Von Prof. J. K le ib e r in München.
1. V o r b e m e r k u n g . Z u r M essung d e r A d h ä s io n im U n te r r ic h t w ir d e in V e r
such angenehm sein, de r m it sehr e in fa ch e n M itte ln a u szu fü h re n is t u n d b e i dem m a n die W irk u n g des L u ftd ru c k s za h le nm ä ß ig in A b z u g b rin g e n k a n n . D iesem Z w e ck e n ts p ric h t die fo lg e n d e V e rs u ch sa n o rd n u n g , die sich auch zu einem D e m o n s tra tio n s ve rsu ch im großen eignet, da m an die k le in e V o rric h tu n g im L ic h tk e g e l des P ro je k tio n sa p p a ra te s le ic h t als S c h a tte n riß a u f dem P ro je k tio n s s c h irm v o rfü h re n k a n n . U n k o s te n v e ru rs a c h t d e r V e rsu ch n ic h t, da w o h l in je d e r p h y s ik a lis c h e n S a m m lu n g die zwei re c h tw in k lig g le ich sch e n ke lig e n G la sp rism e n v o rh a n d e n s in d , die zu m V ersuch b e n ö tig t w erden, u n d die zusam m en b e k a n n tlic h eine p la n p a ra lle le P la tte ergeben.
Ic h selbst b e n u tze d e r B e q u e m lic h k e it h a lb e r e in kle in e re s u n d ein größeres P ris m a (P , P 2 in F ig . 1) m it den S chen ke llä n g e n 27 m m u n d 32 m m , aber es kö n n e n s e lb s tv e rs tä n d lic h auch zw ei g leichgroß e P ris m e n b e n u tz t werden.
2. V o r v e r s u c h , a) M an setzt das eine (größere) P ris m a m it e in e r K a th e te n flä c h e a u f den T is c h (F ig . l ) u n d lä ß t d a ra u f (H y p o te n u s e n fläche gegen H y p o te n u s e n flä c h e ) das z w e ite (k le in e re ) P ris m a lose d a ra n h e ra b g le ite n . (W ird im S c h a tte n riß v o rg e fü h rt.) — b) M an r e ib t n u n beide P ris m e n längs ih re n H y p o te n u s e n flä c h e n e in p a a rm a l a n e ina n d e r, w o b e i m a n sie zw ischen
h in e in g e le g e n tlic h v o n e in a n d e r a b re iß t, was f ü r das schnelle G e lin g en des V ersuchs w ic h tig e r
scheint. D a n n h a fte n b a ld beide P ris m e n m e h r o d e r m in d e r s ta rk ane ina n d e r. M a n se tzt sie n u n , w ie F ig . 1 zeigt, w ie d e r a u f d e n T is c h u n d b e la s te t das obere P ris m a zu nächst v o r
s ic h tig m it 100 g, 200 g usf., bis e n d lic h e in le ich te s A b g le ite n des oberen P rism a s a u f dem u n te re n s ta ttfin d e t.
U m d ie K a n te n d e r w e rtv o lle n P ris m e n n ic h t zu b e sch ä d ig e n , s te llt m a n zu b e id e n S e ite n des u n te re n P rism a s zw e i k le in e S ic h e r
h e its k lö tz e v o n solcher H ö h e a u f, daß b e im A b g le ite n des oberen P rism a s a u f dem u n te re n d ie d a ra u f lie g e n d e n G e w ich tsstü cke d u rc h d ie S ic h e rh e its k lö tz e in ih re r B e w e g u n g g e h e m m t w erden, b e v o r sie d ie K a n te des u n te re n P rism a s b e rü h re n kön n e n .
3. K a n n d ie s e r V e r s u c h a ls A d h ä s io n s v e r s u c h g e l t e n o d e r k o m m t d a s K l e b e n b l e i b e n u n t e r d e m E i n f l u ß d e s ü b e r m ä c h t i g e n ä u ß e r e n L u f t d r u c k s z u s ta n d e ? D a d ie H y p o te n u s e n flä c h e des k le in e re n P rism a s ~ 5,5 cm 2 groß w a r, so p re ß t de r L u ft d r u c k das k le in e ~ 30 g schw ere P ris m a m it d e r gro ß e n K r a f t
und chemischen Unterricht.
