Druck und Schwere der Luft.

Fig. 35.Das Instrument, durch welches der Druck der Luft gemessen wird, heißt Barometer, wohl auch im gemeinen Leben Wetterglas. Es besteht in einer gläsernen Röhre, deren oberes Ende zugeschmolzen ist, während das untere Ende derselben gewöhnlich umgebogen ist und in ein kugelförmiges oder birnförmiges Gefäß ausläuft, welches offen ist. Diese Röhre, welche etwas über 28 Zoll oder 760 Millimeter lang sein muß, wird mit Quecksilber angefüllt, nachdem jedoch so viel als möglich zuvor die Luft daraus entfernt worden ist. Ebenso müssen zuvor alle Lufttheilchen aus dem Quecksilber durch Kochen ausgetrieben werden. Doch muß man bei diesem Auskochen vorsichtig zu Werke gehen, daß nicht etwa die Glasröhre zerbricht und das Quecksilber in das Feuer läuft, da die dann entstehenden Quecksilberdämpfe giftig und beim Einathmen lebensgefährlich sind. – Da der Druck der Luft sehr veränderlich, bald größer, bald geringer ist, so wird auch die Höhe der Quecksilbersäule in dem längeren Schenkel der Röhre bald höher, bald niedriger sein. Man kann daher schließen: je höher die Quecksilbersäule in dem längeren Schenkel steht, desto größer muß der Druck der Luft sein; je niedriger dagegen die Quecksilbersäule in dem längeren Schenkel steht, desto geringer muß der Druck der Luft sein. Je höher ferner die Quecksilbersäule in dem längeren Schenkel steht, desto weniger Quecksilber ist in dem kugelförmigen Gefäße des kleinen Schenkels; dagegen ist desto mehr Quecksilber darin, je niedriger die Quecksilbersäule in dem längeren Schenkel steht. Auch muß man bedenken, daß das Quecksilber in dem unteren Stücke des längeren Schenkels, welches dem kleineren Schenkel der Röhre gleich ist, durch das in dem letzteren Schenkel befindliche Quecksilber getragen wird, und daß daher die Quecksilbersäule, welche durch den Luftdruck gehalten wird, erst von diesem Theile des längeren Schenkels anfängt. An dem oberen Ende des längeren Schenkels ist eine Skala angebracht, an der man beobachten kann, wie weit das Quecksilber gestiegen oder gefallen ist. Dieses Instrument heißt darum auch Wetterglas, weil es zugleich bevorstehende Aenderungen des Wetters andeutet. Der Grund davon liegt darin, daß die mit Feuchtigkeit erfüllte warme, also leichtere Luft einen geringeren Druck ausübt, als völlig trockne und kalte, also schwerere Luft; weswegen im ersteren Falle das Barometer fällt, während es im letzteren steigt. Dazu kommt, daß der Wechsel der Luftströmung gewöhnlich in den oberen Regionen früher als in den unteren eintritt, und indem derselbe den Luftdruck vermehrt oder vermindert,das Barometer schon steigt oder fällt, ehe noch die Drehung der Windfahne eine Aenderung des in den unteren Regionen herrschenden Windes angezeigt hat und ein Witterungswechsel eingetreten ist. Das Steigen des Quecksilbers im Barometer zeigt daher in der Regel schönes Wetter an, während das Fallen desselben Regenwetter ankündigt. – Der Druck der Luft wurde zuerst vonTorricelli, einem SchülerGalilei's, im Jahre 1643 entdeckt und durch einen Versuch nachgewiesen, aus welchem sich später das Barometer entwickelte.

Fig. 35.

