XV. Bericht uͤber die Versuche, welche aus Auftrag des Finanzdepartements der Vereinigten Staaten von einer Commission des Franklin-Institute in Pennsylvania uͤber die Explosionen der Dampfkessel angestellt wurden. Aus dem Journal of the Franklin Institute im Mechanics' Magazine, No. 666 u.f. Mit Abbildungen auf Tab. II. (Fortsezung und Beschluß von Heft 1, S. 24.) Ueber die Ursachen der Explosionen der Dampfkessel. VIII. Genaue Beobachtung der Art der Berstung, welche an eisernen und kupfernen Cylindern durch allmaͤhliche Verstaͤrkung des Drukes hervorgebracht wird. Es wurde von Mehreren behauptet, daß, wenn die Dampfkessel durch allmaͤhliche Verstaͤrkung des Drukes zum Bersten gebracht werden. Dieses Ereigniß nicht den Charakter einer Explosion an sich trage; sondern daß bloß ein Nachgeben Statt finde, in Folge dessen dann der Inhalt des Kessels entweicht. Besonders behauptete man dieß von den kupfernen Kesseln. Um nun in dieser Hinsicht die noͤthigen Beobachtungen anstellen zu koͤnnen, verschafften wir uns eiserne und kupferne Cylinder von solcher Groͤße, daß sie bei einer geringen Metalldike einem leicht erzielbaren Druke nachgaben. Schon die beiden ersten Versuche, von denen der eine mit dem eisernen und der andere mit dem kupfernen Cylinder angestellt wurde, lieferten eine so directe Antwort auf obige Frage, daß es uns ganz unnoͤthig schien, diese laͤstigen und auch nicht gefahrlosen Versuche noch weiter zu treiben. Ein weiterer Versuch gleicher Art ergab sich aus einer Pruͤfung der Behauptung, welche Perkins in Betreff der Wirkung einer Oeffnung, welche in ein mit Wasser gefuͤlltes und auf einen hohen Temperaturgrad erhiztes Gefaͤß gemacht wird, aufstellte. Die Kessel, deren wir uns bedienten, waren cylinderfoͤrmig, und hatten bei 8 1/3 Zoll im Durchmesser 10 bis 12 Zoll in der Laͤnge. Der eiserne hatte eine Metalldike von 0,02 Zoll; der kupferne eine von 0,03 Zoll. Die Kesselenden bestanden aus Eisen von 0,05 Zoll Dike; an ihnen wurde die convexe Oberflaͤche mit eisernen Nieten befestigt, welche sich so nahe an einander befanden, daß sie einander beinahe beruͤhrten. Nur in dem einen dieser Enden wurde zum Behufe des Eintragens des Wassers in der Mitte ein Loch angebracht; dieses wurde auch mit einer Schraube versehen, und in diese wurde eine Roͤhre und ein Kolben eingesezt, der mit einer kleinen Federwaage, welche in Fig. 5 mit a bezeichnet ist, in Verbindung gesezt. An dem Cylinder dieser Vorrichtung war ein Ring angebracht, der durch einen leichten Druk den Cylinder entlang bewegt werden konnte. Dieser Ring, der, wenn die Feder gebogen wurde, gegen das dem Kesselende zunaͤchst gelegene Ende des Cylinders getrieben ward, waͤhrend er an Ort und Stelle blieb, wenn die Feder nachgelassen war, diente zur Registrirung des Maximaldrukes, dem der Kolben ausgesezt war, bevor er beobachtet wurde. Der eiserne Kessel wurde in einen schweren, als Ofen dienenden, gußeisernen Cylinder gebracht, und zwar so, daß die Achse des Kessels beinahe horizontal, jene des Ofencylinders dagegen senkrecht stand. Der Kessel wurde zur Haͤlfte mit Wasser gefuͤllt auf ein Holzkohlenfeuer gesezt, und wenn das Wasser zum Sieden gelangt war, wurde die zur Registrirung des Drukes im Kessel bestimmte Vorrichtung eingeschraubt. Ein hoher Damm, der uns jedoch die Vorgaͤnge bei den Versuchen mit geringer Gefahr zu beobachten gestattete, diente uns zum Schuze. An dem Kesselende hatten wir einen Draht und ein Tau angebunden, womit der Kessel aus dem Feuer herausgezogen werden konnte, wenn er neuerdings gefuͤllt werden mußte. Bei dem ersten Versuche gab der Kessel nicht nach, denn die Vernietung ließ an einer Stelle so viel Dampf aus, daß die Explosion dadurch verhindert war. So wie wir keinen Dampf mehr entweichen sahen, entfernten wir den Kessel vom Feuer, um ihn abermals zur Haͤlfte mit Wasser zu fuͤllen, und dann tiefer in das verstaͤrkte Feuer einzusezen. Nach nochmaligem Nachschuͤren des Feuers erfolgte dann eine Explosion, waͤhrend ein Theil der Commission eben den Gang des Versuches beobachtete. Das Feuer brannte um diese Zeit in der Naͤhe der Mittellinie des Kessels nicht stark, wohl aber sehr lebhaft unter dem Kessel; der Dampf trat reichlich durch die oben erwaͤhnte Stelle der Vernietung, und das pfeifende Geraͤusch, welches er erzeugte, und welches mit dem Fortschreiten des Versuches zunahm, schien constant zu seyn. Wegen der bereits langen Dauer des Ausstroͤmens des Dampfes mußte das Wasser bereits tief stehen, so daß wir vermutheten, es moͤchte abermals keine Explosion erfolgen, als sich eine solche unter einem Knalle, wie er beim Abfeuern eines kleinen Moͤrsers oder einer sogenannten Pulverprobe Statt findet, und unter Umherschleuderung des Brennmateriales nach allen Richtungen, ereignete. Die Quantitaͤt des mit dem Rauche vermengten Dampfes war nicht bedeutend, und von Wasser waren nur schwache Spuren bemerkbar. Durch die Explosion wurde eines der Kesselenden b, c abgerissen und 15 Fuß weit weggeschleudert; der Kessel und das Federregister ward in entgegengesezter Richtung gegen 6 Fuß weit weggeworfen, wobei er den Heerd bildenden, gußeisernen Cylinder von beilaͤufig 45 Pfd. Schwere umstuͤrzte und 4 Fuß weit mit sich fortriß. Der von dem Register angedeutete Druk betrug 11 1/4 Atmosphaͤren. Aus einer Untersuchung des geborstenen Kessels ergab sich, daß das abgerissene Kesselende b zuerst gegen den eisernen Ofen, der es nach Außen leitete, geschleudert wurde, wie dieß aus dem Eindruke b, c in Fig. 5 erhellt. Das Ende selbst war rings herum in der Linie der Nieten, womit es an dem Kessel befestigt war, abgerissen, indem das zwischen den Nieten zuruͤkgebliebene Metall weniger Raum einnahm, als die Nieten selbst. Die convexe Oberflaͤche und das andere Kesselende wurden gleichfalls zuerst gegen den Ofen geworfen, wobei lezteres den Eindruk d, e bekam; zulezt ward es dann gegen den Erddamm geschleudert. Der Kolben der zum Waͤgen dienenden Vorrichtung ward waͤhrend des Versuches etwas verbogen. Die Umstaͤnde, unter denen dieser Versuch Statt fand, lassen annehmen, daß der Druk des Dampfes wegen des Auslassens des Kessels allmaͤhlich zunahm, und daß er wahrscheinlich rascher stieg, als die Quantitaͤt des Wassers abnahm, waͤhrend mittlerweile das Feuer eine groͤßere Intensitaͤt bekam; und daß, nachdem die Spannung zu einer gewissen Zeit gegen 11 Atmosphaͤren erreicht hatte, der Kessel ploͤzlich mit Heftigkeit zersprang. Fig. 5 gibt einen ziemlich deutlichen Begriff von dem Aussehen des Kessels nach der Explosion. Wir nahmen hierauf denselben Versuch mit dem kupfernen Kessel vor, wobei die Anordnungen im Allgemeinen dieselben waren, wie bei dem Versuche mit dem eisernen Kessel. Der Kessel reichte, da er etwas laͤnger war, als der eiserne, nicht so tief in den Ofen hinab, weßhalb denn der erste Versuch, den Dampf bis zur Explosion zu treiben, um so mehr mißlang, als der Kessel an einer der Verbindungsstellen der gewoͤlbten Oberflaͤche mit einem der