1901 | Über die Abhängigkeit der Absorption der Gase, besonders der Kohlensäure von der Dichte
1. Bei Untersuchungen über die Absorption der Strahlung durch die Gase wird gewöhnlich angenommen, dass diese von dem Drucke unabhängig ist, dass also die Absorption die gleiche ist, sofern nur das Produkt p l (p gleich Druck, l gleich Länge der durchstrahlten Schicht), konstant ist. Dass diese Annahme bei kleineren Druckänderungen annähernd richtig ist, könnte wohl als wahrscheinlich angenommen werden, wie auch, dass sie bei größeren Druckänderungen nicht gültig sein kann.
Schon in einer meiner ersten Arbeiten über die spektrale Verteilung der Absorption in dem ultraroten Spektrum*) habe ich auch die Frage zu beantworten gesucht, ob die Absorption eines Gases eine Funktion seiner Spannung sei. Es hatte sich bei dieser Untersuchung gezeigt, dass die Absorption eines Körpers in flüssigem und gasförmigem Zustande nicht identisch ist, ein Resultat, das durch die späteren Untersuchungen von Paschen**) völlig bestätigt wurde, und schon dadurch könnte man wohl berechtigt sein, an die Richtigkeit des oben erwähnten Satzes zu zweifeln. Um die Verhältnisse bei den Gasen näher zu untersuchen, wurden zwei Röhre von 6 cm und 12 cm Länge benutzt und die Absorption verglichen, als die Röhren mit demselben Gase bei 1 bzw. 1/2 Atm. gefüllt waren. Obschon im allgemeinen eine stärkere Absorption für das kürzere Rohr, d. h. für das dichtere Gas sich ergeben hat, war die Verschiedenheit doch nicht groß genug, um bestimmte Schlüsse über diese Frage zu erlauben. Es erschien mir deswegen wünschenswert, die Untersuchung wieder und zwar mit Röhren, die größere Druckänderungen erlauben könnten, aufzunehmen, ein Wunsch, den ich doch erst in der letzten Zeit Gelegenheit hatte erfüllt zu sehen.
* K. Ångström, Öfversigt af k. Vetensk. Akad. Förhandl. 47. p. 331. 1890; Physikalische Revue 1. p. 325. 1892..
** F. Paschen, Wied. Ann. 51. p. 23. 1894; 52. p. 221. 1894.
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Die zu diesem Zwecke angestellten Beobachtungen sind, wie leicht einzusehen ist, mit ziemlich großen Schwierigkeiten verbunden. Wenn z. B. die Absorption 10 Proc. der Strahlung beträgt und die Veränderung dieser Absorption 20 Proc. ist, gilt es also eine Veränderung in der Gesamtstrahlung zu bestimmen, die nur 2 Proc. derselben beträgt. Die Fehler bei der Bestimmung dieser Veränderung müssen deswegen ziemlich groß sein. Nur durch eine große Anzahl von Beobachtungen und die peinlichste Sorgfalt bei der Ausführung können diese Fehler vermindert werden. Die unten in den Tabellen angeführten Werte sind denn auch Mittel von 5 bis 10, oftmals noch mehr Einzelbeobachtungen.
Bei den meisten unten angeführten Versuche war mir Hr. Koch behilflich und sage ich ihm deswegen hier meinen besten Dank.
2. Die Versuchsanordnung ist durch die nachstehende Figur veranschaulicht
Das Versuchsrohr von 4 cm innerem Durchmesser besteht aus zwei durch Steinsalzplatten geschlossenen Abteilungen, von denen R₁ eine Länge von 80,3 cm, R₂ eine solche von 18,4 cm hat. Durch die Röhre H mit Hahn können die beiden Abteilungen miteinander in Verbindung gesetzt oder voneinander getrennt werden. Das Rohr R₂ kann übrigens durch einen Dreiweghahn D mit einem Kohlensäurebehälter oder mit der äußeren Luft in Verbindung gesetzt werden und R₁ ebenso mit einem Quecksilbermanometer und der Wasserstrahlluftpumpe. Als Wärmequellen wurden benutzt: 1. eine Argand'sche Lampe mit Thoncylinder, 2. ein großer Bunsenbrenner und 3. eine geschwärzte Platinspirale, die elektrisch auf 300° C. erhitzt wurde. Die beiden ersten Wärmequellen waren von einem zylindrischen Wasserschirm umgeben. In diesem Schirm war eine Öffnung von 1,5 cm Durchmesser für die Strahlung angebracht.
