Glückauf, Jg. 46, No. 43

bei Abholung in der Druckerei 5

bei Bezug durch die Post

und den Bachhandel

unter Streifband für Deutsch­

land, Ö sterreich-Ungarn und Luxemburg

; unter Streifband im W eltpost­

verein 9

Glückauf

B e r g - u n d H ü t t e n m ä n n i s c h e

Z e i t s c h r i f t

für die 4mal gespaltene Nonp- Zeile oder deren Raum 25 Pf.

Näheres über Preis­

ermäßigungen bei wiederholte'- Aufnahme ergibt der auf Wunsch zur Verfügung

stehende Tarif.

Einzelnummern werden nur in Ausnahmefälleu abgegeben.

Nr. 43 22. O ktober 1910 46. J a h rg a n g

Inhalt:

Seite V e r s u c h e u n d S t u d i e n ü b e r d a s G e f r i e r ­

v e r f a h r e n . V o n D ip l B e r g in g e n ie u r W . W a l -

b r e c k e r , O b e r r ö b li n g e n a . S e e ...1681

D ie a u f d e n Z e c h e n d e s r h e i n i s c h - w e s t ­ f ä l i s c h e n I n d u s t r i e b e z i r k s g e b r ä u c h l i c h e n V o r r i c h t u n g e n z u r V e r b i n d u n g d e r F ö r d e r ­ w a g e n . V o n B s r g r e f e r e n d a r O s k a r S c h u l z , D o r tm u n d ... 1687

D a s F a l t u n g s p r o b l e m d e s w e s t f ä l i s c h e n S t e i n ­ k o h l e n g e b i r g e s . V o n B e r g r e f e r e n d a r D r . F a c h ­ m a n n , H a m b u r g ... 1693

P r o d u k t i o n d e r B e r g w e r k e , H ü t t e n u n d S a ­ l i n e n d e s p r e u ß i s c h e n S t a a t e s i m j a h r e 1909 1695 D ie E i s e n - u n d M e t a l l h ü t t e n i n d u s t r i e F r a n k ­ r e i c h s i m J a h r e 1908 ... 1698

T e c h n i k : N e u e r L a b o r a t o r i u m a p p a r a t z u r A m m o ­ n ia k b e s tim m u n g ... 1701

M a r k s c h e i d e w e s e n : B e o b a c h tu n g e n d e r E r d b e b e n ­ s ta tio n d e r W e s tf ä lis c h e n B e r g g e w e r k s c h a f t s k a s s e in d e r Z e it v o m 10 b is 17. O k t o b e r 1910 . . . . 1702

M i n e r a l o g i e u n d G e o l o g i e : 11. I n t e r n a t i o n a l e r G e o lo g e n k o n g re ß , S to c k h o lm 1910 ... 1702

V o l k s w i r t s c h a f t u n d S t a t i s t i k : K o h l e n a u s f u h r G r o ß b r ita n n ie n s im S e p t e m b e r 1910. S te in k o h le u - fö rd e ru n g u n d - a b s a t z d e r s t a a t l i c h e n S a a r g r u b e n Seite im S e p te m b e r 1910. K o h le n - E in - u n d A u s f u h r F r a n k r e i c h s im 1. H a l b j a h r 1910. V e rs a n d d e s S ta h lw e r k s - V e r b a n d e s im S e p te m b e r 1910. M in e ­ ra lie n - u n d M e ta llg e w in n u n g v o n N e u -S ü d w a le s . D e r K o h le n b e r g b a u B r itis c h - I n d ie n s im J a h r e 1909 1703 V e r k e h r s w e s e n : W a g e n g e s te llu n g z u d e n Z e c h e n , K o k e r e ie n u n d B r i k e t t w e r k e n d e s R u h r k o h l e n ­ b e z irk s . W a g e n g e s te llu n g z u d e n Z e c h e n , K o k e re ie n u n d B r i k e t t w e r k e n d e r w ic h tig e m d e u ts c h e n B e r g b a u b e z ir k e . K o h le n - u n d K o k s b e w e g u n g in d e n R h e in h ä f e n z u R u h r o r t , D u is b u r g u n d H o c h f e ld im S e p te m b e r 1910. A m tlic h e T a r i f ­ v e r ä n d e r u n g e n ... 170Ö V e r e i n e u n d V e r s a m m l u n g e n : I n t e r n a t i o n a l j r V e r b a n d d e r D a m p f k e s s e l- Ü b e r w a c h u n g s v e r e in e 1706 M a r k t b e r i c h t e : E s s e n e r B ö rs e . M e t a llm a r k t ( L o n d o n ) . N o tie r u n g e n a u f d e m e n g lis c h e n K o h le n - u n d F r a c h t e n m a r k t . M a r k t n o ti z e a ü b e r N e b e n p r o d u k t e ... 1708

A u s s t e l l u n g s - u n d U n t e r r i c h t w e s e n : E n t ­ h ü llu n g d e s C le m e n s - W in k le r - D e n k m a ls in F r e i b e r g 1708 P a t e n t b e r i c h t ... 1708

B ü c h e r s c h a u ...1712

Z e i t s c h r i f t e n s c h a u ...1714

P e r s o n a l i e n ...1716

Versuche und Studien über das Gefrierverfahren.

V o n D ip l. B e r g in g e n i e u r W . W a l b r e c k e r , O b e r r ö b lin g e n a. S ee.

D a s G e f r i e r v e r f a h r e n b i e t e t b e k a n n t l i c h d i e M ö g ­ lic h k e it , w a s s e r r e ic h e u n d b e w e g l i c h e D e c k g e b i r g - s c h ic h t e n m i t S c h ä c h t e n z u d u r c h t e u f e n .

D ie R i c h t l i n i e n d e s V e r f a h r e n s h a b e n s i c h s e it s e in e r e rs te n A n w e n d u n g i m J a h r e 1 8 8 3 d u r c h d e n d e u t s c h e n B e r g in g e n ie u r H . P o e t s c h n u r w e n i g v e r s c h o b e n , w e n n a u c h in d e n E i n z e l h e i t e n d i e e r f o l g r e i c h e T ä t i g k e i t d e r I n g e n ie u r e z u w e s e n t l i c h e n V e r b e s s e r u n g e n g e f ü h r t h a t , so d a ß e in e D a r s t e l l u n g d e r u r s p r ü n g l i c h e n A u s f ü h r u n g a u c h d ie h e u t i g e F o r m d e s V e r f a h r e n s i m w e s e n t l i c h e n k la r u n d r i c h t i g w i e d e r g i b t .

R i n g s u m d e n n i e d e r z u b r i n g e n d e n S c h a c h t w i r d e tw a s a u ß e r h a l b s e in e s l i c h t e n D u r c h m e s s e r s e i n e g r ö ß e r e A n z a h l v o n B o h r l ö c h e r n d u r c h d i e w a s s e r r e i c h e n S c h ic h t e n g e s t o ß e n . I n d ie B o h r l ö c h e r w e r d e n d i e u n t e n g e s c h lo s s e n e n G e f r i e r r o h r e e in g e s e n k t . S i e d i e n e n z u r A u f n a h m e d e r n o c h e n g e r n F a l l r o h r e , i n d e n e n d a s i n G e f r ie r m a s c h in e n a b g e k ü h l t e K ä l t e m i t t e l h e r u n t e r ­ g e f ü h r t w ir d . D ie s e s s t r ö m t a l s d a n n i n d e m r i n g f ö r m i g e n

R a u m z w i s c h e n d e n b e i d e n R o h r l e i t u n g e n w i e d e r z u T a g e u n d e n t z i e h t d e m u m g e b e n d e n w a s s e r r e ic h e n G e b i r g e e in e n T e i l s e in e r W ä r m e , w o d u r c h s i c h u m j e d e s G e f r i e r r o h r e in e F r o s t s ä u l e b i l d e t . D a s S y s t e m v o n e r s t a r r t e n G e s t e i n s ä u l e n s c h l i e ß t s i c h b e i w e i t e r e r E i n ­ w i r k u n g d e s G e f r i e r p r o z e s s e s z u e in e r e i n h e i t l i c h e n , d e n e i g e n t l i c h e n S c h a c h t k e r n u m g e b e n d e n F r o s t m a u e r z u ­ s a m m e n , u n t e r d e r e n S c h u t z d e r S c h a c h t i n g e w ö h n l i c h e r W e i s e v o n H a n d h e r u n t e r g e b r a c h t w i r d .

