Читать книгу Lehrbuch der Physik zum Schulgebrauche - Wilhelm Winter - Страница 61

Jeder Stoff kann seinem Gewichte nach mit dem Gewichte eines gleich großen Volumens Wasser verglichen werden. Die Zahl, welche angibt, wieviel mal ein Stoff schwerer ist als ein gleich großes Volumen Wasser, heißt sein spezifisches Gewicht (abgekürzt sp. G.; deutsch: artbildendes Gewicht, ein Gewichtsverhältnis, durch das sich dieser Stoff von anderen Stoffen unterscheidet, ein dem Stoffe eigentümliches Gewichtsverhältnis).

Wenn das sp. G. des Eisens 7,5 ist, so ist das Eisen oder jedes Stück Eisen ist 7,5 mal so schwer wie ein gleich großes Volumen Wasser. Auch für Körper, die in Wirklichkeit leichter sind als Wasser, gilt dieselbe Erklärung des sp. G. Das sp. G. des Holzes ist 0,5; d. h. Holz ist 0,5 mal so schwer wie Wasser; 1 cdm Wasser wiegt 1 kg, 1 cdm Holz wiegt demnach 0,5 · 1 kg = 0,5 kg.

Um das spezifische Gewicht zu bestimmen, hat man verschiedene Methoden, von denen die meisten auf dem archimedischen Gesetze beruhen.

1. Methode mittels Eintauchens. Man wägt den Körper in der Luft, er wiegt 26,4 g (a), dann hängt man ihn mittels eines feinen Fadens an die Wagschale, läßt ihn so in Wasser tauchen, und wägt ihn wieder; er wiegt 22,6 g (b); also hat er an Gewicht verloren 3,8 g (a - b); nach dem archimedischen Gesetze wiegt ein gleich großer Wasserkörper 3,8 g (a - b). Nun kann man angeben, wieviel mal der Körper (26,4) schwerer ist als Wasser (3,8), nämlich:

sp. G. = 26,43,8 = 6,95; ( sp. G. = a a - b ).

Diese Methode paßt für feste Körper, die schwerer sind als Wasser und sich in Wasser nicht auflösen.

2. Methode des Eingießens, passend für flüssige Körper. Man nimmt ein Fläschlein mit engem Halse, an dem eine Marke eingraviert ist.

Ich wäge das Fläschlein leer	=	37,5 g	=	a
„„„ „mit der Flüssigkeit z. B. Petroleum bis an die Marke gefüllt,	=	147,8 g	=	b
ich wäge das Fläschlein mit Wasser ebenfalls bis zur Marke gefüllt,	=	162,7 g	=	c
so finde ich durch Abziehen:
das Gewicht des Petroleums	=	110,3 g	=	b - a
„„des gleich großen Volumens Wasser	=	125,2 g	=	c - a
also sp. G. des Petroleums = 110,3125,2 = 0,88; ( = b - ac - a )

3. Methode mittels eines Hilfskörpers, passend für flüssige Körper: ich wähle einen Körper, der sich weder im Wasser, noch in der zu untersuchenden Flüssigkeit (z. B. Spiritus) auflöst und in jeder untersinkt, also etwa ein Stück Glas, wäge nun

das Glas in der Luft	=	75,5 g	=	a
„„ „dem Spiritus hängend	=	51,6 g	=	b
„„ „dem Wasser hängend	=	45,4 g	=	c

Durch Abziehen finde ich den Gewichtsverlust in Spiritus = 23,9 g = a - b, und den in Wasser = 30,1 g = a - c; nach dem archimedischen Prinzip bedeutet das erste das Gewicht eines Volumens Spiritus, das so groß ist wie der eingetauchte Glaskörper; das zweite das Gewicht eines ebensogroßen Volumens Wasser; folglich ist das sp. G. des

Spiritus = 23,930,1 = 0,794; ( sp. G. = a - b a - c ).

