Warum und Weil. Physikalischer Teil. / Fragen und Antworten aus den wichtigsten Gebieten der gesammten Naturlehre. - Otto Ule

Weil die Luft zwar Wasserdämpfe genug aufgelöst enthalten kann, die sich aber bei der herrschenden Temperatur nicht verdichten können, bei einer plötzlich eintretenden Abkühlung der Luft jedoch, etwa in Folge einer kälteren Luftströmung, sich plötzlich zu Wasserbläschen verdichten und Wolken bilden müssen; während andererseits eine vorhandene Wolke, wenn sie sich etwa in eine wärmere Luftschicht hinabläßt, oder wenn ein wärmerer Luftstrom sie trifft, sich wieder in unsichtbaren Wasserdampf auflösen muß. Das Vermögen der Luft, Wasserdämpfe in sich aufzunehmen – ihr Sättigungsvermögen – ändert sich je mit ihrer Temperatur.

331. Warum kocht Wasser und jede andere Flüssigkeit ein, wenn man sie längere Zeit kochen läßt?

Weil das Wasser und überhaupt jede Flüssigkeit beim Kochen sich in Dampf verwandelt, und dieser Dampf vermöge seines geringen specifischen Gewichts in die Luft aufsteigt und sich mit ihr vermischt, die Flüssigkeit also durch dieses beständige Entweichen ihrer Theile in Luftgestalt endlich völlig verschwinden muß. Sie existirt zwar noch, aber nicht mehr als Flüssigkeit und nicht mehr in dem Gefäße. War aber mit dem Wasser ein anderer Körper vermischt oder vielmehr darin aufgelöst, wie etwa Salz, der nicht in Dampf übergehen kann, so bleibt dieser nach dem Kochen zurück.

332. Warum siedet Wasser erst bei einer Temperatur von 80° R.?

Weil die Wasserdämpfe, welche sich zwar auch bei niedrigerer Temperatur entwickeln, dem Drucke der äußeren atmosphärischen Luft erst dann widerstehen können, wenn sie eine Spannkraft erlangt haben, welche derjenigen der atmosphärischen Luft gleich ist, was erst bei einer Temperatur von 80° R. geschieht. Wenn man daher Wasser über einem Feuer erhitzt, so entwickeln sich sehr bald, namentlich am Boden, kleine Dampfbläschen, die aber unter dem Drucke des Wassers und dem auf diesem lastenden Drucke der Atmosphäre sich wieder verdichten und tropfbar flüssig werden. Erst bei 80° R. haben die sich im Innern des Wassers entwickelnden Dämpfe eine Spannkraft erlangt, welche dem Drucke der Umgebung das Gleichgewicht hält. Die Spannkraft des beim Sieden des Wassers, wie überhaupt beim Sieden jeder Flüssigkeit entstehenden Dampfes ist also genau dem Drucke der Atmosphäre gleich oder vermag eine Quecksilbersäule von 760 Millimeter Höhe zu tragen. Verdunstung und Sieden unterscheiden sich dadurch, daß bei der Verdunstung an der Oberfläche einer Flüssigkeit sich Dämpfe von geringer Spannkraft bilden, die sich unmittelbar mit der Luft vermischen, während bei dem Sieden Dämpfe von großer Spannkraft im Innern der Flüssigkeit entstehen.

333. Warum kann Wasser in einem bleiernen oder zinnernen Gefäße zum Sieden gebracht werden, ohne daß das Metall zum Schmelzen kommt?

Weil das Gefäß die vom Feuer ihm mitgetheilte Wärme an das darin befindliche Wasser abgiebt, dieses aber nie eine höhere Temperatur als 80° R. annehmen kann, alle übrige Wärme, die es empfängt, vielmehr zu seiner Verwandlung in Dampf verwendet. Das Gefäß kann also selbst auch keine höhere Temperatur als 80° annehmen, so lange noch Wasser darin ist, das ihm seine überschüssige Wärme abnimmt. Es kann darum auch nicht schmelzen, da der Schmelzpunkt des Zinnes erst bei 188°, der des Bleies sogar bei 267° R. liegt. Aus demselben Grunde kann man sogar Wasser in einem kleinen Gefäße aus Papier über einer Lichtflamme zum Sieden bringen, ohne daß das Papier anbrennt. Das Papier ist zwar ein schlechter Wärmeleiter, aber wenn es hinreichend dünn ist, leitet es doch schnell genug die von der Flamme empfangene Wärme in das Wasser über, so daß seine Temperatur nicht über 80° R. steigen kann, eine Temperatur, bei der es sich noch nicht entzündet.

334. Warum verdampfen Wassertropfen, die man auf eine rothglühende Metallplatte fallen läßt, nicht, sondern sammeln sich wie Quecksilber auf Glas und gerathen in eine drehende Bewegung, ohne zu kochen?

Weil das glühende Metall vom Wasser nicht benetzt wird, Vielmehr eine Dampfschicht die gegenseitige Berührung beider verhindert, so daß auch ein merklicher Uebergang der Wärme vom Metall zum Wasser nicht stattfinden kann. Erst bei abnehmender Hitze stellt sich die Berührung wieder her, und darum erfolgt dann eine plötzliche heftige Dampfbildung. Man nennt diese Erscheinung den Leidenfrost'schen Tropfen, weil sie zuerst von Leidenfrost im Jahre 1756 beobachtet wurde. Daß die Flüssigkeit bei dieser Erscheinung die Tropfenform annimmt, erklärt sich daraus, daß durch die hohe Temperatur die Adhäsion vernichtet ist und die Cohäsion der Flüssigkeit daher zur vollen Wirkung kommt. Auch große Flüssigkeitsmassen kann man in diesen Zustand versetzen, den man deshalb auch den sphäroidalen nennt. Sie verdampfen nicht, sondern behaupten eine Temperatur, die etwas unter ihrem Siedepunkte liegt. Läßt man flüssige schweflige Säure, deren Siedepunkt 10° unter Null liegt, in eine glühende Schale tropfen, und fügt dann einige Tropfen Wasser hinzu, so gefriert dies augenblicklich zu Eis. Mit diesen Erscheinungen hängt wohl auch die merkwürdige Thatsache zusammen, daß Arbeiter in Gießereien ihre Hand in geschmolzenes Eisen tauchen können, ohne sie zu verbrennen. Eine Dampfschicht, welche durch die Feuchtigkeit der Haut gebildet wird, verhindert die unmittelbare Berührung mit dem geschmolzenen Metall und darum auch den Uebergang der Wärme.

335. Warum kann man Zinn in einem Gefäß mit Wasser über dem stärksten Feuer nicht schmelzen?