D i e s e k u r z e n D a r l e g u n g e n e r ü b r i g e n e i n g e n a u e r e s E i n g e h e n a u f d i e n a h e z u v o l l k o m m e n d u r c h g e b i l d e t e T e c h n i k d e s G e f r i e r v e r f a h r e n s ; d a g e g e n b l e i b t e in e g a n z e A n z a h l v o n F r a g e n w i s s e n s c h a f t l i c h e r N a t u r u n g e l ö s t o d e r d o c h v i e l f a c h n i c h t r i c h t i g g e lö s t , d ie m i t d e r n e u e n S c h a c h t b a u m e t h o d e i n u r s ä c h l i c h e m Z u s a m m e n h a n g s t e h e n , u n d d e r e n B e s p r e c h u n g w e g e n i h r e r B e d e u t u n g f ü r d a s S c h a c h t a b t e u f e n a l l g e m e i n e m f a c h m ä n n i s c h e n I n t e r e s s e b e g e g n e n d ü r f t e . A u ß e r d e n t h e o r e t i s c h e n E r ö r t e r u n g e n ü b e r d i e S t ä r k e d e r F r o s t -

1682 G l ü c k a u f Nr. 43

m a u e r , d ie G e f r i e r p u n k t e r n i e d r i g u n g d e s W a s s e r s d u r c h g e lö s t e P r ä z i p i t a t e , e r h ö h t e n D r u c k u s w . b r i n g t d ie n a c h s t e h e n d e A b h a n d l u n g d a s e x p e r i m e n t e l l e E r g e b n i s v o n V e r s u c h e n , d ie i c h i m A u f b e r e i t u n g s l a b o r a t o r i u m d e r K g l . B e r g a k a d e m i e z u B e r l i n a u s g e f ü h r t h a b e .

B i l d u n g d e r F r o s t m a u e r .

A r t d e s K ä l t e ü b e r t r ä g e r s . W i e s c h o n v o r a u s ­ g e s c h i c k t w u r d e , k a n n s i c h d e r t e c h n i s c h e T e i l a u f d ie E r ö r t e r u n g e i n i g e r H a u p t f r a g e n b e s c h r ä n k e n .

E i n e d e r w i c h t i g s t e n A u f g a b e n d e s G e f r i e r t e c h n i k e r s i s t , e in e n K ä l t e t r ä g e r z u w ä h l e n , d e r e b e n s o l e i c h t b e w e g lic h , w ie i n d i f f e r e n t g e g e n d a s L e i t u n g s m a t e r i a l is t u n d g r o ß e W ä r m e k a p a z i t ä t s o w ie t i e f e n G e f r i e r p u n k t b e ­ s it z t . A l s s o l c h e r d i e n t e f r ü h e r a u s s c h l i e ß l i c h e in e L ö s u n g v o n 2 8 % C h l o r k a l z i u m i n W a s s e r , d ie b e i — 4 0 ° C g e f r ie r t . D a d ie s e s S a l z a b e r d ie R o h r l e i t u n g e n s t a r k a n g r e i f t u n d d u r c h N a t r i u m s u l f a t s o s e h r v e r u n r e i n i g t is t , d a ß d ie s e s b e i d e r m i t d e m G e f r i e r p r o z e ß v e r b u n d e n e n T e m p e ­ r a t u r e r n i e d r i g u n g i n d e n G e f r i e r r o h r e n z u r A u s ­ s c h e i d u n g g e l a n g t u n d d e n U m l a u f d e r L a u g e s t ö r t , b e n u t z t m a n n e u e r d i n g s e in e g l e i c h p r o z e n t i g e S o le v o n C h l o r m a g n e s i u m . C h l o r m a g n e s i u m b e s i t z t ü b e r d i e s d e n V o r t e i l , l ö s l i c h e r z u s e in a ls K a l z i u m ­ c h l o r i d . E s e r f o r d e r t b e i 0 ° C f ü r 1 G e w i c h t s t e i l S u b s t a n z 0 ,6 G e w i c h t s e i n h e i t e n W a s s e r z u m L ö s e n g e g e n ü b e r 2 ,0 1 6 G e w i c h t s t e i l e n W a s s e r b e i e i n e r g le ic h e n M e n g e C h l o r k a l z i u m . M i t d e r l e i c h t e r n L ö s l i c h k e i t is t n a c h b e k a n n t e m p h y s i k a l i s c h e n G e s e t z e in t i e f e r e r G e f r i e r p u n k t v e r b u n d e n .

A b w e i c h e n d h i e r v o n i s t J u l i u s W i n t e r i n K a m e n b e i s e in e m T i e f k ä l t e v e r f a h r e n a u f d e m S c h a c h t N i e d e r ­ s a c h s e n z u r V e r w e n d u n g e i n e r r e i n e n F l ü s s i g k e i t v o n 9 5 % A l k o h o l ü b e r g e g a n g e n , d i e d e n a u ß e r o r d e n t l i c h t ie f e n E r s t a r r u n g s p u n k t v o n — 9 5 ° C a u f w e is t .

U m d e m Ü b e l s t a n d , d e r s i c h b e i d e m i m m e r - h i n m ö g l i c h e n Ü b e r t r e t e n d e r G e f r i e r f l ü s s i g k e i t i n d a s G e b i r g e d u r c h s e in A u f t a u e n g e l t e n d m a c h t , z u b e s e it ig e n , is t a u s d e r P r a x i s h e r a u s s c h o n m e h r f a c h v o r g e s c h l a g e n w o r d e n , d i e K ä l t e f l ü s s i g k e i t d u r c h e in G a s z u e r s e t z e n . D i e V e r w e n d u n g v o n G a s e n w ü r d e s ic h v o r n e h m l i c h w e g e n d e r e r h e b l i c h e n V e r e i n f a c h u n g d e r K ä l t e a n l a g e e m p f e h l e n , w ä h r e n d d a s E n t w e i c h e n d e r G a s e i n d a s G e b i r g e k e i n e n e n n e n s w e r t e n N a c h ­ t e il e m i t s ic h b r i n g e n d ü r f t e .

D e r A n w e n d u n g v o n G a s e n a ls K ä l t e ü b e r t r ä g e r s t e h t j e d o c h i n i h r e r u n b e d e u t e n d e n W ä r m e k a p a z i t ä t e in s t a r k e s H i n d e r n i s e n t g e g e n . S c h w e f lig e S ä u r e , K o h l e n ­ s ä u r e u n d a t m o s p h ä r i s c h e L u f t , d ie i h r e r B i l l i g k e i t w e g e n v o r a l l e m i n B e t r a c h t k o m m e n , b e s i t z e n z w a r b e i n o r m a l e r S p a n n u n g s e h r t ie f e G e f r i e r p u n k t e , a b e r i h r e W ä r m e ­ a u f n a h m e f ä h i g k e i t , d ie d o c h z u g u t e r L e t z t a u s s c h l a g ­ g e b e n d s e in m u ß , i s t s o g e r i n g , d a ß i h r e V e r w e n ­ d u n g z u d e m v o r g e s c h l a g e n e n Z w e c k n i c h t i n F r a g e k o m m e n k a n n . D i e s p e z if is c h e W ä r m e C v b e t r ä g t 1, w e n n 1 W E d ie W ä r m e m e n g e d a r s t e l l t , d ie e r ­ f o r d e r l i c h i s t , d i e T e m p e r a t u r v o n 1 k g W a s s e r v o n 1 5 ° C u m 1° C z u e r h ö h e n , f ü r

S c h w e f l i g e S ä u r e ...0 ,1 2 3 W E K o h l e n s ä u r e ... 0 ,1 7 2 ,, a t m . L u f t ...0 ,1 6 8 ,,

1

L a n d o l t - B ö r n s t e i n : Pbysik.-chem. Tabellen. 1883, S. 175.

