Ein neues Thermometer, oder richtiger bezeichnet Kryometer

IX. Ein neues Thermometer, oder richtiger bezeichnet Kryometer; von Demselben.

Der flüssige Schwefelkohlenstoff (Lampadius’s Schwefelalkohol) ist bisher als thermometrische Substanz nicht angewendet worden, ich ließ mit dieser Flüssigkeit eine zum Thermometer gehörig vorgerichtete Glasröhre füllen, und nenne dieses Instrument, da es vorzüglich den Zweck hat, niedere Temperaturen zu bestimmen und unter einander zu vergleichen, vom Griechischen κρυος (frigus, algor, Kälte, Frost), Kryometer, Kältemesser, im Gegensatze zum Pyrometer.

Auch hier, wie in so vielen Fällen, war es die Nothwendigkeit, welche zur Erfindung drängte. Schon vor mehreren Jahren beschäftigte mich dieser Gegenstand. Ich versuchte damals, ob es nicht möglich wäre, das Quecksilber als kryometrische Substanz zu benutzen; zwar ist es bekannt, daß es schon bei −40° C. erstarrt, gefriert, aber es wird nirgends angegeben, wie sich starres Quecksilber bei noch niedrigeren Temperaturgraden verhalte. Ich dachte, wenn es gelänge, einen starren Quecksilberfaden oder eine Quecksilberstange zu erhalten, so würde sich das Quecksilber in diesem starren Zustande, vielleicht analog den andern Metallen, bei noch niedrigeren Graden der Temperatur ebenfalls zusammenziehen, und könnte demnach etwa auch als kryometrische Substanz dienen.

Da ich hierüber nirgends etwas angegeben fand, so blieb nichts anderes übrig, als eigens ein Thermometer anferigen, und die Skala an demselben etwa bis −120° hinab eintheilen zu lassen. Zu Versuchen damit bot sich keine schickliche Gelegenheit dar; jetzt steht mir dieses Instrument nicht mehr zu Gebote, und das sogleich zu beschreibende Kryometer dürfte allen Anforderungen genügen.

Bei den Versuchen, die Kohlensäure im starren, und das oxidirte Stickgas (Stickstoffoxydul) im starren und im tropfbarflüssigen Zustande nach Natterer’s Methode darzustellen, und diese Stoffe alsogleich wieder als kälteerregende Mittel zu gebrauchen, haben sich die bisher angewendeten thermometrischen Substanzen als ungenügend und dem Zwecke nicht entsprechend gezeigt.

Bei Versuchen mit Kältegraden unter dem Gefrierpunkte des Quecksilbers mußte bisher das Weingeistthermometer aushelfen, und half auch aus. Allein seidem wir im Stande sind, auf eine einfache Weise die Kohlensäure im starren, und das Stickstoffoxydul im starren und tropfbarflüssigen Zustande darzustellen, und die damit hervorgebrachte Temperaturerniedrigung so weit geht, daß Alkohol von 0,840 Eigengewicht ganz zähe, und Alkohol von 0,797, bedeutend dicklüssig wird, so können wir auch diese Substanz bei solchen Kältegraden mit Zuverlässigkeit nicht mehr anwenden. Wir sind also bei sehr niedrigen Temperaturen um eine messende Substanz fast in derselben Verlegenheit wie bei hohen Hitzgraden.

Da aber der Schwefelalkohol bei allen diesen niedrigen Temperaturen seine Flüssigkeit beibehält, so bestimmte mich dieser Umstand, ihn als thermometrische, oder richtiger bezeichnet, als kryometrische Substanz anzuwenden, und hoffe den Zweck erreicht zu haben.

Eine sehr geringe Menge Jod reicht hin, um eine größere Menge von Schwefelalkohol zu färben; es löst sich schon bei gewöhnlicher Temperatur sehr leicht und schnell darin auf, und ertheilt dem Schwefelalkohol eine sehr schöne, intensiv violettrothe Färbung. Der Faden dieser Flüssigkeit in der Glasröhre ist gut in die Augen fallend, und daher leicht zu beobachten, selbst bei Kerzen- und Lampenlicht. Der gefärbte Schwefelalkohol hängt sich beim Steigen und Fallen nicht bemerklich an das Glas an, behält im Gegentheil seine Oberfläche constant bei und erscheint scharf begränzt. In der Entfernung erscheint der Raum über der Flüssigkeit ungefärbt; sieht man das Instument jedoch genau in der Nähe an, so scheint ein schwach gelblicher Hauch den leeren Raum auszufüllen, ohne jedoch das genaue Ablesen im Geringsten zu beirren.

So weit meine bisherigen Beobachtungen reichen, stimmt der Schwefelkohlenstoff beim Zusammenziehen und beim Ausdehnen mit dem Quecksilberthermometer gut überein, welcher Umstand, das gleichförmige Zusammenziehen und Ausdehnen nämlich, bei dieser Flüssigkeit, deren Siedpunkt schon bei 46°,6 C. liegt, wirklich bemerkenswerth ist.

