, wird alsdann durch Einmessen gleicher
Quecksilbervolumina bestimmt und auf einer Tabelle notirt. -- Diese
Einrichtung der Messgefässe ist unstreitig die beste.
$Beim Messen der Gase kommen folgende Punkte in Betracht:$
1) Richtiges Ablesen; 2) die Temperatur des Gases; 3) der Druck, unter
dem es sich befindet; 4) der Umstand, ob es trocken oder feucht ist. Die
drei letzten Punkte verstehen sich leicht, wenn man sich erinnert, dass
eine und dieselbe Gewichtsmenge eines Gases durch eine Veränderung der
Temperatur, durch veränderten Druck, wie durch geringere oder grössere
Tension beigemischten Wasserdampfes eine bedeutende Volumveränderung
erleidet.
ad 1. Wenn man Quecksilber in eine Röhre schüttet, so steht es darin,
seiner Cohäsion halber, mit einer convexen Oberfläche; am auffallendsten
ist dies bei engen Röhren. -- Wasser hingegen zeigt eine concave
Oberfläche, indem es sich an den Glaswänden ein wenig hinaufzieht.
Diese beiden Umstände erschweren das genaue Ablesen. -- Unter allen
Verhältnissen bringt man dabei die Röhre in senkrechte Lage und das
Auge mit der Oberfläche der Flüssigkeit in eine Ebene. Ersteres wird
erreicht, indem man nach zwei in einiger Entfernung aufgehängten Lothen,
deren Richtungen sich in der verticalen Axe des Messcylinders kreuzen,
oder nach so gelegenen senkrechten Thür- oder Fensterkanten visirt,
-- Letzteres, indem man dem Gesichte gegenüber einen Spiegelstreifen
fest an das Rohr anlegt und genau über die Fläche der Flüssigkeit den
Mittelpunkt des Auges im Spiegel fixirt. Hat so das Auge die richtige
Stellung angenommen, so wird der Spiegel entfernt und abgelesen.
Liest man über Wasser ab, so hat man die Mitte der durch das am Glase
sich hinaufziehende Wasser gebildeten dunkeln Zone als wirkliche
Oberfläche anzunehmen, -- bei Quecksilber hingegen die Ebene, welche
zwischen dem Scheitelpunkt der convexen Oberfläche und den Punkten, an
denen sie das Glas berührt, in der Mitte liegt. Es können jedoch so nur
annähernde Resultate erhalten werden.
Wirklich genaue Ablesungen lassen sich über Wasser und anderen das
Glas benetzenden Flüssigkeiten gar nicht ausführen, wohl aber über
Quecksilber, wenn man den Fehler des Meniscus bestimmt und beim Ablesen
über die Kuppe des Quecksilbers visirt. -- Die Bestimmung des Fehlers
geschieht ein- für allemal für jede Messröhre, indem man sie zum Theil
mit Quecksilber füllt und dessen Stand über die Kuppe hin abliest. Man
giesst alsdann einige Tropfen Quecksilberchloridlösung darauf, wodurch
sogleich die Convexität aufgehoben wird, beobachtet wieder und findet so
die Differenz. Da beim Kalibriren die Röhre aufrecht, beim Messen von
Gasen verkehrt steht, so muss jedem beobachteten Gasvolumen der doppelte
Betrag der beobachteten Differenz zugezählt werden ($Kolbe$ a. a. O.).
Das bei Gasmessungen anzuwendende Quecksilber muss rein, namentlich
von Blei und Zinn, welche ihm die Eigenschaft ertheilen, an Glas zu
adhäriren, möglichst frei sein. Sind dieselben zugegen, so entfernt man
sie am leichtesten dadurch, dass man das Quecksilber in einer flachen
Schale mit verdünnter Salpetersäure übergiesst und unter häufigem
Umrühren einen Tag lang damit in Berührung lässt. Von Staub u. s. w.
befreit man dasselbe, indem man es durch ein Tuch filtrirt.
ad 2. Die Temperatur zu messender Gase bestimmt man, indem man sie auf
gleichen Wärmegrad mit der Sperrflüssigkeit bringt und die Temperatur
dieser misst.