Kesselenden bedeutend ausließ. Als daher das Wasser beinahe erschoͤpft war und auch die staͤrkste Intensitaͤt des Feuers voruͤber war, wurde der Kessel neuerdings bis auf 3/4 gefuͤllt, und in einen Ofen aus Steinen eingesezt, in welchem er fester auf dem Brennmateriale ausruhte, und in welchem er auch mehr gegen den scharf wehenden Wind geschuͤzt war. Der auslassende Theil des Kessels ward nach Abwaͤrts gekehrt, was jedoch nichts half, da an dem nunmehr zu Oberst gekehrten Theile abermals Dampf austrat. Die Spannung des Dampfes schien sehr langsam zuzunehmen; das Feuer passirte seine groͤßte Intensitaͤt, und ward erneuert; die Spannung des Dampfes nahm in dem Maaße, als das Wasser im Kessel fiel, bedeutend zu, und es erfolgte endlich eine Explosion, ohne daß die Commissionsmitglieder, die den Gang des Versuches aufmerksam verfolgten, unmittelbar vorher eine besondere Erscheinung bemerkt haͤtten. Im Augenblik der Explosion erhob sich ein diker Nebel aus Rauch und Flammen, uͤber dem sich Dampf befand; Steine und Brennmaterial wurden weit herum aus einander geworfen, und der Kessel in einem Stuͤke gegen 15 Fuß weit von dem Ofen weggeschleudert. Der Knall war so stark wie jener eines Achtpfuͤnders. Der Kessel hatte, wie Fig. 6 zeigt, in einer unregelmaͤßigen Linie hart uͤber der wahrscheinlichen Wasserlinie an einer Seite des Kessels, jedoch nicht ganz mit ihr gleichlaufend, nachgegeben; d und b waren vor der Explosion an beiden Kesselenden die tiefsten Stellen. Das Kupferblech ward von den beiden Enden abgerissen, auseinandergerollt und unregelmaͤßig verbogen, wobei es nur in einer kurzen Streke mit den oberen Theilen der beiden Kesselenden in Zusammenhang blieb; die Enden selbst wurden nach Auswaͤrts gebogen. Die Dike des Kupfers laͤngs der Berstungslinie betrug 0,025 bis 0,035 Zoll, und das Metall schien an dem einen Ende des abgerissenen Theiles eine starke Erhizung erlitten zu haben. Der Kolben der Federwaage war verbogen; die Schraube, womit er an dem Kessel befestigt war, war gebrochen, so wie uͤberhaupt das ganze Instrument stark beschaͤdigt war. Es schien als waͤre der zum Herausziehen des Kessels aus dem Ofen bestimmte Draht losgegangen, so daß er nicht mehr auf den Kolben wirken, und also auch den bei dieser Explosion Statt findenden Druk nicht registriren konnte.Nimmt man an, daß die Staͤrke des Kupfers 36,000 Pfund auf den Quadratzoll betraͤgt, und daß sie durch die Hize nicht Schaden leidet; umgeht man ferner die Wirkungen der Hize, so berechnet sich der Druk, der die Explosion veranlaßte, auf 16 Atmosphaͤren; er war jedoch ohne Zweifel geringer. A. d. O. Auch hier bewiesen die Umstaͤnde wie fruͤher, daß der Dampf gradweise einen groͤßeren Druk annahm bis der Kessel endlich nachgab. Es ist moͤglich, daß zwischen dem von dem Wasser eingenommenen und jenem Raͤume, in welchem der Dampf erzeugt wird, ein der Dampferzeugung am meisten guͤnstiges Verhaͤltniß besteht, und daß wenn dieses Verhaͤltniß erreicht ist, eine rasche Zunahme der Elasticitaͤt erfolgt. Allein diese Ansicht wurde durch keine Beobachtung bewaͤhrt; auch wuͤrde sie, selbst wenn sie richtig waͤre, nur in so ferne von Belang seyn, wenn die Zunahme der Spannung oder Elasticitaͤt aus einer solchen Veranlassung rasch erfolgt waͤre. Wie bei der ersten Explosion, so konnte man auch hier an dem Kessel Spuren eines Ruͤkstandes bemerken, aus denen hervorging, daß das Wasser beilaͤufig einen Zoll hoch stand, als die Explosion eintrat. Uebrigens ward hier weit mehr Dampf erzeugt, auch war viel mehr Wasser zuruͤkgeblieben, als bei dem ersten Versuche. Diese Versuche in Verbindung mit einem spaͤter noch zu entwikelnden beweisen direct und unumstoͤßlich, daß alle bei den heftigsten Explosionen vorkommenden Umstaͤnde eintreten koͤnnen, ohne daß eine ploͤzliche Vermehrung des Drukes innerhalb des Kessels Statt findet. Es unterliegt jedoch keinem Zweifel, daß wenn einzelne Theile des Kessels weit schwaͤcher sind, diese zur Verhuͤtung einer solchen Katastrophe fruͤhzeitig nachgeben koͤnnen. IX. Wiederholung der Versuche Perkins's und Ermittelung, ob die Abstoßung, welche seiner Angabe nach zwischen intensiv erhizten Eisentheilchen und Wasser besteht, allgemein ist; ferner Messung der Staͤrke dieser Abstoßung, um den Einfluß, den sie allenfalls auf die Sicherheitsventile haben koͤnnte, zu bestimmen. Die ersten in dieser Hinsicht angestellten Versuche wurden unter dem atmosphaͤrischen Druk vorgenommen. Ein eisernes gegen 3/16 Zoll dikes Schaͤlchen, in dessen Boden sich kleine Loͤcher befanden, wurde uͤber Holzkohlenfeuer bis zum Rothgluͤhen erhizt, worauf man dann Wasser in dasselbe goß. Die Metallmasse wurde dadurch, indem sie sehr klein war, sehr schnell bis unter die Rothgluͤhhize abgekuͤhlt; die Abstoßung zwischen dem Wasser und dem Eisen, die sich anfangs beurkundete, hoͤrte auf, und das Wasser floß mit Leichtigkeit durch die Loͤcher des Schaͤlchens. – Zwei dikere Schaͤlchen, eines aus Schmiedeisen von 3/8 Zoll Dike und eines aus Gußeisen von 7/16 Zoll Dike, wurden am Boden mit Loͤchern von 0,04 Zoll im Durchmesser versehen und uͤber einem Kohlenfeuer zum Rothgluͤhen erhizt. Das Wasser, womit beide Schaͤlchen angefuͤllt wurden, reducirte die Temperatur des schmiedeisernen Schaͤlchens sehr schnell; bis zu dieser Reduction waren jedoch die Erscheinungen dieselben wie an dem gußeisernen. In diesem lezteren blieb naͤmlich das Wasser stehen, ohne daß es weder als solches, noch als Dampf durch die Loͤcher drang; der Dampf, der sich langsam bildete, entwich an der oberen Flaͤche des Wassers, dessen Temperatur unter dem Siedepunkt stand. Die Loͤcher waren deutlich bemerkbar, und schienen sich bei vorgenommener Messung um den siebenten Theil ihres Durchmessers zusammengezogen zu haben; die Repulsion war jedoch so stark, daß das Entweichen des Wassers durch diese Loͤcher eben so schwierig und selbst noch schwieriger von Statten ging, als jenes des Queksilbers bei gewoͤhnlichen Temperaturen. Nach Entfernung des Schaͤlchens vom Feuer drangen in dem Maaße, als das Eisen unter die Rothgluͤhhize herab abkuͤhlte, kleine Wassertheilchen in Zwischenraͤumen durch die Loͤcher; bei noch groͤßerer Abkuͤhlung sammelten sich diese zu groͤßeren Tropfen, die sich endlich zu kleinen Stroͤmchen umbildeten. Einige rohe Messungen der Quantitaͤt Wasser, die durch die Schaͤlchen drang, wenn das Eisen in Wasser auf verschiedene Temperaturen erhizt wurde, beurkundeten eine auffallende Verminderung bei den hoͤheren Temperaturen. Diese Resultate waren offenbar nicht die Folge einer Verschließung der Loͤcher, indem sich diese in der Hize so ausdehnten, daß sie selbst bei der Rothgluͤhhize noch deutlich sichtbar waren. Die oben beruͤhrten Messungen fielen aus wie folgt. Bei 58° liefen 3 5/8 Unzen (Fluͤssigkeitsmaaß) Wasser in 30 Secunden durch die Loͤcher des oben erwaͤhnten gußeisernen Schaͤlchens; die ganze Quantitaͤt des aufgegossenen Wassers hatte 4 Unzen betragen. Bei einem anderen bei 60° angestellten