Das Instrument, durch welches der Druck der Luft gemessen wird, heißt Barometer, wohl auch im gemeinen Leben Wetterglas. Es besteht in einer gläsernen Röhre, deren oberes Ende zugeschmolzen ist, während das untere Ende derselben gewöhnlich umgebogen ist und in ein kugelförmiges oder birnförmiges Gefäß ausläuft, welches offen ist. Diese Röhre, welche etwas über 28 Zoll oder 760 Millimeter lang sein muß, wird mit Quecksilber angefüllt, nachdem jedoch so viel als möglich zuvor die Luft daraus entfernt worden ist. Ebenso müssen zuvor alle Lufttheilchen aus dem Quecksilber durch Kochen ausgetrieben werden. Doch muß man bei diesem Auskochen vorsichtig zu Werke gehen, daß nicht etwa die Glasröhre zerbricht und das Quecksilber in das Feuer läuft, da die dann entstehenden Quecksilberdämpfe giftig und beim Einathmen lebensgefährlich sind. – Da der Druck der Luft sehr veränderlich, bald größer, bald geringer ist, so wird auch die Höhe der Quecksilbersäule in dem längeren Schenkel der Röhre bald höher, bald niedriger sein. Man kann daher schließen: je höher die Quecksilbersäule in dem längeren Schenkel steht, desto größer muß der Druck der Luft sein; je niedriger dagegen die Quecksilbersäule in dem längeren Schenkel steht, desto geringer muß der Druck der Luft sein. Je höher ferner die Quecksilbersäule in dem längeren Schenkel steht, desto weniger Quecksilber ist in dem kugelförmigen Gefäße des kleinen Schenkels; dagegen ist desto mehr Quecksilber darin, je niedriger die Quecksilbersäule in dem längeren Schenkel steht. Auch muß man bedenken, daß das Quecksilber in dem unteren Stücke des längeren Schenkels, welches dem kleineren Schenkel der Röhre gleich ist, durch das in dem letzteren Schenkel befindliche Quecksilber getragen wird, und daß daher die Quecksilbersäule, welche durch den Luftdruck gehalten wird, erst von diesem Theile des längeren Schenkels anfängt. An dem oberen Ende des längeren Schenkels ist eine Skala angebracht, an der man beobachten kann, wie weit das Quecksilber gestiegen oder gefallen ist. Dieses Instrument heißt darum auch Wetterglas, weil es zugleich bevorstehende Aenderungen des Wetters andeutet. Der Grund davon liegt darin, daß die mit Feuchtigkeit erfüllte warme, also leichtere Luft einen geringeren Druck ausübt, als völlig trockne und kalte, also schwerere Luft; weswegen im ersteren Falle das Barometer fällt, während es im letzteren steigt. Dazu kommt, daß der Wechsel der Luftströmung gewöhnlich in den oberen Regionen früher als in den unteren eintritt, und indem derselbe den Luftdruck vermehrt oder vermindert,das Barometer schon steigt oder fällt, ehe noch die Drehung der Windfahne eine Aenderung des in den unteren Regionen herrschenden Windes angezeigt hat und ein Witterungswechsel eingetreten ist. Das Steigen des Quecksilbers im Barometer zeigt daher in der Regel schönes Wetter an, während das Fallen desselben Regenwetter ankündigt. – Der Druck der Luft wurde zuerst vonTorricelli, einem SchülerGalilei's, im Jahre 1643 entdeckt und durch einen Versuch nachgewiesen, aus welchem sich später das Barometer entwickelte.

172. Warumfällt das Quecksilber in dem Barometer, das wir beim Ersteigen eines Berges bei uns führen?

Weil, je weiter wir uns von dem Meeresspiegel entfernen, oder je höher wir steigen, eine desto kürzere und darum leichtere Luftsäule auf das Quecksilber des Barometers drückt und dieses daher, seiner Schwerkraft folgend, etwas herabsinken muß. Auf dem Brocken steht die Quecksilbersäule im Barometer nur 640 Millimeter, auf dem Montblanc sogar nur 330 Millimeter hoch, während sie am Meeresspiegel 760 Millimeter hoch steht. Man kann daher auch das Barometer benutzen, um Bergeshöhen zu messen. Jeder Millimeter, um den das Barometer fällt, entspricht in den unteren Regionen einer Höhe von 10½ Meter.

173. Warumfällt das Quecksilber im Barometer bei feuchtem Wetter?

Weildie Luft um so stärkeren Druck ausübt und um so elastischer ist, je vollkommener luftartig die mit ihr gemischten Dünste sind, der Luftdruck dagegen um so geringer, die Luft um so weniger elastisch ist, je mehr wässriger Natur ihre Dünste werden, wie es bei feuchtem Wetter der Fall ist. Der geringere Luftdruck bewirkt daher, daß die Quecksilbersäule im Barometer bei feuchtem Wetter fällt.

174. Warumsteigt das Wasser in Pumpen nicht höher als 32 Fuß oder 10 Meter empor?

Weildurch den Druck der äußeren Luft, welcher das Wasser in den luftleeren Raum der Pumpenröhre hineindrängt, nur eine Wassersäule gehoben werden kann, die dem Drucke der Luft das Gleichgewicht hält. Das ist aber eine Wassersäule von 32 Fuß oder 10 Meter Höhe. Von dem 14mal schwereren Quecksilber vermag darum nur eine Säule von dem 14ten Theile dieserHöhe, also von 28 Zoll oder 760 Millimeter Höhe, durch den Druck der atmosphärischen Luft getragen zu werden.

175. Warumbehält eine mit Wasser angefüllte Flasche, die man blos mit der Mündung in's Wasser taucht, während der übrige Theil derselben über die Oberfläche desselben hervorragt, ihr ganzes darin befindliches Wasser?

Weilder Druck der atmosphärischen Luft auf die Oberfläche des Wassers, in das man die Mündung der Flasche getaucht hat, so groß ist, daß das in der Flasche befindliche Wasser durch diesen Druck getragen wird; der Druck der atmosphärischen Luft vermag ja sogar, wie wir gesehen haben, eine Wassersäule von 32 Fuß oder 10 Meter Höhe zu tragen.

Fig. 36.

176. Warumbleibt das Wasser in einem Glase, auf dessen Rand man ein Stück steifes Papier drückt, wenn man die eine Hand auf das Papier legt, das Glas mit der andern umdreht, und darauf die auf das Papier gelegte Hand wegzieht?