B e r ü c k s i c h t i g t m a n f e r n e r d i e g e r i n g e n s p e z if is c h e n G e w i c h t e 0 ,0 0 2 6 2 7 , 0 ,0 0 1 8 0 4 u n d 0 , 0 0 1 1 8 d i e s e r G a s e , s o m ü ß t e n b e i A n n a h m e e i n e r K a p a z i t ä t v o n n u r 0 ,8 W E d e r C h l o r m a g n e s i u m l a u g e 2 ,5 , 2 ,6 u n d 4 c b m G a s a u f g e w e n d e t w e r d e n , u m d ie s e l b e A n z a h l F r i g o r i e n z u e r h a l t e n w ie b e i 1 k g L a u g e .

D i e s e V e r h ä l t n i s s e b e d i n g e n a u ß e r g e w ö h n l i c h e M a ß e d e r K ü h l a n l a g e ü b e r T a g e , d i e s i c h b e i g r o ß e m L e i s t u n g e n w o h l k a u m m e h r i n a u s f ü h r b a r e n G r e n z e n h a l t e n w ü r d e .

W e i t e r h i n s p r i c h t d i e u n w i r t s c h a f t l i c h e A r b e i t v o n K a l t l u f t m a s c h i n e n g e g e n e in e V e r w e n d u n g v o n G a s e n a ls K ä l t e m i t t e l .

T e m p e r a t u r m e s s u n g d e r K ä l t e l a u g e u n d d e s G e b i r g e s . N i c h t w e n i g e r w i c h t i g a ls d i e W a h l e in e s g e e i g n e t e n K ä l t e ü b e r t r ä g e r s i s t d i e s o r g f ä l t i g e B e ­ o b a c h t u n g d e r L a u g e n t e m p e r a t u r u n d d e r w ü n s c h e n s ­ w e r t e n V e r t e i l u n g d e r L a u g e a u f d i e g r o ß e Z a h l d e r G e f r i e r r o h r e . Z u d i e s e m Z w e c k e i s t j e d e s R o h r m it e in e m V e n t i l u n d e i n e m S t u t z e n z u m A n s c h r a u b e n e in e s K o n t r o l l t h e r m o m e t e r s v e r s e h e n , d a e r s t g le ic h e T e m p e r a t u r e n u n d T e m p e r a t u r u n t e r s c h i e d e d e s K ä l t e ­ ü b e r t r ä g e r s b e i m E i n - u n d A u s t r i t t a u s d e n R o h r e n e in e n g l e i c h m ä ß i g e n u n d n o r m a l e n V e r l a u f d e s P r o z e s s e s i n d e n e i n z e l n e n G e f r i e r l ö c h e r n g e w ä h r l e i s t e n .

D i e G e f r i e r f l ü s s i g k e i t t r i t t z u e r s t m i t m ä ß i g e r T e m ­ p e r a t u r i n d a s G e b i r g e e in u n d e r l e i d e t b e i i h r e m U m l a u f e in e b e d e u t e n d e E r w ä r m u n g . B a l d j e d o c h v e r r i n g e r n s ic h d ie T e m p e r a t u r d e s K ä l t e ü b e r t r ä g e r s u n d s ein e K ä l t e a b g a b e a n d a s G e b i r g e s o s e h r , d a ß n a c h e in ig e n T a g e n n u r n o c h w e n ig e G r a d e W ä r m e u n t e r s c h i e d b e i e in - u n d a u s s t r ö m e n d e r L a u g e z u b e o b a c h t e n s i n d . N a c h g e r a u m e r Z e i t t r i t t d i e F l ü s s i g k e i t m i t d u r c h s c h n i t t l i c h

— 16 b i s — 2 0 ° C i n d ie F a l l r o h r e e i n u n d f l i e ß t a u s d e n S t e i g e r o h r e n m i t e t w a -— 1 3 b i s — 18° C w i e d e r a u s.

Ö r t l i c h e A b w e i c h u n g e n b l e i b e n n a t u r g e m ä ß b e s t e h e n . H ö h e r e W ä r m e g r a d e la s s e n d e n Z w e i f e l z u , o b e i n w i r k l i c h g e n ü g e n d e r A b s c h l u ß d e r M a u e r e r f o l g t is t . B e i — 9 ° C t r a t e n b e is p ie ls w e is e a u f d e m G e f r i e r s c h a c h t d e r V e r ­ e i n i g u n g s g e s e l l s c h a f t z u A a c h e n n o c h W a s s e r d u r c h . D e r T e m p e r a t u r u n t e r s c h i e d v o n 2 — 4 ° C b l e i b t f ü r d ie g a n z e Z e i t d e r E i s b i l d u n g d e r s e lb e .

U m d ie V e r t e i l u n g d e r K ä l t e i m G e b i r g e z u b e ­ o b a c h t e n , n a h m P o e t s c h i m J a h r e 1 8 8 3 a u f d e r B r a u n k o h l e n g r u b e A r c h i b a l d b e i S c h n e i d l i n g e n , d e m e r s t e n S c h a c h t e , b e i d e m e r s e in e t h e o r e t i s c h e n Ü b e r ­ l e g u n g e n z u r p r a k t i s c h e n A u s f ü h r u n g b r a c h t e , T e m p e ­ r a t u r b e s t i m m u n g e n d e s F r o s t k ö r p e r s v o r . E r v e r t e ilt e 2 0 e n g e , 0 ,5 m l a n g e R o h r e g l e i c h m ä ß i g a u f d ie S c h a c h t s c h e i b e u n d s e n k t e s ie i n d a s s c h w i m m e n d e G e b i r g e e in . D i e s e u n t e n g e s c h l o s s e n e n S t u t z e n w u r d e n m i t L a u g e g e f ü l l t u n d d i e n t e n z u r A u f n a h m e v o n T h e r m o m e t e r n .

D i e B e s t i m m u n g e n l i e ß e n e r k e n n e n , d a ß w ä h r e n d d e r e r s t e n

3 y 2

A u c h v o n A l b v s i n d ü b e r d i e s e l b e M a t e r i e i m A u f t r ä g e d e r f r a n z ö s i s c h e n R e g i e r u n g b e a c h t e n s w e r t e V e r s u c h e g e m a c h t w o r d e n 1, d e r e n E r g e b n i s s e l e h r t e n , d a ß s i c h d ie W ä r m e a u s s t r a h l u n g i m G e b i r g e i n d e r W e i s e a b ­ s p ie lt , w ie s ie v o r h e r v o n L e b r e t o n r e c h n e r i s c h b e s t i m m t w o r d e n w a r . L e b r e t o n h a t s e in e Ü b e r l e g u n g e n d u r c h d ie G l e i c h u n g w i e d e r g e g e b e n :

t ____. l o g r + Ü k g T i - t , • l o g r 2 1°8 r , - lo g r 2 l o g r j - l o g r 2

w o r in t , t j u n d t 2 d i e T e m p e r a t u r e n i n d e n E n t f e r n u n g e n r, r x u n d r., v o n d e r K ä l t e q u e l l e b e d e u t e n . I n d ie s e r G l e i c h u n g is t d e r m i t d e r p e t r o g r a p h i s c h e n Z u s a m m e n ­ s e t z u n g u n d d e m W a s s e r g e h a l t d e r S c h i c h t e n s t a r k s c h w a n k e n d e u n d e x p e r i m e n t e l l s c h w e r b e s t i m m b a r e W ä r m e l e i t u n g s k o e f f i z i e n t v o l l s t ä n d i g a u s g e s c h a l t e t u n d d u r c h l e i c h t m e ß b a r e G r ö ß e n e r s e t z t , s o d a ß d i e B e r e c h ­ n u n g v o n t k e i n e S c h w i e r i g k e i t b e r e i t e t .

