82

6. her dde Dtchte, &a8 Brechung8nerhUClrc48 wad dbs D.t~vpersCon de8 gasf6rmCgm StdCk8tOffe8 b d

s e b e r 84edetempcratur; v m Er4ch QeroZd.

((3ekiiret.e Leipsiger Dieeertation.)

Einleitung.

In einer Arbeit von Augustin') wurde das Brechung- verhgltnis der Fliissigkeit gegen das betreffende Gas von der gleichen Temperatur durch den Versuch festgestellt. Znr Ge- winnung des wahren Brechungsverhaltnisses wurden das Brechungsverhaltnis und die Dichte des Gases fiir seine Siede- temperatur aus einer Dispersionsformel von Scheel') unter Anwendung der Lorenz-Lorent zschen Refraktionsformel und unter Annahme der Giiltigkeit des Gasgesetms berechnet. Diese bisher nur berechneten Werte zunachst fiir Stickstoff durch den Versuch zu bestimmen, ist das Ziel vorliegender Arbeit.

I. Dichtebeetimmung.

Zur Bestimmung der Dichte wird das Auftriebsverfahren benutzt. Es wird angestrebt, die Dichte auf 0,5 pro Mille genau zu bestimmen.

Die Wage A hat bei voller Belastung (20g) eine E m p findlichkeit. von 0,l mg pro Skelenteil. Sie ist auf einer Marmor- plattc befestigt worden. Die Glasplatte C bildet die Unterlage und Abdichtung fiir den aus 0,Scm dickem Zinkblech gefer- tigten Wagekasten F. Der Senkkorper G besteht aus ge- echmolwnem Quarzglas, weil nach Scheel und Heuse*) dtw

Rg. 1 zeigt die Versuchsanordnung.

1) H. Augustin, Ann. d. Phys.46. S. 419. 1916. 2) K. Scheel, Verh. d. Deutech. Phye. Gee. 9. 8.24. 1907. 3) K. Scheel u. W. Heuae, Veih. d. Deutech. Php. &a 16.

S. 1. 1914.

Ober Ddchts, 3 3 r % ~ g ~ ~ 4 Lkper8km ww. 88

Verhalten des Quarzes bei tiefen Temperaturen genau bekannt ist und weil seine Volumeniinderung durch Abkiihlen auch wegen des kleipen Ansdehnungskoeffizienten aufs geringste be- schriinkt ist. Ein moglichst gr06er Rauminhalt fiir den Senkkorper ist dadurch erreicht worden, da6 er in Form einer Hohlkugel von rund 6cm Durch- measer hergestellt wurde. Der Hohlraum ist luftleer gepumpt, um zu verhindern, da6 bei der starken Abkiihlung die etwaige Gasfiillung durch ihr Zusam- menziehen einen liu6eren ifber- druck hervorbringen konnte, der eine schwer zu ermittelnde Volumeniinderung herbeifiihren wiirde. Der Senkkorper befin- det sich in einem Hohlzylinder, der am mei Teilen H, und Ha besteht. Dieaer ist au8 ge- triebenem Kupferblech von 0,l cm Stiirke gefertigt. Der obere Teil H, ist gasdicht in der Glasplatte befestigt. Der untere Teil Ha ist unten geschlossen und hat einen etwaa gro6eren Durchmemer. Beide Teile sind 5 cm ineinander geschoben und durch einen 5 cm hohcn, 0,4 cm dicken Korkring J feat miteinander verbunden. Um die Verbindungsstelle der beiden Zylinderteile ist ein Streifen diinner Gummi von einem Pilot- ballon gewickelt worden. Dadurch wird eine gasdichte Ab- dichtung erzielt. Die Haken K sind durch Bindfaden mit- einander verbunden, um zu verhindern, da6 der untere Teil beim Abkiihlen unter Umsthden herabfallen konnte.

Als Temperaturbad dient fliissiger Stickstoff, der in einem Dewargefii6 L d m Knpferzylinder umgibt. Der den Senk- korper umhiillende Zylinder ist aus Kupfer gewiihlt worden, damit ein schneller und sicherer Temperaturansgleich zwischen l?liissigkeit rtu6en und Gas innen erreicht wird. Die zwei Zy'lnderteile Bind durch eine die Warme isolierende Korkschicht

Fig. 1.