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Bei den meisten unten angeführten Versuche war mir Hr. Koch behilflich und sage ich ihm deswegen hier meinen besten Dank.
2. Die Versuchsanordnung ist durch die nachstehende Figur veranschaulicht
Das Versuchsrohr von 4 cm innerem Durchmesser besteht aus zwei durch Steinsalzplatten geschlossenen Abteilungen, von denen R₁ eine Länge von 80,3 cm, R₂ eine solche von 18,4 cm hat. Durch die Röhre H mit Hahn können die beiden Abteilungen miteinander in Verbindung gesetzt oder voneinander getrennt werden. Das Rohr R₂ kann übrigens durch einen Dreiweghahn D mit einem Kohlensäurebehälter oder mit der äußeren Luft in Verbindung gesetzt werden und R₁ ebenso mit einem Quecksilbermanometer und der Wasserstrahlluftpumpe. Als Wärmequellen wurden benutzt: 1. eine Argand'sche Lampe mit Thoncylinder, 2. ein großer Bunsenbrenner und 3. eine geschwärzte Platinspirale, die elektrisch auf 300° C. erhitzt wurde. Die beiden ersten Wärmequellen waren von einem zylindrischen Wasserschirm umgeben. In diesem Schirm war eine Öffnung von 1,5 cm Durchmesser für die Strahlung angebracht.
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Die Wärmequelle stand ca. 20 cm von dem Doppelschirm S entfernt. Dieser war mit Löchern von 2 cm Durchmesser versehen, welche durch einen beweglichen Wasserschirm geöffnet und geschlossen werden konnten. Zahlreiche Diaphragmen schützten den Bolometer B vor Reflexion von den inneren Rohrwänden, die übrigens sehr rau waren. Die Versuche wurden in folgender Weise angestellt. Von dem Kohlensäurebehälter wurde das Gas durch ein Rohr mit Phosphorsäureanhydrid (von ca. 50 cm Länge) durch die Röhren R₁ und R₂, geleitet, danach wurde der Hahn H geschlossen, R₁ mit der Luftpumpe in Verbindung gesetzt und das Gas stark verdünnt, dasselbe in dagegen zu gewünschtem Drucke komprimiert. Nachdem die durch das Rohr gegangene Strahlung bestimmt war, wurde der Hahn II geöffnet und die Strahlung wieder bestimmt. Sie durchdringt also in beiden Fällen dieselbe Gasmasse und zwar bei verschiedenen Drucken, indem diese ungefähr im Verhältnis 5: 1 variierten. Die Vorteile bei dieser Beobachtungsmethode sind offenbar: es werden bei den beiden Versuchen immer dieselbe Gasmasse und dasselbe Rohr unter unveränderten Versuchsbedingungen benutzt. Nur die Druckverteilung des Gases in den Rohren hat variiert. Wenn die Drucke bei dem ersten Versuche in
R₁ = h,
R₂ = H,
sind und die repetitiven Längen mit L und l bezeichnet werden, erhält man, wenn die Volumina W und w von R₁ und R₂ den Längen genau proportional sind, den gemeinsamen Druck x, nachdem H geöffnet ist:
x = (Hl + hL) / (l + L).
Durch Anbringung eines kleinen Kompensationsrohres K (vgl. die Figur) wurden die Bedingungen W/w = L/l ziemlich genau erfüllt.*) Bei den Bestimmungen der Absorption der Kohlensäure wurde entweder die Strahlung durch das Rohr (mit trockener Luft oder CO₂ gefüllt), mit der Strahlung, wenn das Rohr aus seiner Lage zwischen Bolometer und Wärmequelle entfernt war, verglichen (Wechselbestimmungen), oder es wurde das Rohr in seiner Lage fest behalten und die Strahlung unter verschiedenen Umständen bestimmt (Bestimmungen mit festem Rohr).