W e i t e r h i n w a r d i e F e s t s t e l l u n g i n t e r e s s a n t , d a ß d ie T e m p e r a t u r e n i n d e r g e f r o r e n e n M a s s e v o n o b e n n a c h u n te n g l e i c h m ä ß i g Z u n a h m e n , u m s c h l i e ß l i c h w i e d e r a b z u f a l le n . V e r s u c h e , d i e e i n e r B e o b a c h t u n g d e r K ä l t e ­ v e r t e i l u n g i m I n n e r n d e r G e f r i e r r o h r e g a l t e n , e r h e l l t e n d ie T a t s a c h e , d a ß e i n s t a r k e r T e m p e r a t u r u n t e r s c h i e d in d e n v e r s c h i e d e n e n R i n g z o n e n d e s w e i t e n S t e i g e ­ r o h r s h e r r s c h t e , d a ß a ls o d i e t h e r m i s c h e n V o r g ä n g e im S t e i g e r o h r u n w e s e n t l i c h e r N a t u r w a r e n .

H i e r z u l ä ß t s i c h a u f G r u n d s p ä t e r e r B e o b a c h t u n g e n n a c h t r a g e n , d a ß e s d u r c h a u s n o c h n i c h t k l a r g e s t e l l t is t , o b d ie L a u g e a u f d e r B o h r l o c h s o h l e i h r e g r ö ß t e K ä l t e b e s it z t . D i e e i n f a l l e n d e F l ü s s i g k e i t g i b t b e r e i t s d u r c h d ie W a n d u n g d e s F a l l r o h r s a n d i e i m S t e i g e r o h r a u f s t e i g e n d e w ä r m e r e L a u g e e i n e n T e i l i h r e r K ä l t e a b . D i e M e n g e d e r a b g e g e b e n e n F r i g o r i e n w i r d d u r c h d e n T e m p e r a t u r ­ u n t e r s c h ie d z w i s c h e n b e i d e n L a u g e n b e s t i m m t , s ie is t a lso i n d e n o b e r s t e n R o h r a b s c h n i t t e n a m g r ö ß t e n u n d a u f d e r B o h r l o c h s o h l e s e h r u n b e d e u t e n d . D a d ie s e K ä l t e m e n g e n d e m G e f r i e r p r o z e ß v e r l o r e n g e h e n , h a t m a n e in I n t e r e s s e d a r a n , s ie m ö g l i c h s t g e r i n g z u h a l t e n . D a s e in f a c h s t e M i t t e l is t , e i n e n l e b h a f t e n L a u g e n ­ u m l a u f z u b e w i r k e n , e i n a n d e r e s , v o n S c h m i d t v o r ­ g e s c h la g e n e s , p r a k t i s c h a b e r b i s h e r n o c h n i c h t e r p r o b t e s M it t e l s ie h t e in e I s o l i e r u n g d e s F a l l r o h r s d u r c h e i n e n W ä r m e s c h u t z m a n t e l v o r .

D i e T e m p e r a t u r a u f d e r S o h l e d e s G e f r i e r s c h a c h t e s b e t r ä g t d u r c h s c h n i t t l i c h — 5 b i s — 1 0 ° C . D i e T e m p e ­ r a t u r m e s s u n g e n m ü s s e n j e d o c h s o f o r t n a c h d e r E i n f a h r t v o r g e n o m m e n w e r d e n ; d e n n d i e W ä r m e a u s s t r a h l u n g d e s m e n s c h l i c h e n K ö r p e r s i s t s o b e d e u t e n d , d a ß d ie d a u e r n d e A n w e s e n h e i t e i n i g e r L e u t e g e n ü g t , u m t r o t z s t e t ig e r K ü h l u n g d ie T e m p e r a t u r i m S c h a c h t t i e f s t e n s t ä n d ig u m 4 b i s 8 ° C z u e r h ö h e n .

H e r s t e l l u n g d e r F r o s t m a u e r . D i e H e r s t e l l u n g d e r F r o s t m a u e r v o l l z i e h t s i c h i n d e r W e i s e , d a ß d i e T e m ­ p e r a t u r d e s G e b i r g e s d u r c h d i e i n d e n G e f r i e r r o h r e n u m ­ la u f e n d e S a l z l ö s u n g b i s a u f 0 ° C e r n i e d r i g t u n d d a s G e b i r g s w a s s e r i n E i s v e r w a n d e l t w i r d ; i m w e i t e r n V e r l a u f e e r f ä h r t d a s G e b i r g e e i n e A b k ü h l u n g b i s a u f d u r c h s c h n i t t l i c h — 1 5 b i s — 1 8 ° C .

1 A n nales des rnines, P a ris , 1887, S. 5 6 ff.

D a s G e s t e i n n i m m t g l e i c h f a l l s e in e n ie d r i g e r e T e m p e r a t u r a n , o h n e d a ß s e in e F e s t i g k e i t m e r k b a r e r h ö h t w i r d ; d e r e i g e n t l i c h e Z e m e n t d e r g a n z e n g e ­ f r o r e n e n G e b i r g s m a s s e i s t a l l e i n d a s E i s , d e s s e n B i l d u n g d a h e r n ä h e r b e s p r o c h e n w e r d e n s o ll.

B i l d u n g d e s E i s e s . D i e A r t u n d W e i s e u n d d ie G e s c h w i n d i g k e i t , m i t d e r d a s E i s s i c h b i l d e t u n d w ä c h s t , h ä n g e n i n e r s t e r L i n i e v o n d e r T e m p e r a t u r u n d M e n g e d e r d u r c h d i e G e f r i e r r o h r e g e f ü h r t e n S a l z l a u g e a b . F e r n e r s i n d z u b e a c h t e n : d e r B e w e g u n g z u s t a n d d e s W a s s e r s u n d s e in e Z u s a m m e n s e t z u n g , o b r e i n , s a l z i g o d e r m i t o r g a n i s c h e r S u b s t a n z v e r s e t z t . E n d l i c h b e ­ e i n f l u s s e n d i e s p e z i f i s c h e n G e w i c h t e d e s W ra s s e r s u n d d e s E i s e s , d ie s p e z i f i s c h e n u n d d i e S c h m e l z w ä r m e n s o w ie d ie L e i t u n g s - u n d S t r a h l u n g s k o e f f i z i e n t e n d ie E n t ­ s t e h u n g d e s E i s e s .

D i e F r a g e d e r B i l d u n g d e s E i s e s b e i s e i t l i c h e r K ä l t e ­ z u f u h r u n d d e n n i c h t e r k e n n b a r e n B e d i n g u n g e n , u n t e r d e n e n d a s G e b i r g s w a s s e r a u f t r i t t , is t n o c h w e n ig g e k l ä r t . Z w a r s i n d z u r E r f o r s c h u n g d ie s e s s c h w e r z u g ä n g l i c h e n G e b i e t e s V e r s u c h e u n t e r n o m m e n w o r d e n 1; s ie h a b e n j e d o c h h a u p t s ä c h l i c h p r a k t i s c h e W e g e z u v e r f o l g e n g e ­ s u c h t u n d i n g e r i n g e r m M a ß e w is s e n s c h a f t l i c h e A u f ­ s c h lü s s e g e b r a c h t .