4. Methode mit Hilfe eines anderen spezifischen Gewichtes, passend für feste Körper, die sich in Wasser auflösen. Diese Methode beruht auf folgendem Satz: Das sp. G. eines Körpers in bezug auf Wasser ist gleich dem sp. G. des Körpers in bezug auf einen Hilfskörper mal dem sp. G. des Hilfskörpers in bezug auf Wasser, was man so schreiben kann:

sp GKW = sp GKH · sp GHW; oder: KW = KH · HW.

Beispiel: Das sp. G. von Kupfervitriol in bezug auf Petroleum nach der Methode des Eintauchens ist 1,84; das sp. G. von Petroleum in bezug auf Wasser nach der Methode des Eingießens ist 0,88, also ist das sp. G. von Kupfervitriol = 1,84 · 0,88 = 1,62.

Fig. 42.

5. Methode des Zusammenbindens, passend für feste Körper, die leichter sind als Wasser. Um das sp. G. des Holzes zu finden, wählt man ein passendes Stück Blei, so daß Holz und Blei zusammen im Wasser untersinken, und bestimmt den Auftrieb von Blei allein, dann den Auftrieb von Holz und Blei zusammengebunden. Durch Abziehen erhält man den Auftrieb des Holzes. Hieraus und aus dem Gewicht des Holzes ergibt sich dessen sp. G.

6. Das Nicholson’sche Aräometer (1787.) Ein Cylinder aus Messingblech, der oben und unten spitz zuläuft und ganz geschlossen ist, trägt unten ein Schälchen, das so schwer ist, daß der Cylinder vertikal im Wasser schwimmt, oben einen Drahthals mit einer Marke und einem Teller. Man taucht den Apparat in Wasser und legt so viele Gewichte auf, bis er bis zur Marke einsinkt, z. B. 3,046 g = a; man entfernt die Gewichte, legt den Körper, dessen sp. G. man bestimmen will, auf den Teller und so viele Gewichte dazu, bis er wieder zur Marke einsinkt, 1,241 g = b, so ist das Gewicht des Körpers durch Abziehen = 1,805 g (a - b). Man legt den Körper in das Schälchen und legt auf den Teller so viel Gewichte, bis der Apparat wieder bis zur Marke einsinkt = 2,179 g = c. Der Unterschied, nämlich 2,179 - 1,241 = 0,938 g (= c - b) gibt den Auftrieb; also das Gewicht des gleich großen Volumens Wasser; demnach ist

das sp. G. = 1,8050,938 = 1,92; ( a - b c - b).

Diese Methode paßt für feste Körper, die sich im Wasser nicht auflösen (sind sie leichter als Wasser, so kann man sie am Schälchen anbinden); sie macht die Wage entbehrlich.

Fig. 43.

7. Das Skalenaräometer. Sind Stoffe in Wasser aufgelöst oder mit Wasser vermischt (Spiritus, Schwefelsäure, Salzwasser), so ist das spezifische Gewicht einer solchen Flüssigkeit von dem des Wassers verschieden und zwar um so mehr, je mehr von diesen Stoffen im Wasser enthalten ist. Wenn man also das sp. G. der Flüssigkeit kennt, so kann man daraus auf den Gehalt an solchen Stoffen schließen und dadurch ihren Wert bestimmen. Dies geschieht leicht mittels des Skalenaräometers.

Eine Glasröhre, die in der Mitte cylindrisch ausgebaucht ist, endigt unten in eine kleine Kugel, die mit Schrotkörnern oder Quecksilber gefüllt ist, damit das Aräometer vertikal im Wasser schwimmt, und oben läuft sie aus in den Hals, eine lange, überall gleich dicke Glasröhre, die oben geschlossen ist und in deren Innern eine Papierskala angebracht ist. Taucht man das Aräometer nun in eine Flüssigkeit, so taucht es stets so tief ein, bis das Gewicht der verdrängten Flüssigkeitsmasse gleich dem Gewichte des Aräometers ist; je leichter also die Flüssigkeit ist, desto mehr muß das Aräometer verdrängen, desto tiefer sinkt es ein; je schwerer die Flüssigkeit ist, desto weiter steigt es heraus.

