98 



Aggregatzustande 



daB der Kiibleffekt linear mit dcm Druck 

 abnimmt. Die oben behandelten Erschei- 

 nungen der Abkuhlung durch innere Arbeit 

 wurden nun erst von C. v. L i n d e und 

 kurz darauf von H a m p s o n zur Her- 

 stcllung tiefer Temperaturen und zur Ver- 

 fliissigung der Gase beniitzt. 



Die L i n d e sche Maschine hat folgenden 

 Arbeitsvorgang. In einem zweistufigen Kom- 

 pressor wird die Luft z. B. auf 16 bezw. 200 Atm. 

 isotherm komprimiert. Die hochgespannte 

 Luft durchstromt zuerst eine Rohrschlange, : 

 die in einer Kaltemischung liegt, und tritt sodann ; 

 in die innerste von 3 ineinanderliegenden Kupfer- 

 spiralen ein, die den eigentlichen Verfliissigungs- 

 apparat bilden. Dieser Apparat arbeitet nach 

 dem Regenerativverfahren , d. h. die schon 

 abgekiihlte Luft lauft im Gegenstrom an der an- 

 kommenden vorbei und entzieht dieser dadurch 

 Warme. Die in das innerste Rohr eintretende 

 Luft wird durch ein erstes Regulierventil ohne , 

 Leistung auBerer Arbeit auf 16 Atmosphiiren 

 entspannt; sie kiihlt sich ab und stromt durch 

 das mittlere Rohr zur Hochdruckseite des Kom- 

 pressors zuriick, wo sie wieder auf 200 Atmo- 

 spharen verduhtetwird und, wie oben geschildert, 

 wieder in den Apparat eintritt. Dabei gibt sie 

 ihre Kalte an die durch das innerste Rohr zu- 

 stromende Luft ab. so daB cb'ese Luft bedeutend 

 kalter vor das Regulierventil tritt, wo sie sich 

 durch die Entspannung weiter abkiihlt. So sum- 

 mieren sich die durch die Entspannung auf- 

 tretenden kleinen Abkiihlungen, bis nach einiger 

 Zeit die Abkuhlung der Luft hinter dem ersten 

 Ventil soweit fortgeschritten ist, daB durch 

 weitere Entspannung von 16 auf 1 Atmosphiire 

 Verfliissigung eintreten kann. Diese Entspannung 

 geschieht durch das zweite Ventil, das so einge- 

 stellt wird, daB ca. 20 % der aus dem ersten 

 Ventil austretenden Luft sich hier weiter ent- 

 spannen, wahrend die iibrigen 80 % durch das 

 mittlere Rohr des Gegenstromapparates zum 

 Kompressor zuriickflieBen. Von diesen durch 

 das zweite Ventil ausstromenden 20 % der vom 

 Kompressor verdichteten Luftnienge wird ca. 

 14, also 5 % der ganzen Menge, verfliissigt und 

 tritt in ein D e w a r sches GefaB, d. i. ein doppel- 

 wandiges, evakuiertes und zur Abhaltung der 

 Strahlung versilbertes GlasgefaB, ein; der nicht 

 verfliissigte Rest strb'mt durch das auBere Rohr 

 des Apparates in die Atmosphare, nachdeni er 

 vorher noch zur Verbesserung der Kiihlwirkung 

 im mittleren Rohr gedient hat. Die Einfiihrung 

 des Gegenstroniverfahrens zur Surnmierung der 

 Abkuhlung sowie die zweistufige Kompression, 

 die gestattet, daB der grofite Teil der Luft nicht 

 von 1 Atmosphare auf 200 Atmosphiiren, sondern 

 von 16 auf 200 komprimiert werden muB, ver- 

 biirgen der L i n d e - Maschine eine relativ 

 hohe Wirtschaftlichkeit. Die Arbeitsleistung ist 

 namlich dem Quotient aus End- und Anfangs- 

 druck, dagegen der Kiihleffekt der Differenz 

 derselben proportional. Doch eignet sich die 

 Linde-Ma? chine fiir kleinere Versuche im Labo- 

 ratorium weniger gut, da es ziemlich lange dauert, 

 bis die Verfliissigung eintritt; hierin besteht nun 

 der Vorteil des von H a m p s o n konstruierten 

 Apparates, der etwas einfacher ist und schon 

 nach ca. 10 Minuten fltissige Luft liefert. 