* Der in den Tabellen eingeführte beobachtete Druck x ist ein wenig größer als der berechnete.
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R₁ = h,
R₂ = H,
sind und die repetitiven Längen mit L und l bezeichnet werden, erhält man, wenn die Volumina W und w von R₁ und R₂ den Längen genau proportional sind, den gemeinsamen Druck x, nachdem H geöffnet ist:
x = (Hl + hL) / (l + L).
Durch Anbringung eines kleinen Kompensationsrohres K (vgl. die Figur) wurden die Bedingungen W/w = L/l ziemlich genau erfüllt.*) Bei den Bestimmungen der Absorption der Kohlensäure wurde entweder die Strahlung durch das Rohr (mit trockener Luft oder CO₂ gefüllt), mit der Strahlung, wenn das Rohr aus seiner Lage zwischen Bolometer und Wärmequelle entfernt war, verglichen (Wechselbestimmungen), oder es wurde das Rohr in seiner Lage fest behalten und die Strahlung unter verschiedenen Umständen bestimmt (Bestimmungen mit festem Rohr).
* Der in den Tabellen eingeführte beobachtete Druck x ist ein wenig größer als der berechnete.
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Wenn die Argand'sche Lampe benutzt wurde, konnte nur, den Schwankungen der Lampenstrahlung zufolge, die erste Methode benutzt werden, mit dem Bunsen'schen Brenner wurden alle beide versucht, mit der Platinspirale nur die letzterwähnte.
3. Folgende Tabelle gibt eine Übersicht der Beobachtungsresultate, die wir mit der Argand'schen Lampe erhalten haben. Die zweite und dritte Columne enthalten die Drucke der Kohlensäure in den beiden Röhren, die vierte und fünfte die Ablenkungen des Galvanometers mit und ohne Rohr vor dem Bolometer, die sechste das Verhältnis dieser Ablenkungen in Prozenten, die siebente die Differenz zwischen zwei zu derselben Beobachtungsreihe gehörenden Bestimmungen bei verschiedener Gasdichte. Schließlich enthält die achte Columne die entsprechende Änderung der Absorption in Prozenten bei Verminderung der Gasdichte.
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3. Folgende Tabelle gibt eine Übersicht der Beobachtungsresultate, die wir mit der Argand'schen Lampe erhalten haben. Die zweite und dritte Columne enthalten die Drucke der Kohlensäure in den beiden Röhren, die vierte und fünfte die Ablenkungen des Galvanometers mit und ohne Rohr vor dem Bolometer, die sechste das Verhältnis dieser Ablenkungen in Prozenten, die siebente die Differenz zwischen zwei zu derselben Beobachtungsreihe gehörenden Bestimmungen bei verschiedener Gasdichte. Schließlich enthält die achte Columne die entsprechende Änderung der Absorption in Prozenten bei Verminderung der Gasdichte.
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Mittel der Differenzen der fünf ersten Reihen ist 1,0 Proc. Weil die Absorption in diesem Fall nur 6 Proc. beträgt, ist die Änderung der Absorption 1/6 oder gleich 17 Proc. bei einer Änderung des Druckes von 1 auf 1/5 Atm. Die sechste Beobachtungsreihe gibt für eine Änderung des Druckes von ca. 3 auf 8/5 Atm. eine Änderung in der Absorption gleich 21 Proc. Mit der Platinspirale als Wärmequelle wurden folgende Resultate erhalten.
Die Änderung der Absorption bei einer Druckänderung von 1 auf 1/5 Atm. ist hier ca. 12 Proc., bei einer Druckänderung von 2,4 auf 2,5 1/5 Atm. 10,5 Proc. Der Unterschied dieser Zahlen fällt in den Bereich der Beobachtungsfehler. Mit dem Bunsen'schen Brenner wurden teils Wechselbestimmungen, teils Bestimmungen mit festem Rohr ausgeführt. Diese sind in Tab. 4, jene in Tab. 3 zusammengestellt.