H eft V I. November 1918. J. Kleibek, Zur Messung dek Adhäsion. 219
v o n ~ 5,5 k g an die H y p o te n u s e n flä c h e des u n te re n P rism as. D a die R e ib u n g v o n Glas a u f G las r u n d 1 3 ° / 0 v o m N o rm a ld ru c k b e trä g t, so w ä re z u r Ü b e rw in d u n g de r R e ib u n g in diesem F a lle a lle in schon eine K r a f t v o n 0,13 • 5,5 k g = 715 g n ö tig , die d u rc h das k le in e E ig e n g e w ic h t v o n 30 g des oberen P rism a s n ic h t a u fg e b ra c h t w e rd e n ka n n . Es m u ß also die E rk lä ru n g des H a fte n b le ib e n s n och in d e r Schwebe b le ib e n ; das W irk e n d e r A d h ä s io n k a n n m a n in diesem F a lle no ch n ic h t m it S ic h e rh e it nach- weisen.
4. M e s s u n g d e r A d h ä s i o n s k r a f t . H a t m a n die b e id e n P ris m e n m it S eiden
p a p ie r genügend g e re in ig t u n d re ib t sie genügend a n e in a n d e r, u n te r w ie d e rh o lt zw ischengeschaltetem A b re iß e n , so zeigen sich zw ischen den e in a n d e r b e rü h re n d e n H y p o te n u s e n flä c h e n d e r P ris m e n p rä c h tig e N e w to n s c h e F a rb e n rin g e ; zu nächst am R a n d e sehr schm al a n e in a n d e r g e p re ß t; d a n n b e i d e r ö fte re n W ie d e rh o lu n g des ge
s c h ild e rte n R e ib u n g s v e rfa h re n s s c h n e ll an B re ite zunehm end. B e i g u te n V ersuchen b le ib t s c h lie ß lic h in d e r M itte d e r e in a n d e r b e rü h re n d e n F lä c h e n n u r e in k le in e r n e b e lig e r F le c k ü b rig , die einzige R e stste lle to ta le r R e fle x io n , w ä h re n d an den ih n u m g ebenden R a n d s te lle n b e id e P ris m e n so a n e in a n d e r verschm olzen scheinen, daß d o r t eine u n te r dem u n te re n P ris m a liegende S c h rift w ie d u rc h p la n p a ra lle le P la tte h in d u rc h gelesen w e rd e n ka n n . A u f dieser n e b e lig e n S te lle N k a n n m a n den R e st d e r N e w t o n sehen F a rb e n rin g e b e i g e e ign e te r S te llu n g gegen das L ic h t e rb lic k e n , d e r sich als schwaches g e lb lic h -ro te s M itte lfe ld (o d e r d u rc h d ie andere K a th e te n flä c h e b e tra c h te t als starkes, k o m p le m e n tä re s blaues F e ld ) k u n d g ib t. S in d d ie F a rb e n rin g e a u f diesen R e st zusam m engeschm olzen, so is t d ie V o rb e re itu n g a u f einen f ü r den V e rsu ch g ü n s tig e n S ta n d gekom m en. M a n s p ü rt b e im A n e in a n d e rre ib e n d e r P ris m e n b e re its einen W id e rs ta n d v o n b e trä c h tlic h e r Größe. M a n lä ß t n u n am besten die a n e in a n d e r kle b e n d e n P ris m e n e in ig e S tu n d e n an einem k ü h le n O r t (z. B . nahe an e in e m F e n s te r in e in e m k ü h le n Z im m e r), w o d u rc h sich w a h rs c h e in lic h e in T e il des W asserdam pfes zw ischen den P ris m e n k o n d e n s ie rt u n d so (d u rc h eine bessere W irk u n g
des äuß eren L u ftd ru c k s ? ) eine g röß ere A n n ä h e ru n g d e r H y p o te n u se n flä ch e n d e r P ris m e n b e w irk t, o d e r d u rc h seine V e r
d ic h tu n g eine diese A n n ä h e ru n g h in d e rn d e H e m m u n g f o r t sch a fft. M an h a t n u n d ie P ris m e n g e b ra u c h s fe rtig f ü r den V ersuch.