6*

04 E. GeroM.

voneinander getrennt. Auf diese Weise wird vermieden, da6 der Fliissigkeit durch den mit der hu6eren Luft in Verbindung stehenden oberen Metallteil stiindig soviel Warme zugefiihrt wird, da6 sie zu stark sieden wiirde und deshalb immer er- neut nachgefiillt werden mii6te. Auch wiire wohl der Wage- kasten bei zusammenhiingendem Kupfer teil zu stark abgekiihlt worden. Auf diese Weise aber ist die Temperatur im Wage- kasten selbst im Laufe einiger Stunden nur um Oo gesunken. An dem obsren Zylinderteil ist in geeigneter Hohe der Ver- sohlu6 des DewargefiiBes angebracht. Er ist von der gleichen Art wie ihn August in verwendet hat und wie ihn Li l ien- f eldl) zur Verbindung doppelwandiger Rohre angibt. Der Kunstkorkring M,, der ganz streng auf den Kupferzylinder aufpaSt, ist in den Metalltopf Ma hineingeprefit und kann durch den Metalldeckel M, mit Hilfe von Schrauben nachgemgen werden. Der zwischen Glas und Kork bzw. dem an den Metall- deckel M, befindlichen Metallring freibleibende Raum N ist mit Watte voll ausgestopft. Der Verschlu6 ist eigentlich fiir das Arbeiten mit Wasserstoff berechnet. Um den Metallring und GlasgefiiS wird dann noch ein Gummistreifen 0 gelegt, der mit Isolierband und Bindfiiden festgemacht ist.

Der Wagekaaten F besitzt in der Vorderwand verschie- dene (im Bild nicht mit gezeichnete) gasdicht aufgekittete Glasfenster, um die Gewichte, die Einstellung der Wage, die Stellung des Reiters und ein im Kasten befindliches Thermo- meter ablesen zu konnen. Die Reiterverschiebung erfolgt wie bei jedem anderen Wagekasten, nur da6 der iiuBere Teil in einem diinnen 'Jchlauch aus Patentgummi gasdicht hin- und hergeschoben werden kann. Der Schlauch ist an dom Rohr- stutzen F, des Kastens befestigt. Die Gewichte befinden sich auf einem stufenformig gebauten Tischchen P. Der vordere Rand von P ist kreisformig ausgeschnitten und pa6t sich in Form und Hohe an die rechte Wagschale an.. Zum Auflegen und Abnehmen der Gewichte wird ein Ziingchen benutzt, das durch einen Gummischlauch gasdicht am Ansatz Fa des Wage- kastens befestigt ist.

DW Feststellen der Wage wird durch eine in der linken

1) J. E. Lilienfeld, Zeitachr. f. kompr. u. fliiee. Gaae 13. 8. 166 1910/11.

Uber D i c k , BrechungsverhiiUnis und I ) z s p r s i m ubw. 85

Kastenwand bei F, durch eine gasdichte Stopfbiichse eingefiihrte Welle &, betiitigt.

Links oben am Kasten ist der R o b t u t z e n F4 angelotet, (lurch den das zu untersuchende Gas eingeleitet wird.

Um zwischen den einzelnen Wagungen den Nullpunkt der Wage neu bestimmen bzw. nachpriifen zu konnen, mu6 der Senkkorper angehiingt und wieder entfernt werden konnen, ohne daB der Wagekasten abgehoben zu werden braucht. Das wird durch eine in der Vorderwancl des Kastens eingebaute Vorrichtung erreicht.

Bei deli Vorversuchen iiiit fliissigei Luft ti aten geringr Schwankungen der Wage auf, die auf Gasstromungen im Zy- linder zuruckzufiihren waren. Um diesen Fehler ausrmschalkn, ist der Kupferzylinder mit einer Metallplatte R abgeschlossen worden. In der Mitte hat sie ein Loch von 1 om Durchmessei, durch das der Aufhiingefaden geht. An diesel Platte sind an drei Zwirnfiiden sechs Zelluloidscheiben S , . . . S,, wagerecht aufgehhngt. Durch diese sind in der Gassiiule fiinf wagerechte Raume entstanden, die ein Entstehen eines senkrechten Gas- s tromes verhindern.