Weilder Druck der atmosphärischen Luft das im Glase befindliche Wasser trägt, dem Drucke der Luft von unten aber kein Luftdruck auf die Oberfläche des Wassers entgegenwirkt, wodurch der Druck von unten aufgehoben würde. Das Papierblatt dient nur dazu, zu verhindern, daß das Wasser und die drückende Luft sich gegenseitig ausweichen, die Luft in dem Wasser emporsteigen und das Wasser an Stelle der ausweichenden Luft herabsinken kann. Zieht man daher das Papier unter dem Glase hinweg, so stürzt das Wasser sogleich wegen des geringen Zusammenhanges seiner Theilchen heraus.

177. Warumläuft keine Flüssigkeit aus einem Fasse beim Oeffnen des Hahnes heraus, wenn das Spundloch oben durch den Spund verschlossen ist?

Weilder Druck der Luft auf die Oeffnung des Hahnes das Herausströmen der Flüssigkeit hindert, so lange der Verschluß des oberen Spundlochs der Luft nicht gestattet, auf die Oberfläche der Flüssigkeit zu drücken und dadurch den unteren Luftdruck aufzuheben. Würde dagegen das Spundloch geöffnet, so würde die Flüssigkeit zum Hahne herausströmen, da in diesem Falle die Luft von oben eben so stark drückte als von unten.

Fig. 37.

178. Warumströmt Wasser aus einem Brunnen heraus, wenn wir pumpen?

Weildurch das Herausziehen der Pumpenstange ein luftleerer Raum in dem unteren Theile der Brunnenröhre zwischen dem Kolben an der Stange und der Wasserfläche entsteht, und daher durch den Druck der Luft auf die Oberfläche des Wassers Letzteres in die Brunnenröhre hineingetrieben wird, indem es das unten befindliche Ventil öffnet. Wird daher die Pumpenstange wieder hinuntergedrückt, so kann, da das untere Ventil durch den Druck wieder verschlossen wird, das in die Röhre eingedrungene Wasser nicht wieder auf diesem Wege entweichen; es ist daher genöthigt, das Ventil des Kolbens zu öffnen und so zu der Seitenröhre des Brunnens auszuströmen.

179. Warumkönnen wir in beengender Kleidung nicht recht kräftig Athem holen?

Weilwir beim Athmen nur dadurch Luft in unsere Lungen bringen, daß wir den Brustkasten mit Hülfe der Brustmuskeln erweitern und dadurch einen luftverdünnten Raum in den Lungen herstellen, in welchen die äußere Luft hineinströmt. Beim Ausathmen verengen wir den Brustkasten und drücken die Lungen zusammen, so daß die verdichtete Luft durch die Luftröhre nach außen tritt. Bei enger Kleidung sind aber unsere Brustmuskeln verhindert, den Brustkasten gehörig zu erweitern. Da nun von der Athmung die Versorgung unseres Körpers mit ernährendem Blute abhängt, so begreift man wohl, wie schädlich beengende Kleider, namentlich Schnürleiber für die Gesundheit sein müssen.

180. Warumfließt beim Trinken die Flüssigkeit in unsern Mund hinein?

Weildie Luft auf die Oberfläche des Getränkes drückt, während durch Erweiterung des Brustkastens und der Lungen in diesen und in unserer Mundhöhle ein luftverdünnter Raum gebildet wird. Es wirkt daher dem äußern auf die Oberfläche des Getränkes wirkenden Luftdrucke kein jenem das Gleichgewicht haltender Druck der inneren verdünnten Luft entgegen, so daß durchden äußeren Luftdruck das Getränk in unsern Mund hineingetrieben wird.

Fig. 38.

181. Warumkann man mit einem Stechheber Wein aus einem Fasse heben?

Weilder Stechheber, wenn er in das Faß getaucht wird, sich zwar mit Wein füllt, so lange die obere Oeffnung frei ist, der Luftdruck also oben und unten gleichmäßig wirkt, der Wein dagegen nicht ausfließen kann, wenn man den Stechheber herausnimmt, nachdem man die obere Oeffnung desselben mit dem Finger verschlossen hat. In dem letzteren Falle ist nämlich der Luftdruck von oben her nicht vorhanden, und die Luft trägt daher die Flüssigkeitssäule in dem Stechheber, auf die sie nur von unten drückt.

Fig. 39.

182. Warumkann man vermittelst eines Hebers Flüssigkeiten aus einem Gefäß in ein anderes überfüllen?

Weil, während der kürzere Schenkel des Hebers sich in der Flüssigkeit befindet und aus dem längeren mit dem Munde die Luft zum Theil herausgezogen wird, ein luftverdünnter Raum im Heber entsteht, in welchen der Druck der Luft auf die Oberfläche der Flüssigkeit Letztere hineintreibt, worauf dann die Flüssigkeit in dem längeren Schenkel herabfällt und nach Belieben in ein Gefäß hineingelassen werden kann. Jedoch darf der kürzere Schenkel des Hebers nicht über 32 Fuß oder 10 Meter lang sein, da der Druck der atmosphärischen Luft nur eine Wassersäule von dieser Höhe trägt. Auch muß der kürzere Schenkel des Hebers sich in der Flüssigkeit selbst, nicht blos im Gefäße befinden.