F ü h r t m a n d e m W a s s e r a u s e in e r i n s e n k r e c h t e r E r s t r e c k u n g w i r k e n d e n K ä l t e q u e l l e F r i g o r i e n z u , so g e h e n d ie A b k ü h l u n g u n d d a s G e f r i e r e n d e s W a s s e r s u n t e r ä h n l i c h e n E r s c h e i n u n g e n v o r s i c h w ie b e i K ä l t e z u t r i t t v o n o b e n . B e i d e m l e t z t e m V o r g a n g w i r d d a s W a s s e r v o n d e r O b e r f l ä c h e a u s n a c h u n d n a c h i n d e r W e i s e a b g e k ü h l t , d a ß d ie e r k a l t e t e n S c h i c h t e n h e r a b s i n k e n , w ä r m e r e s , l e i c h t e r e s W a s s e r v o n u n t e n a u f s t e i g t , a n d e r O b e r f l ä c h e a b g e k ü h l t w i r d u n d w ie d e r i n d ie T i e f e s i n k t . N a c h u n d n a c h k ü h l t s i c h s o d ie g a n z e M a s s e d e s W a s s e r s a b . D ie s e s S p i e l d a u e r t s o l a n g e a n , b i s d a s W a s s e r d ie T e m p e r a t u r a n g e n o m m e n h a t , b e i d e r e s s e in e g r ö ß t e D i c h t e a u f w e is t . D a s M a x i m u m d e s s p e z i f i s c h e n G e w i c h t e s v o n 1 g e r ­ r e i c h t c h e m i s c h r e in e s W a s s e r b e i 4 ° C . I s t e s a ls o a n d e r O b e r f l ä c h e b i s a u f 4 ° C a b g e k ü h l t , s o s i n k t e s , s t e ig t a b e r n i c h t w i e d e r e m p o r , es s e i d e n n , d a ß i h m v o m B o d e n W ä r m e z u g e f ü h r t o d e r e n t z o g e n w ü r d e .

B e i 4 ° C h ö r t d a h e r j e d e Z i r k u l a t i o n a u f , u n d d a s W a s s e r k ü h l t s i c h n u r n o c h d u r c h L e i t u n g v o n d e r O b e r f l ä c h e a u s a b ; d ie s e g e h t j e d o c h s e h r l a n g s a m v o r s ic h , d a d i e L e i t u n g s f ä h i g k e i t d e s W a s s e r s w ie d ie a l l e r F l ü s s i g k e i t e n g e r i n g is t . E r s t v o n h i e r a b b is z u m G e f r i e r e n s p i e l t e c h t e W ä r m e l e i t u n g e in e R o l l e , w ä h r e n d e s s i c h b i s d a h i n u m e in e n w e s e n t l i c h v o n i h r v e r s c h i e d e n e n V o r g a n g , e in e K o n v e k t i o n , e in e M i s c h u n g d e r k ä l t e r n , s p e z i f i s c h s c h w e r e m m i t d e n w a r m e m u n d l e i c h t e r n T e i l e n , g e h a n d e l t h a t .

B e i m G e f r i e r e n v o n W a s s e r , d a s s i c h i n v o l l k o m m e n e r h y d r o s t a t i s c h e r R u h e b e f i n d e t , s p i e l e n s i c h d i e V o r g ä n g e in ä h n l i c h e r W e i s e a b . D i e d e r K ä l t e q u e l l e n ä c h s t e n T e i l c h e n w e r d e n a b g e k ü h l t , s i n k e n u n t e r u n d e n t f e r n t e d r i n g e n n a c h , s o d a ß e in e S t r ö m u n g p a r a l l e l d e m G e f r i e r ­ r o h r e n t s t e h t , b i s d a s g e s a m t e e r r e i c h b a r e W a s s e r e in e T e m p e r a t u r v o n 4 ° C a n g e n o m m e n h a t . B e i w e i t e r e r A b k ü h l u n g f i n d e t e in e g a n z s c h w a c h e B e w e g u n g in

» 8. A l b y a. a. O. S. 56 ff..

1684 G l ü c k a u f Nr. 4c

u m g e k e h r t e r R i c h t u n g s t a t t , d a w e g e n d e r j e t z t a u f ­ t r e t e n d e n V o l u m e n z u n a h m e d e r k ä l t e s t e n d e m R o h r e a n lie g e n d e n P a r t i k e l e in e d e m R o h r e p a r a l l e l e S t r ö m u n g e in s e t z t u n d s o la n g e e in z o n a r e r A u s t a u s c h d e r v e r ­ s c h ie d e n t e m p e r i e r t e n W a s s e r t e i l c h e n v o r s i c h g e h t , b i s b e i 0 ° C d ie V e r f e s t i g u n g e i n t r i t t .

A u s d ie s e n Ü b e r l e g u n g e n k a n n f ü r d ie P r a x i s g e ­ fo lg e r t w e r d e n , d a ß z u m G e f r i e r e n d e s W a s s e r s , d e m s e in e B e w e g u n g s m ö g l i c h k e i t n i c h t g e n o m m e n is t , v i e l m e h r F r i g o r i e n v e r b r a u c h t w e r d e n a ls n ö t i g s i n d , u m d ie M e n g e E i s , d ie s ic h t a t s ä c h l i c h g e b i l d e t h a t , h e r z u s t e l l e n , u . z w . d e s h a l b , w e il d u r c h d i e b e i d e r E r n i e d r i g u n g d e r T e m p e r a t u r e i n t r e t e n d e S t r ö m u n g e in e A b k ü h l u n g d e s g a n z e n W a s s e r s h e r b e i g e f ü h r t w i r d , d e m d e r E i n t r i t t i n d e n A b k ü h l u n g s p r o z e ß m ö g l i c h is t . D i e s e r F a l l lie g t v o r , w e n n d i c h t e , fe s t e G e b i r g s c h i c h t e n W a s s e r f ü h r e n , d a s s ic h i n o f f n e n f r e ie n R ä u m e n , in S p a l t e n u n d R i s s e n b e w e g t.

W e r d e n i m G e b i r g e W a s s e r e r s c h r o t e n , d ie s i c h in B e w e g u n g b e f in d e n , s o w i r d d e r G e f r i e r v o r g a n g d u r c h g r ö ß e r e K ä l t e a b g a b e in f o lg e d e r W a s s e r s t r ö m u n g e b e n ­ f a lls v e r l a n g s a m t . Ü b e r d ie G r ö ß e d ie s e s v e r z ö g e r n d e n F a k t o r s la s s e n s i c h n a t u r g e m ä ß k e in e A n g a b e n m a c h e n ; je d o c h b e s t e h t i m a llg e m e in e n w o h l d ie A n n a h m e z u R e c h t , d a ß a u c h d ie s e s H i n d e r n i s f ü r d e n G e f r i e r p r o z e ß n i c h t u n ü b e r w i n d l i c h is t .

U n t e r s u c h u n g e n ü b e r d ie W a s s e r f ü h r u n g d e s n i e d e r r h e i n i s c h - w e s t f ä l i s c h e n S t e i n k o h l e n g e b i r g e s h a b e n g e z e ig t , d a ß d ie g e f ü r c h t e t e n u n d v o n G e g n e r n d e s G e f r i e r v e r f a h r e n s i m m e r w ie d e r a n g e f ü h r t e n u n t e r ­ ir d is c h e n W a s s e r lä u f e ü b e r h a u p t n i c h t v o r h a n d e n u n d n u r s o lc h e Z u f l ü s s e w i r k l i c h g e f a h r d r o h e n d s i n d , d ie d u r c h d a s D e c k g e b i r g e h i n d u r c h s t ä n d i g v o m T a g e h e r g e s p e is t w e r d e n o d e r a b e r m i t g r o ß e m W a s s e r a n s a m m ­ lu n g e n in V e r b i n d u n g s t e h e n ; s o lc h e W a s s e r a n s a m m ­ l u n g e n s i n d i m w e s t f ä l is c h e n w e iß e n M e r g e l n i c h t s e lt e n , d e r v i e l f a c h b e i k a l k i g e r A u s b i l d u n g v o n e in e m S y s t e m b r e it e r , s ic h s p i e ß w i n k l i g k r e u z e n d e r K l ü f t e d u r c h ­ s e t z t is t .

G l e i c h f a l l s g e f ä h r l i c h s i n d k ü n s t l i c h h e r b e i g e f ü h r t e S t r ö m u n g e n , w e s h a l b m a n z . B . d a s W a s s e r z u r K e s s e l ­ s p e is u n g a n m ö g l i c h s t e n t f e r n t e n P u n k t e n e n t n e h m e n s o llt e , d a s o n s t m i t d e r e r f o r d e r l i c h e n g r o ß e n W a s s e r f ö r d e r u n g e in e e n e r g is c h e G r a n d w a s s e r b e w e g u n g u n d d e m z u f o lg e S c h w a n k u n g e n d e s G r u n d w a s s e r s p i e g e l s v e r u r s a c h t w e r d e n , d ie d e r E i s b i l d u n g h i n d e r l i c h s i n d .

