Wirkungen einer großen constanten Batterie

Textdaten
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Autor: John Frederic Daniell
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Titel: Wirkungen einer großen constanten Batterie
Untertitel:
aus: Annalen der Physik und Chemie, Band LX
Herausgeber: Johann Christian Poggendorff
Auflage:
Entstehungsdatum: 1839
Erscheinungsdatum: 1843
Verlag: Johann Ambrosius Barth
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Erscheinungsort: Leipzig
Übersetzer:
Originaltitel: Fifth Letter on Voltaic Combinations, with some Account of the Effects of a large Constant Battery
Originalsubtitel:
Originalherkunft: Philosophical transactions of the Royal Society of London. For the year 1839, p. 89-95. Google
Quelle: Scans auf Commons, Google
Kurzbeschreibung:
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[379]
VI. Wirkungen einer großen constanten Batterie;
von J. F. Daniell.
(Entnommen aus dessen Fifth Letter on Voltaic Combinations, Phil. Transact. f. 1839, pt. I p. 89)[1]


Die angewandte Batterie bestand aus siebenzig Zellen, jede zusammengesetzt aus einem Kupfercylinder, von Zoll Durchmesser und 20 Zoll Höhe, welcher gesättigte Kupfervitriollösung enthielt, und einem Zinkcylinder, der sich in einem Gemisch von 8 Vol. Wasser und 1 Vol. Vitriolöl befand. Beide Flüssigkeiten waren durch poröse Thoncylinder getrennt, und, wie man aus einer früheren Angabe des Verf. schließen möchte, wurden sie, um sie im unveränderten Zustande zu erhalten, fortwährend erneut, dadurch, daß man unten einen Theil derselben durch Hähne ablaufen, und oben durch Heber neue Portionen aus größeren Gefäßen zufließen ließ.

Bei Verbindung mit einem (nicht näher beschriebenen) Voltameter, das verdünnte Schwefelsäure[WS 1] enthielt, gab die Batterie 17 Kbzll. (278,6 Kubikcentimeter) Knallgas in der Minute[2]; enthielt es aber destillirtes Wasser, so stiegen nur wenig Gasblasen an den Elektroden in die Höhe.

[380] Zwischen zugespitzten Holzkohlen gab die Batterie eine Flamme von bedeutendem Volum, und als die Spitzen etwa drei Viertelzoll von einander entfernt wurden, bildete sich ein zusammenhängender Lichtbogen. Diese Entladungsweite schien in einer luftleer gepumpten Flasche nicht größer zu seyn. Das Licht und die strahlende Wärme waren äußerst intensiv, und wirkten auf die Augen mehrer Personen, die den Verf. bei seinen Versuchen unterstützten, höchst nachtheilig. Bei ihm selbst, obwohl er durch graue Gläser von doppelter Dicke geschützt war, trat eine starke Augenentzündung ein, welche eine sehr durchgreifende ärztliche Behandlung, sogar Anlegung von Blutegeln, nöthig machte. Auch das ganze Gesicht war versengt und entzündet, wie wenn es stundenlang der brennendsten Sonnenhitze ausgesetzt gewesen wäre.

Reflectirt von dem unvollkommenen Hohlspiegel einer Laterne und dann durch eine Glaslinse gesammelt, brannten die Strahlen, mehre Fuß von ihrer Quelle, ein Loch in Papier. Nahe der Laterne war die Hitze für die Hand ganz unerträglich.

Papier, welches in eine Lösung von salpetersaurem Silberoxyd getaucht und darauf getrocknet worden, wurde schnell gebräunt, und als ein Drahtnetz vorgehalten wurde, erschien das Muster desselben in Weiß auf dem Papier, entsprechend den Theilen, die geschützt waren.

Das, wahrscheinlich zuerst von Hare beobachtete Phänomen der Fortwanderung von Holzkohle von einer Elektrode zur andern zeigte sich in vollem Maaße. Die Fortführung geschah von der Zinkode (der mit dem letzten Kupfer verbundenen Kohle) zur Platinode (oder der mit dem letzten Zinkstab verbundenen Kohle); auf der ersten bildete sich eine wohl begränzte Vertiefung, und auf der andern eine entsprechende Warze oder ein Vorsprung. Die letztere Kohle erlangte große Härte, und das warzenförmige Gefüge der Kohle, welche die Gasretorten [381] auskleidet. Die Fortführung der Kohle fand auch noch statt, wenn ein Platinstab zur Platinode genommen ward; es bekleidete dann dieser mit Kohle, die sich niedlich um sein Ende anlegte. Als diese Vorrichtung umgekehrt, die Zinkode von Platin und die Platinode von Kohle genommen ward, wurden Platintheilchen übergeführt, und die Kohle mit deutlichen Kügelchen des geschmolzenen Metalls bekleidet:

Die Fortführung solcher verschiedenartiger Stoffe in einer bestimmten Richtung macht es wahrscheinlich, daß sie der zerreißenden Entladung angehört; sie ist ganz analog den von Fusinieri bei Entladungen von Leidner Flaschen beobachteten Fortführungen, so wie den analogen Erscheinungen beim Blitze.