a) Das Alkoholometer oder die Spirituswage dient dazu, den Gehalt des gewöhnlichen Spiritus an reinem Spiritus (absolutem Alkohol) zu bestimmen. Das sp. G. des reinen Spiritus ist 0,794, das des Wassers = 1; deshalb taucht das Alkoholometer in reinem Spiritus fast ganz ein und dort steht an der Skala, also oben, 0,794; in Wasser sinkt es so wenig ein, daß fast der ganze Hals herausschaut, deshalb steht dort unten 1. An dieser von 1 bis 0,794 laufenden Skala kann das sp. G. des Spiritus abgelesen werden. Für jedes sp. G. des Spiritus ist auch der Gehalt an reinem Spiritus bestimmt worden (zuerst von Tralles) und zwar in % des Volumens; deshalb ist auf der Skala neben dem sp. G. auch der Gehalt angegeben, laufend von 0% unten bis 100% oben. Sinkt also das Aräometer bis 75 ein, so bedeutet das, in 100 l dieses Spiritus sind enthalten 75 l reiner Spiritus und 25 l Wasser. Man nennt diese Prozente auch Volumprozente, Literprozente oder Prozente nach Tralles. Im Handel und bei der Versteuerung dienen sie als Grundlage der Wertbestimmung. Man sagt 100 l à 100% = 10 000 l% (Literprozent), also 340 l à 82% = 27 880 l%; 10 000 l% kosten etwa 38,4 ℳ, oder 10 000 l% müssen so und so viel ℳ Steuer entrichten; damit ist der Preis oder die Steuer leicht zu berechnen. An manchen Alkoholometern sind auch noch die Gewichtsprozente angegeben, nach Richter; 75% bedeuten: in 100 kg sind 75 kg Spiritus und 25 kg Wasser.

b) Salzwage oder Salzspindel, Aräometer für Salzwasser, gibt an, wie viel Gewichtsteile Kochsalz in 100 l Salzwasser enthalten sind; wird verwendet in den Salinen, um nachzusehen, ob die Sole schon genug Salz enthält, also sudwürdig ist. c) Laugenwage gibt an, wie viel Gewichtsteile Ätznatron oder Ätzkali in 100 l Lauge enthalten sind; wird vom Seifensieder benützt. d) Bierwage gibt an, wie viel Gewichtsteile Malzzucker in der Würze enthalten sind, die man durch Kochen des Malzes erhält. e) Mostwage gibt ungefähr an, wie viel Traubenzucker im Moste enthalten ist. Die verbreitetste ist die von Öchsle (in Pforzheim); 0 ist Wasser, 100 bedeutet guten Most; dient dazu, ungefähr die Güte des Mostes zu prüfen, und den Käufer gegen nachträgliches Verdünnen des Mostes mit Wasser zu schützen. f) Milchwage, gibt das sp. G. der Milch an; wenn sie auf 31 steht, so bedeutet das, das sp. G. der Milch ist 1,031. Die Milch ist im allgemeinen um so gehaltreicher an Milchzucker, Käsestoff und Butter, je größer das sp. G. ist; Verdünnen mit Wasser macht sie leichter, die Milchwage sinkt tiefer; Abrahmen macht sie schwerer. g) Für Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure, Essig etc. hat man je ein besonderes Aräometer, das den Gehalt derselben an reiner Säure angibt.

Bemerkenswert sind die Aräometer von Baumé, von denen eines für leichte, das andere für schwere Flüssigkeiten bestimmt ist. Die Skaleneinteilung ist eine willkürliche, so daß sie weder sp. G. noch Gehalt direkt angeben. Da aber alle derartigen Aräometer mit derselben Skala versehen sind, so geben sie wenigstens direkt vergleichbare Angaben; sie waren früher vielfach gebräuchlich, werden aber jetzt durch die Aräometer, welche zugleich einen Gehalt angeben, verdrängt. Das Volumeter von Gaylüssac hat ein bestimmtes Gewicht (etwa 100 g) und läßt an seiner Skala erkennen, wie viele Volumteile (etwa ccm) einer Flüssigkeit es beim Schwimmen verdrängt.