Mein Instrument ist 12 Zoll Wiener Maaß, =31 Centimeter, lang, und ist von +40° bis −120° eingetheilt, woraus folgt, daß die Grade nicht besonders klein sind, so daß Zehntel eines Grades noch annäherungsweise ziemlich richtig bestimmt und geschätzt werden können.

Vergleichende Beobachtungen einiger Quecksilberthermometer mit dem Schwefelalkoholthermometer, welche von +32° R. bis −15° R. reichen, also 47 Grade umfassen, sprechen zu Gunsten des Schwefelkohlenstoffs als thermometrischer Substanz, indem seine Ausdehnung und Zusammenziehung mit jener des Quecksilbers correspondirt, wie dieß aus folgender Zusammenstellung hervorgeht.

Das Schwefelkohlenstoffthermometer ist mit der 80theiligen Skala versehen, das Quecksilberthermometer ist 100theilig.

Ich beginne mit den Versuchen unter 0°, als denjenigen, zu deren Bestimmung dieses Kryometer eigentlich dienen soll, und setze die kryometrischen Resultate in 80theiligen Graden in die erste Reihe; in der zweiten Spalte folgen die am 100theiligen Quecksilberthermometer gleichzeitig beobachteten Grade, und berechne aus den Graden des Kryometers die ihnen entsprechenden Grade des Quecksilberthermometers, woraus sich dann leicht die stattgehabte Differenz ergiebt:

Kryometer.		Thermometer.		Berechnet.	Differenz.
−15°,0	R.	−19°,2.	C.	19°,00	−0°,20
−12°,4		−15°,3.		15°,50	+0°,20
−10°,1		−12°,5.		12°,60	+0°,10
−15°,4		−16°,5.		6°,70	+0°,20
−°31,5		−14°,6.		4°,37	−0°,23
−13°,0		−13°,8.		3°,75	−0°,05
−12°,0		−12°,7.		2°,05	−0°,20
0°,0		0°,0.

Ich habe die abgelesenen und geschätzten Zahlen treulich angegeben, will nur noch dazu bemerken, daß beide Thermometer, ihrer ganzen Länge nach, von gestoßenem und mit Kochsalz bestreutem Eise umgeben waren, um an einem warmen Frühlingstage die Temperatur von −15° R. = −19° C. hervorzubringen. Um den jedesmaligen Stand der Thermometer ablesen zu können, mußte jedes Instrument immer etwas gehoben und der obere Theil etwas über das Eis emporgezogen werden. Ob die geringen Differenzen, wie sie oben bemerkt erscheinen, darin nicht eine hinreichende Erklärung finden, muß ich dem Urtheile eines jeden Einzelnen überlassen; man sollte aber glauben, man könnte dieses getrost bejahen. Dazu kommt noch, daß man bei solch schnellem Ablesen leicht um ein Zehntel eines Grades mehr oder weniger schätzt, wodurch obige Unterschiede am Ende ganz verschwinden; doch, wie gesagt, sie sind angegeben, wie sie beobachtet wurden.

Bezüglich der Grade über Null muß ich bemerken, daß ein ebenfalls 80theiliges Quecksilberthermometer von +32° R. bis +7°,2 R. in steter Uebereinstimmung mit dem Schwefelkohlenstoff-Instrumente blieb. Daraus folgt zugleich, daß der flüssige Schwefelkohlenstoff die Wärme gut leite. Um aber auch hier noch einen Versuch anzustellen, wurde dasselbe 100theilige Quecksilberthermometer, welches zur Vergleichung der Grade unter Null gedient hatte, mit dem Kryometer verglichen, indem von +32° R. = 40° C. nach abwärts begonnen, übrigens wie oben verfahren und berechnet wurde:

Kryometer.		Thermometer.		Berechnet.	Differenz.
+32°,0	R.	+40°,0	C.
31°,0		39°,0		38°,60	−0°,40
30°,1		38°,0		37°,60	−0°,40
28°,5		36°,0		35°,60	−0°,40
25°,0		31°,8		31°,25	+0°,55
22°,7		28°,7		28°,37	−0°,33
20°,0		25°,1		25°,00	+0°,10

Kryometer.		Thermometer.		Berechnet.	Differenz.
+18°,0	R.	+22°,8	C.	22°,50	+0°,30
17°,0		21°,4		21°,25	+0°,15
15°,5		19°,8		19°,37	+0°,43
15°,0		18°,7		18°,75	−0°,05
14°,1		17°,9		17°,62	−0°,28
13°,3		16°,8		16°,60	−0°,20
12°,0		15°,0		15°,00
7°,2		9°,0		9°,0..