Um die Temperaturverteilung ixn Metallzylinder featstellen und auch einigerma6en verfolgen zu konnen, sind fiinf Thermo- elemente TI . . . T, eingebaut (nur T, ist im Bilde gezeichnet, von d m anderen sind die Lotstellen durch Kreuze angegeben). Sie befinden sich in Ahtiinden von 1, 5, 8, 18 und 28 cm i i h r dem Senkkorper, einen Zentimeter von der Zylinderwand ent- fernt. Das Thermoelement T, ist Ltuf dem oberen Rand drs Zylindere festgelotet. Diese fiinf Thermoelemente und noch ein sechstes, das sich in schmelzendem Eis befindet, konnen einzeln gegen ein anderes Thermoelement T geschaltet werden, das in die Fliissigkeit im DewargefaB hineinragt. Alle Thermo- rlemente sind aus Eisen- und Kons tantandraht hergestellt worden. Diese Zusammenstellung Eisen-Kons tantan ist ge- wahlt worden, da sie f i i r tiefe Temperaturen noch empfindlich genug ist. Ihre Spannungskurve fiir diesen Temperaturbereich ist durch Arbeiten von K a m e r l i n g h Onnes und Cromme- l i n') gmau bekannt. Die Siedetemperatur der Fliissigkeit,

1) H. Kamerlingh Oilnee and C'. A . Crominel i i ) , Commun. of hider1 Win.

86 E. Gmold.

ergibt sich aus ihrem Dampfdruck nach einer Tabelle von Hols t.l)

Es ragt in den Zylinder noch ein Glasrohr U hinein, durch welches die Luft entweichen kann, wenn in dem Wagekasten bei F, das zu untersuchende Gas eingeleitet wird.

Bei den Voruntsrsuchen trat beim Einfiillen der fliissigen Luft eine Leidenfrostsche Erscheinung auf. Edit bestem Erfolg j s t dagegen ein Stuck Kupfergaze H, verwendet worden, das rund um den Boden des Zylinders angelotet ist und bis auf den Boden des GlasgefiiSes herabreicht.

Durch den VersohluS des DewargefiiSes fiihren gasdicht ins Innere au6er dem schon erwiihnten Thermoelement T und dem Abdampfrohr W , noch ein doppelwandiges Zufiihrungs- rohr W , fur die Fliissigkeit und ein doppelwandiger Sieder W , nach Lilienfeld, um Siedeverziige und Temperaturachwankungen zu vermeiden (in der Figur ist nur der unterste Teil des Sieders unter dem Kupferzylinder m sehen).

Der Raum zwischen Verschlu6 und Glasplatte ist mit Watte ausgefiillt, um eine Kondensation von Wasser in Form von Eis am oberen Zylinderteil und an der Glasplatte zu ver- hindem.

Da die Fliissigkeit nur als Temperaturbad dient, mu6 sie nicht unbedingt aus reinem Stickstoff bestehen. Sie kann Beimengungen von Argon und Sauerstoff enthalten, wenn nur ihre Siedetemperatur bestimmt werden kann. Aus einer Arbeit von Hols t und Hamburgers) kann die Siedepunktaerhohung fur beigemengtes Argon, aus einer Arbeit von Baly,) bzw. Behn und Kiebitz4) die fiir beigemengten Sauerstoff ent- nommen werden. Es wurde also atmosphiirisoher Stickstoff aus Stahlflaschen verfliissigt. Bei den Wiigungen ist so ver- fahren worden, da6 in Abstiinden von einer halben Stunde eine Probe von dem verdampfenden Gas aufgefangen und auf seinen Sauerstoffgehalt hin gepriift worden ist. Zur Sauerstoff- bestimmung dient pyrogallussaures Kalium. Der Sauerstoff- gehalt hat Rich in den bei den Wiigungen verflossenen Zeit

1) G. Hols t , Commun. of Leiden 148a. 2) G. Holst ju. L. Hamburger, Veml. K. Ak. van Wet. 24.

3) E. C. C. Baly, Phil. Mag. 49. S. 617. 1900. 4) U. Behn u. F. Kiebitz , Ann. d. Phys. 12. S. 421. 1903.

