Cohäsion.
Cohäsion ist der Zusammenhang der einzelnen Theile eines Körpers, und die Kraft, durch welche sie zusammengehalten werden oder einander anziehen, ist die Cohäsionskraft. Sollen Theile eines Körpers von dem Ganzen oder unter sich getrennt werden, so muß diese Cohäsionskraft überwunden werden, und der größere oder geringere Widerstand, welchen sie dabei leisten, ist daher das Maß ihrer Cohäsionskraft. In Betreff des Widerstandes, welchen die Körper der Trennung ihrer Theile entgegensetzen, zeigen sie ein sehr verschiedenes Verhalten. Bei manchen Körpern hängen sie mit solcher Kraft zusammen, daß sie sich nur schwer von einander trennen oder über einander verschieben lassen. Bei diesen Körpern vereinigen sich auch nach erfolgter Trennung die Theile nicht wieder zu einem Ganzen; die Cohäsionskraft wirkt also hier in unmeßbar kleiner Entfernung. Diese Körper nennt man feste Körper. Bei andern lassen sich die Theile sehr leicht von einander trennen und über einander verschieben, und sie vereinigen sich auch nach geschehener Trennung, wenn man sie zusammenbringt, wieder zu einer zusammenhängenden Masse. Diese nennt man flüssige Körper. Von diesen aber bilden wieder die einen, wenn sie sich selbst überlassen sind, kleine kugelförmige Massen oder Tropfen, während die andern das Bestreben zeigen, sich nach allen Seiten auszudehnen. Die ersteren heißen deshalb tropfbare Flüssigkeiten, die letzteren ausdehnsame oder luftförmige Körper. Diese drei Zustände der Festigkeit, Tropfbarkeit und Ausdehnsamkeit oder Luftförmigkeit nennt man Aggregatzustände der Körper.
Die Kraft, mit welcher die Theilchen der Körper zusammenhängen, ist theils von der Art ihres Nebeneinanderseins, theils von der Wärme abhängig, und zwar von der letztern in der Weise, daß sie um so schwächer erscheint, je größer die Wärme ist. Ein und derselbe Körper kann daher auch unter verschiedenen Wärmeverhältnissen alle drei Aggregatzustände durchlaufen, z. B. das flüssige Wasser auch als festes Eis und als luftförmiger Dampf erscheinen.
Der Widerstand, welchen die festen Körper der Lostrennung einzelner Theile entgegenstellen, wird Härte genannt. Der Mineraloge Mohs bildete 10 Härtestufen und bestimmte für jede Stufe ein die Härte dieser Stufe besitzendes Mineral. Talk, Steinsalz, Kalkspath, Flußspath, Apatit, Feldspath, Quarz, Topas, Korund und Diamant repräsentiren diese 10 Härtestufen, und zwar besitzt der Diamant die Härte 10, Talk die Härte 1; der Diamant ist also der härteste unter allen festen Körpern. Unter den Metallen ist Stahl das härteste; es erreicht die Härtestufe 7, Blei das weichste mit der Härtestufe 1.
23. Warum haften die Bruchstücke einer zerbrochenen Siegellackstange nicht wieder fest an einander, wenn man sie auch noch so genau in die frühere Lage bringt, und warum vereinigen sich diese Bruchstücke doch wieder so leicht mit einander, wenn man sie an ihren Enden schmilzt?
Weil die Cohäsionskraft, die allein den festen Zusammenhang der einzelnen Theile eines Körpers bedingt, nur in unmeßbar kleiner Entfernung wirkt, und wir natürlich die Bruchstücke eines festen Körpers nicht in so nahe Berührung bringen können, während zwischen Flüssigkeiten eine solche Berührung sehr leicht herzustellen ist.
24. Warum muß man Flüssigkeiten in Gefäßen bewahren?
Weil die Cohäsionskraft in Flüssigkeiten sehr schwach ist und schon die Schwere hinreicht, den Zusammenhang ihrer Theile aufzuheben und sie zum Auseinanderfließen zu veranlassen. Nur bei sehr kleinen Flüssigkeitsmassen, die sich bei der Verdichtung von Dämpfen bilden, ist die innere Zusammenhangskraft stark genug, die Schwere zu überwinden. Solche kleine Massen, in denen die Theilchen nur durch innere Kraft zusammengehalten werden, nehmen daher Kugelgestalt an und bilden Tropfen. So fällt der Regen in Tropfen; so ist aber auch die Erde, die ihre Kugelgestalt nur ihrem früheren flüssigen Zustande verdankt, in Wahrheit ein Tropfen im Weltraum.
25. Warum läßt sich Holz nur der Länge nach spalten?
Weil die Theilchen des Holzes in der Längsrichtung der Fasern dichter an einander gelagert sind und die Cohäsionskraft daher zwischen ihnen weit kräftiger wirkt, als in jeder andern Richtung. Den allergrößten Widerstand werden die Holztheilchen darum einer Trennung entgegensetzen, welche diese Fasern der Länge nach zerreißen will. Der Quere nach vermag man das Holz daher nur zu durchsägen.
26. Warum zerspringt ein Glastropfen, den man heißflüssig in kaltes Wasser fallen ließ, wenn man nach dem Erkalten auch nur die Spitze des daran befindlichen Glasfadens abbricht, förmlich zu Pulver?
Weil die Theilchen des Glases sich wegen der allzuraschen Abkühlung nicht naturgemäß anordnen und lagern konnten, die äußern namentlich einander nicht so nahe kommen konnten als die inneren, die länger im Zustande des Flüssigseins blieben, und weil deshalb eine unnatürliche Spannung zwischen den inneren und äußeren Theilchen besteht, die eine Zertrümmerung des ganzen Glastropfens herbeiführen muß, sobald nur die äußerste, allein noch den Zusammenhang haltende Oberflächenschicht desselben irgendwo unterbrochen wird.