Versuche liefen 3 3/4 Unzen durch. Von Wasser, welches zwischen 58 und 60° hatte, liefen, wenn das Schaͤlchen vorher auf 82° erhizt worden war, 3 1/4 Unze durch; bei einer Temperatur des Schaͤlchens von 170° betrug diese Quantitaͤt 2 7/8 Unzen und bei 660° F. gegen 2 1/16 Unzen innerhalb eines und desselben Zeitraumes. Bei einer anderen Reihe von Versuchen wurden 4 Unzen Wasser in dasselbe zum Rothgluͤhen erhizte Schaͤlchen gebracht, 15 Secunden lang vollkommen abgestoßen, und selbst nach Verlauf einer halben Minute waren nur 3/8 Unzen durchgeflossen. Von einer zweiten Quantitaͤt Wasser, die in das auf diese Weise abgekuͤhlte Schaͤlchen eingetragen wurde, liefen in 30 Secunden 1 5/3. Unzen durch, waͤhrend bei einem dritten Mal diese Quantitaͤt innerhalb derselben Zeit auf 2 1/4 Unze stieg. Aus diesen Versuchen geht hervor, daß sich die Staͤrke der zwischen dem Wasser und dem erhizten Metalle bestehenden Repulsiv- oder Abstoßungskraft selbst bei maͤßigen Temperaturen messen laͤßt, und mit dem Steigen der Temperatur des Metalles rasch zunimmt. Sie bestaͤtigen in dieser Hinsicht die Resultate der Verdampfung des Wassers durch Metall von verschiedenen Temperaturen. Bei saͤmmtlichen der zulezt angestellten Versuche war die Temperatur des Wassers beinahe gleich. Der Druk der Wassersaͤule, welche auf das kleinste der Loͤcher druͤkte, betrug zwischen 600° und der Rothgluͤhhize oder 800°, weniger als 1 1/2 Zoll Wasser. Wir schreiten nunmehr zu einem Berichte uͤber den mißlungenen Versuch, den die Commission in Betreff des in der Frage erwaͤhnten Perkins'schen Versuches anstellte. Da naͤmlich dieser Versuch auf die Anwendung des Sicherheitsventiles keinen Bezug zu haben schien, so hielten wir es nicht fuͤr noͤthig die Kosten, welche der zu einem weiteren Versuche noͤthige Apparat veranlaßt haben wuͤrde, daran zu wenden. Der Versuch, welchen Perkins machte, und der in obiger Frage erwaͤhnt ist, besteht darin, daß in einen der Perkins'schen Dampfgeneratoren, in welchem sich stark erhiztes Wasser mit rothgluͤhendem Metalle in Beruͤhrung befand, eine Oeffnung gemacht wurde, ohne daß weder Dampf noch Wasser daraus entwich; und daß, nachdem an demselben Gefaͤße eine Roͤhre mit einem Sperrhahne befestigt worden war, auch beim Oeffnen dieses Hahnes kein Dampf austrat. Um nun diesen Versuch in der fraglichen Absicht zu wiederholen, naͤmlich um zu ermitteln, bei welcher Groͤße der Oeffnung diese Erscheinung wirklich Statt findet, wurden in die Seitenwaͤnde einer schmiedeisernen Queksilberflasche drei Oeffnungen von 1/16, 1/8, und 3/4 Zoll gemacht, und diese Oeffnungen dann mit kegelfoͤrmigen Pfroͤpfen, welche mit Hebeln in Verbindung standen und mit diesen Hebeln aus den Oeffnungen konnten, verschlossen. Die Stuͤzpunkte dieser. Hebel befanden sich an dem bereits fruͤher erwaͤhnten schmiedeisernen Cylinder, in welchen die Flasche auf solche Weise eingesezt wurde, daß dessen Achse mit der Achse des Cylinders zusammenfiel. Unter die Flasche und den dieselbe umgebenden Cylinder wurde ein irdener Ofen gebracht, so daß der Cylinder auf gußeisernen, von den Waͤnden des Ofens getragenen Stangen, die Flasche hingegen auf einem auf den Rost gelegten Steine ruhte. Der schmiedeiserne Cylinder sollte nicht bloß den Stuͤzpunkt fuͤr die Hebel abgeben, sondern er sollte zugleich auch den Experimentatoren bei allenfallsiger. Explosion Schuz gewaͤhren. Nachdem dieser Apparat an einen abgelegenen Ort gebracht worden war, wurde die Flasche mit Wasser gefuͤllt, und dann deren Hals mit einem Schraubenpfropfe, dem man durch einige seitliche Hammerschlaͤge noch mehr Festigkeit gab, verschlossen. Hierauf wurde ein Feuer in dem Ofen angemacht und auch der ganze, zwischen der Flasche und dem schmiedeisernen Cylinder befindliche Raum so mit Brennmaterial angefuͤllt, daß dieses eine 5 Zoll hohe Schichte uͤber dem Pfropfe der Flasche bildete. An dem mit dem kleinsten Mopse in Verbindung stehenden Hebel wurde ein Draht befestigt, der in den Bereich der Experimentatoren gefuͤhrt wurde. Das Feuer brannte bald lebhaft auf, und man konnte bemerken, daß mit dem schwachen Rauche, der von dem Apparate emporstieg, eine geringe Quantitaͤt Dampf vermengt war. Gegen 20 Minuten nach dem Beginnen des Versuches schien das Austreten von Dampf zuzunehmen; es ward ein erfolgloser und gewagter Versuch gemacht dasselbe zu unterdruͤken; die Flasche sah dunkelroth gluͤhend aus, und da der Dampf, der durch das unvollkommen schließende Schraubengewinde des Pfropfes entwichen war, eine nur unbedeutende Menge Wasser verfluͤchtigt haben mochte, so ward beschlossen, daß einer der drei Pfroͤpfe geoͤffnet werden sollte, sobald die Flasche vollkommen zum Rothgluͤhen gekommen seyn wuͤrde. Mittlerweile trat jedoch unter einem Knalle wie von einem stark geladenen Zwoͤlfpfuͤnder eine aͤußerst heftige Explosion ein; die Flasche wurde hoch in die Luft geschleudert, der eiserne Cylinder von seiner Stelle geworfen, der Ofen zertruͤmmert und das Feuer weit umher geworfen. Bei genauerer Untersuchung ergab sich, daß der eiserne Cylinder, der mit dem damit verbundenen Apparate 61 3/4 Pfd. wog, vier Fuß weit von seinem Lager weggeworfen wurde; daß die in die Flasche eingesezten Pfroͤpfe hart an der aͤußeren Flaͤche der Flasche weggebrochen waren; daß der Boden der Flasche in die Erde, welche in einer bedeutenden Streke herum durch die weggeschleuderten Truͤmmer aufgerissen und naß war, eingeschlagen worden war, und daß eine der Stangen, auf denen der Cylinder ruhte, 30 Fuß weit weggeworfen und 3 Zoll tief in den Boden eingesunken gefunden wurde. Den Koͤrper der Flasche selbst fand man in einer Entfernung von 30 Yards 2 Fuß tief in den Boden eingegraben. Dieser Versuch bewies, daß Dampf, der aus sehr stark erhiztem Wasser entwikelt wird, allerdings durch eine sehr kleine Oeffnung zu dringen im Stande ist; er zeigte, obschon er allerdings in Hinsicht auf den Erfolg, der Statt findet, wenn man in ein Gefaͤß, welches lediglich Wasser enthaͤlt, ein Loch macht, nichts bewies, wenigstens die Wirkung, die dann, eintritt, wenn sich eine sehr geringe Menge Dampf in dem Gefaͤße befindet; er bewaͤhrte die aus der Theorie geschoͤpfte Folgerung, daß sich nur eine geringe Menge stark erhizten Wassers in Dampf expandiren kann, wenn der Druk auf dasselbe ploͤzlich aufhoͤrt; er zeigte, daß es gegen die Ansichten Vieler mit großen Gefahren verbunden ist, Nasser selbst in solchen Gefaͤßen, in denen ihm sehr wenig Raum zur Ausdehnung gestattet ist, bis auf einen sehr hohen Grad zu erhizen; er beurkundete endlich, daß die Wiederholung dieser Versuche mit den groͤßten Gefahren verbunden ist, ausgenommen man besizt Apparate, die den hoͤchsten Grad von Druk auszuhalten im Stande sind. Der schmiedeiserne Boden der Flasche war an den convexen Theil der Flasche geschweißt; die Schweißung schien nur zum Theil schadhaft; der Boden mußte durch eine nach der Quere wirkende Kraft abgerissen worden seyn, und diese Kraft konnte der Berechnung gemaͤß