- - S. 798. 1916.’

tfbsr Die&, Brs&ym&is und Dispersion ww. 87

nicht geiindert. Der Argongehalt ist nicht besonders bestimmt worden. Er wurde nach den Angaben von Holet und H a m - burger fiir atmosphiirischen Stickstoff angenommen. Dei Wagekasten wird mit moglichst reinem Stickstoff gefiillt. Dieser wird hergestellt nach dem gleichen Verfahren, wie es auch August in nach den Angaben von Fischer und A l t b m . Knorrel) angewendet hat. Das Reinigen und Trocknen des Gases geschieht in der von Augus t i n bereits benutzten Weise. Dann kommt das Gas durch das Rohr F, in den Wagekaqten. Wenn alles mit Stickstoff gefullt ist, schlief3t man das Rohr V . Das Gss im Wagekasten steht jetzt unter dem 'Druck des thometers, der ungefiihr 5mm Quecksilber betriigt, bis die Temperatur im Kupferzylinder sich nicht mehr iindert. Die Fliissigkeit ist erst dann eingefullt worden, als der Wagekasfen schon mit Stickstoff gefullt war. Wiihrend der Wligungen wird die Leitung vom Gasometer fast ganz geschlossen und an einer Stelle zwischen Verbrennungsrohren und Ausfriergefiibn die Verbindung mit der Atmosphiire durch ein engea Rohr hergestellt. Der vom Gasometer her kommende ganz geringe Wst rom geht an dieser Stelle ins Freie und verhindert des Eindringen von Luft. Im Wagekasten sind flache Schalen mit Phosphorpentoxyd aufgestellt, die etwa noch vorhandene Feuchtigkeit adrunehmen.

Die Bestimmung der Dichte geschieht nach folgender Formel :

Es bezeichnen dabei d, die Dichte des kalten Stickstoffea, (1, die Dichte dor Luft, '1, die Dichte dss Wwsers, a0 den Auftrieb im Gas gegen Luft und aW den Auftrieb im Wasser gegen Luft.

Die Temperatur wird in der thermodynamischen Skala (Nullpunkt bei - 27!3,09O C.) gemessen. Die Temperatm des G)eeea im KupferBylinder stimmt mit der Temperatur der Fliissigkeit iiberein bis auf einen Betrag, der sicher unter 0,Wo liegt.

1 ) K. v. Knorre, Die chem. Induetrie 25. S. 531,560. 1902.

88 E’. Gerold.

Es sind folgende Werte gefunden worden:

1 Dichte

0,0044894

0,0044880

Drnck

741,lO mm 741,lO ,, ?40,11 ,, 739,ll ,, 739,ll ,, 139,ll ,,

Temperatur

71,750 77,70° 77,69O ?7,68 O

77,82 77,77 O

Bus vorstehender Tafel ist zu ersehen, da6 in den Fiillen I und I1 zur hoheren Temperatur auch die geringere D i c k gehort. In den Fiillen IV, V und VI ist bei gleichem Druck auch der Einflu6 der Temperaturzunahme im gleichen S h e zu bemerken. Nach dem Gasgesetz alle Werte auf 741,lO mm und 77,75O umgerechnet und daraus den Mittelwert genommen, ergibt : dG = 0,0044975 f 17 * lo-’ bei 741,lOmm Druck und 77,75O. von 0,5-0 ,4 pro Mille.

Das ist eine Genauigkeit,

11. Breohungeverhliltnll und Diepexnion. Zur moglichst genauen Bestimmung der Brechungsverhiilt-

nisse von Gasen kommen nur Interferenzverfahren in Frage. I% sol1 eine Genauigkeit von einem pro mille von n - 1 erreicht werden. Man entschied sich fiir eine Anordnung nacb Mach.’) Die von Mach angegebenen Silberspiegel sind dnrch total reflektierende Prismen ersetzt worden, deien Hypot,enusen- fliichen versilbert sind. Der Interferenzrefraktor ist im hiesigen Institut gebaut worden.