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Die Änderung der Absorption bei einer Druckänderung von 1 auf 1/5 Atm. ist hier ca. 12 Proc., bei einer Druckänderung von 2,4 auf 2,5 1/5 Atm. 10,5 Proc. Der Unterschied dieser Zahlen fällt in den Bereich der Beobachtungsfehler. Mit dem Bunsen'schen Brenner wurden teils Wechselbestimmungen, teils Bestimmungen mit festem Rohr ausgeführt. Diese sind in Tab. 4, jene in Tab. 3 zusammengestellt.
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Hier ist die Absorption sehr bedeutend und die Änderung mit der Gasdichte tritt deswegen sehr deutlich hervor. Es zeigt sich aber hier, dass die Änderung mit zunehmendem Druck in dem Rohre R₂, also mit zunehmendem Gasquantum oder zunehmender Gasabsorption, kleiner wird. Dies konnte bei den anderen Wärmequellen nicht konstatiert werden.
4. Um diese Resultate noch auf einem anderen Wege zu prüfen, wurden folgende Versuche angestellt. Das Rohr R₁ (Länge 80,3 cm) wurde mit Kohlensäure von Atmosphärendruck gefüllt. Wenn jetzt das Rohr R₂ (Länge 18,4 cm) auch mit CO₂ von demselben Druck gefüllt wird, so bewirkt diese neue Gasschicht eine wenn auch unbedeutende Zunahme der Absorption. Wird das Gas in R₂ bis auf 2, 3 etc. Atmosphären komprimiert, so wird die Zunahme der Absorption, falls diese von der Gasdichte unabhängig ist, für jede neue Gasschicht kleiner oder höchstens gleich der ersten Zunahme sein, kann bekanntlich aber nie größer werden. Verhält es sich aber so, dass in der Tat diese letzterwähnte Zunahme der Absorption größer wird als die erste, so beweist das unzweideutig, dass sich das Absorptionsvermögen des Gases mit der Dichte verändert hat, und dass die komprimierte Gasschicht sich im Verhältnis zu der unkomprimierten gewissermaßen wie ein Körper von anderer Beschaffenheit verhält. Folgende kleine Tabelle gibt die Resultate von neun in dieser Weise angestellten Beobachtungsreihen. Die Wärmequelle war die Platinspirale von 300°. Die Ablenkung des Galvanometers war ca. 198 Sct. Die Zunahme der Absorption ist in Skalenteile gegeben.
Statt 4,4 (gleich 4 mal die Zunahme für 1 Atm.), die höchste mögliche Zunahme, wenn die Absorption von der Gasdichte unabhängig wäre, erhalten wir 5,3 als die Zunahme für 4 Atm.
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4. Um diese Resultate noch auf einem anderen Wege zu prüfen, wurden folgende Versuche angestellt. Das Rohr R₁ (Länge 80,3 cm) wurde mit Kohlensäure von Atmosphärendruck gefüllt. Wenn jetzt das Rohr R₂ (Länge 18,4 cm) auch mit CO₂ von demselben Druck gefüllt wird, so bewirkt diese neue Gasschicht eine wenn auch unbedeutende Zunahme der Absorption. Wird das Gas in R₂ bis auf 2, 3 etc. Atmosphären komprimiert, so wird die Zunahme der Absorption, falls diese von der Gasdichte unabhängig ist, für jede neue Gasschicht kleiner oder höchstens gleich der ersten Zunahme sein, kann bekanntlich aber nie größer werden. Verhält es sich aber so, dass in der Tat diese letzterwähnte Zunahme der Absorption größer wird als die erste, so beweist das unzweideutig, dass sich das Absorptionsvermögen des Gases mit der Dichte verändert hat, und dass die komprimierte Gasschicht sich im Verhältnis zu der unkomprimierten gewissermaßen wie ein Körper von anderer Beschaffenheit verhält. Folgende kleine Tabelle gibt die Resultate von neun in dieser Weise angestellten Beobachtungsreihen. Die Wärmequelle war die Platinspirale von 300°. Die Ablenkung des Galvanometers war ca. 198 Sct. Die Zunahme der Absorption ist in Skalenteile gegeben.