Diese hier vorkommenden Differenzen können zum Theil als Beobachtungsfehler betrachtet werden, zum Theil auch im verschiedenen Durchmesser beider Thermometer ihren näheren Grund haben, sind aber keinesfalls im Stande den oben ausgesprochenen Satz, daß sich der Schwefelalkohol, dem Quecksilber entsprechend, ausdehne und zusammenziehe, umzustoßen, um so weniger, da die directen vergleichenden Versuche mit dem 80theiligen Quecksilberthermometer entscheidend dafür sprechen.

Obige Resultate wurden aus einer großen Anzahl von Beobachtungen, die alle der Hauptsache nach übereinstimmen, nur beispielsweise entlehnt, und absichtlich hier angeführt, um das Pro und Contra Jedermann vor die Augen zu legen, und um ein selbstständiges Urtheil möglich zu machen.

Nun sind noch einige Bedenklichkeiten etwas näher zu würdigen. Man hat bemerkt, daß der farblose, flüssige Schwefelkohlenstoff mit der Zeit etwas gelblich werde, und hat dieses Gefärbtwerden desselben einer theilweisen Zersetzung, einer Oxydation seiner Bestandtheile, nicht mit Unrecht zugeschrieben. Man könnte daher bei seiner Anwendung als kryometrische Substanz eine ähnliche theilweise Zersetzung und ein damit verbundenes Unrichtigwerden des Instruments befürchten. Diese Besorgniß dürfte indeß vor der Hand zu weit getrieben seyn; denn der Schwefelalkohol wird weder von der Luft allein, noch vom Wasser allein zersetzt, wohl aber dann, wenn man ihn längere Zeit so aufbewahrt, daß er mit Luft und Wasser zugleich in Berührung steht. Nun ist hier die Flüssigkeit in der Thermometerröhre hermetisch eingeschlossen, und der Raum über der Flüssigkeitssäule, wenn auch nicht absolut luftleer, doch so gut als möglich von Luft befreit; man sollte also glauben, daß jene Momente, welche sonst eine Zersetzung des Schwefelkohlenstoffs in Schwefelsäure und Kohlensäure zu bewirken vermögen, hier gänzlich ausgeschlossen seyen. Denn man kann ja billigerweise fragen, wie das Oxygen nur in die Thermometerröhre gelangen sollte, um darin den Schwefel und das Carbon zu oxydiren?

Das Jod könnte vielleicht einige Veränderungen bewirken; bisher habe ich jedoch nichts der Art beobachtet; das Weitere wird der Erfolg lehren.

Unvollkommenheiten und Mängel dieses Instruments, die etwa in der Folge zum Vorschein kommen dürften, werde ich keineswegs verschweigen, sondern im Gegentheil, sobald ich solche beobachten würde, seiner Zeit getreulich auf selbe aufmerksam machen und sie zu entfernen trachten.

Hr. Kappeller hier in Wien hat sich die Mühe, die ihm die Anfertigung dieses Kryometers anfangs machte, nicht verdrießen lassen, und mir ein Instrument geliefert, mit dem ich alle Ursache habe zufrieden zu seyn.

Zum Schlusse noch folgende Bermerkung. Da das Absenden dieses Aufsatzes durch einige nicht hieher gehörige Umstände einige Wochen verzögert wurde, so verglich ich während dieser Zeit das Kryometer mit einem 100theiligen Thermometer (dessen Röhre so lang ist, daß jeder Grad der Skala noch deutlich in 10 Theile getheilt werden konnte, so zwar, daß man wieder ¼, ½ oder ¾ eines Zehntelgrades durch das Augenmaaß mit ziemlicher Zuverlässigkeit zu bestimmen vermag), wozu die ziemlich starken Wechsel der Temperatur der Atmosphäre im heurigen Sommer eine nicht ungünstige Gelegenheit darboten. Die sorgfältige Vergleichung beider Instrumente ergab bei der Reduction der Grade der Skala des einen Thermometers auf die Grade des andern eine solche Uebereinstimmung, wie man sie nur immer von zwei übereinstimmenden Thermometern erwarten kann^[1].

1. Zufolge der Untersuchungen von Gay-Lussac (Ann. de chim. et de phys. T. II p. 130^{[WS 1]}) und von Muncke (Mém. présent. à l’acad. de St. Petersb. T. II p. 483^{[WS 2]}) würde indeß die Ausdehnung des Schwefelkohlenstoffs mehr mit der des Alkohols als mit der des Quecksilbers übereinkommen.
   P.

Anmerkungen (Wikisource)

1. Gay-Lussac: Note sur la dilatation des liquides. In: Annales de chimie et de physique. Bd. 2 (1816), S. 130 Gallica
2. G.-W. Muncke: Sur la dilatation de l’alcool absolu et de la carbure de soufre par la chaleur. In: Mémoires présentés à l’Académie impériale des sciences de Saint-Pétersbourg. Bd. 2 (1835), S. 483 Biodiversity Heritage Library