Die Gaskammer, in die das zu untersuchende Gaq kommt, mu6 moglichst vollstiindig von der als Temperaturbad dienen- den Fliissigkeit umgeben Rein, doch mu6 verhindert werden, da6 in den Lichtweg des Interferenzrefraktors die dauernd siedende Flussigkeit mit hineinkommt. Fig. 2 stellt das ver- wendete Gefii6 dar. Es ist zuniichst mie ein gewohnliches doppelwandiges GefiiS gebaut. Am auI3eren Glasmantel is t unten ein Rohrstutzen mit aufgeschmolzenem Planglas von 3 mm Dicke angeblasen. Der innere Teil dep DewargefaSes ist nach oben durchgestulpt und ebenfalls mit einem Rohrstuck

1) L. Mach, Zeitachr. f. Imtrumentenknnde 12. S. 69. 1892.

Ober Dichte, Brechungsverh3tni.s und Disper8iun w w . 89

init aufgeschmolzeneni Planglas abgeschloesen. An dieses innere Rohr ist ein etwas weiterer Zylinder angesohmoleen, der die eigentliche Gaskammer A bildet. Diese ist oben durch einen zylindrischen Teil B von 40cm Liinge ab- geschlossen, der an beiden Seiten mit plan- parallelen Deckplatten versehen ist. C ist das Vakuum des Dewargefiiks. Der Teil B ist auch luftleer gepumpt und bildet das so- genannte Vorvakuum. Die Gaskammer hat von Planplatte zu Planplatte eine Liinge von ungefahr 150 mm. Auf der unteren Flanplatte steht ein Quarzzylinder D von 14 mm innerem und 25 mm iiuBerein Durch- messer. Seine Liinge betragt ebenfalls rund 150 iiiiii. Am unteren Ende hat er drei angeschliffene FiiBchen. L)as obere Ende ist plangeschliffen und der Ebene der drei FuSchen parallel. Der zwischen der Ober- fliiche drs Bylinders und der oberen Plan- platte verbleibende Zwischenraum von un- gefkhr */z inm Dicke kann jedorzeit iuit den1 Kathetometer auch durch das Dewar- gefii6 untl die Fliissigkeit hindurch mit geniigender Genauigkeit gemessen werden. web ym Zu ditwrii Bwecke i s t in der Vrrsilberung tlcs GefiiBw ein 2 cm breitrr Ring bei a . . . a freigelassen worden. Wiire dcr Quarszylinder nicht vorhan<l(m, so wiire eine genauere Liingenbestimmung der Gas- liammer durch das Vakuuni des DewargefiiSes hindurch gar nicht niiiglich oder wenigstens mit groBen, nicht berechen- baren Fehlern behaftet. Es wird ein Quarzzylinder gewiihlt, da fiir ctas Quarzglas das Verhalten bei t.iefen Temperaturen genau beliannt ist. Das Vorvakuuni dient d a m , urn den Temperatursprung zwimhen Fliissigkeit und Zimmertemperatur zu iibtarbriicken und ein Beschlagen der Deckplatten zu ver- hindern. 1)urch das Rohr E kann die Gaskammer mit dem zu priifenden Gas gefiillt bzw. ausgepumpt werden. Der Ver- sohluStei1 fiir das GefiiS ist ganz iihnlich dem bei der Dichte- bestimmung verwendeten. Er besteht auch wieder am einem Ihnstkorkring F. Dieser psSt streng in den Metalltopf G ,

Fig. 2.

90 E. Gsrold.

am Glasteil B liegt er 1080 an. Er kann durch den Metall- deckel mit Hilfe von Schrauben noch nachgemgen werden. Der Declrel H ist auf einem eisernen Ring J festgeschraubt, welcher mit einem Stiel und Klemme an einem starken Stativ befestigt ist. Das Glasgefa6 ruht auf einem mit Tuchstreifen ausgepolsterten Holzring K , der am gleichen Stativ festgemacht ist. Die gasdichte Abdichtung geschieht bei e und f durch Gummistreifen. Sonstige Hohlriiume zwischen Glas und Kork bm. Metall Bind ebenfab wieder mit Watte ausgestopft worden.

2

ii

Fig. 3.