183. Warumfühlt der Mensch den Druck nicht, welchen die umgebende Luft auf ihn äußert?

Weildieser Druck von allen Seiten gleichförmig ist und ihm das Gleichgewicht durch die in den Höhlen unseres Körpers befindliche Luft gehalten wird, die sich vermöge ihrer Elasticität mit ebenso großer Kraft auszudehnen strebt, als sie durch die äußere Luft zusammengedrückt wird. Der Druck der Luft beträgt auf jeden Quadratcentimeter ungefähr 21/15Pfund, da so viel eine Quecksilbersäule von 760 Millimeter Höhe und 1 Quadratcentimeter Grundfläche, die einer Luftsäule von derselben Grundflächedas Gleichgewicht hält, wiegt. Der ganze Luftdruck beträgt daher bei einem erwachsenen Menschen, welcher eine Oberfläche von ungefähr 1½ Quadratmeter dem Drucke der Luft darbietet, über 30000 Pfund. Drückte die Luft auf den Menschen nur voneinerSeite, so würde es für ihn unmöglich sein, sich nach dieser Seite hin zu bewegen.

184. Warumspritzt oft aus den Poren unserer Haut, besonders aus Lippen und Nasenöffnungen, Blut heraus, wenn wir sehr hohe Berge erstiegen haben?

Weildie Luftsäule, welche auf unsern Körper drückt, auf den Bergen nicht so hoch ist, wie in der Ebene, und daher einen geringeren Druck auf denselben ausübt, wodurch aber auch der Gegendruck vermindert wird, welcher bisher der dichten Luft im Innern unseres Körpers das Gleichgewicht hielt. Diese innere Luft dehnt sich daher gewaltsam aus und sprengt die kleinen Blutgefäße, aus denen nun das Blut hervorspritzt.

185. Warumermüden Reisende auf hohen Bergen und selbst bei Wanderungen über sehr hochgelegene Ebenen leichter als in der Tiefebene?

Weilwir beim Gehen nicht das ganze Gewicht unserer Arme und Beine zu heben haben, sondern die atmosphärische Luft sie uns tragen hilft, diese aber auf hohen Bergen viel weniger dicht ist und darum auch viel weniger zu tragen vermag als unten in der Ebene. Die Arm- und Beinknochen befinden sich nämlich mit ihren halbkugelförmig abgerundeten Enden (Köpfen) in ebenso ausgetieften Höhlungen (Pfannen) anderer Knochen; der Zwischenraum zwischen ihnen ist aber äußerlich durch mehrere luftdicht anschließende Häute von der atmosphärischen Luft abgesperrt, so daß diese die Gliedmaßen an den Körper andrückt. Wenn man daher an einem menschlichen Leichnam alle Muskeln durchschneidet, welche das Gelenk am Becken umgeben, so fällt das herabhängende Bein doch nicht ab. Sobald man aber die Pfanne des Beckenknochens durchbohrt, so daß die äußere Luft in den inneren Zwischenraum dringen kann, fällt das Bein sofort ab.

186. Warumfühlen wir oft bei übermäßiger Hitze, oder kurz vor heftigen Stürmen, solche Schwere, Müdigkeit und Unbehaglichkeit in den Gliedern?

Weildie durch Wärme oder andere Ursachen stark verdünnte und darum leichtere Luft, zumal wenn sie mit Feuchtigkeit erfülltist, nicht in der gewöhnlichen Stärke auf uns drückt und darum die in unserm Körper befindliche Luft nicht im Gleichgewicht erhält, letztere daher, indem sie bei ihrem Bestreben, sich auszudehnen, einen Druck auf Gefäße und Nerven ausübt, unserer Empfindung Unannehmlichkeiten verursacht.

187. Warumströmt aus einer gut zugestöpselten, mit Luft in der Ebene angefüllten Flasche die Luft mit einiger Heftigkeit aus, wenn wir sie auf einem sehr hohen Berge öffnen?

Weildie untere Luft, welche die ganze darüber stehende Luftsäule zu tragen hat, eine größere Dichtigkeit besitzt, als die obere, und darum auch einen größeren Druck als diese ausübt. Daher strömt die erstere so lange aus, bis das Gleichgewicht mit der letzteren hergestellt ist.

188. Warumzerbrechen zuweilen flache mit Flechtwerk bedeckte Glasflaschen, deren sich Reisende zu bedienen pflegen, während aus denselben getrunken wird?

Weildie mit Flüssigkeit zuvor angefüllte Flasche, sobald ein Theil ihres Inhalts durch das Trinken daraus entfernt wird, am untern Theile einen luftleeren Raum darbietet, und daher dem Drucke der äußern Luft auf die flachen Seiten des Glases kein Druck von innen das Gegengewicht hält, so daß das schwache Glas dem äußeren Drucke nachgiebt und zerbricht.