27. Warum ist ein gezogener Metalldraht fester als ein gegossener Metallfaden?
Weil die Cohäsionskraft um so kräftiger wirkt, je mehr die Theilchen eines Körpers einander genähert werden. Wenn aber, wie es beim Drahtziehen geschieht, ein Metall gezwungen wird, durch sehr enge Oeffnungen hindurchzugehen, so werden seine Theilchen namentlich an der Oberfläche einander gewaltsam genähert. Ganz dasselbe ist auch beim Hämmern und Walzen der Fall, und geschmiedetes Eisen ist daher fast 3mal so fest als gegossenes, gewalztes Silber doppelt so fest als gewöhnliches. Auch ein Zwirnsfaden wird durch Bestreichen mit Wachs fester, weil er eine dichtere Oberfläche erhält.
28. Warum halten Stricke, die aus feineren Fäden bestehen, besser als solche, die aus gröberen Fäden zusammengedreht sind?
Weil in solchen feinen Fäden die Theilchen viel näher aneinander liegen, als sie in groben Fäden durch Drehen einander genähert werden können. Darum halten auch getheerte Stricke weniger fest, weil die einzelnen Fäden wegen des dazwischen befindlichen Theers einander nicht mehr so nahe sind als vorher.
29. Warum wendet man bei Hängebrücken lieber Drahtseile als gegossene oder selbst geschmiedete Eisenstangen an?
Weil Eisendraht wegen seiner dichteren Oberfläche eine viel größere Festigkeit besitzt als gegossenes oder geschmiedetes Eisen, und man den Stangen daher eine viel größere Dicke geben müßte, als den aus Drähten geflochtenen Seilen. Statt der 4 kaum 30 Centimeter dicken Seile, welche die 256 Meter lange Riesenbrücke über den Niagara tragen, würden wenigstens 8 ebenso starke Ketten aus Eisenstäben erforderlich sein. Auch die Natur verfährt ähnlich, wo es auf große Festigkeit ankommt. Der zarte Faden, an welchem die schwere Kreuzspinne herabhängt, würde nicht die Haltbarkeit besitzen, wenn er nicht aus einer ungeheuren Anzahl von äußerst dünnen Fäden zusammengesetzt wäre, welche die Spinne, indem sie sie aus ihren Spinnwarzen herauszieht, mit ihren Hinterfüßen zusammenklebt.
30. Warum erhalten Tücher und Zeuge durch das Walken eine so bedeutende Festigkeit?
Weil durch das Walken die Fäden und Fasern der Zeuge einander mehr genähert werden und die Cohäsionskraft zwischen ihnen um so stärker zu wirken und das Ganze um so besser zusammen zu halten vermag.
31. Warum bildet Oel größere Tropfen als Wasser?
Weil die Theilchen des Oels eine stärkere Zusammenhangskraft besitzen als die des Wassers und darum einen kräftigeren Widerstand gegen den Einfluß der Schwerkraft leisten, die das Auseinanderfließen der Tropfen bewirkt.
32. Warum schwimmen Nähnadeln, besonders gebrauchte, also etwas fettige, die man behutsam auf die Oberfläche eines ruhigen Wassers legt, auf demselben, ohne unterzugehen?
Weil die schwächer wirkende Schwerkraft der Nadel durch die stärker wirkenden Cohäsionskräfte der Wassertheilchen aufgehoben wird, und sie daher nicht den Zusammenhang der Wassertheilchen zu unterbrechen vermag. Die Nadel wird darum von dem Wasser getragen und macht nur eine kleine Vertiefung in seine Oberfläche, zum Beweis, daß ihre Schwere allerdings noch wirksam ist, aber nur auf die zunächst darunter liegenden Theilchen wirkt und zwar auch nicht stark genug, um sie von einander zu trennen. Aus demselben Grunde können Wasserspinnen und Wasserkäfer über die Oberfläche des Wassers laufen, ohne einzusinken. Ueberhaupt haben gerade an der Oberfläche einer Flüssigkeit die Theilchen ein stärkeres Bestreben zusammenzuhalten, als in ihrem Innern, weil sie dort nur von unten und von der Seite gezogen werden, während im Innern die Anziehung von allen Richtungen her wirkt. Deshalb kann man in ein bis zum Rande gefülltes Trinkglas mit einiger Vorsicht noch so viel Flüssigkeit nachgießen, daß sie eine Art runder Kappe bildet.
33. Warum empfindet man einen fast ebenso heftigen Schmerz, wenn man mit der flachen Hand auf eine Wasserfläche schlägt, als wenn sie einen festen Körper getroffen hätte, während man keine solche Empfindung hat, wenn man die Hand langsam in das Wasser hineintaucht?
Weil bei einem plötzlichen Schlage auf das Wasser die Wassertheilchen nicht Zeit haben, auszuweichen, sondern vielmehr eine der Flächenausdehnung der Hand entsprechende Wassermasse hinuntergedrückt wird. Da nun die unteren Wassertheilchen nicht einzeln, sondern gleichfalls in Masse widerstehen, indem auf sie der Druck gleichzeitig und mit gleicher Stärke erfolgt, so müssen die Wassertheilchen der Oberfläche dem weitern Eindringen der Hand eben denselben Widerstand entgegensetzen, wie ein fester Körper, auf den man mit der Hand schlägt. Taucht man dagegen die Hand langsam in das Wasser, so haben die darunter liegenden Wassertheile Zeit, zur Seite auszuweichen, um dadurch der eindringenden flachen Hand Platz zu machen.