Statt 4,4 (gleich 4 mal die Zunahme für 1 Atm.), die höchste mögliche Zunahme, wenn die Absorption von der Gasdichte unabhängig wäre, erhalten wir 5,3 als die Zunahme für 4 Atm.
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Schließlich habe ich teils die Absorption durch ein Rohr von 4 m Länge, das mit CO₂ von atmosphärischem Drucke gefüllt war, teils diese Absorption durch ein Rohr von 1 m Länge mit CO₂ von 4 Atm. bestimmt. Die Wärmequelle war wieder die Platinspirale von 300°. Die Resultate waren:
Rohr von 1 m Länge
Druck 4 Atm.
(3 Reihen)
Absorption: 16,2 Proc. (± 0,4)
Rohr von 4 m Länge
Druck 1 Atm.
(10 Reihen)
13,2 Proc. (± 0,2).
Wir finden also auch hier eine ganz beträchtliche Änderung der Absorption von 19 Proc.
Diese sämtlichen Beobachtungsreihen geben also ohne Ausnahme dasselbe Resultat, nämlich dass die Absorption von der Gasdichte abhängig ist. Dass die beobachteten Änderungen von einer Änderung des Reflexionsvermögens (Steinsalz-CO₂) nicht herrühren, davon habe ich mich durch eine besondere Untersuchung überzeugt.
5. Es fragt sich jetzt, welcher Art diese Veränderung der Absorption ist. Besteht dieselbe nur in einer Vermehrung der Stärke der einzelnen Absorptionsbanden oder verbreitern sich dieselben? Die Beobachtungen beantworten auch diese Frage. Wenn nämlich nur die Intensität vermehrt würde, ohne dass sich die einzelnen Banden verbreiterten, so würde daraus folgen, dass mit zunehmender Schichtdicke der Unterschied der Absorption bei Veränderung der Gasdichte allmählich verschwinden würde. Das ist aber nicht der Fall. Sogar bei einer Schichtdicke von 4 m (Druck 1 Atm.) besteht noch der Unterschied des Absorptionsvermögens bei Veränderung der Gasdichte. Es kommt also bei Vermehrung der Gasdichte eine Absorption hinzu, die nicht vorher da war. Dies erklärt auch das Verhältnis, das wir bei Anwendung des Bunsen'schen Brenners gefunden haben, dessen Strahlung zum größten Teil gerade von der Kohlensäure hervorgebracht wird. Diese Kohlensäure in dem Bunsen'schen Brenner hat nämlich einen Partialdruck von ca. 1/23 Atm.*) und die Emissions- wie auch die Absorptionsbanden sind bei dieser Verdünnung ziemlich schmal.
* F. Paschen, Wied. Ann. 52. p. 236. 1894.
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Rohr von 1 m Länge
Druck 4 Atm.
(3 Reihen)
Absorption: 16,2 Proc. (± 0,4)
Rohr von 4 m Länge
Druck 1 Atm.
(10 Reihen)
13,2 Proc. (± 0,2).
Wir finden also auch hier eine ganz beträchtliche Änderung der Absorption von 19 Proc.
Diese sämtlichen Beobachtungsreihen geben also ohne Ausnahme dasselbe Resultat, nämlich dass die Absorption von der Gasdichte abhängig ist. Dass die beobachteten Änderungen von einer Änderung des Reflexionsvermögens (Steinsalz-CO₂) nicht herrühren, davon habe ich mich durch eine besondere Untersuchung überzeugt.