nicht unter 10 Atmosphaͤren betragen haben. X. Gibt es wirklich Faͤlle, in denen das mit einem bestimmten Gewichte belastete Sicherheitsventil selbst dann noch unbeweglich bleibt, wenn der eingeschlossene Dampf eine hoͤhere Spannkraft erlangt hat, als sie nach der Berechnung zur Ueberwindung des Ventiles erforderlich waͤre? Wir wendeten zu verschiedenen Zeiten zwei derlei Ventile von gleichem Baue an. Sie bestanden, wie Fig. 7 zeigt, aus sogenannten Scheibenventilen (disk-valves), deren Siz 0,515 Zoll im Durchmesser hatte, waͤhrend die Ventile selbst 0,70 im Durchmesser maaßen. Die Stange r, an welcher die Scheibe p festgemacht wurde, lief durch die halben Halsringe o, o', die ihr als Fuͤhrer dienten. Auf das obere spize Ende dieser Stange druͤkte der Hebel l, m, an welchem die Gewichte aufgehaͤngt wurden. Als Stuͤzpunkt des Hebels diente eine Schneide, welche in einem gewoͤlbten Ausschnitte in dem in den Kessel geschraubten Pfosten e ruhte. Der Apparat wurde, um die Reibung gehoͤrig zu ermitteln, nach Versuchen graduirt. Nachdem sich naͤmlich das Ventil, der Hebel etc. an Ort und Stelle befanden, wurde ein empfindlicher Waagbalken f, f, der zu beiden Seiten der ihm als Achse dienenden Schneide in Zolle und Zehntheile abgetheilt war, so gestellt, daß eine der Eintheilungen senkrecht uͤber einem kleinen, in der Ventilstange angebrachten Loche stand; an dieser Eintheilung wurde dann eine durch dieses Loch gezogene Schnur h, h' befestigt. Hierauf wurde an dem entgegengesezten Arme des Waagebalkens bei der Eintheilung k eine Waagschale ausgehaͤngt, und der Schnur sowohl als der Schale durch Gewichte an dem Arme f, h das Gleichgewicht gehalten. Nachdem die Schnur dann durch ein Gewicht, welches groͤßer war, als die Schnur bei der Graduirung des Ventiles mit Wahrscheinlichkeit zu tragen hatte, angespannt worden war, wurde der Balken horizontal gestellt, und hierauf die Waagschale so lange mit Gewichten beschwert, bis die Schwere des Hebels, der Stange und des Ventiles, so wie die Reibung dadurch uͤberwunden war, und bis das Ventil von seinem Size emporstieg. Dieses Emporsteigen wurde an dem Ende des Hebels l durch einen zu diesem Behufs angebrachten aufrechten Staͤnder angedeutet. Zunaͤchst wurde nun ein entsprechendes Gewicht in die Waagschale gelegt und jener Punkt an dem Hebelarme bestimmt, an welchem ein kleines Gewicht das Gleichgewicht herstellte. Auf gleiche Weise wurden mehrere Punkte bestimmt. Beim Graduiren des ersten Sicherheitsventiles betrug g, h 4,4 und g, k 11 Zoll, so daß das bei h emporgehobene Gewicht 2 1/2 Mal das bei k angehaͤngte Gewicht betrug. Das Gewicht des Hebels etc. wog bei k 24 Unzen Troygewicht auf, und betrug also bei h 24 × 2 1/2 = 60 Unzen oder 5 Pfd. Troy. Dieses Gewicht ruhte auf einer effektiven Oberflaͤche von 0,515 Zoll im Durchmesser oder von 0,232 Quadratzoll Flaͤchenraum; es kam demnach einem Gewichte von 24,04 Pfd. Troy oder 19,78 Pfd. Avoirdup. auf den Quadratzoll gleich: d.h. einem Druke von 1,35 Atmosphaͤren, indem 14,68 Pfd. 30 Zoll Queksilber entsprechen. Ein bei d in der Naͤhe des Endes des Hebels l, m aufgehaͤngtes Gewicht von 6 Unzen wurde von 56 an dem anderen Waagbalken bei k aufgehaͤngten Unzen aufgewogen. Um nun hienach das Verhaͤltniß von d, m zu n, m zu bestimmen, bekamen wir (56 × 2 1/2 – 60)/6 = 80/6 = 13 1/3, was so ziemlich mit dem durch Messung erlangten Verhaͤltnisse uͤbereinstimmte. Bei dem Zeichen d erzeugten also 6 Unzen mit dem Gewichte des Hebels etc. und mit Einschluß der Reibung einen Druk von 3,14 Atmosphaͤren; und das bei den Versuchen in Anwendung gebrachte Gewicht, naͤmlich 9,369 Unzen Troy erzeugte, abgesehen von dem atmosphaͤrischen Druke, einen Druk von 3,27 Atmosphaͤren. Bei dem Zeichen c, welches wir bei den Versuchen das dritte nennen wollen, wogen 9 Unzen 56 bei k befindliche Unzen auf; und das Gewicht von 9,369 Unzen erzeugte mit Einschluß des Gewichtes des Hebels etc. einen Druk von 2,63 Atmosphaͤren. Bei dem Zeichen b, welches wir das zweite nennen wollen, wurden 12 Unzen durch 56 in k befindliche Unzen aufgewogen; und der durch 9,369 Unzen etc. erzeugte Druk betrug also 2,31 Atmosphaͤren. Bei dem Zeichen a, dem ersten, wogen 15 Unzen 56 bei k angebrachte Unzen auf; und der von 9,369 Unzen etc. ausgeuͤbte Druk belief sich auf 2,12 Atmosphaͤren. Die mit diesen Ventilen angestellten Versuche werden zeigen, warum die Commission hier die Daten, auf die sich die Graduirung gruͤndete, so ausfuͤhrlich angibt. Die auf das zweite Ventil bezuͤglichen Details lauten wie folgt. Die von der Ventilstange auslaufende Schnur ward bei dem Zeichen 5 an dem Waagbalken, die Waagschale hingegen bei dem Zeichen 10 an dem entgegengesezten Arme des Waagbalkens befestigt. 29 1/2 Unze Troy bei 10 wogen dann das Gewicht des Hebels etc. bei 5 auf; dieß Gewicht betrug also 59 Unzen Troy oder 4,04 Pfd. Avoirdup. Der Druk auf eine Oberflaͤche von 0,515 Zoll im Durchmesser oder von 0,208 Quadratzoll Flaͤchenraum kam also einem Druke von 19,44 Pfd. auf den Quadratzoll oder einem Druke von 1,32 Atmosphaͤren gleich. Auf dem lezten, in der Naͤhe des Hebelendes befindlichen Zeichen wog ein Gewicht von 2 3/4 Unzen 49 Unzen, welche bei 10 an dem Waagbalken aufgehaͤngt worden sind, auf. Das bei den Versuchen in Anwendung gebrachte Gewicht von 3,76 Unzen erzeugte demnach zugleich mit dem Gewichte des Hebels etc. einen Druk von 2,52 Atmosphaͤren. Bei dem zweiten Zeichen erzeugte dasselbe Gewicht mit dem Gewichte des Hebels etc. einen Druk von 2,10 Atmosphaͤren. Gewichte von 2,64 und von 5,28 Unzen wurden gleichfalls vorbereitet, um sie an dem in der Naͤhe des Hebelendes befindlichen Zeichen anbringen zu koͤnnen; das Gewicht von 3,76 Unzen war zu diesem Behufe mit Haken ausgestattet. Das kleinere Gewicht erzeugte noch einen nachtraͤglichen Druk von 0,84, das groͤßere hingegen einen von 1,68 Atmosphaͤren. Die Commission waͤhlte, um die Leistungen des Sicherheitsventiles zu pruͤfen, die ihrer Ansicht passendste Form dieser Ventile, naͤmlich das Scheibenventil (disk valve). Eines dieser Ventile ward an dem Kessel angebracht, und war bei verschiedenen Versuchen in Thaͤtigkeit; es wurde gepruͤft, indem man es mit der Temperatur des Wassers im Kessel und mit dem Dampfmanometer verglich, wenn lezterer in Anwendung kam. Die Resultate waren um so schaͤzenswerther, als das eine der Ventile, nachdem es bei den Versuchen mit stark erhiztem Dampfe beschaͤdigt worden war, durch ein zweites neu zu graduirendes ersezt werden mußte. Die auf diese Graduirung verwendete Sorgfalt sezte uns nicht nur in Stand, jenen Druk, bei welchem sich das Ventil oͤffnete, wenn es bei verschiedenen Versuchen auf gleiche Art belastet wurde, zu vergleichen; sondern wir konnten den nach der Berechnung sich ergebenden Druk auch mit dem wirklichen Druke, bei welchem das Ventil den Dampf frei entweichen ließ, vergleichen. Es konnte demnach keine Adhaͤsion von irgend ungewoͤhnlicher Art unbemerkt voruͤbergehen. Die Ventile wurden in