H a m p s o n expandiert nur einstufig von 

 200 auf 1 Atmosphare und lafit die abgekiihlte 

 Luft nach Abgabe ihrer Kalte nicht zum Kom- 

 pressor zuriick, sondern in die Atmosphare aus- 

 treten. Die Entspannung erfolgt durch eine Reihe 

 von drei oder ruehr beim Ein- und Austritt mit- 

 einander verbundenen. engen, in vielen konzen- 

 trischen Spiralen aufgewundenenKupferrohrchen; 

 die Expansion erfolgt ebenfalls durch ein Ventil 

 und die entspannte Luft stromt durch die Zwi- 

 schenraume der eng zusammenliegenden Kupfer- 

 rohre hindurch und gibt ihre Kalte an die vom 

 Kompressor kommende Luft ab. 



Samtliche Kupferrohrchen liegen in einem 

 gut gegen Warme isolierten Kasten, bei manchen 

 Apparaten in einem D e w a r schen GefaB. Die 

 gewonnene fliissige Luft wird in einem D e w a r - 

 schen GefaB aufgefangen. 



Es sei kurz eine erst im letzten Jahrzehnt 

 ausgebildete Luftverfliissigungsmaschine erwahnt, 

 die nicht nur mit innerer Arbeit arbeitet, son- 

 dern die Luft in einem Zylinder unter Abgabe 

 auBerer Arbeit expandieren laBt, narulich die 

 Maschine von Claude. 



Der Arbeitsvorgang ist folgender: Luft von 

 - 100 C und 40 Atmospharen Druck entspannt 

 sich, auBere Arbeit leistend, in einem Expansions- 

 zylinder und kiihlt sich dabei unter - - 140 C 

 ab.' Diese Luft stromt im Gegenstrom an Rb'hren 

 vorbei, die Luft von 100 und 40 Atmospharen 

 Druck enthalten und kiihlt dieselbe auf etwa 

 -140 ab. Bei dieser Temperatur ist bei 40 

 Atmospharen der Gaszustand nicht niehr moglich, 

 und es tritt Verfliissigung ein. Die vorn Zylinder 

 kommende Luft, die sich im ersten Gegenstrorn- 

 apparat auf etwa 130 erwarmt hat, wird nun 

 dazu verwendet, die auf 40 Atmospharen ver- 

 dichtete, zum Expansionszylinder strornende 

 Luft auf 100 vorzukiihlen. Da entgegengesetzt 

 wie bei der inneren Arbeit bei der Abkuhlung 

 durch auBere Arbeit der Kiihleffekt mit sinkender 

 Temperatur abnimmt, ist eine Verfliissigung im 

 Expansionszylinder selbst unwirtschaftlich. 



Nachdem dtircli die Moglichkeit der 

 maschinellen Herstellung fliissige Luft in 

 groBen Mengen zur Verfiigung stand, gelang 

 es die beiden noch der Verfliissigung wider- 

 stehendon Gase Wasserstoff und Helium, in 

 gro'Beren Mengen zu kondensieren. 



Wie schon oben erwahnt, wurde ersteres 

 Gas zwar von 1 s z e w s k i durch Ent- 

 spannung als Nebel erhalten und es gelang 

 D e w a r sogar durch Entspannung von stark 

 vorgekuhltera Wasserstoll etwa 250 ccm 

 zu verfliissigen. In bequemer und relativ 

 einfacher Weise lieB sich aber dieses Gas 

 fliissig erst herstellen als sein Verhalten be- 

 ziiglich des Thomson-Joule -Effekts 

 naher erforscht war. 



Thomson und Joule stellten fest, 

 daB Wasserstoff sich bei gewohnlicher Tem- 

 peratur bei Drosselung erwarmt, wahrend 

 alle andcren Gase sich abkiihlen. Dies ent- 

 spricht auch der Abweichung, die Wasser- 

 stoff vom Boyle schen Gesetz zeigt; denn 

 wahrend bei alien anderen Gasen pv mit 

 wachsendem Druck abnimmt, nimmt dieses 