I n w e s e n t lic h a b w e ic h e n d e r F o r m g e s t a lt e t s i c h d e r G e f r i e r p r o z e ß i n G e s t e i n g r u p p e n m i t g e r in g e r D u r c h ­ lä s s ig k e it , d ie in f o l g e d e s d i c h t e n V e r b a n d e s i h r e r A g g r e ­ g a t e d e m D u r c h g ä n g e d e s W a s s e r s e in e n s o h o h e n R e i b u n g s w i d e r s t a n d e n t g e g e n s e t z e n , d a ß d ie U m l a u f ­ g e s c h w i n d i g k e i t d e r F l ü s s i g k e i t a n n ä h e r n d g l e i c h N u l l is t . I n i h n e n g e h t d a s G e f r i e r e n d e s d ie k l e i n s t e n H o h l ­ r ä u m e z w is c h e n d e n G e s t e i n k ö r n e r n a u s f ü l l e n d e n u n d d ie f e s t e n B e s t a n d t e i l e in d ü n n e n S c h i c h t e n u m g e b e n ­ d e n W ’ a s s e rs w ie d a s e in e s f e s t e n K ö r p e r s v o r s ic h , w e s h a l b a u f d ie s e n V o r g a n g d ie e n t s p r e c h e n d e n B e ­ z ie h u n g e n ü b e r n o m m e n w e r d e n k ö n n e n . D e r w i c h t i g e U n t e r s c h i e d g e g e n ü b e r d e m G e f r i e r e n v o n r e i n e m W a s s e r is t , d a ß h i e r d a s W ä r m e l e i t u n g s v e r m ö g e n d e r

M a t e r i a l i e n i n G e m e i n s c h a f t m i t i h r e r s p e z i f i s c h e n W ä r m e e in e R o l l e s p i e l t , i n d e m d i e K o n v e k t i o n d u r c h e in e e c h t e K ä l t e l e i t u n g , d . h . Ü b e r t r a g u n g d e r K ä l t e v o n e in e r S c h i c h t z u r b e n a c h b a r t e n , e r s e t z t i s t .

D i e d a r ü b e r g e l t e n d e n w i c h t i g s t e n G e s e t z e s i n d f o l g e n d e 1 :

1. W a c h s e n d ie E n t f e r n u n g e n v o n d e r K ä l t e q u e l l e in a r i t h m e t i s c h e r R e i h e , s o n e h m e n d i e T e m p e r a t u r e n i n g e o m e t r i s c h e r R e i h e z u ; b e i s c h l e c h t e n W ä r m e ­ l e i t e r n f i n d e t d ie s e R e g e l m ä ß i g k e i t n i c h t m e h r s t a t t . 2. D i e g r ö ß e r e D i c h t e d e s M a t e r i a l s v e r g r ö ß e r t s e in

L e i t u n g s v e r m ö g e n .

3. F l ü s s i g k e i t e n s i n d s e h r s c h l e c h t e W ä r m e l e i t e r , j e d o c h l e i t e t W a s s e r b e s s e r a ls a l l e ä n d e r n t r o p f b a r e n S t o f f e , m i t A u s n a h m e d e s m e t a l l i s c h e n Q u e c k s i l b e r s . 4. B e i F l ü s s i g k e i t e n n i m m t m i t d e m F a l l e n d e r T e m ­

p e r a t u r a u c h d a s L e i t u n g s v e r m ö g e n a b ( u m g e k e h r t b e i f e s t e n K ö r p e r n ) ; j e d o c h i s t d i e s e r E i n f l u ß so g e r in g , d a ß e r p r a k t i s c h v e r n a c h l ä s s i g t w e r d e n k a n n . A u f d ie e i n z e l n e n P u n k t e s o l l n o c h n ä h e r e in g e ­ g a n g e n w e r d e n , w ä h r e n d h i e r v o r n e h m l i c h d i e F r a g e i n t e r e s s ie r t , w e lc h e S t e l l u n g d ie v e r s c h i e d e n e n G e s t e i n ­ g r u p p e n b e z ü g l i c h i h r e r D u r c h l ä s s i g k e i t e in n e h m e n .

D i e c h a r a k t e r i s t i s c h s t e n V e r t r e t e r d e r d i c h t e n G e ­ s t e i n k a t e g o r i e s i n d d i e i n d e n D e c k g e b i r g s c h i c h t e n h ä u f i g a u f t r e t e n d e n T o n b ä n k e , d i e i n r e i n s t e r A u s b i l d u n g i h r W a s s e r s o s c h w e r a b g e b e n , d a ß e s n u r d u r c h V e r ­ d u n s t u n g a n d e r L u f t e n t f e r n t w e r d e n k a n n . D i e s e r E i g e n s c h a f t v e r d a n k t T o n d i e f ü r d e n B e r g b a u w i c h t i g e F ä h i g k e i t , W a s s e r t r a g e n z u k ö n n e n .

G a n z ä h n l i c h v e r h a l t e n s i c h a u c h d i e f e i n s t e n Q u a r z ­ s a n d e v o n 0 ,0 2 m m K o r n g r ö ß e u n d d a r u n t e r , d ie k e in e r le i F i l t r i e r f ä h i g k e i t b e s i t z e n u n d i n u n v e r r i t z t e m Z u s t a n d e n a h e z u w a s s e r u n d u r c h l ä s s i g s i n d .

D e m g e g e n ü b e r z e i g e n d ie n a c h i h r e r p e t r o g r a p h i s c h e n Z u s a m m e n s e t z u n g s o m a n n i g f a l t i g e n S c h w i m m s a n d e a lle Ü b e r g a n g s f o r m e n . Ü b e r w i e g t , w i e e s w o h l m e is t d e r F a l l is t , d e r Q u a r z g e h a l t d i e s e r S c h i c h t e n , u n d is t d e r S a n d g r o b k ö r n i g , s o s e t z e n s ie d e r S t r ö m u n g d e s W a s s e r s k e in e e r h e b l i c h e n S c h w i e r i g k e i t e n e n t g e g e n , w ä h r e n d s ie b e i f e i n k ö r n i g e r E n t w i c k l u n g u n d g r o ß e m l o n g e h a l t d a s W a s s e r s e h r f e s t b i n d e n .

A b h ä n g i g k e i t d e s G e f r i e r p u n k t e s v o n d e r S p a n n u n g d e s W a s s e r s . I m S a m m e l w e r k v e r t r i t t H o f f m a n n 2 d i e a l l g e m e i n v e r b r e i t e t e A n s i c h t , d a ß e in e s t a r k e E r h ö h u n g d e r S p a n n u n g d e s W a s s e r s e in e m G e f r i e r e n d e r F l ü s s i g k e i t h i n d e r l i c h w e r d e n k a n n . E r s a g t d a r ü b e r : » S t e h t d a s W a s s e r u n t e r s o l c h e m D r u c k , w ie d ie s s. Z . b e i m A b t e u f e n m i t t e l s S e n k a r b e i t a u f H u g o b e i H o l t e n f e s t g e s t e l l t w u r d e , s o d ü r f t e e s ü b e r ­ h a u p t s e h r f r a g l i c h s e in , o b d a s G e f r i e r v e r f a h r e n z u m Z i e l e fü h r t« .