Der Verf. bemühte sich einen Funken vor dein Contact zu erhalten. Er brachte demgemäß die Enden der mit den Polen der Batterie verbundenen Platindrähte einander so nahe wie möglich, doch ohne allen Erfolg. Selbst wenn die Drähte in einer Löthrohrflamme erhitzt wurden, erfolgte keine Entladung.

Auf Anrathen von Sir John Herschel verband er zwei messingene Hohlkugeln mit den Enden der Batterie, brachte sie einander äußerst nahe, und ließ nun, während sie in dieser Lage waren, den Funken einer Leidner Flasche zwischen ihnen überschlagen, sogleich stellte sich ein Batteriestrom ein, der die Kugeln verbrannte. Ist es nicht wahrscheinlich, sagt der Verf., daß hier die Leidner Entladung die leitende Substanz überführte, welche zur Existenz der Volta’schen Flamme wesentlich ist, und späterhin von der Batterie allein geliefert wird.

Der Flammenbogen zwischen den Elektroden ward, wie es Humphry Davy zuerst zeigte, von den Polen eines Magneten angezogen oder abgestoßen, je nachdem man ihn darüber oder darunter hielt. Die Abstoßung war zuweilen so groß, daß der Lichtbogen erlöschte. [382] Als die Flamme von dem Pol des in die Batterie selbst mit eingeschlossenen Magnets angezogen wurde, rotirte sie um diesen in sehr niedlicher Weise, wie es Hr. Sturgeon zuerst beobachtet hat. Als die Zinkode mit dem gezeichneten Pol (d. h. nach gewöhnlicher Sprache: Nordpol. P.) verbunden und die Platinode darüber gehalten wurde, ging die Rotation von West nach Ost oder umgekehrt wie der Zeiger einer Uhr. Als aber die Vorrichtung umgekehrt, die Zinkode mit dem ungezeichneten Pol verbunden ward, kehrte sich auch die Rotation um. Die Flamme wurde auch zum Rotiren gebracht mittelst der Induction des Erdmagnetismus auf einem in Richtung der Neigung gehaltenen Eisenstab (poker of iron).

Der Versuch wurde auch dahin abgeändert, daß man den Strom durch eine um ein Hufeisen von weichem Eisen gewundene Spirale gehen, und die Flamme unter dem Einfluß ihrer eignen magnetischen Kraft rotiren ließ.

Die thermische Wirkung der Batterie war sehr groß, und die höhere Intensität der Hitze auf Seite der Zinkode als auf Seite der Platinode äußerst merkwürdig. Hr. Gassiot theilte dem Verf. mit, daß wenn man zwei dicke Kupferdrähte, von 0,2 Zoll Durchmesser, mit den Enden der Batterie verbinde und sie über Kreuz halte, so daß die Flamme zwischen ihnen übergehe, der Draht an der Zinkode rothglühend werde, während der andere verhältnißmäßig kalt bleibe. Ein Platinstab, Zoll im Quadrat, schmolz leicht und tropfte in großen Kügelchen in der ersteren Lage, zeigte aber keine Zeichen von Schmelzung an der Platinode.

Wenn die harte Kohle aus Gasretorten zur Zinkode genommen und eine Grube in ihr gemacht ward, ließen sich die schwerflüssigsten Metalle in derselben, in bedeutender Menge schmelzen.

Reines Rhodium floß sogleich zu einer vollkommenen Kugel und verbrannte mit Funkensprühen und blauem Licht. Die natürliche Legirung von Iridium und Osmium, [383] so wie reines Iridium, schmolz vollständig. Titan schmolz ebenfalls augenblicklich und verbrannte mit einem Funkensprühen, das sehr dem von Eisen glich. Natürliches Platinerz schmolz vollständig; allein nach dem Erkalten erwieß sich die Masse sehr spröde.

