42. Spezifisches Gewicht der Gase. Luftballon.
Da der Luftdruck auf einem Berge kleiner ist als im Tale, so ist auch die Dichte und das sp. G. der Luft auf dem Berge kleiner als im Tale; die Luft auf dem Montblanc ist nahezu zweimal dünner als am Meere. Streicht die Luft über ein Gebirge, so dehnt sie sich beim Aufsteigen aus und wird beim Absteigen wieder zusammengedrückt (Guericke). Da auch das sp. G. der Luft in der Höhe kleiner ist, so muß man dort mit dem Barometer um mehr als 10 m steigen, damit es um 1 mm sinkt; denn die (kleinen) Höhen, um welche man steigen muß, verhalten sich umgekehrt wie das sp. G. der Luft, also auch umgekehrt wie die Barometerstände.
Das spezifische Gewicht der Luft wird stets bei einem Barometerstande von 760 mm angegeben; es ist 0,001293. Das sp. G. bei einem andern Barometerstande wird berechnet nach dem Satze: (III) P : P′ = S : S′.
Dies Gesetz gilt bei allen Gasen.
Man gibt meistens das sp. G. der Gase nicht in bezug auf Wasser, sondern in bezug auf Luft an. Ist das sp. G. der Kohlensäure = 1,5291, so heißt das: Kohlensäure ist 1,53 mal so schwer wie Luft; will man hieraus das sp. G. der Kohlensäure in bezug auf Wasser haben, so muß man es mit 0,00129 multiplizieren nach dem Satze:
sp G Kohlens. Wasser = sp G Kohlens. Luft · sp G Luft Wasser
sp G = 1,5291 · 0,001293 = 0,001977.
Der Luftballon.
Jeder Körper bekommt in der Luft einen Auftrieb, der gleich dem Gewichte der verdrängten Luftmasse ist. Dieser Auftrieb, nicht beträchtlich bei festen und flüssigen Körpern, ist von wesentlichem Einfluß bei luftförmigen. Denn da z. B. Wasserstoffgas ein sp. G. von 0,06926 hat, also ein cbm Wasserstoff 0,089 kg wiegt, in der Luft aber einen Auftrieb von 1,293 kg erfährt, so wird jedes cbm Wasserstoff von der Luft nach aufwärts getrieben mit der Kraft von 1,204 kg. Dasselbe gilt von jedem Gase, das spezifisch leichter ist als die Luft, also auch von warmer Luft, die von kälterer umgeben ist, da die warme Luft leichter ist als kalte.
Füllt man einen aus leichtem Stoffe gefertigten Ballon mit einem leichten Gas, also Wasserstoff, Leuchtgas, warmer Luft, und ist der Auftrieb des Gases noch größer als das Gewicht des Gases nebst dem Gewicht des Stoffes, aus dem der Ballon gefertigt ist, so steigt der Ballon in die Höhe; es ist ein Luftballon.
Der erste Luftballon wurde von Montgolfier 1783 gefertigt und mit erwärmter Luft gefüllt, in demselben Jahre füllte Charles einen Ballon mit Wasserstoff; bald darauf füllte man sie mit dem billigen Leuchtgas. Vielfach werden sie von Naturforschern benutzt, um den Zustand der Luft und manche Erscheinungen in höheren Luftschichten zu untersuchen, so zuerst von Pilastre du Rocier und Marquis d’Arlandes 1783, Gay-Lussac 1804. Die größte Höhe (9000 m) erreichte Glaisher 1864. Viele Versuche wurden schon gemacht, den Luftballon lenkbar zu machen.
Aufgaben:
44. Wie viel Centner Leuchtgas vom sp. G. 0,894 enthält ein Gasometer von 870 cbm Inhalt bei einem Druck von 716 mm?
45. Welches Volumen haben 32 g Wasserstoffgas bei einem Druck von 21⁄4 Atmosphären, wenn das sp. Gewicht des Wasserstoffes = 0,0693 ist?
46. Welchen Druck würde Luft ausüben, wenn sie auf ein sp. G. von 0,027 verdichtet ist?
47. Ein Behälter von 12 l Größe, gefüllt mit Luft von 760 mm Druck, wird mit einem Behälter von 18 l Größe, gefüllt mit Luft von 520 mm Druck, in Verbindung gesetzt. Welcher Druck stellt sich ein?
48. 10 l Luft von 720 mm Druck werden in einen Behälter von 30 l Größe, welcher schon Luft von 850 mm Druck enthält, hineingepreßt. Welcher Druck entsteht dadurch?
49. In einen Behälter von 10 l Rauminhalt, der schon Luft von 23⁄4 Atm. enthält, werden viermal nacheinander je 6 l gewöhnlicher Luft hineingepreßt. Welcher Druck ist schließlich vorhanden?
50. a Liter Luft vom Drucke p1 und c Liter Luft vom Drucke p2 werden in einen Raum von d Liter Inhalt gebracht. Welcher Druck herrscht dort?
51. In einen Raum von 15 l Größe, gefüllt mit Luft von 1 Atm., bringt man 4 l Kohlensäure auch von 1 Atm. Welcher Druck ist dann vorhanden und was wiegt 1 l der Mischung?