I n m e in e m F a ll w a re n n u n n ic h t w e n ig e r als 8 k g n ö tig , u m ein A b ru ts c h e n des oberen P rism a s zu v e ra n lassen (ta ts ä c h lic h e in w e n ig m e h r). D ie se K r a f t K = 8 k g z e rle g t sich n u n (v g l.F ig . 2) in eine K o m p o n e n te K f = K - cos45 0 p a r a l l e l z u r R u ts c h flä c h e u n d i n eine K o m p o n e n te K u
— X - sin 4 5 ° s e n k r e c h t z u r H y p o e tn u s e n flä c h e , v o n denen also jede K , K 1, ^ 5,657 kg groß ist.
D a n u n , w ie schon oben b e ilä u fig e rw ä h n t, d e r R e ib u n g s k o e ffiz ie n t f ü r G las/
Glas ^ 0,13 is t, so e n ts p ric h t d e r das P ris m a P 1 bew egenden K r a f t K I 5,657 kg ) e in a u f das P ris m a w irk e n d e r N o r m a l d r u c k D — 5,657 k g : 0,13 ^ 43,5 kg.
I n diesem N o rm a ld ru c k D s te c k t zu n ä ch st d e r L u f t d r u c k L (dieser w a r a u f d ie 5 5 cm " große B e rü h rflä c h e ~ 5,5 kg), d a n n d e r D r u c k K n des L a s tg e w ic h te s (es w a r K n ~ 5,7 k g ) u n d sc h lie ß lic h d ie K r a f t d e r A d h ä s io n A. U m diese zu fin d e n , b ra u c h e n w ir also n u r den L u f t d r u c k L u n d den besonderen D ru c k K n v o n D a b
zuziehen u n d es e rg ib t sic h : v
A d h ä s io n s k ra ft A — D — L — K u ^ 32,3 kg.
D ie A d h ä s i o n s k r a f t lä n g s d e r 5,5 c m 2 g r o ß e n B e r ü h r f l ä c h e w a r a ls o 3 2 5 k g . D a m it is t in diesem F a lle das W irk e n d e r A d h ä s io n e in w a n d fre i nachge
wiesen. D a n u n d e r ru n d 1 cm 2 große nebelige F le c k zw ischen d e n P ris m e n w ohl
2 2 0 J . Kl e i b e r, Zu r Me s s u n g d e r Ad h ä s i o n. Zeitschrift für den physikalischen Achtundzwanzigster Jahrgang.
v e rh ä ltn is m ä ß ig w enig z u r A d h ä s io n b e iträ g t, so t r i f f t die e r m itte lte A d h ä s io n s k ra ft n ach m e in e r M e in u n g n u r a u f d ie (5 ,5 — 1) cm 2 = 4,5 c m 2 groß e R a n d p a rtie d e r B e rü h rs te lle . Es e rg ib t sich d em nach im D u rc h s c h n itt f ü r die A d h ä s io n a u f 1 c m 2 f ü r
G las/G las ^ 32,5 k g : 4,5 cm 2 ^ 7J/fi A tm o s p h ä re n .
D a b e i sind, n ach den N e w to n s c h e n R e s tfa rb e n a u f dem n e b e lig e n E ie c k N zu schließen, an d e r R a n d p a rtie die H y p o te n u s e n flä c h e n d e r b e id e n P ris m e n im M it t e l u m w e n ig e r als u m die halb e W e lle n lä n g e des b la u e n L ic h te s v o n e in a n d e r e n tfe rn t.
V ie lle ic h t b e m ü h t sich d e r eine o d e r andere H e r r F a ch ko lle g e , die M essung n o ch etw as g e n a u e r zu tr e ib e n ; ic h habe m ic h m it ru n d e n Z a h le n b e g n ü g t, u m so re c h t d e n C h a ra k te r des Versuchs als E a u s tv e rs u c h im HAHNSchen S inne h e rv o r
tr e te n zu lassen.