5. Es fragt sich jetzt, welcher Art diese Veränderung der Absorption ist. Besteht dieselbe nur in einer Vermehrung der Stärke der einzelnen Absorptionsbanden oder verbreitern sich dieselben? Die Beobachtungen beantworten auch diese Frage. Wenn nämlich nur die Intensität vermehrt würde, ohne dass sich die einzelnen Banden verbreiterten, so würde daraus folgen, dass mit zunehmender Schichtdicke der Unterschied der Absorption bei Veränderung der Gasdichte allmählich verschwinden würde. Das ist aber nicht der Fall. Sogar bei einer Schichtdicke von 4 m (Druck 1 Atm.) besteht noch der Unterschied des Absorptionsvermögens bei Veränderung der Gasdichte. Es kommt also bei Vermehrung der Gasdichte eine Absorption hinzu, die nicht vorher da war. Dies erklärt auch das Verhältnis, das wir bei Anwendung des Bunsen'schen Brenners gefunden haben, dessen Strahlung zum größten Teil gerade von der Kohlensäure hervorgebracht wird. Diese Kohlensäure in dem Bunsen'schen Brenner hat nämlich einen Partialdruck von ca. 1/23 Atm.*) und die Emissions- wie auch die Absorptionsbanden sind bei dieser Verdünnung ziemlich schmal.
* F. Paschen, Wied. Ann. 52. p. 236. 1894.
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Eine genügend große Kohlensäureschicht von größerem Druck absorbiert vollständig diese Emissionsbanden; wird die Dichte der absorbierenden Schicht vermehrt, so nimmt wohl die Breite der Absorptionsbande zu, weil es aber keine Strahlung gibt, die hierdurch absorbiert werden könnte, kann die Veränderung der Absorption hier nicht bemerkt werden. Durch diese Untersuchung haben wir also gezeigt, dass die Absorption der Kohlensäure durch Vermehrung der Gasdichte verändert wird, dass diese Veränderung bei den Schichtendicken, die hier angewendet sind und schon bei einer Änderung des Druckes im Verhältnis 1 : 5 ziemlich groß ist und dass dieselbe durch eine Verbreiterung der Absorptionsstreifen zweifellos bewirkt wird.*)
Diese Resultate stehen übrigens in schönster Übereinstimmung sowohl mit den Ansichten von Kayser **), wie auch mit den Beobachtungen von Paschen.***) Aus diesen geht klar hervor, dass die Breite der großen Absorptionsbanden der Kohlensäure mit zunehmender Schichtdicke sich nicht merklich verbreitern, nur dunkler werden. Paschen betont aber ausdrücklich, dass "was er über die Schichtdicke gesagt, nicht ohne weiteres für die Gasdichte gilt" ****), und in einer Note an derselben Stelle fügt er hinzu: "Die CO₂ der Zimmerluft steht unter einem Partialdruck von ca. 1/1000 Atm. Es mag dies der Grund sein, weshalb die Breite des Absorptionsstreifens für sie ein wenig schmäler war."
6. Die von Wüllner und Zöllner u. a. vertretene Ansicht, dass die Absorption der Gase nur von der Zahl der getroffenen Moleküle abhängig ist, und dass es gleichgültig sei, ob wir die Dicke der Schicht oder ihre Dichte vermehren, ist auf Grund der jetzt gefundenen Tatsachen unhaltbar. Die Diskrepanzen, die zwischen den Beobachtungen der Absorption der Kohlensäure seitens verschiedener Forscher vorkommen, lassen sich auch völlig erklären durch diese Änderung des Absorptionsvermögens der Gase mit der Gasdichte.
* Ausgeschlossen ist ja hierbei nicht, dass die Linien gleichzeitig ein wenig dunkler werden können. Dies kann aber aus vorliegenden Beobachtungen kaum beurteilt werden.
** H. Kayser, Wied. Ann. 42. p. 310. 1894.
*** F. Paschen, Wied. Ann. 51. p. 34. 1894.
**** l. c.
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Diese Resultate stehen übrigens in schönster Übereinstimmung sowohl mit den Ansichten von Kayser **), wie auch mit den Beobachtungen von Paschen.***) Aus diesen geht klar hervor, dass die Breite der großen Absorptionsbanden der Kohlensäure mit zunehmender Schichtdicke sich nicht merklich verbreitern, nur dunkler werden. Paschen betont aber ausdrücklich, dass "was er über die Schichtdicke gesagt, nicht ohne weiteres für die Gasdichte gilt" ****), und in einer Note an derselben Stelle fügt er hinzu: "Die CO₂ der Zimmerluft steht unter einem Partialdruck von ca. 1/1000 Atm. Es mag dies der Grund sein, weshalb die Breite des Absorptionsstreifens für sie ein wenig schmäler war."