Nach vierstündiger ununterbrochener Wirkung zeigte sich die Kraft der Batterie unverändert, und der Verbrauch an Zink sehr gering.




Zum Schluß giebt noch der Verf. die Resultate einiger älterer Versuche (im J. 1837 angestellt) über die Entwicklung der Gase bei der Wasserzersetzung in verschlossenen Gefäßen, also unter hohem Druck. Er bezweckte dadurch zu ermitteln: 1) wie sich die Leitung verhalten würde, wenn der Wasserzersetzungsapparat ganz mit dem Elektrolyt gefüllt wäre, also zur Ansammlung der Gase keinen Raum übrig ließe; 2) ob, nach erfolgter Zersetzung, eine Wiedervereinigung der Gase unter einem bestimmten Druck stattfinde; und 3) ob aus der hinzugetretenen mechanischen Kraft, die der Strom der Batterie zu überwinden haben würde, eine Reaction auf denselben entspränge.

Der zuerst angewandte Apparat bestand aus einer starken Glasröhre, in deren unteres Ende ein Platindraht als Elektrode eingelassen war. Dieß Ende wurde hermetisch verschlossen. Das obere Ende wurde abgeschliffen und durch eine Platinklappe verschlossen, auf welche ein Hebel drückte, der mit jedem erforderlichen Gewichte belastet werden konnte. Von dieser Klappe ragte ein Draht in die Röhre, der als zweite Elektrode diente. Die Röhre wurde mit Säure von der normalen Verdünnung gefüllt, und dann in die Kette gebracht, zugleich mit einem Voltameter, mittelst dessen die Menge des entwickelten Gases bestimmt werden konnte. Die angewandte Batterie bestand aus zehn großen Zellen mit der [384] gewöhnlichen Ladung. Ehe der Druck angewandt wurde, bestimmte man, die Röhre und das Voltameter an ihren Ort, immer erst die Stärke des Stroms (rate of work). Die allgemeinen Resultate vieler Versuche waren folgende:

Als der Druck auf eine Kreisfläche von Zoll Durchmesser bis zu 98 Pfund erhöht war, schien der Apparat auf lange Zeit ganz dicht zu seyn, und, wenn die Batterie geschlossen ward, entwickelten sich Gasblasen an beiden Elektroden. Die Flüssigkeit wurde trübe, und Gasblasen schienen die Röhre zu bekleiden. Der von dem oberen Draht aufsteigende Sauerstoffstrom wurde hinuntergedrückt, gleichsam mit bedeutender Kraft. Zuletzt sickerte die Flüssigkeit zwischen dem Rand der Röhre und der Klappe durch, wo dann der Versuch unterbrochen wurde.

Als der Druck auf die Klappe entfernt wurde, erfolgte ein Puff von Gas und die Flüssigkeit brauste eine beträchtliche Zeit träge auf, spritzte aber keineswegs mit Heftigkeit hervor. Die Compressionsröhre fühlte sich warm an, nicht aber sehr heiß; die entweichende Gasmenge schien nur ein kleiner Theil von der zu seyn, welche das in die Batterie eingeschlossene Voltameter anzeigte, und der Gang der Zersetzung ward durch die Anhäufung der Spannkraft durchaus nicht geändert.

Um den Versuch so weit zu treiben, als es die Festigkeit des Glases gestattete, ließ der Verf. eine Röhre von Zoll Wanddicke machen, die 1,3 Kbzoll faßte. In ihr unteres Ende wurden zwei Platindrähte eingeschmolzen, dann wurde ein Kubikzoll der Normalsäure eingegossen und die Röhre oben zugeschmolzen. Nach Einschaltung dieser Röhre und eines Voltameters in die Batterie wurde der Versuch begonnen und aus gehöriger Entfernung beaufsichtigt.

Die Gasentwicklung, welche in kurzen Zwischenzeiten gemessen ward, erfolgte mit Regelmäßigkeit, und [385] schien durch die steigende Compression nicht im Mindesten gestört zu werden. Nach Minuten, da sich 19 Kbzoll Gas im Voltameter angesammelt hatten, zersprang die Compressionsröhre mit einem lauten Knall, und dabei wurden die Scherben, welche sehr klein waren, überall im Laboratorium herumgeschleudert.