Fig. 40.

189. Warumwerden zwei hohle Halbkugeln, die an einander passen und luftdicht oder hermetisch verschlossen sind, wenn vermittelst einer Luftpumpe die Luft aus dem hohlen Raume derselben entfernt wird, so fest an einander gedrückt, daß kein Mensch im Stande ist, sie zu trennen?

Weildie äußere Luft mit ihrem ganzen Gewichte auf die Halbkugeln drückt, während keine innere Luft diesem Drucke das Gegengewicht hält. Da der Druck der äußeren Luft auf jeden Quadratcentimeter 21/15Pfund beträgt, so muß der auf die ganze Oberfläche der Kugel ausgeübte Druck, selbst bei einem nicht bedeutenden Umfange derselben, bis auf mehrere Centner steigen. Läßt man durch eine kleine Oeffnung Luft hineindringen, so wird der Gegendruck von innen wieder hergestellt, und die Halbkugeln lassen sich mit Leichtigkeit von einander trennen. Diese Halbkugeln werden auch die Magdeburger Halbkugeln genannt, weilOtto von Guericke, Bürgermeistervon Magdeburg, sie im Jahre 1654 zuerst anwandte, um auf dem Reichstage zu Regensburg vor dem Kaiser und den Reichsfürsten die Wirkungen der von ihm im Jahre 1650 erfundenen Luftpumpe zu zeigen; 16 Pferde waren erst im Stande, die Halbkugeln auseinander zu reißen, die nur eine Magdeburger Elle im Durchmesser hatten. Der Druck der Luft, welcher sie zusammenpreßte, kam etwa dem Gewichte von 6800 Pfund gleich.

190. Warumschwillt eine Blase, in der eine kleine Menge Luft enthalten ist, in einem dicht verschlossenen, durch die Luftpumpe luftleer gemachten Raume an?

Weilzugleich mit der Dichtigkeit der die Blase umgebenden Luft beim Auspumpen sich auch der Druck auf die Blase von Außen vermindert, und daher die innere Luft, durch keinen Gegendruck mehr gehindert, die Blase auftreibt, indem sich diese innere Luft in einen größeren Raum auszudehnen strebt.

191. Warumzerbricht eine zugestöpselte, mit Luft angefüllte Flasche von dünnem Glase in einem luftleeren Raume?

Weildurch das Auspumpen der Luft der Gegendruck aufgehoben ist, den die äußere Luft dem Drucke der in der Flasche enthaltenen Luft entgegensetzt, und letztere daher, indem sie sich weiter auszudehnen strebt, das Glas auseinander treibt.

192. Warumentledigt sich ein Ei, in das man an seinem spitzen Ende ein kleines Loch macht, seines Inhalts, wenn es mit dem spitzen Ende nach unten in einen luftverdünnten Raum gebracht wird?

Weildas Ei an seinem oberen runden Ende zwischen der Schaale und der lederartigen Haut etwas Luft enthält, bei Verdünnung der äußeren Luft daher die sich ausdehnende innere Luft den Inhalt des Eies durch die Oeffnung hinaustreibt. Bringt man das Ei wieder in die gewöhnliche atmosphärische Luft, so treibt der Druck derselben den Inhalt wieder zurück.

193. Warumerhält ein eingeschrumpfter Apfel im luftleeren Raume wieder die Rundung und Glätte des frischen?

Weil, bei aufgehobenem Gegendruck der äußeren Luft, die innere, unter der Schale des Apfels befindliche Luft sich ausdehnt und daher die Schale auftreibt, so daß die eingeschrumpfte Gestalt des Apfels sich wieder in eine volle verwandelt.

194. Warumschwillt ein Frosch an, wenn er sich unter einer gläsernen Glocke befindet, aus der man die Luft zum Theil ausgepumpt hat?

Weilbeim Mangel an äußerer Luft, die auf die Oberfläche des Frosches drückt, die zwischen den Häuten des Frosches befindliche Luft sich ausdehnt und die Häute auseinander treibt, indem der äußere Gegendruck, welcher dem inneren Drucke das Gegengewicht hielt, bei der Entfernung der äußeren Luft aufgehört hat. Der Frosch kehrt erst wieder nach Zulassung der Luft in seine vorige Gestalt zurück.

Fig. 41.

195. Warumwird eine gläserne Glocke, die man auf den Teller einer Luftpumpe setzt, wenn man nur ein wenig von der darin enthaltenen Luft auspumpt, so fest an den Teller angedrückt, daß man durchaus nicht im Stande ist, sie wegzunehmen?

