Aggregatzustiinde 





m e r 1 i n g h n n e s in Leiden hervor- 

 getan, die Aethylen oder Chlormethyl als 

 erste, feste Kohlensaure als zweite und 

 fltissigen Sauerstoff als dritte Stufe verwen- 

 deten. Diese Stufenmethode ist zwar in 

 der Anlage kompliziert, aber sie arbeitet 

 dadurch wirtschaftlich, daB die verwendeten 

 Stoffe einen Kreislauf beschreiben und immer 

 wieder verwendet werden. Doch lafit sich 

 Wasserstoff, dessen kritische Temper atur 

 bei - 242 C liegt nicht mittels dieser 

 Methode fliissig erhalten, da die tiefste 

 Temperatur, die man durch Verdampfen 

 von Sauerstoff unter vermindertem Druck er- 

 halten kann, nur --220 C ist; dies gelang 

 zuerst nur durch adiabatische Expansion bei 

 vorheriger moghchst tiefer Abkiihlung. Vor- 

 laufig war jedoch dieses Prinzip auch nur 

 fiir geringe Mengen anwendbar, da es nicht 

 gelang, eine Maschine bei diesen tiefen 

 Temperaturen in Gang zu erhalten. 



Durch Einfiihrung eines bis jetzt noch 

 nicht angewandten Prinzips gelang es, ver- 

 flussigte Gase in groBer Menge herzustellen, 

 namlich durch Einfiihrung der Abkuhlung 

 infolge innerer Arbeit. Da dies Verfahren 

 nicht nur fiir die teclmische Verwendung 

 der tiefen Temperaturen, sondern auch fiir 

 die wissenschaftliche Forschung von ein- 

 schneidender Bedeutung wurde, so sei dieser 

 Vorgang etwas ausfiihrlichererortert,undsein 

 Unterschied gegen die vorher verwendeten 

 Verfahren hervorgehoben. 



Sowohl bei der Stufenmethode als auch 

 bei der adiabatischen Expansion haben wir 

 ein abgeschlossenes Gas quantum das sich 

 ausdehnt, dabei einen Kolben oder den 

 Gegendruck fortschiebt und infolge dieser 

 Leistung einer auBeren Arbeit, da keine 

 Warme zugefiihrt wird, sich abkiihlt. Dabei 

 ist es augenscheinlich gleichgiiltig, ob die 

 Expansion gegen den auBeren Atmospharen- 

 druck, oder bei der Stufenmethode, wo durch 

 die Pumpen ein niedriger Druck hergestellt 

 wird, gegen diesen niedrigeren Druck er- 

 folgt. Die Hauptsache ist, daB wir ein abge- 

 schlossenes Gasquantum haben, welches sich 

 gegen einen Druck ausdelmen kann, und auf 

 welches von an Ben keine Kraft ausgeiibt 

 wird. Nehmen wir z. B. ein Gas, das in einen 

 Zylinder eingeschlossen ist, der auf der 

 einen Seite einen beweglichen Kolben, auf 

 der anderen Seite eine feste Wand besitzt, 

 die nur eine kleine, jedoch verschlieBbare 

 Oeffnung hat; denken wir die Wand des 

 Zylinders aus vollig warmeundurchlassigem 

 Material und b'ffnen die Oeffnung in der Wand, 

 ohne den Kolben zu bewegen; das Gas 

 wird durch die Oeffnung ausstromen, den 

 Luftdruck wegschieben, auBere Arbeit leisten, 

 sich stark abkiihlen. Wiederholen wir nun 

 den Vorgang, setzen aber in dem Augenblick, 

 in dem wir die kleine Oeffnung aufmachen, 



Handworterbuch der Naturwissenschaften. Band I. 



den Kolben in Bewegung und zwar so r 

 daB der Druck in dem Zylinder 

 des ganzen Ausstrb'mens wi'dor steij 

 fiillt. Augenscheinlich wird auch liicr drr 

 auBere Luftdruck fortgeschoben, aber nicht 

 durch das Gas sondern, mittelbar durch das 

 Gas hindurch, durch die Kraft, die den Kolben 

 bewegt. Das Gas leistet also keine auBere 

 Arbeit, es wird sich nicht abkiihlen, solange 

 das Boyle sche Gesetz gilt. 



Es sei mit u x und u 2 die innere, mit 

 Piv x und p 2 v a die auBere Arbeit vor und 

 hinter dem Zylinder dargestellt. So haben 

 wir die Gleichung 



Ui + Pi Vj == U 2 + p 2 V 2 



Ist iv 1= = 2 v 2 



SO folgt 



== U 



d. h. es kann keine Temperaturiinderung 

 eingetreten sein. 



Wie nun oben gezeigt wurde, ist jedoch 

 pv nicht konstant, sondern von p und v 

 abhangig, so daB also Piv^ p 2 v 2 ist und 

 daher u, :< u 2 wird. Es tritt also eine Er- 

 warmung oder Abkuhlung ein. 



Dies batten nun W. Thomson und 

 Joule schon im Jahre 1845 festgestellt 

 und naher erforscht mittels ihrer beriihmten 

 ,,W attepfropfenexperimente". 

 Sie lieBen durch ein Buchsbaumrohr, in 

 dem sich zwischen zwei durchlocherten Schei- 

 ben der Wattepfropfen befand, Luft ohne 

 auBere Arbeit entspannen und maBen mittels 

 fein geteilter Quecksilberthermometer die 

 Temperatur vor und hinter dem Pfropfen. 

 Sie fanden dabei, daB bei Luft und anderen 

 Gasen Abkuhlung, bei Wasserstoff Erwar- 

 mung eintrat. Die Abkuhlung der Luft war 

 um so groBer, mit je tieferer Temperatur 

 die Luft in den Durchstromapparat eintrat. 

 Sie stellten die empirische Formel auf 



/273\ 2 

 dT==0,267.(^rJ .dp 



d. h. der Kiihleffekt pro 1 Atm. Druckdiffe- 

 renz ist umgekehrt proportional dem Qua- 

 drat der Temperatur. 



Die Versuche von Thomson und 

 Joule wurden von anderen spater wieder- 

 holt, und es wurde auch die Abhangigkoit 

 des Kiihleffekts d. h. die Temperatursenkung 

 pro 1 Atm. Druckabfall vom Druck erforscht. 

 Wie durch die Versuche von D a 1 1 o n , 

 Bradley und Hale, und V o g e 1 

 gestellt wiirde, ist der Kiihleffekt abhangig 

 vom Druck und zwar nimmt derselbe mit 

 wachsendem Druck ab. Da V o g e 1 im 

 Gegensatz zu den anderen Experimentatoren, 

 die von verschiedenen Anfangsdrucken auf 

 1 Atm. ausstromen lieBen, immer mit kon- 

 stantem Druckabfall von 6 Atmosphiiren 

 arbeitete, war es ihm moglich, aus seinen 

 Versuchen die Abhangigkeit des Kiihleffektes 

 vom Druck abzuleiten, und zwar fand er, 