Gestatten es die Gefässe, dass man die Messröhre ganz in die
Sperrflüssigkeit untertaucht, so wird hierdurch eine übereinstimmende
Temperatur am leichtesten und schnellsten hergestellt; im anderen Falle
ist es nothwendig, dass die umgebende Luft und die Sperrflüssigkeit
gleiche Temperatur haben und dass man die Röhre dem Einfluss beider
geraume Zeit aussetzt, ehe man abliest. -- Man hat ferner zu beobachten,
dass das auf gleiche Temperatur gebrachte Gas beim Ablesen nicht wieder
ausgedehnt werde. Man vermeide also, den Versuch in der Nähe eines
Ofens, im directen Sonnenlicht etc. vorzunehmen; man umfasse die Röhre
nicht mit der warmen Hand, sondern drücke sie nur mit dem Finger oder
noch besser mit einer hölzernen Klammer nieder.
ad 3. Wenn ein Gas durch eine Flüssigkeit abgesperrt ist, und das Niveau
dieser ist in der Röhre und ausser derselben gleich, so befindet sich
das Gas bloss unter dem herrschenden Druck der Atmosphäre. Derselbe wird
demnach durch Ablesen des Barometerstandes geradezu gefunden. Steht
hingegen die Sperrflüssigkeit in der Röhre höher als ausserhalb, so ist
das Gas unter geringerem, steht sie tiefer, unter grösserem Druck, als
dem der herrschenden Atmosphäre. Der letztere Umstand lässt sich durch
Heben der Röhre immer, der erstere jedoch durch Senken derselben nur
dann beseitigen, wenn die die Sperrflüssigkeit enthaltende Wanne die
geeignete Tiefe hat. Operirt man über Wasser, so lässt sich der genannte
Gleichgewichtszustand meist ohne Schwierigkeit herstellen; ist aber das
Gas durch Quecksilber abgesperrt, so ist dies namentlich bei weiten
Röhren sehr häufig nicht wohl möglich (Fig. 1).
[Illustration: Fig. 1.]
In diesem Falle befindet sich das Gas unter dem Drucke der Atmosphäre
_minus_ dem Drucke einer Quecksilbersäule von der Länge der Linie
_ab_. Man findet denselben demnach, indem man die Länge der Linie _ab_
möglichst genau misst und von dem gefundenen Barometerstand abzieht.
Beträgt z. B. dieser 26 Zoll und ist die Linie _ab_ = 3 Zoll, so
befindet sich das Gas unter einem wirklichen Drucke von 26 - 3 = 23 Zoll
Quecksilber.
Befindet sich über dem Quecksilber Wasser oder eine andere Flüssigkeit,
z. B. Kalilauge, so verfährt man in der Regel so, als ob dies nicht
der Fall wäre, indem man entweder das Quecksilber innen und aussen
gleichstellt, oder die Differenz der Queeksilberoberflächen misst.
Der Druck der Wasser- etc. Säule ist meist so unbedeutend, dass er
vernachlässigt werden kann. Eigentlich müsste er gemessen, nach dem
specif. Gewicht der Flüssigkeit auf Quecksilberdruck reducirt und dieser
von dem Barometerstand abgezogen werden. Man kann aber diese Correction
deshalb sparen, weil, wie schon oben erwähnt, ein ganz genaues Messen
unter solchen Verhältnissen doch nicht möglich ist.
ad 4. Wird ein mit Wasserdampf gesättigtes Gas gemessen, so erfährt man
nicht unmittelbar sein wahres Volumen, weil das Wassergas vermöge seiner
Tension auf die absperrende Flüssigkeit einen Druck ausübt. Da man aber
die Tension des Wasserdampfes für die verschiedenen Temperaturen kennt,
so lässt sich leicht die nothwendige Correction machen. Dies ist aber
nur dann möglich, wenn das Gas wirklich gesättigt ist. Man hat also bei
Gasmessungen darauf zu sehen, dass das Gas entweder mit Wasserdampf
gesättigt oder ganz trocken ist.
* * * * *
Dass Gasvolumina nur dann verglichen werden können, wenn sie auf gleiche
Temperatur, gleichen Druck und gleichen Feuchtigkeitszustand reducirt
worden sind, erhellt aus dem oben Gesagten. In der Regel reducirt man
sie auf 0°, 0,76 Meter Barometerstand und völlige Trockenheit. Wie dies
geschieht und wie man aus dem Volumen der Gase ihr Gewicht findet, wird
unten bei der Berechnung der Analysen gezeigt werden.
§. 12.
b. $Das Messen von Flüssigkeiten.$
Da das Messen von Flüssigkeiten sich rascher ausführen lässt, als
das Wägen, so wendet man es namentlich bei analytisch-technischen
Untersuchungen gern an.
Man bedient sich dazu der folgenden Gefässe.