Die ganze Anordnung ist in Fig. 3 skizziert. Das von der Lichtquelle Q kommende Licht wird durch die Linse L, auf den Spalt S des Vormrlegungsapparates V abgebildet. Die einmlnen Spektrallinien werden durch das Fernrohr F, auf der Platte P, des Interferenzrefraktors abgebildet. Dw ein- farbige Licht wird durch PI in einen gebrochenen und einen gespiegelten Strahl mrlegt. Durch die Prismen Pa und P, werden dies0 Strahlen nach der Platte P4 zu gespiegelt und kommen in dem Raum hinter P4 zur Interferenz. Die Inter- ferenzstreifen werden durch eine Lupe L, betrachtet. Die Vemchiebung wird gegen ein Fadenkreuz gemessen, das SO

aufgestellt ist, da6 es keine Parallaxe gegen die Streifen migt. Das Fadenkreuz kann j e nach der Richtung der Streifen ge- dreht werden. Als Lichtquelle dient eine fiir Ltingsdurch- sicht geeignete Quecksilber- bzw. Ksdmium- Quarzlampe. Z m

Messung werden benutzt die Linien Cd rot 1 = 645,9pp, Hg g r b 1 = 546,l pp, @ violett I. = 435,8cy~. Das Gefii6 G ist an einam starken Stativ St festgemacht und befindet. aich in dem einen Lichtweg des Interferenzrefraktors. In dern anderen Lichtweg sind den vier Planplatten des Dewargefiik entsprechend ebenfalls vier Planplatten P' von ungefiihr der gleichen Dicke eingeschaltet, von denen eine noch um eine wagerechfe Achse drehbar ist. Auf diese Weise erhalt man Inhrferenzstreifen von nicht zu hoher Ordnungsdl. An dern Rohr E ist gasdicht mit wei6em Siegellack angakittet ein Glasrohr von 5mm Durchmesser, das durch den mit einer weiten Bohrung versehenen Glashahn I abgeschloamn werden kann. Diesem Rohr ist eine Kapillare von 1 mm Durchmesser und 700mm Lange gleichlaufend geschaltet und mit ihni zu- sammengeschmolzen. Die Kapillare wird durch den Hahn I1 abgeschlossen, der eine enge Bohrung hat. Das weitere Rohr hat dann noch eine Verbngernng, die durch den Hahn I11 verschlossen werden kann, und au6erdem noch einen seit- lichen Ansatz mit den Hiihnen IV und V. Es verschlie6t I11 den Weg zur Luftpumpe, IV den Weg rrm' Atmosphlire und V den Weg zum Gasometer mit dem vorriitigen Gas. Die EC&hne I bis V sind so angebracht, da6 sie vom Beobachtungs- ort aus bequem betiitigt werden konnen, ohne da6 man die Beobachtung der wandernden Streifen zu unterbrechen braucht. Dae Kapillarrohr dient beim Auspumpen b m . beim Einlassen des Gases bei geschlossenem Hahn I als Widerstand, dessen Abmessungen aus Vorversuchen geeignet festgelegt sind. So wird erreicht, da6 die hterferenmtreifen mit einer gleich- formigen, gut beobachtbaren Geschwindigkeit wandern. Durch den Hahn I1 kann die Wandemngsgeschwindigkeit noch in geringen Grenzen gebdert werden. Sind die Interferenz- streifen beim Einlassen oder Auapumpen in dem einen oder anderen Sinne zum Stillstand gebracht, dann wird I noch ge- offnet. Durch das weite Rohr stellt sich dann immer ein Dmokausgleich her. Die wandernden Streifen werden dadurch gesiihlt, da6 beim Durchgang eines Streifens durch den Schnittpunkt des Fadenkreuzes die Taste eines Morse- telegraphen niedergedriickt wird und der Schreibstift dee Apparates auf dern durchlaufenden Papierstreifen einen Strich verzeichne t.

92 E. Gerold.

Der fliissige Stickstoff ist eingefiillt worden, wahrend die

Die Bestimmung des Brechungsverhiiltnisses geh t nlach Gsskammer leergepumpt war.

folgender Formel vor sich:

Es bedeutet L die Liinge der Gaskammer, rZ die Wellenliinge des benutzten Lichtes, s die Zahl der durchgewanderten Streifen und n bzw. das Brechungsverhiiltnis vor bm. nach der Anderung der Gasdichte. Hier ist im besonderen Falle n1 = 1 fiir Vakuum, und es geht die Formel iiber in

8 . l n - l = - . I,

Die Versuche haben folgende Streifenverschiebungen er- geben :

Fiir 1 = 546,l pp: 298,4 f 0,s Streifen (Mittelwert aus 5 Werten).