Tabelle der spezifischen Gewichte.

Platin (gezogen)	23,00
„(gehämmert)	21,36
Gold (gehämmert)	19,36
„ (gegossen)	19,26
Quecksilber	13,596
Blei (gegossen)	11,35
Palladium	11,30
Silber (gehämmert)	10,51
„(gegossen)	10,47
Wismut (gegossen)	9,82
Kupfer (gehämmert)	9,00
„(gegossen)	8,788
Glockenmetall	8,81
Kobalt	8,51
Messing	8,39
Nickel	8,28
Stahl	7,82
Schmiedeisen	7,79
Gußeisen	7,21
Zinn	7,26
Zink (gegossen)	6,86
Mangan	6,85
Antimon (gegossen)	6,71
(Diese Stoffe bis hieher nennt man die Schwermetalle.)
Aluminium	2,57
Magnesium	1,75
Natrium	0,972
Kalium	0,862
Lithium	0,59
(Diese Stoffe heißen Leichtmetalle.)
Chrom	5,90
Jod	4,95
Diamant	3,53
Graphit	1,8-2,23
Schwefel	2,03
Phosphor	1,77
Schwerspat	4,47
Flintglas	3,20-3,70
Glas	2,49
Flußspat	3,14
Turmalin	3,08
Alabaster	2,87
Granit	2,80
Marmor (carrarisch)	2,72
Gneis	2,71
Bergkristall	2,69
Smaragd	2,68
Tonschiefer	2,67
Basalt	2,66
Quarz	2,62
Porphyr	2,60
Feldspat	2,57
Kalkstein (dichter)	2,45
Sandstein	2,35
Porzellan	2,38-2,15
Zement	3,05
Mörtel	1,6-1,9
Backstein	1,47
Gips (gegossen u. getrocknet)	0,97
Potasche	2,26
Glaubersalz	2,25
Steinsalz	2,14-2,41
Kochsalz	2,08
Eisenvitriol	1,84
Alaun	1,71
Bittersalz	1,66
Salpeter	1,62
Elfenbein	1,92
Knochen	1,8-2
Bernstein	1,08
Pech	1,15
Harz	1,06
Honig	1,46
Wachs	0,97
Ebenholz	1,19
Eichenholz (frisch)	0,95
„(trocken)	0,75
Buchenholz	0,75
Birkenholz	0,74
Ahornholz	0,65
Kiefernholz (frisch)	0,64
„ (trocken)	0,55
Lindenholz	0,56
Lärchenholz	0,47
Tannenholz (frisch)	0,54
„ (trocken)	0,45
Pappelholz	0,38
Kork	0,24
Äther	0,71
Alkohol reiner bei 0°	0,807
„„ „ 15°	0,794
Olivenöl	0,915
Terpentinöl	0,872
Mohnöl	0,91
Repsöl	0,91
Steinöl	0,75-0,84
Meerwasser	1,026
Schwefelsäure	1,843
Salpetersäure	1,51
Salzsäure	1,21
Essigsäure	1,063
Milch	1,029-1,034
Fette	0,92-0,94
Kalkstein (roh)	1,44
„(gebrannt)	0,884
„gelöscht [trocken]	0,5
„ „ [fester Teig]	1,33
Dammerde, locker trocken	1,32
„ nat. feucht	1,6
„ naß	1,91
Sand trocken	1,4-1,74
„ nat. feucht	1,66
„ durchnäßt	1,95
Lehm trocken	1,50
„nat. feucht	1,87
„naß	1,98
Kies, trocken	1,73
„ feucht	1,80
Roggen, gehäuft	0,69-0,78
Weizen, „	0,71-0,81