5. S c h lu ß b e m e r k u n g e n , a) S e tz t m a n die V ersuchs
a n o rd n u n g , w ie sie F ig . 3 ze ig t, u n te r d ie R e z ip ie n te n d e r L u f t p u m p e u n d p u m p t die L u f t daraus f o r t (E in s c h a ltu n g d e r B a ro m e te rp ro b e !), so k a n n m an zeigen, daß d e r L u ftd r u c k n ic h t die a lle in ig e U rsache des A n e in a n d e rh a fte n s d e r P ris m e n is t; sonst m ü ß te ja b e i e in e m le ic h t fe s ts te llb a re n B a ro m e te rs ta n d das A b ru ts c h e n des obe re n P rism a s e in tre te n .
b) D e n R e i b u n g s k o e f f i z i e n t e n ¡x f ü r G la s/G la s be
s tim m t m a n am b e ste n schon v o r A u s fü h ru n g des A dh ä sio n s
versuchs d u rc h E rm itte lu n g des R e ib u n g s w in k e ls <p o d e r v ie lm e h r v o n dessen tg , d enn ii t = t g y . M a n s te llt dazu das u n te re P ris m a a u f die K a n te des re c h te n W in k e ls in solcher Schräge a u f, daß das z w e ite P ris m a , d a ra u fg e se tzt, langsam a u f dessen H yp o te n u s e n flä c h e a b ru ts c h t (F ig . 4). (Das F e s th a lte n des P rism as P ± e rfo lg t am b esten m it e in e r k le in e n hölzernen, a u f dem T is c h a u flie g e n d e n S chraubenzw inge.) Es ergab sich a u f eine L ä n g e Z = 46 m m d e r P ris m e n h y p o te n u s e eine E rh e b u n g
h ^ 6 m m ; also t g <p ^ 0 , 1 5 . D a m it is t alles zu m V e r
such N ö tig e m it e in p a a r H a n d g riffe n b e s tim m t.
c) K r i t i s c h e B e la s t u n g . V o r A u s fü h ru n g des A dhäsions Versuchs t u t m a n g u t, sich je n e B e la s tu n g K 0 zu berechnen, die b e i d e r gegebenen V e rsu ch sa n o rd n u n g n o tw e n d ig is t, u m den L u ft d r u c k L a lle in zu ü b e rw in d e n . M a n fin d e t sie a u f fo lg e n d e W eise: S o ll ih re K o m p o n e n te -K j = J i0 • cos 45 d ie R e ib u n g ü b e rw in d e n (die d e r N o r
m a ld ru c k D = L K n h e rv o r b rin g t), so m uß die G le i
ch u n g bestehen:
K 0 • cos 45 = ft. ( L - j - K 0 ■ sin 45 °).
H ie ra u s fin d e t m an, w e n n m a n cos 45 0 = sin 4 5 ° = 0,7071 u n d i i = 0.13 s e tzt:
K 0 = 0,2113 L & \ L .
I s t n u n die B e rü h rflä c h e b e id e r P ris m e n , w ie in m e in e m F a lle , F = 5,5 cm 2, d e r B a ro m e te rs ta n d p == 710 m m Quecks., so is t d e r L u f t d r u c k , m it dem die b e id e n P ris m e n a u fe in a n d e r g e p re ß t w e rd e n :
~ 5,5 • (71,13,6) g = 5,311 kg, also d ie zugehörige k r i t i s c h e B e l a s t u n g :
* 0 = 1 , 1 2 2 kg.
Z e ig t sich n u n b e i e in e m V e rs u c h , daß die zulässige B e la s tu n g K ü b e r d ie s e G r e n z e K 0 h inausgeht, so h a t m a n den B ew eis f ü r das W irk e n d e r A d h ä s io n sicher e rb ra c h t. E in e zu s ta rk e B e a n s p ru c h u n g d e r P ris m e n z u r E rz ie lu n g e in e r a u ffa lle n d groß en K r a f t K s o llte ü b rig e n s v e rm ie d e n w e rd e n , u m B eschä d ig u n g e n d e r m e is t k o s ts p ie lig e n P ris m e n h in ta n z u h a lte n . ,
und chemischen Unterricht.
H eft V I. November 1918. R. Suchanek, Verwendung von Schalttafelinstrumenten. 221