Fur A = 455,8pp: 379,4 0,2 Streifen (Mittelwert aus S Werten).

Fur 1 = 645,9 pp: 251,5 4 0,25 Streifen (Mittelwert aus 2 Werten).

Mehr Messungen sind im Rot nicht ausgefiihrt worden, da die Kadmiumlampe entzwei ging.

Die L h g e der Gaskammer ist auf folgende Weise be- stimmt worden. Die Liinge des Quarzzylinders wurde mit dem Kathetometer zu 149,92mm gemessen, ehe er in daa Glas- gefiil3 eingebaut wurde. Der Zylinder erfiihrt durch die Ab- kiihlung eine Liingeniinderung, deren Betrag unter der zu er- reichenden Genauigkeit liegt. Der Zwischenraum zwischen tler Oberfliiehe des Quarzzylinders und der Deckplatte der Gaskammer ist mit dem Kathetometer gemessen worden zu 0,5Smm, nur durch die Wandung der Gaskammer hindurch betrachtet; zu 0,56 mm durch das game Gefii6 hindurch ge- messen, ehe es ausgepumpt wurde, und zu 0,57mm, nachdem es luftleer war. Bei der tiefen Temperatur ist die Entfernung zu 0,Sl mm bestimmt worden. Diese Abstandsmessungen geschahen immer an acht einander gegeniiber liegenden Stellen.

Es wurden gefunden bei

mm-

mav-

mm-

mwo-

lrSO0

~

7b4,32 mm Drnck und 77.970 I -- 643,9 1 546,l 1 485,s

- Jhpersion dee 6Uigen NI gegen Vakuum

bei 745,12mm und 77,12O i In I

- / w - 4-x

Fig. 5.

94 E. Gerold.

Teil der Arbeit ermittelten Dichte und des im meiten Teil ermittelten Brechungwerhgltnisses und unter Umrechnung dieser Werte auf den Zustand von 745,12 mm Druck und 77,120 erhtilt man fiir das wahre Brechungsverhtiltnis nF des fliissigen Stickstoffes folgendes :

__ 1 I 856,s I 679,l I 546,l

nF I 1,19844 I 1,19876 I 1,19918 I 1,20142 I 1,20258 I I 435,8 I 404,7 I Druek 745,12mm

Temp. '77,12°

IV. Formaahl fur die StiaketoflRnolekel.

0. Wiener') hat in seiner Arbeit ,,Zur Theorie der Re- fraktionskonstanten" die in der Lorenz-Lorentzschen Re- fraktionsformel vorkommende Zahl 2 durch eine GrOSe u er- setzt, die er die Formzahl nennt. Aus der G r o b von u lassen sich gewisse Schliisse auf die Gestalt der Molekeln der unter- suchten Substanz ziehen. u = 2 bedeutet, da6 die Molekeln der betreffenden Substanz Kugelgestalt besitzen, wtihrend u > 2 sich ergibt f i i r solche Substanam, deren Molekel von der Kugelform abweicht.

Bedeuten nF und dF Brechungsverhtiltnisse und Dichte fiir der die

die Fliissigkeit bzw. TZ, und d, dasselbe fiir daa Gas bei gleichen Temperatur und dem gleichen Druck, so lautet Refraktionsformel nach Einfiihrung der Formzahl u

dF- 1 1 dQ - 1 1

n'p + u dF nPo + U 43 --.-=-.-.

Daraus ergibt sich: nsF. dF (nsQ - 1) - nyQ - dQ (dF - 1)

u = d, (tas*, - I ) - dF * (dQ - 1) Die Dichte des fliissigen Stickstoffes ist von Deware) be- stimmt worden ZIU 0,8042 bei - 195,5O C. und zu 0,8792 bei - 210,5O C. Daraus ergibt Rich bei 77,12O die Dichte rm dF = 0,6066.