Weildie äußere Luft auf den oberen Theil der Glocke drückt und zwar mit der Kraft einer Quecksilbersäule von 760 Millimeter Höhe, deren Grundfläche dem Umfang der Glocke gleich ist, oder was einerlei ist, mit der Kraft einer Wassersäule von 10 Meter Höhe und der gleichen Grundfläche, während keine oder doch nur eine sehr verdünnte Luft von innen dem äußeren Drucke das Gleichgewicht halten kann. Die Folge wird also sein, daß die Glocke mit einer dem Gewichte der Quecksilbersäule gleichen Kraft auf den Teller der Luftpumpe aufgedrückt wird, so daß man sie nicht davon wegnehmen kann. Bei einer Glocke von nur 15 Centimeter Durchmesser würde der Druck der Luft 365 Pfund betragen.

196. Warumwird, wenn man einen oben und unten offenen Cylinder oben mit einer genau anschließenden Blase bedeckt, die man an den Cylinder fest bindet, und ihn mit dem unteren Ende auf den Teller der Luftpumpe stellt, sobald man nur ein wenig Luft aus dem Cylinder ausgepumpt hat, sogleich die darüber gedeckte Blase zersprengt?

Weil, wie im vorigen Falle, nach Entfernung der Luft aus dem Cylinder die äußere Luft mit der eben angegebenen Kraft auf die Blase drückt, welche den Cylinder oben verschließt, die Blase aber diesem Drucke nicht widerstehen kann (da von innen kein Luftdruck dem äußeren entgegenwirkt und ihn aufhebt) und daher zerspringt. Daß eine gläserne Glocke den Druck aushalten kann, hat seinen Grund in dem gewölbten Baue des oberenTheiles derselben, der ein Zersprengen derselben unmöglich macht. Gebrauchte man dagegen ein Glas mit flachem Boden, so würde dieser, wenn er nicht sehr stark wäre, auch durch den Luftdruck zersprengt werden.

197. Warumkann der Heber im luftleeren Raume nicht fließen?

Weilin einem Raume, in welchem keine Luft sich befindet, auch kein Druck auf die Oberfläche der Flüssigkeit stattfinden kann, durch den dieselbe in den Heber hineingetrieben würde. In der gewöhnlichen uns umgebenden Luft ist dieser Druck, wie wir gesehen haben, gleich dem Gewicht einer Wassersäule von 10 Meter Höhe und einer der Oberfläche, auf welche die Luft drückt, gleichen Grundfläche. Auch in einem luftverdünnten Raume kann daher dieser Druck schon so gering sein, daß er das Wasser nicht in den Heber treibt, dieser also nicht fließt.

198. Warumverlieren Selterswasser, Bier und Champagner ihren angenehmen Geschmack, wenn sie unter die Glocke der Luftpumpe gebracht werden, und dann die Luft aus der Glocke ausgepumpt wird?

Weildas, was diesen Getränken den angenehmen Geschmack ertheilt, die Kohlensäure oder das kohlensaure Gas, in dem luftverdünnten Raume der Glocke aus ihnen entweicht und aufsteigt, da kein Druck der atmosphärischen Luft dem Drucke dieser Gasart mehr das Gleichgewicht hält. Diese Getränke müssen daher durch den Verlust dieses Gases den angenehmen Geschmack verlieren. In dem Champagner und Bier wird dieses Gas durch Gährung erzeugt, dem Selterswasser aber wird es durch den gewaltigen Druck einverleibt, den die Gesteinschichten ausüben, welche das Wasser unter der Erde durchdringen muß, um als Quelle an die Oberfläche zu treten. Bei künstlichen Selters- und Sodawassern wird das kohlensaure Gas durch künstlichen Druck entweder vermittelst einer Druckpumpe oder durch den eigenen Druck des Gases in einem abgeschlossenen Raume mit dem Wasser vermischt.

199. Warumfallen in einem gläsernen, hohen Cylinder, aus welchem die Luft ausgepumpt wurde, ein Geldstück und eine Flaumfeder mit gleicher Geschwindigkeit herab?

Weilbei allen Körpern, sie mögen von einer Art sein, von welcher sie wollen, die Schwerkraft, welche sie nach dem Mittelpunkteder Erde zieht, völlig gleich ist, folglich auch die Geschwindigkeit der Bewegung, in welche sie durch diese Kraft versetzt werden, völlig die gleiche sein muß. Wenn nun aber der Erfahrung zufolge unter gewöhnlichen Verhältnissen ein Geldstück und eine Flaumfeder mit ungleicher Geschwindigkeit, und zwar das erstere geschwinder, die letztere langsamer, zur Erde fallen, so liegt der Grund in der umgebenden Luft, welche durch ihren Widerstand die Flaumfeder nur langsam auf die Erde fallen läßt. Da nun unter einer ausgepumpten Glocke keine Luft vorhanden ist, so kann sie die Flaumfeder nicht hindern, mit gleicher Geschwindigkeit wie das Geldstück herabzufallen.