gutem arbeitendem Zustande erhalten; es wurde außerordentliche Sorgfalt auf sie verwendet; und die durch mehr dann zwei Jahre laufenden Versuche wurden unregelmaͤßig fortgesezt: die Probe war daher eben so streng, wo nicht noch strenger, wie jene an einem wirklich arbeitenden Apparate. Folgende Tabellen enthalten die Resultate der Versuche und der Vergleichungen, welche noͤthig waren, um einen vollkommenen Begriff von der Sache zu geben. Die erste Columne der ersten Tabelle gibt die beobachteten Temperaturen des Dampfes; die zweite den diesen Temperaturen entsprechenden Druk, und die dritte die Beschwerung des Ventiles. Die zweite Tabelle, die eigentlich ein Auszug der ersteren ist, enthaͤlt den mittleren, den staͤrksten und den schwaͤchsten Druk mit der Differenz zwischen beiden; in den beiden lezten Columnen zeigt sie auch den Druk, bei welchem sich das Ventil der Berechnung gemaͤß haͤtte oͤffnen sollen, so wie auch das Verhaͤltniß des berechneten Drukes zu dem Mittel des wirklichen Drukes. Tabelle I. Textabbildung Bd. 62, S. 92 Beobachtete Temperatur; Entsprechender Druk; Stellung des Gewichtes; Das Ventil unbelastet, ausgenommen durch das Gewicht des Hebels etc.; Das Gewicht auf dem Zeichen Tabelle II. Textabbildung Bd. 62, S. 92 Gewicht; Mittlerer Druk; Hoͤchster Druk; Mindester Druk; Differenz; Berechneter Druk; Verhaͤltniß des berechneten zu dem beobachten Druke; Ohne Gewicht; Auf dem ersten Zeichen; Auf dem zweiten Zeichen; Auf dem dritten Zeichen; Auf dem lezten Zeichen Aus diesen Tabellen geht hervor, daß dieses Ventil so gute Dienste leistete, daß die groͤßte Differenz im Druke zwischen dem beobachteten Maximum und Minimum bei irgend einer Stellung des Gewichtes 0,6 Atmosphaͤre betrug. Waͤhrend demnach mit einem derlei Ventile keine vollkommen genaue Ermittelung des Dampfdrukes erzielt werden kann, leistet dasselbe, so weit dieß aus diesen Resultaten hervorgeht, doch den Anforderungen der Praxis Genuͤge. Was das Verhaͤltniß des Mittels des beobachteten zu dem berechneten Druke betrifft, so wechselt dasselbe von 0,98 bis 1,11; das Mittel ist also 1 zu 1,034: ein Verhaͤltniß, woraus bei hoͤheren Graden von Druk sehr merkliche Differenzen zwischen dem berechneten und dem beobachteten Druke erwachsen wuͤrden. Hr. Garnier gab im achten Bande der Annales des Mines die Resultate der Vergleichungen, welche er zwischen jenen Sicherheitsventilen, die bedeutend uͤber den Ventilsiz hinausragend, und solchen, an denen dieß nur in geringem Grade der Fall ist, anstellte, und welche alle Beachtung verdienen. Er fand, daß sich ein Ventil, dessen Scheibe um 0,4 Zoll uͤber die Oeffnung seines Sizes hinausragte, bei einem Druke oͤffnete, der bloß 2/3 des von dem Queksilber-Manometer angedeuteten Drukes betrug; und daß in einem anderen Falle die Entfernung von dem Stuͤzpunkte, in welche das Gewicht an dem Ventilhebel gebracht werden mußte, bei einem Druke von 4 Atmosphaͤren so groß war wie jene, die einem Druke von 5 Atmosphaͤren entspricht, wenn der Druk der Luft auf den oberen Theil des Ventiles in Anschlag gebracht wild. Mit einer Scheibe, die nur um 0,02 Zoll hinausragte, war dagegen das Verhaͤltniß des berechneten zu dem beobachteten Druke wie 1,06 zu 1. Aus den oben angefuͤhrten Versuchen mit einer Scheibe, welche um 0,1 Zoll uͤber den Ventilsiz hinausragt, ergibt sich ein geringeres Verhaͤltniß als das von Garnier angedeutete ist; sie zeigen aber uͤberdieß auch, daß die Erscheinungen nicht constant sind, indem die einzelnen Versuche mehr von einander abweichen, als das Mittel von dem berechneten Resultate. Hr. Garnier schreibt die von ihm beobachtete und entwikelte Thatsache einer Unvollkommenheit in der Beruͤhrung zwischen der Scheibe und ihrem Size zu; unsere Beobachtungen scheinen diese Ansicht zu bestaͤrken. Uebrigens erklaͤrt sich der Mangel an vollkommener Gleichheit des Drukes, bei welchem sich das Ventil unter scheinbar ganz gleichen Umstaͤnden oͤffnet, hinreichend durch die Verschiedenheit der Stellung der Scheibe, durch den verschiedenen Zustand der Oberflaͤchen, und durch das Dazwischentreten kleiner Schmuztheilchen. Weitere Aufschluͤsse in dieser Hinsicht werden jene Resultate geben, die mit dem zweiten Ventile, welches in Hinsicht auf Form, Dimensionen und Art der Graduirung mit dem ersteren uͤbereinstimmte, erzielt wurden. In folgender Tabelle sind die beobachteten Temperaturen und Druke, bei denen sich das Ventil unter den angegebenen Umstaͤnden oͤffnete, zusammengestellt; eben so ersieht man daraus den mittleren, den hoͤchsten und den niedrigsten Druk, die Differenz, den berechneten Druk und das Verhaͤltniß des mittleren Drukes zu dem berechneten Druke. Tabelle III. Textabbildung Bd. 62, S. 94 Beobachtete Temperatur; Entsprechender Druk; Mittlerer Druk; Hoͤchster Druk; Niedrigster Druk; Differenz; Berechneter Druk; Verhaͤltniß des berechneten zum mittleren Druk; Bemerkungen; Ventil gehoben. Keine Beschwerung; Erschwertes Auslassen. Ein Gewicht am zweiten Zeichen; Ventil nicht vollkommen gehoben; Gewicht am Ende; Ein Gewicht mehr; Freies Auslassen; Zwei Gewichte mehr; Drei Gewichte mehr; Vier Gewichte mehr; Fuͤnf Gewichte mehr; Vier aufgezeichnete, wahrscheinlich aber 5 Gewichte; Sechs Gewichte mehr, und Unzen Troy Die bei diesen Versuchen angewendeten Gewichte wurden am Schlusse verificirt und richtig befunden. Das Verhaͤltniß des berechneten zum beobachteten Druke steigt anfangs und nimmt dann wieder ab, woraus sich ergibt, daß die Resultate keiner Unrichtigkeit in der angewendeten Gewichtseinheit zugeschrieben werden koͤnnen. Es laͤßt sich dieß auch nicht durch einen Fehler in der Messung des Ventilsizes erklaͤren, da bei den niedrigeren Graden von Druk, bei denen das Verhaͤltniß der Einheit weit naͤher kommt, als dieß bei den hoͤheren Graden der Fall ist, ein naͤheres Zusammentreffen Statt findet. Dieß Ventil ward waͤhrend der Versuche zwei Mal eingerieben; daß es jedoch dessen ungeachtet nicht vollkommen mit dem Size in Beruͤhrung stand, ergibt sich aus dem mehrfach beobachteten Auslassen desselben vor dem Emporsteigen des Ventiles. Dieses Auslassen bei hohen Temperaturen wurde sehr bemerkbar, und nahm von dem Augenblik seines ersten Erscheinens bis zu dem Augenblik, in welchem sich das Ventil oͤffnete, sehr rasch zu. Das mittlere Verhaͤltniß des berechneten zum beobachteten Druk ist wie 1,10 zu 1; nimmt man jedoch zur Vergleichung mit dem ersten Ventile die fuͤr dieses berechnete Differenz in den Drukgraden, so wirft sich's wie 1,04 zu 1 heraus, so daß die Differenz von dem fuͤr das erste Ventil erhaltenen Verhaͤltnisse nur unbedeutend ist. Dieser Fehler der Sicherheitsventile, wegen dessen sie beim Probiren der Kessel auch nicht wohl zur Bestimmung des Drukes benuzt werden koͤnnen, waͤchst in dem Maaße als der Druk groͤßer wird, und kann auch unvollstaͤndige Pruͤfungen durch die Drukpumpe oder durch die hydraulische Presse veranlassen. Alle diese Versuche zeigen, daß auch bei dem zweiten Ventile, bei welchem