?Ifan erhalt f i i r u die Werte:

1- I 656,3 I 579,l I 546,l I 435,8 I 404,7 u I 2,06 1 2,12 I 2,13 I 2,24 I 2,28

-. } Mittelwert: 8,lS f 0,OS

1 ) 0. Wiener, Ber. d. Math.-Phys. Kl. d. Kgl. Siichs. &a. d. Wh.

2) J. Dewar, Proc. Roy. SOC. 78. S. 251. 1904. zu Leipig. 63. S. 266. 1910.

Der Zusammenhang zwischen den Werten von u und den Wellenliingen ist durch Fig. 6 dargestellt,.

(op

w cG7 I,

-kK7 *J &&If 4 6 1 sbo 7 Fig. 6.

P a r t man in die Lorenz-Lorentzsche Forms1 den Wert 2,16 ein und fiihrt nochmals dieselben Rechnungen durch, so erhiilt man wieder die gleichen Werte nQ.

u = 2,16 bedeutet, daB sich die Stickstoffmolekeln di- elektrisch so verhalten, als ob ihre Gestalt nahezu kugelformig wiire. Besonders bemerkenswert ist die Feststellwg, da6 die Stickstoffmolekel ihrem dielektrischen Verhalten nach fi i r rotes Licht nahezu Kugelgetsalt besitzt, aber nach dem Violett zu von der Kugelform immer mehr abweicht. Es liegt der Ge- danke nahe, dieses Verhalten in Zusammenhang zu bringen mit den Vorstellungen, die dem Bohrschen Atommodell zu- gmnde liegen. Darnach werden die Elektronen, welche fiir Absorption im kurzwelligen Gebiet in Rage kommen, grokre Bahnen beschreiben als f i i r die das langwellige. Nicht fiir jede Molekel wiirde dies einen Unterschied bedingen, z. B. nicht f i i r Wasserstoffmolekel, bei der die Abmessungen in der Molekel f i i r verschiedene Bahnen der Elektronen iihnlich bleiben. Piir eine so verwickelte Molekel wie die Stickstoff- molekel wird das schwerlich der Fall sein. Jedenfab spricht daa experimentelle Ergebnis gegen die Annahme iihnlich bleibender Abmessungsverhiiltnisee in der Molekel bei wachsen- dem Durchmesser der Elektronenbahnen. Aus der darge- stellten Betrachtung ist die Bedeutung der ermittelten Form- zahl fiir den Molekelbau ersichtlich.

Die Hauptmessungen bei h t i m m u n g der Dichte und des Brechungsverhiiltnisses wurden in Gemeinschaft mit Hrn. Dr. Mobius gemacht, um zuniichst in Anbetracht der wenigen

96 E. Gmld. Ober DidA, Brechungsiwhdtnis u. Dispersion ubw . Messungen eine Priifung zu haben. Die beiden Beobachter kamen unabhangig voneinander zu den gleichen Ergebnissen. Auch war es auf diem Weise leichter moglich, allo Neben- umstlinde (Luftdruck, Zimmertemperatur, Sauerstoffgehalt der Gase USW.) in der durch die Menge des vorhandenen fliissigen Stickstoffes vorgeschriebenen Zeit des ofteren bestimmen zu konnen.

Die Untersuchungen m d e n im Physikalischen Institu t der Universitat Leipzig ausgefiihrt. Ek sei mir gestattet, Hrn. Professor Dr. Wiener fiir die Anregung zu dieser Arbeit und die dauernde Unterstutzung meinen besten Dank auszusprechen. Ferner mochte ich danken Hrn. Professor Dr. Fi ichtbauer und nach dessen Weggang ganz bonders E n . Privatdozent Dr. Mobius, der durch seinen dauernden wertvollen Rat und seine liebenswiirdige Unterstutzung die Arbeit wesentlich ge- fordert hat. Auch Hr. Professor Dr. Lil ienfeld hat mir seine gro6en Erfahrungen auf kgltetechnischem Gebiet in dankens- werter Weise zur Verfiigung gestellt.

Leipzig, Physikalisches Institut, Dezember 1920.

(Eingegangen 8. Januar 1921.)

Druck ~ O D Metzger & Wlttig In Leiprig.