6. Die von Wüllner und Zöllner u. a. vertretene Ansicht, dass die Absorption der Gase nur von der Zahl der getroffenen Moleküle abhängig ist, und dass es gleichgültig sei, ob wir die Dicke der Schicht oder ihre Dichte vermehren, ist auf Grund der jetzt gefundenen Tatsachen unhaltbar. Die Diskrepanzen, die zwischen den Beobachtungen der Absorption der Kohlensäure seitens verschiedener Forscher vorkommen, lassen sich auch völlig erklären durch diese Änderung des Absorptionsvermögens der Gase mit der Gasdichte.
* Ausgeschlossen ist ja hierbei nicht, dass die Linien gleichzeitig ein wenig dunkler werden können. Dies kann aber aus vorliegenden Beobachtungen kaum beurteilt werden.
** H. Kayser, Wied. Ann. 42. p. 310. 1894.
*** F. Paschen, Wied. Ann. 51. p. 34. 1894.
**** l. c.
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So hat z. B. Arrhenius neulich solche Untersuchungen ausgeführt* indem er ein Rohr von 50 cm Länge mit Kohlensäure von 1 bis sogar 7 Atm. Druck füllte und also die Absorption als Funktion der Schichtdicke und der Gasdichte bestimmte. Weil die so erhaltenen Resultate mit den Schlüssen, die ich in einer kleinen Arbeit **) betreffs der Bedeutung der Kohlensäure für die Absorption der Erdatmosphäre zog, nicht stimmen, glaubte sich Arrhenius genötigt zu erklären, "dass diese Schlüsse auf theoretischen Betrachtungen beruhen, die durch seine Versuche als unhaltbar erwiesen wurden" auf "unrichtigen Prinzipien" etc. Dass die Diskrepanzen wirklich auf unrichtigen Prinzipien beruhen, ist jetzt offenbar und zwar 1. weil die Resultate, die Arrhenius erhalten hat, nach dem, was oben gezeigt ist, nicht ohne weiteres für die Absorption der atmosphärischen Kohlensäure (die unter einem Partialdruck von weniger als 1/1000 Atm. steht) gelten. und 2. weil die Veränderungen in der Absorption, die er mit zunehmender Dichte gefunden hat, für Kohlensäure von verschiedenen Schichtdicken und konstantem Druck nicht gelten. Wenn man die Änderung der Absorption mit der Gasdichte berücksichtigt - eine Änderung, die unter den Versuchsbedingungen von Arrhenius auf 3,5 Proc. pro Atmosphäre geschätzt werden kann - stimmen die Resultate, die er erhalten hat, völlig mit denjenigen die von Hrn. Koch erhalten wurden ***) und mit denjenigen, welche hier oben veröffentlicht sind. Die Absorption, die Arrhenius bei Anwendung einer Wärmequelle von 100 ° C., einer Schichtdicke gleich 50 cm und einem Drucke gleich 8 Atm. gefunden hat, ist 20 Proc. (für die Einwirkung der Steinsalzplatten nicht korrigierter Wert). Berechnen wir dadurch die Absorption bei 400 cm Schichtdicke und 1 Atm. Druck, so finden wir 20-20.8.0,035 = 14,1 Proc., was mit den von Hrn. Koch gefundenen 14,3 Proc. völlig übereinstimmt.
* Sv. Arrhenius, Ann. d. Phys. 4. p. 690. 1901; Öfversigt af k. Vetensk. Akad. Förhandl. 58. p. 25. 1901.
** K. Ångström, Ann. d. Phys. 3. p. 720. 1900.
*** J. Koch, Üfversigt af k. Sv. Vetensk. Akad Förhandl. 58. p. 391. 1901.
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* Sv. Arrhenius, Ann. d. Phys. 4. p. 690. 1901; Öfversigt af k. Vetensk. Akad. Förhandl. 58. p. 25. 1901.