D e m g e g e n ü b e r s e i d a r a u f h i n g e w i e s e n , d a ß b e i W a s s e r d ie A b h ä n g i g k e i t d e s G e f r i e r p u n k t e s v o n d e r ä u ß e r n S p a n n u n g i m G e g e n s a t z z u d e r d e s S i e d e p u n k t e s s e h r g e r i n g is t . D e r S c h m e l z p u n k t is t s o w e n i g v o n d e m W e c h s e l d e s ä u ß e r n D r u c k e s a b h ä n g i g , d a ß f ü r p r a k ­ t is c h e Z w e c k e v o n d i e s e r V e r ä n d e r l i c h k e i t ü b e r h a u p t

! ü

e r " n o u i 11 e t , Lehrbuch der Physik. 1907 II I Bd

Sammelwerk. Kd. III, S. 529.

a b g e s e h e n w e r d e n k a n n , w i e d a s A b f r i e r e n d e r ü b e r 3 0 0 m t i e f e n n i e d e r r h e i n i s c h e n S c h ä c h t e F r i e d r i c h H e i n r i c h u n d B o r t l i b e w ie s e n h a t .

E s is t i n t e r e s s a n t , d ie s e p r a k t i s c h e n E r g e b n i s s e a u c h w i s s e n s c h a f t l i c h b e s t ä t i g t z u f i n d e n .

Z u e r s t h a b e n d e r b e k a n n t e e n g l i s c h e F o r s c h e r J a m e s T h o m s e n u n d f a s t g l e i c h z e i t i g C l a u s i u s i n Z ü r i c h a u f d ie o b e n a n g e f ü h r t e T h e o r i e h i n g e w i e s e n . V o n b e id e n w u r d e d a s M a ß d e r E r h ö h u n g d e s S c h m e l z ­ p u n k t e s d T , d a s e i n e r S t e i g e r u n g d e s ä u ß e r n D r u c k e s u m d p e n t s p r i c h t , r e c h n e r i s c h v o r a u s b e s t i m m t ; s ie

fa n d e n f ü r d ie s e B e z i e h u n g d ie G l e i c h u n g 1 : d T T ( o - r )

d p E r

D a r i n b e d e u t e t T d i e a b s o l u t e T e m p e r a t u r d e s S c h m e l z p u n k t e s , r d i e S c h m e l z w ä r m e , r d a s V o l u m e n d e r M a s s s e n e i n h e i t d e r f e s t e n S u b s t a n z ,

o

E i n e r E r h ö h u n g d e s D r u c k e s e n t s p r i c h t a ls o b e i e in e m K ö r p e r , b e i d e m o - r n e g a t i v i s t , d e r s i c h d e m n a c h b e im G e f r i e r e n a u s d e h n t , e i n S i n k e n d e s G e f r i e r p u n k t e s ; d a s t r i f f t z . B . b e i m E i s e z u .

F ü h r t m a n d i e R e c h n u n g f ü r W a s s e r d u r c h , s o i s t T = 2 7 3 ° , r = 7 9 , 6 , r = 1 ,0 9 0 ,

0

d T

z u m u l t i p l i z i e r e n , u n d e s w i r d — = — 0 , 0 0 7 5 2 ; d . h .

e in e r S t e i g e r u n g d e s D r u c k e s u m 1 a t e n t s p r i c h t e i n S in k e n d e s G e f r i e r p u n k t e s u m 0 ,0 0 7 5 2 ° C . D i e s e r t h e o ­ r e t is c h e b e r e c h n e t e W e r t w u r d e d u r c h d ie e x p e r i m e n ­ te lle P r ü f u n g i n d u r c h a u s b e f r i e d i g e n d e r W e i s e b e s t ä t i g t .

Z w e if e ls o h n e k a n n a u s d i e s e n B e t r a c h t u n g e n g e f o l g e r t w e r d e n , d a ß d u r c h e in e V e r m e h r u n g d e s D r u c k e s u m 4 0 b i s 50 a t , w ie s ie b e i m S c h a c h t a b t e u f e n i m u n g ü n s t i g s t e n F a lle a u f t r i t t , d i e G e f r i e r t e m p e r a t u r n u r i n v e r h ä l t n i s ­ m ä ß ig u n b e d e u t e n d e m M a ß e h e r a b g e s e t z t w i r d , w e s h a l b d ie h y d r o s t a t i s c h e D r u c k s t e i g e r u n g p r a k t i s c h k e i n e B e r ü c k s i c h t i g u n g e r f o r d e r t .

A b h ä n g i g k e i t d e s G e f r i e r p u n k t e s v o m S o l - g e h a l t d e s W a s s e r s . D i e g r ö ß t e S c h w i e r i g k e i t b e r e i t e t d e m G e f r i e r p r o z e ß e in s t ä r k e r e r S o l g e h a l t d e s i m G e b i r g e e n t h a lt e n e n W a s s e r s ; t a t s ä c h l i c h w a r a u f d ie s e i m S a l z ­ b e r g b a u s t e t s d r o h e n d e n G e f a h r e n q u e l l e d a s M i ß l i n g e n m e h r e r e r m i t t e l d e u t s c h e r K a l i s c h ä c h t e z u r ü c k z u f ü h r e n

D i e n a c h f o l g e n d e Z a h l e n t a f e l 2 l ä ß t b e i K o c h s a l z ­ lö s u n g e n d e n E i n f l u ß d e s S a l z g e h a l t s a u f d e n G e f r i e r ­ p u n k t e r k e n n e n .

D ie s e Z a h l e n w e r t e la s s e n n u r b e s c h r ä n k t e S c h l ü s s e f ü r d ie P r a x i s u n d d ie F e s t s t e l l u n g d e s S a l z g e h a l t s z u , d e r d ie B i l d u n g d e r F r o s t m a u e r u n m ö g l i c h m a c h t . A u c h L a b o r a t o r i u m s v e r s u c h e v e r s p r e c h e n w e n i g E r f o l g , w e il s ic h d e r G e f r i e r p r o z e ß e i n e r S a l z l ö s u n g u n t e r E r ­ s c h e in u n g e n a b s p i e l t , d ie d e n W e r t v o n e x p e r i m e n t e l l e n l n t e r s u c h u n g e n s t a r k b e e i n t r ä c h t i g e n .

1

N e r n s t u. H e s s e : Siede- und Schmelzpunkt. S. 94.

F ü r e r : Salzbergbau und Salinenkunde 1900, S. 35.

K o c h s a l z ­ g e h a l t

%

F r o s t ­ p u n k t - ° c

i K o c h s a lz - i g e h a l t

°/ Io

F r o s t ­ p u n k t -° C

0 ,0 0,0 10,0 7,44

0,2 0,1 5 1 1 ,0 8 ,1 6

0 ,4 0,31 12,0 8,88

0,6 0,4 6 13,0 9,5 9

0,8 0,61 14,0 10,29

1,0 0,76 15,0 10,99

1,4 1,07 16,0 11,69

1,8 1,37 17,0 12,39

2,0 1,52 18,0 13,07

2,5 1,90 19,0 13,76

3,0 2 ,2 8 20,0 14,44

3,5 2,66 2 1,0 15,11

4,0 3,03 22,0 15,78

5,0 3,78 2 3 ,0 16,45

6,0 4,42 24 ,0 17,11

7,0 5,26 2 5 ,0 17,77

8,0 5,99 26 ,0 18,42

9 ,0 j 6,72 2 7 ,0 19,07

G e f r i e r t L a u g e , s o s o n d e r t s ic h z u e r s t r e in e s E i s a b ; d i e z u r ü c k b l e i b e n d e F l ü s s i g k e i t r e i c h e r t s i c h a n u n d i h r E r s t a r r u n g s p u n k t s i n k t ; s c h l i e ß l i c h w i r d d e r P u n k t e r r e i c h t , b e i d e m d ie S a l z l ö s u n g b i s z u r S ä t t i g u n g k o n ­ z e n t r i e r t is t . W e n n a u c h d ie s e r u n g ü n s t i g s t e F a l l z u d e n S e l t e n h e i t e n g e h ö r t u n d n u r b e i m G e f r i e r e n e i n e r g e ­ r i n g e n M e n g e S a l z l a u g e i n e in e r a b g e s c h l o s s e n e n K l u f t (z. B . i m z e r k l ü f t e t e n Z e c h s t e i n g i p s ) e i n t r e t e n k a n n , s o s i n d d o c h a u ß e r o r d e n t l i c h b e d e n k l i c h e A n r e i c h e ­ r u n g e n m ö g l i c h .