die Differenz des Drukes, der unter gleichen Umstaͤnden ein Oeffnen und ein Auslassen des Ventiles bewirkte, maͤßig war, keine Adhaͤsion von irgend ungeeigneter Art Statt fand. Uebrigens darf nicht vergessen werden, daß sich alle diese Versuche lediglich auf die Scheibenventile und nicht zugleich auch auf die Kegelventile beziehen. XI. Bestimmung der Wirkung der Bodensaͤze durch directe Versuche. Die Commission war so gluͤklich in dieser Hinsicht einen Bericht uͤber die Resultate zu erhalten, die sich auf den Dampfbooten der westlichen Gewaͤsser der Vereinigten Staaten in großem Maaßstabe ergaben. Es geht hieraus hervor: 1) daß sich an besonderen Theilen der Kessel Bodensaͤze bilden, die aus kohlensaurem Kalke und anderen Salzen bestehen, die Uebertragung der Waͤrme an das Wasser verhindern, und bei niederem Wasserstande so hart wie Bakstein werden.Man sehe hieruͤber W. Littlefield, Matthew Robison, G. W. Benton, L. Hebert, Th. W. Bakewell, Th. I. Haldermann und S. H. Long im Journal of the Franklin Institute, Bd. VIII, S. 310, S. 311, S. 314, S. 379, S. 386, S. 244 und Bd. IX. S. 28. A. d. O. 2) Daß diese Ansammlungen eine uͤbermaͤßige Erhizung des Kesselbodens und ein Abblaͤttern von Metalloxyd, wodurch die Kesselwaͤnde allmaͤhlich duͤnner werden, oder auch eine solche Erhizung des Metalles erzeugen koͤnnen, daß es schon bei dem gewoͤhnlichen Druk des Dampfes nachgibt und endlich berstet; daß diese Ansammlungen also allmaͤhlich oder ploͤzlich zu einer Schwaͤchung des Kessels und zur Entleerung seines Inhaltes fuͤhren. Die Commission hat auch solche Ansammlungen, die sich bei Anwendung von hartem Quellwasser erzeugten, untersucht, und gefunden, daß diese hauptsaͤchlich aus kohlensaurem Kalk und Eisen mit Eisenoxyd und anderen in dem Wasser enthaltenen erdigen Salzen bestanden. Sie bilden, wenn sie nicht innerhalb kurzer Zwischenzeiten entfernt werden, bei der gewoͤhnlichen Benuzung der Kessel und ohne Ueberhizung derselben auf deren Boden Krusten von solcher Haͤrte, daß sie nur mit dem Meißel beseitigt werden koͤnnen. Sie bedingen, da sie den Uebergang der Hize in das Innere des Kessels erschweren, einen betraͤchtlichen Verlust an Brennmaterial, sezen den Kesselboden der Ueberhizung aus, und zerstoͤren also den Kessel selbst durch starke Abnuͤzung, wo nicht ploͤzlich durch Veranlassung von Explosionen. Die Beschaffenheit dieser Ansammlungen und die Geschwindigkeit, mit der sie sich erzeugen, wechselt natuͤrlich je nach der Beschaffenheit des zur Speisung des Kessels verwendeten Wassers. XII. Von der Spannkraft (elastic force ) des Dampfes bei den Drukgraden, unter denen er arbeitet. Die Commission glaubte den Apparat, welcher zu anderen Versuchen noͤthig war, am besten zu benuzen, wenn sie auch die Spannkraft des Dampfes bei verschiedenen Temperaturen zu bestimmen suchte. Sie verwendete daher große Sorgfalt auf die Graduirung des Manometers, auf die Regulirung der Temperatur seiner Theile etc., auf die Vergleichung der Thermometer, auf die Erhaltung der Scalen auf beilaͤufig gleicher Temperatur etc. Bei der geringen Groͤße des Kessels, und den mehrfachen Oeffnungen, welche zum Behufe verschiedener Versuche in demselben angebracht werden mußten, waren bedeutende Grade von Druk nicht wohl erreichbar; allein die Abweichungen, welche selbst bei den arbeitenden Drukgraden in den verschiedenen Tabellen der Spannkraft des Dampfes bemerkbar sind, erheischten, daß diese Versuche so weit getrieben wurden, als es ohne materielle Veraͤnderungen moͤglich waͤre. Es gelang auch wirklich ohne große Schwierigkeiten einen Druk von 10 Atmosphaͤren zu erreichen, einen Druk, der nur um einen Grad niedriger ist, als der beruͤhmte arbeitende Druk unserer Hochdrukdampfmaschinen, und der, wie es die Versuche uͤber die Sicherheitsventile wahrscheinlich machen, dem wahren arbeitenden Druke sehr nahe kommt. Eine Reihe der Resultate, welche sich bei den uͤber die schmelzbaren Platten angestellten Versuchen ergaben, ist unten in einer tabellarischen Zusammenstellung enthalten. Die Tabelle gibt die an dem im Wasser befindlichen Thermometer beobachtete Temperatur, fuͤr den Fehler in der Graduirung corrigirt; die Temperatur der Thermometerscala, aus welcher erhellt, daß keine zu bedeutenden Schwankungen in dieser gestattet wurden; die beobachtete Hoͤhe des Queksilbers im Manometer auf das Mittel reducirt; die Temperatur der Luft im Manometer; deren Volumen bei der Beobachtung; dieses Volumen auf 48° F., als auf die Temperatur der Graduirung des Manometers, bei der die einer Atmosphaͤre entsprechende Queksilbersaͤule beinahe 30 Zoll betraͤgt, reducirt; die Elasticitaͤt der comprimirten Luft in Queksilberzollen; die wegen des Fallens im Behaͤlter noͤthige Correction der Hoͤhe der Queksilbersaͤule; die hienach corrigirte Hoͤhe; die Hoͤhe nach Abzug der beinahe constanten Zahl fuͤr die Wassersaͤule zwischen dem Niveau der Dampfroͤhre und dem Behaͤlter des Manometers; die Gesammt-Elasticitaͤt in Queksilberzollen; die Elasticitaͤt in Atmosphaͤren. Die erste Zahl in der Tabelle wurde bloß deßhalb in dieselbe gesezt, um gewisse fuͤr die folgende Berechnung noͤthige Daten zu haben; sie gibt die Hoͤhe des Queksilbers im Manometer vor dem Beginne der Beobachtungen nach erfolgter Correction fuͤr den Barometerstand. Tabelle I. Textabbildung Bd. 62, S. 98 Mittel aus 4 Beobachtungen. Mittel aus 2 Beobachtungen. Mittel aus 2 Beobachtungen. Temperatur der Dampfes; Temperatur der Thermometerscala; Hoͤhe des Luftmanometers; Volumen der Luft bei der beobachteten Temperatur; Volumen der Luft bei 48°F.; Elasticitaͤt der Luft in Quecksilberzollen; 0,01 Hoͤhe des Manometers; Totalelasticitaͤt in Queksilberzollen; Spann- oder Elasticitaͤtskraft in Atmosphaͤren Eine nach diesen Beobachtungen gezogene Curve, an der die Ordinaten die Drukgrade und die Abscissen die Temperaturen vorstellen, ist ganz regelmaͤßig, bis die einem Druke von 8 Atmosphaͤren entsprechende Temperatur erreicht ist, wo sie dann ploͤzlich steigt. Diese Erscheinung erklaͤrte sich durch Untersuchung des Manometers; denn es zeigte sich, daß der Kitt, womit die Glasroͤhre an ihrem Ringe befestigt war; erweicht wurde und daher die Roͤhre emporsteigen ließ. Diesem Fehler wurde abgeholfen und einer Wiederkehr desselben fuͤr die Zukunft vorgebeugt. Wir beschlossen dann die ganze Reihe von Versuchen zu wiederholen, und sie so weit zu treiben, als es fuͤglich geschehen konnte, um wo moͤglich auch die arbeitenden Drukgrade der amerikanischen Maschinen zu umfassen. Die hiebei erzielten Resultate gibt folgende Tabelle, die wie die vorhergehende eingerichtet ist, und welche sich bis auf einen Druk von 9,91 Atmosphaͤren und bis auf eine Temperatur von 352° F. erstrekt. Tabelle II. Textabbildung Bd. 62, S. 99 Temperatur der Dampfes; Temperatur der Thermometerscala; Hoͤhe des Queksilbers im Luftmanometer; Temperatur der Luft im Manometer; Volumen der Luft bei der beobachteten Temperatur; Volumen der Luft bei 48°F.; Elasticitaͤt