** K. Ångström, Ann. d. Phys. 3. p. 720. 1900.
*** J. Koch, Üfversigt af k. Sv. Vetensk. Akad Förhandl. 58. p. 391. 1901.
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Arrhenius findet weiter, dass von der Strahlung einer Wärmequelle von - 80°, 50 cm Kohlensäure von 7 Atm. Druck 21 Proc. (für die Einwirkung der Steinsalzplatten korrigierter Wert) absorbiert werden, was den Verhältnissen in der Atmosphäre nach Arrhenius nahezu gleichkommen würde. Eine Schicht von 355 cm Länge und 1 Atm. würde aber nach dem oben Gesagten 15,7 Proc. absorbieren. Wie groß diese Absorption bei einem Partialdruck von nur 1/1000 Atm. ist, können wir bei unserer gegenwärtigen unvollständigen Kenntnis der Sache nicht exakt sagen - 16 Proc. beträgt dieselbe offenbar nicht.
Was die Änderung der Absorption (d a Prozent) mit der Schichtdicke (d 1 Zentimeter) betrifft, so wird diese aus demselben Grunde von Arrhenius zu groß angegeben, weil er die Änderung nicht nur mit der Schichtdicke, sondern auch mit der Gasdichte bestimmt hat. Diese Änderung da/dl würde nach Arrhenius zwischen einer Schichtdicke von 2 bis 4 m 0,020 betragen, nach den Bestimmungen von Hrn. Koch und mir ist dieselbe nur 0,005. Die Schlüsse, die ich bereits betreffs der atmosphärischen Kohlensäure gezogen habe - dass diese 16 Proc. der Erdstrahlung nicht übersteigen dürfte und dass die Veränderungen der Absorption mit Veränderung des atmosphärischen Kohlensäuregehaltes sehr klein sind *) - scheint mir deswegen trotz allem in guter Übereinstimmung mit den Tatsachen zu sein.**)
Upsala, Physik. Inst. d. Univ.
* c. p.782.
** Ausführlicher habe ich die Einwendungen von Arrhenius in einer besonderen Abhandlung behandelt (Öfversigt af k. Sv. Vetensk. Förhandl. 58. p. 381. 1901.
(Eingegangen 3. Juli 1901.)
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Was die Änderung der Absorption (d a Prozent) mit der Schichtdicke (d 1 Zentimeter) betrifft, so wird diese aus demselben Grunde von Arrhenius zu groß angegeben, weil er die Änderung nicht nur mit der Schichtdicke, sondern auch mit der Gasdichte bestimmt hat. Diese Änderung da/dl würde nach Arrhenius zwischen einer Schichtdicke von 2 bis 4 m 0,020 betragen, nach den Bestimmungen von Hrn. Koch und mir ist dieselbe nur 0,005. Die Schlüsse, die ich bereits betreffs der atmosphärischen Kohlensäure gezogen habe - dass diese 16 Proc. der Erdstrahlung nicht übersteigen dürfte und dass die Veränderungen der Absorption mit Veränderung des atmosphärischen Kohlensäuregehaltes sehr klein sind *) - scheint mir deswegen trotz allem in guter Übereinstimmung mit den Tatsachen zu sein.**)
Upsala, Physik. Inst. d. Univ.
* c. p.782.
** Ausführlicher habe ich die Einwendungen von Arrhenius in einer besonderen Abhandlung behandelt (Öfversigt af k. Sv. Vetensk. Förhandl. 58. p. 381. 1901.
(Eingegangen 3. Juli 1901.)
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Fundstellen:
Archive.org
Quelle: Annalen Der Physik, Vierte Folge Band 6 (1901), S. 163 - 173
https://archive.org/details/annalenderphysi187unkngoog/page/n179/
Bibliothèque nationale de France
Quelle: Annalen Der Physik, Vierte Folge Band 6 (1901), S. 163 - 173
https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k15316k/f172.image.langDE