200. Warumhaben die Körper im luftleeren Raume ein (freilich nur sehr wenig) größeres Gewicht als im lufterfüllten?

Weildie Körper im lufterfüllten Raume so viel an Gewicht verlieren, als die Luft wiegt, welche den Raum, den die Körper einnehmen, erfüllen würde, da ebensoviel von dem Gewichte des Körpers, als die von ihm aus der Stelle getriebene Luft wiegt, von der umgebenden Luft getragen wird. Haben daher die Körper eine sehr geringe Dichtigkeit, so ist dieser Gewichtsverlust sehr bemerkbar, während derselbe bei Körpern von größerer Dichtigkeit im Verhältniß zur Schwere derselben nur sehr gering sein kann. Daher muß ein Pfund Wolle im lufterfüllten Raume merklich mehr an Gewicht verlieren, als ein Pfund Eisen, da Ersteres einen viel größeren Raum einnimmt als Letzteres.

201. Warumspritzt, wenn Wein durch einen Trichter in eine Flasche gegossen wird, derselbe zuweilen heraus, ohne die Flasche anzufüllen?

Weildie in der Flasche enthaltene Luft, wenn der Trichter genau in den Hals der Flasche paßt und daher keinen Ausweg läßt, durch den diese Luft entweichen kann, durch den bereits hineingegossenen Wein in einen kleineren Raum zusammengedrängt wird, daher vermöge der durch ihre größere Dichtigkeit vermehrten Spannkraft sich durch die Mündung des Trichters drängt und auf diese Weise die in demselben enthaltene Flüssigkeit heraustreibt.

202. Warumberstet oft die Eisdecke eines Gewässers in kalten Wintern mit einem sehr starken Knalle?

Weildie zwischen dem Eise und dem Wasser enthaltene atmosphärische Luft, durch die zunehmende Dicke des Eises zusammengedrückt,zuletzt eine solche Dichtigkeit erhält und vermöge derselben einen solchen Druck auf das darüber befindliche Eis ausübt, daß Letzteres endlich der Gewalt weichen muß und berstet. Da dies nicht ohne heftige Erschütterung der das Eis umgebenden äußeren Luft geschehen kann, so erfolgt ein Knall, wie dies auch beim Losschießen eines Gewehres oder einer Kanone der Fall ist.

203. Warumbläst oft der Wind mit solcher Heftigkeit, daß er Bäume ausreißt und Häuser abdeckt?

Weildie Luft, namentlich in Folge verschiedener Erwärmung, oft an einem Theile der Erdoberfläche von anderer Dichtigkeit ist als an dem anderen, die dichtere Luft daher vermöge ihrer größeren Spannkraft in die minder dichte Luft hineinströmt und zwar bisweilen mit solcher Heftigkeit, daß sie ihren Weg durch große Verwüstungen bezeichnet. Der Wind ist also nur eine Bewegung der Luft in Folge eines verschiedenen Druckes der Luft in verschiedenen Gegenden, und der größere Druck ist es, welcher einen Stoß auf die der Bewegung Widerstand leistenden Gegenstände ausübt und sie zu Boden wirft oder mit fortreißt.

Fig. 42.

204. Warumspringt aus einer sogenannten Knallbüchse, einem gewöhnlichen Spielzeuge für Kinder, ein an dem einen Ende in derselben befindlicher Pfropfen mit einem heftigen Knalle heraus, sobald man an dem anderen Ende den genau anschließenden Stempel der Knallbüchse, oder durch denselben einen zweiten dicht anschließenden Pfropfen in dieselbe hineintreibt?

Weildie Luft zwischen dem luftdicht schließenden Stempel und dem ebenso luftdicht schließenden Pfropfen durch den hineingetriebenen Stempel so sehr verdichtet wird, daß sie sich wieder mit der äußeren Luft in Gleichgewicht zu setzen sucht, und daher in ihrem Bestreben, sich in einen größeren Raum auszudehnen, den Pfropfen mit Gewalt und unter heftigem Knalle heraustreibt.

205. Warumwird eine Kugel aus einer sogenannten Windbüchse mit solcher Gewalt fortgetrieben, daß selbst Menschen dadurch getödtet werden können?

Weilin dem hinteren metallenen Behälter der Windbüchse, der die Form eines Flintenkolbens besitzt, zuvor mit Hülfe einer Druckpumpe die Luft sehr stark zusammengepreßt ist und daher sich mit einer sehr großen Spannkraft auszudehnen strebt.Wenn nun ein Ventil, vor dem die Kugel unmittelbar liegt, geöffnet wird, so stürzt die Luft, ihrer großen Spannkraft wegen, heraus und schleudert die Kugel mit großer Heftigkeit fort. Ein bedeutender Knall kann dabei nicht erfolgen, weil bei der Windbüchse vor und hinter der Kugel während des Abschießens verdichtete Luft vorhanden ist, während beim Feuergewehr durch die Abkühlung der Pulvergase sich ein sehr stark luftverdünnter Raum bildet, in welchen die umgebende atmosphärische Luft mit großer Heftigkeit stürzt, wodurch eben der Knall entsteht.

Fig. 43.