der Luft in Quecksilberzollen; 0,01 Hoͤhe des Manometers; Totalelasticitaͤt in Queksilberzollen; Spann- oder Elasticitaͤtskraft in Atmosphaͤren Es wurde sorgfaͤltig darauf geachtet, daß die Elasticitaͤten nicht zu rasch stiegen; die lezteren Zahlen wurden dadurch verificirt, daß wir die Temperatur eine betraͤchtliche Zeit hindurch auf gleicher Hoͤhe erhielten. Umgeht man die bei 329 3/4° angestellte Beobachtung, welche offenbar irrig aufgezeichnet ist, so erhaͤlt man nach ihnen eine ziemlich regelmaͤßige Curve. Um diesen Resultaten noch mehr Gewicht zu geben, haben wir in nachfolgender Tabelle Nr. III. auch noch jene Beobachtungen zusammengestellt, die im Laufe anderer von der Commission angestellter Versuche gemacht wurden. Die lezte dieser Tabelle angefuͤgte Columne gibt die Zahl der Beobachtungen an, aus denen das Resultat gezogen ist. Diese Tabelle sezt uns in Stand bis auf 1,43 Atmosphaͤren herabzugehen, und stimmt, in so weit sie gemeinschaftlich laufen, mit den beiden fruͤheren uͤberein. Tabelle III. Textabbildung Bd. 62, S. 100 Temperatur der Dampfes; Temperatur der Thermometerscala; Hoͤhe des Queksilbers im Luftmanometer; Temperatur der Luft im Manometer; Volumen der Luft bei der beobachteten Temperatur; Volumen der Luft bei 48°F.; Elasticitaͤt der Luft in Quecksilberzollen; 0,01 Hoͤhe des Manometers; Totalelasticitaͤt in Queksilberzollen; Spann- oder Elasticitaͤtskraft in Queksilberzollen; Zahl der Beobachtungen Eine Curve, die nach folgender, als das Mittel der vorhergehenden Tabellen zu betrachtender Tabelle gezogen waͤre, wuͤrde, wenn man von einer Beobachtung in der ersten und einer anderen in der zweiten Tabelle Umgang naͤhme, an keinem Theil um mehr dann 1/10 Atmosphaͤre von den Beobachtungen abweichen, indem die Drukgrade im Allgemeinen um weniger dann 1/10 Atmosphaͤre von dem beobachteten Druke abweichen. Tabelle der Spannkraft des Dampfes von einer bis zu zehn Atmosphaͤren. Textabbildung Bd. 62, S. 100 Druk; Beobachtete Temperatur Um unsere Resultate mit jenen der Commission der franzoͤsischen Akademie zu vergleichen, haben wir in Fig. 1 mit voller Linie eine Curve nach obiger Tabelle und eine andere, in punktirter Linie nach jenen der 30 Beobachtungen gezogen, welche die Akademie aus den unter 10 Atmosphaͤren Druk angestellten Versuchen auswaͤhlte. Die nach unseren Beobachtungen verzeichnete Curve verlaͤuft bei niederen Graden von Druk naͤher an der Linie AB, als jene der franzoͤsischen Akademie; bei mittlerem Druke faͤllt sie dagegen mit ihr zusammen, um sie dann zu durchschneiden und sich bei 10 Atmosphaͤren um 5 Grade davon zu entfernen, was bei 352 1/2° F. 0,65 einer Atmosphaͤre betraͤgt. Diese hier angegebene Differenz ist zu bedeutend, als daß sie auf Rechnung eines Fehlers an dem Apparate oder eines Irrthumes bei der Beobachtung geschrieben werden koͤnnte, wir unterwarfen daher unsere Resultate einer um so genaueren Pruͤfung, als wir eine so gewichtige Autoritaͤt gegen uns hatten. Die auf die Graduirung des Manometers verwendete Sorgfalt schien allen Irrthum von dieser Seite auszuschließen; der obere Theil der Scala war bis auf 0,05 Zoll abgetheilt, und konnte leicht bis zu einer um die Haͤlfte geringeren Distanz abgelassen werden, was bei dem hoͤchsten von uns erreichten Druk nur gegen 0,1 einer Atmosphaͤre ausmacht. Eine specifische Correction fuͤr die Capillaritaͤt wurde ermittelt und in Anwendung gebracht. In der Methode die Luft zu troknen wichen wir etwas von dem gewoͤhnlich gebraͤuchlichen Verfahren ab; und obwohl wir allen Grund hatten in diese Methode alles Vertrauen zu sezen, so untersuchten wir doch, welche Wirkung hervorgehen wuͤrde, wenn die Luft mit Feuchtigkeit gesaͤttigt waͤre. Neuere Versuche uͤber den Durchgang von Gasen aus und in Gefaͤße, welche sich uͤber Queksilber befinden, und Beobachtungen, welche hiemit in Verbindung stehen, rechtfertigen uͤberdieß die Vermuthung, daß trokene, in einem glaͤsernen Gefaͤße uͤber Queksilber, dessen Oberflaͤche mit Wasser bedekt ist, stehende Luft mit Dampf geschwaͤngert werden kann. Wir haben den Irrthum, der hieraus erwachsen koͤnnte, fuͤr die hoͤchsten und niedrigsten Resultate der Tabelle II. berechnet.Wenn v das Volumen der feuchten und v' jenes der ihr entsprechenden trokenen Luft ist; wenn e die Elasticitaͤt der durch die Feuchtigkeit ausgedehnten und e' jene der trokenen Luft ist, welche in Hinsicht auf Elasticitaͤtskraft dem Gemenge gleichkommt; und wenn t die Spannung des Dampfes in der Luft ist, so werden sich, indem das Volumen der Luft durch das Vorhandenseyn von Feuchtigkeit vermehrt wird, die Elasticitaͤten umgekehrt wie die Raumtheile verhalten.D.h. e : e' = v' : v, wornach v = ev/e',da aber e = e' – t, so ist v' = v – vt/e'.Diese Gleichung ist bei jedem Druke richtig, wenn wir den Raum, der urspruͤnglich mit Feuchtigkeit gesaͤttigt werden soll, voraussezen; denn so wie der Raum kleiner wird, wird ein Theil des Dampfes in Wasser verwandelt. Der Werth fuͤr e' kann fuͤr jeden Fall aus der Tabelle entnommen werden. Einige Beispiele werden dieß zeigen.Nach der ersten Linie der Tabelle Nr. II ist v = 7,695 und e' = 25,67; nach Dalton's Versuchen ist t 48° entsprechend 0,35 Zoll. Mithin istv' = 7,695 – (7,695 × 0,35)/25,67 oder v' = 7,495.Fuͤr 248 1/4° gibt die Tabelle Nr. II v'= 4,32, e' = 46,19, und die Temperatur 53°, wonach t = 0,41 und v' = 4,28 bei 53°, und wonach die Elasticitaͤtskraͤft des Dampfes 1,94 Atmosphaͤren.Auf gleiche Weise ist fuͤr 352° v' = 0,732 bei 58°; und das erste Resultat fuͤr v, jenes fuͤr 48°, welches 7,495 Volumen gibt, macht den entsprechenden Druk 9,78. Diese Zahl weicht bloß um 0,13 einer Atmosphaͤre von jener in der Tabelle ab. A. d. O. und hienach gefunden, daß fuͤr 248 1/4° die Spannung des Dampfes 1,96 anstatt 1,97 und fuͤr 352 9,78 anstatt 9,91 betraͤgt, wonach sich also die Differenz bei den in der Tabelle Nr. II gegebenen Zahlen auf 0,01 und 0,13 belaͤuft. Da diese Annahme hienach nicht wohl geeignet war das Nichtuͤbereinstimmen unserer Resultate mit jenen der franzoͤsischen Akademie zu erklaͤren, sondern vielmehr bis auf einen gewissen Grad fuͤr willkuͤrlich gehalten werden mußte, so verglichen wir nunmehr zunaͤchst die von den Sicherheitsventilen erzielten Resultate. Diese Ventile, welche von dem Manometer unabhaͤngig graduirt worden waren, gaben, wie bereits gesagt worden ist, Drukgrade, welche um 4 und 10 Proc. hoͤher waren, als jene, die der Manometer andeutete. Diese unabhaͤngigen, durch Versuche erlangten Daten gaben uns einen Beweis mehr, daß unsere Resultate wahrscheinlich nicht zu hoch sind. Die Spann- oder Elasticitaͤtskraft des Dampfes betreffende Frage wurde bereits mehrfach und mit sehr verschiedenem Erfolge untersucht. Wir glaubten daher, den gegenwaͤrtigen Stand unseres Wissens dadurch anschaulich machen zu muͤssen, daß wir die vorzuͤglichsten dieser Versuche, in so fern sie bei hoͤheren Temperaturen, als bei 212° F. vorgenommen wurden, mit den unserigen verglichen. Die erste der