Wären die 19 Kbzoll in den Raum von 0,3 Kbzoll, der nicht von der Flüssigkeit eingenommen ward, eingezwängt worden, so würde eine Compression von 63 zu 1 oder ein Druck von nahe 940 Pfund auf den Quadratzoll stattgehabt haben. Nimmt man aber an, was wahrscheinlich ist, daß unter diesem hohen Druck zwei Kubikzoll der Gase von der Flüssigkeit absorbirt wurden, so hätte die Compression das 56 fache und der Druck 840 Pfund auf den Quadratzoll betragen.




Zusatz. Auch Hr. De la Rive hat neuerlich die thermischen Wirkungen eines kräftigen Volta’schen Stroms zum Gegenstande einiger Versuche gemacht. (Dessen Archives de l’Electr. T. I p. 262). Die dazu angewandte Batterie war eine Grove’sche von vierzig Elementen. Seine Resultate sind im Wesentlichen folgende.

Zwischen den mit Kohlenspitzen bewaffneten Polen konnte er nicht eher einen Lichtbogen erhalten, als bis sie in Berührung gesetzt und sich um den Berührungspunkt erhitzt hatten. Dann konnte er die Kohlen von einander entfernen und noch bei drei Centimeter (1,1 Zoll) Abstand einen Lichtbogen zwischen ihnen erhalten. Holzkohlen, stark geglüht und in Wasser gelöscht (trempé), gaben das beste Licht; nicht gelöschte Holzkohle konnte wegen schlechter Leitung nicht zu diesem Versuche angewandt werden. Coke wirkte zwar so gut wie gelöschte Holzkohle, lieferte aber nicht ein so weißes Licht, sondern ein etwas bläulich-röthliches. Die Fortwanderung der Kohle vom positiven Pol zum negativen, [386] wobei sich am ersteren eine Vertiefung und am letzteren durch die angehäufte Kohle ein Vorsprung bildete, war bei nicht sehr starkem Strom, schon mit bloßem Auge sichtbar, besonders im Vacuum. Hr. De la Rive hält mit Recht den Lichtbogen der Kohle im Wesentlichen für ein bloßes Glühphänomen, da es sich auch im Vacuum zeigt (sogar in erhöhtem Maaße. H. Davy konnte mit seiner großen Batterie von 2000 Plattenpaaren in der Luft nur einen Lichtbogen von vier Zoll Länge zwischen Kohlen erzeugen, im Vacuum dagegen einen von sieben Zoll); in der Luft tritt allerdings eine theilweise Verbrennung der Kohle hinzu.

Dieselbe Fortwanderung zeigt Platinschwamm, den man in Glasröhren eingestampft und mit dem positiven Pol verbunden hat, so wie Kupferpulver, erhalten durch Reduction des Oxyds mittelst Wasserstoff, und überhaupt, wie es scheint, jede Substanz von geringer Cohäsion. Wenig macht es, ob der negative Pol aus einer ähnlichen Substanz oder einem compacten Metall besteht. Bei umgekehrter Vorrichtung, bei Verbindung der Kohle oder sonstigen lockeren Substanz bloß mit dem negativen Pol erhält man nur einen unbedeutenden Funken.

Auch die Einwirkungen des Magnets auf den Lichtbogen wurden von Hrn. De la Rive wiederholt und bestätigt. Endlich überzeugte er sich auch, daß das zwischen Kohlenspitzen entstehende Licht wie, das Sonnenlicht zum Daguerreotypiren angewandt werden kann, und ein unpolarisirtes Licht ist. [Auch ich überzeugte mich vor längerer Zeit, daß das Licht eines in der Volta’schen Batterie glühenden Platindrahts keine Spur von Polarisation zeigt, obwohl sie an dem von einem schwarzen Spiegel reflectirten Bilde desselben, wie vorauszusehen, sehr deutlich wahrzunehmen war. P.]


  1. Der Inhalt der früheren dieser an Hrn. Faraday gerichteten Briefe wurde auszugsweise mitgetheilt in Bd. XXXXII S. 263 und S. 277, Bd. LV S. 511 und Bd. LVI S. 150.
  2. Eine Grove’sche Batterie aus sechs Zellen mit Platinplatten von Zoll Länge und Zoll Breite entwickelte hier bei gewöhnlicher Lufttemperatur 380 Kubikcentimeter (23,2 Kubikzoll engl.) Knallgas in einer Minute. Und selbst diese Menge, die sich unter wahrhaft stürmischem Aufbrausen entwickelte, ist kaum ein Drittel von der, welche man erhalten würde, wenn man die Polarisation und den Widerstand zwischen den Platinplatten des Voltameters aufheben könnte.
    P.

Anmerkungen (Wikisource)

  1. Vorlage: Schwefesäure