206. Warumspringt aus dem sogenanntenHeronsballeWasser heraus, wenn man zuvor Luft hineingeblasen hat?

Weil, wenn der Glaskolben oder die Glaskugel, woraus der Heronsball besteht, soweit mit Wasser angefüllt ist, daß die luftdicht in den oberen Theil derselben eingekittete gläserne Röhre mit ihrem unteren Ende unter Wasser steht, die hineingeblasene Luft durch das Wasser in dem Gefäße empor steigt, sich in den über dem Wasser befindlichen, mit Luft erfüllten Raum begiebt und dadurch diese Luft verdichtet, so daß diese innere Luft nunmehr eine größere Dichtigkeit und Spannkraft besitzt als die äußere, und mit so großer Heftigkeit auf die Oberfläche des Wassers drückt, daß dasselbe durch die Röhre in einem Strahl herausgetrieben wird. Dies wird so lange geschehen, bis die innere Luft sich in einen größeren Raum wieder ausgedehnt hat, und dadurch das Gleichgewicht zwischen der äußeren und inneren Luft wieder hergestellt worden ist. – Der Heronsball hat seinen Namen von dem griechischen GelehrtenHeron, der um das Jahr 250 v. Chr. zu Alexandrien lebte und bereits die Erscheinungen des Hebers kannte und den Windkessel erfand.

Fig. 44.

207. Warumspritzt das Wasser bei einer Feuerspritze in einem ununterbrochenen Strahle haushoch empor?

Weildie Luft in dem sogenannten Windkessel, durch den Druck des Wassers, welches mit Hülfe zweier Druckpumpen in den Windkessel getrieben wird, gewaltsam zusammengepreßt, das Wasser in das nahe am Boden mündende Steigrohr hineintreibt. Da aber dieses Steigrohr anfangs gleichfalls durch einen Hahn verschlossen ist, das Wasser also durch dieses auch nicht entweichenkann, so wird die Luft in dem oberen Theile des Windkessels durch das neu eintretende Wasser mehr und mehr zusammengedrückt und erreicht endlich eine solche Spannkraft, daß, wenn der Hahn geöffnet wird, sie das Wasser in einem hohen Strahle durch das Steigrohr und den Spritzenschlauch hinaustreibt. Die Feuerspritze besteht also eigentlich aus einem großen Heronsball, in welchen zwei Druckpumpen abwechselnd das Wasser hineintreiben.

208. Warumsteigen kleine, aus Goldschlägerhaut oder aus Collodium verfertigte Ballons in die Höhe, wenn sie mit Leuchtgas oder mit Wasserstoffgas gefüllt sind?

Weiljeder in der Luft befindliche Körper so viel an Gewicht verliert, als die durch ihn verdrängte Luftmasse wiegt, ein Körper also, der, wie das Wasserstoffgas, viel weniger wiegt, als die gleiche Raummenge Luft, die durch ihn verdrängt wird, ebenso in der Luft schwimmen muß, wie ein Stück Holz oder eine lufterfüllte Blase im Wasser schwimmt. Wasserstoff ist 14½mal leichter als atmosphärische Luft, Leuchtgas 2½mal so leicht. Ein mit solchem Gase gefüllter Ballon muß so hoch steigen, bis die Luft, in welche er gelangt, ebenfalls nicht dichter ist als das Gas, welches ihn erfüllt. Ein mit Wasserstoffgas gefüllter Ballon steigt darum höher als ein mit Leuchtgas gefüllter.

209. Warumsteigt ein Luftballon, unter dessen unterer Oeffnung man ein Stroh- oder Spiritusfeuer angezündet hat?

Weildie Luft im Innern des Ballons durch das Feuer erwärmt und ausgedehnt wird, diese ausgedehnte und verdünnte Luft aber leichter ist, als die den Ballon umgebende atmosphärische Luft, so daß die den Ballon erfüllende Luft sammt der taffetnen Hülle und selbst sammt der darangehängten Gondel und den etwa darin befindlichen Personen weniger wiegt als die Luftmenge, welche er aus der Stelle drängt. Den ersten solcher miterwärmter Luft gefüllten Luftballons ließen die GebrüderMontgolfieram 5. Juni 1783 zu Annonai in Frankreich steigen. Den ersten mit Wasserstoffgas gefüllten Luftballon ließCharlesam 27. August 1783 zu Paris aufsteigen. Man nennt deshalb auch die mit erwärmter Luft gefüllten Ballons Montgolfieren, die mit Wasserstoff gefüllten Charlieren. Der Erste, der es wagte, mit einem Luftballon aufzusteigen, warPilâtre de Rozier, der schon am 15. October 1783 mit Hülfe einer Montgolfiere sich bis zu 26 Meter Höhe erhob. Die größte Höhe wurde wohl von dem berühmten PhysikerGay-Lussac, der sich im Jahre 1804 bis zu 6550 Meter, und von dem neueren LuftschifferGreen, der sich bis zu 8460 Meter erhob, erreicht. Neuerdings sollen sogar Höhen von 10–11000 Metern erreicht worden sein (Glaisher und Coxwell am 17. Juli 1862).

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