folgenden Tabellen enthaͤlt in dieser Beziehung eine Zusammenstellung unserer Versuche mit jenen der HH. Robison Aus Robison's Mechan. Philosophy. Vol. II., Ure Aus den Philosophical Transactions fuͤr 1818. und Taylor.Aus dem Philosophical Magazine. Vol. IX. Die beiden erstgenannten Physiker bedienten sich bei ihren Versuchen eines offenen Queksilbermanometers, und die Thermometer waren dem Druke des Dampfes ausgesezt. Dieser leztere Umstand mochte dahin abzielen, die beobachtete Temperatur etwas zu hoch und den beobachteten Druk im Verhaͤltnisse zur Temperatur etwas zu niedrig zu stellen. Elasticitaͤtskraft des Dampfes in Atmosphaͤren. Textabbildung Bd. 62, S. 103 Temperatur des Dampfes in Fahrenheit; Graden; Commission des Franklin Institutes; Professor Robison; Differenz; Dr. Ure; Hr. Taylor Wir haben hier die Watt'schen Versuche umgangen, indem Watt selbst deren Genauigkeit bezweifelte und sich auf die Versuche des Hrn. Southern, die in der naͤchsten Tabelle gegeben werden sollen, bezieht. Die Resultate der Commission fallen saͤmmtlich unter jene Robison's, wobei die beiden Extreme – 0,14 und – 0,40 einer Atmosphaͤre betragen; sie naͤhern sich mehr den Versuchen des Dr. Ure, indem sich hier die beiden Extreme der Differenz auf – 0,06 und + 0,12 belaufen; noch mehr stimmen sie jedoch mit jenen Taylor's uͤberein, die sie im Allgemeinen um ein Geringes uͤbersteigen. Die einem Druke von 6 Atmosphaͤren entsprechende Temperatur betraͤgt nach unserer Tabelle 315 1/2°, nach jener Taylor's 320°, und nach jener der franzoͤsischen Commission 320,4°, wonach also die beiden lezteren ziemlich genau zusammenstimmen. In folgender Tabelle sind unsere Versuche mit jenen des Hrn. Southern, des Hrn. Prof. Arzberger in Wien und der Commission der Pariser Akademie verglichen. Ersterer maaß die verschiedenen Grade von Druk mittelst eines Kolbenventiles, welches zum Theil durch einen Queksilbermanometer controlirt worden seyn soll; der zweite bestimmte sie mittelst eines staͤhlernen Kugelventiles; die dritte endlich wendete einen geschlossenen, Luft enthaltenden Manometer an. Die Zahlen der von dieser lezteren angegebenen Resultate sind von einer empyrischen Formel, welche die Versuche so ziemlich genau repraͤsentiren soll, abgeleitet. Textabbildung Bd. 62, S. 104 Druk im Atmosphaͤren; Nach den Versuchen der Commission des Franklin Institutes; Nach Hr. Southern; Differenz; Nach Prof. Arzberger; Nach der Commission der franzoͤsischen Akademie 1,97 Atmosphaͤren. 2,96 Atmosphaͤren. A. d. O. Nach allen diesen Vergleichungen scheint es, daß die von uns fuͤr bestimmte Temperaturen angegebenen Grade von Druk von 1 bis zu 3 1/2 Atmosphaͤren niedriger stehen als jene des Hrn. Prof. Robison; daß sie von 1 bis zu 5 1/2 Atmosphaͤren gleichfalls niedriger stehen als jene des Hrn. Dr. Ure mit Ausnahme des hoͤchsten Drukes, der jedoch nur um wenig abwich; daß sie von 1 bis zu 2 3/4 Atmosphaͤren jenen des Hrn. Taylor beinahe gleichkommen, waͤhrend sie von 2 3/4 bis zu 6 Atmosphaͤren hoͤher stehen als diese, und daß sie hoͤher als jene des Hrn. Southern, noch viel hoͤher als jene des Hrn. Arzberger, und eben so hoͤher als jene der Pariser Commission stehen. Die von uns fuͤr einen Druk von 8 Atmosphaͤren angegebene Temperatur weicht beilaͤufig um drei Grade von jener ab, welche Christian fuͤr 7,8 Atmosphaͤren festsezte, naͤmlich von 337° F. Die empyrische Formel, welche nach der Pariser Commission daß Verhaͤltniß zwischen dem Druke und der Temperatur des Dampfes ausdruͤkt, ist e = (a + nt)⁵, wobei e die Elasticitaͤts- oder Spannkraft des Dampfes, t die Temperatur und a und n zwei constante Zahlen sind, welche gleich 5 durch Beobachtung bestimmt werden. Tredgold hat fruͤher eine dieser aͤhnliche Formel gegeben, welche mit den besten, ihm zur Einsicht dienenden Versuchen uͤbereinstimmte, und welche auch bereits mit unseren Resultaten verglichen wurde. Von dieser Formel bemerkt die Pariser Commission, daß die Zahlen, die sie gibt, fuͤr die niedere Temperatur besser mit ihren Versuchen uͤbereinstimmen, als die aus ihrer eigenen Formel berechneten Zahlen. Abgesehen von den Differenzen, welche an bei den Formeln zwischen den numerischen Coëfficienten Statt finden, hat die Tredgold'sche Formel auch die Zahl 6 anstatt der Zahl 5 als Zaͤhler; d.h. mit anderen Worten: die Elasticitaͤt waͤchst rascher mit der Temperatur, als dieß nach der Formel der franzoͤsischen Commission der Fall ist. Mit diesem Geseze treffen nun auch unsere Versuche zusammen, indem der Zaͤhler 6 weit besser auf deren Resultate paßt als der Zaͤhler 5. Die von uns zur Bezeichnung unserer Resultate angenommene empyrische Formel ist daher: e = (0,00333 t + 1)⁶ worin e die Elasticitaͤt des Dampfes in Atmosphaͤren, und t der Temperaturuͤberschuß uͤber dem Siedepunkte des Wassers in Fahrenheit'schen Graden ist. Diese Formel stimmt bei den hoͤheren Graden von Druk ziemlich gut mit unseren Versuchen uͤberein; bei anderen Graden von Druk fallen ihre Angaben bisweilen etwas uͤber, bisweilen unter dieselben. Dieß ergibt sich, wenn man die Werthe fuͤr t Die Formel gibt t = (e⅙ – 1)/0,00333 oderLog. t = log. (e⅙ – 1) – log. 0,00333. A. d. R. fuͤr die verschiedenen Grade von Druk, welche oben in der Tabelle der Spannkraft des Dampfes von 1 bis zu 10 Atmosphaͤren erwaͤhnt wurden, berechnet; und wenn man dieselben mit den durch Versuche ermittelten Zahlen vergleicht. Folgende Tabelle zeigt dieß augenscheinlich. Vergleich der nach der Formel berechneten Temperatur mit der bei den Versuchen beobachteten. Textabbildung Bd. 62, S. 105 Spann- oder Elasticitaͤtskraft; Berechnete Temperatur; Beobachtete Temperatur; Differenz Aus dieser Vergleichung stellt sich hieraus, daß bei den niedrigeren Temperaturen die von der Formel angegebenen Temperaturen zu rasch steigen, waͤhrend von 4 bis zu 10 Atmosphaͤren hinauf die zwischen den berechneten und den mittleren Temperaturen bestehenden Differenzen weniger als 1 1/2° F. betragen. Die Differenzen sind bald positiv, bald negativ, was fuͤr die Richtigkeit, mit der die Formel das Gesez der Zunahme der Elasticitaͤt bei gewissen Temperaturen andeutet, spricht. Die Commission schließt mit der Bemerkung, daß, wenn auch die Differenzen zwischen den Resultaten einzelner Beobachter groͤßer sind, als sie bei dem gegenwaͤrtigen Stande der Wissenschaft seyn sollten, man doch das Verhaͤltniß zwischen der Temperatur und dem Druke des Dampfes fuͤr hinreichend hergestellt und begruͤndet halten kann, und zwar selbst bei solchen Graden von Druk, die die gewoͤhnlich angewandten Drukgrade uͤbersteigen.Die Commission, deren Arbeiten und Resultate in obigem Berichte dargelegt sind, bestand unter dem Vorsize des Hrn. Prof. Alex. D. Baihe aus den HH. Robert Hare, M. D., S. V. Merrick, W. H. Keating, Is. Lukens, Jam. I. Rush, Jam. Ronaldson, Freder. Graff, R. M. Patterson, M. D., I. K. Mitchell, M. D., Benj. Reeves, George Fox, T. P. Joxes, M. D., W. R. Johnson, M. W. Baldwin, Jam. P. Espy, George Merrick.