D i e s e a ll g e m e i n b e k a n n t e n V o r g ä n g e b e i m G e f r i e r e n v o n L a u g e n b e s t ä t i g t e n s i c h b e i d e n V e r s u c h e n , d i e i n d e r s t ä d t i s c h e n B r a u e r e i z u H a n n o v e r v o r d e m A b f r i e r e n d e s S c h a c h t e s R o n n e n b e r g v o n d e r E n t r e p r i s e G é n é r a l e u n t e r n o m m e n w u r d e n 1.

I n v i e r p r i s m a t i s c h e n K ä s t e n w u r d e S c h a c h t w a s s e r m i t 4 , 8 , 10 u n d 1 2 % N a C I 4 8 s t l a n g e i n e r T e m ­ p e r a t u r v o n — 12 ° C a u s g e s e t z t . I n d e n 3 e r s t e n G e f ä ß e n w u r d e w ä h r e n d d ie s e r Z e i t K r i s t a l l e i s a u s g e s c h ie d e n , w ä h r e n d d ie v i e r t e , h o c h p r o z e n t i g e L ö s u n g n u r i m o b e r n T e i l a n d e n W ä n d e n d ü n n e , s c h w a m m i g e E i s s c h i c h t e n a b g e s e t z t h a t t e . A u ß e r d e m w a r e in e V e r s c h i e d e n h e i t i n d e r G r ä d i g k e i t d e s E i s e s u n d d e r u n g e f r o r e n e n L a u g e n i n d e r R i c h t u n g z u b e o b a c h t e n , d a ß d ie S o le s i c h a u f K o s t e n d e s E i s e s s t a r k a n g e r e i c h e r t h a t t e , w ä h r e n d d a s E i s m i t 2 ,4 u n d 6 % N a C I z u r A u s s c h e i d u n g g e k o m m e n w a r .

D i e s e V o r g ä n g e s c h i e n e n d e n S c h l u ß z u z u l a s s e n , d a ß d ie D u r c h f ü h r u n g d e s G e f r i e r p r o z e s s e s a n e i n e m h ö h e r n S a l z g e h a l t n i c h t s c h e i t e r n w ü r d e ; a u c h v e r m u t e t e m a n , d a ß d u r c h d ie i n d a s B o h r l o c h e i n g e f ü h r t e K ä l t e n e b e n d e r B i l d u n g e in e s m i n d e r s a l z ­ h a l t i g e n W a s s e r s z u E i s e in e V e r d r ä n g u n g d e r s c h w e r e m S o le z u m S c h a c h t i n n e r n o d e r n a c h a u ß e n s t a t t f i n d e n w ü r d e .

M a n t r u g d e s h a l b k e i n B e d e n k e n m e h r , a u f S c h a c h t R o n n e n b e r g , w o d ie B o h r p r o b e n f ü r d a s W a s s e r e i n e n G e h a l t v o n k a u m 4 % K o c h s a l z e r g e b e n h a t t e n , d a s G e f r i e r v e r f a h r e n b e i m A b t e u f e n a n z u w e n d e n . J e d o c h

1 B e ric h t ü b er (len V I I . A llg . D cn tsch. Be rg m an n stag 1898, S. 253.

b e w ie s d a s D u r c h b r e c h e n d e s W a s s e r s m i t 2 5 % S a l z ­ g e h a l t b e i 1 2 5 m T e u f e , d a ß d ie s c h w e r s t e n S o l e n n i c h t i n d a s S c h a c h t i n n e r e o d e r a n d ie P e r i p h e r i e d e r F r o s t m a u e r v o r g e d r u n g e n w a r e n , s o n d e r n i h r e n W e g z u r S o h le g e s u c h t u n d s ic h n a h e z u v o l l k o m m e n g e s ä t t ig t h a t t e n .

W i e s c h w e r e s i s t , S o le z u g e f r ie r e n , e r h e l l t a u c h a u s m e h r e r e n V e r s u c h e n d e s V e r f a s s e r s , v e r s c h i e d e n e h o h e K o n z e n t r a t e z u m G e f r i e r e n z u b r i n g e n . T r o t z lä n g e r e r E i n w i r k u n g d e r a u ß e r g e w ö h n l i c h t i e f e n K ä l t e v o n

— 8 3 0 C w a r e n n u r s c h w a c h e , s c h w a m m i g e E i s b i l d u n g e n a n d e n W ä n d e n d e s G e f r i e r g e f ä ß e s z u b e o b a c h t e n .

D e m g r o ß e n N a c h t e i l d e r G e f r i e r p u n k t e r n i e d r i g u n g d e s W a s s e r s d u r c h d e n S o l g e h a l t s t e h e n a l l e r d i n g s e i n i g e V o r t e i l e g e g e n ü b e r , d ie s i c h f ü r d a s G e f r i e r e n e r g e b e n .

N a c h d e n T a b e l l e n v o n L a n d o l t - B ö r n s t e i n 1 b e s i t z t E i s v o n M e e r w a s s e r , d a s 3 ,5 3 5 % f e s t e S u b s t a n z e n g e lö s t e n t h ä l t , e in e S c h m e l z w ä r m e v o n n u r 5 4 W E , d . i. e in W e r t , d e r s ic h n i c h t u n v o r t e i l h a f t v o n d e r 7 9 W E b e ­ t r a g e n d e n S c h m e l z w ä r m e d e s r e i n e n W a s s e r s u n t e r ­ s c h e id e t .

A u c h d ie s p e z if is c h e W ä r m e w i r d v o n d e m S o l g e h a l t i n e in e r d e m G e f r i e r p r o z e ß g ü n s t i g e n R i c h t u n g b e ­ e in f l u ß t .

D i e s e k l e i n e n V o r t e i l e s p i e l e n j e d o c h k e i n e R o l l e g e g e n ü b e r d e m e in e n s c h w e r e n N a c h t e i l d e r d u r c h d e n S a l z g e h a l t h e r b e i g e f ü h r t e n T e m p e r a t u r e r n i e d r i g u n g . D e r e in z i g e W e g , d ie s e n S c h w i e r i g k e i t e n i n d e r P r a x i s e r ­ f o l g r e i c h z u b e g e g n e n , i s t i n d e m E i n b a u g r ö ß e r e r u n d l e i s t u n g s f ä h i g e r e r G e f r i e r m a s c h i n e n z u s u c h e n , d a d e r b e i d e m S c h a c h t e d e r K a l i w e r k e N i e d e r s a c h s e n z u W a t h l i n g e n ( P r o v . H a n n o v e r ) d u r c h d ie F i r m a C . J u l . W i n t e r i n K a m e n u n t e r n o m m e n e V e r s u c h , d u r c h A n ­ w e n d u n g h ö h e r e r K ä l t e g r a d e z u m Z i e l e z u g e la n g e n , w e g e n s o n s t ig e r U n z u t r ä g l i c h k e i t e n , d ie h a u p t s ä c h l i c h a u f s t a r k e S p a n n u n g e n d e s L e i t u n g s m a t e r i a l s z u r ü c k ­ z u f ü h r e n w a r e n , a ls g e s c h e i t e r t z u b e t r a c h t e n is t .

D e r W a s s e r g e h a l t d e s G e b i r g e s . D e r W a s s e r ­ g e h a l t d e r G e b i r g s c h i c h t e n i s t f ü r d ie L e i s t u n g d e r K ä l t e m a s c h i n e n v o n a u s s c h la g g e b e n d e r B e d e u t u n g . I m a llg e m e in e n w i r d b e i S c h w i m m s a n d e in d u r c h s c h n i t t ­ l i c h e r G e h a l t v o n 2 0 % W a s s e r i n A n s a t z g e b r a c h t , w ä h r e n d V e r s u c h e e r g e b e n h a b e n , d a ß m i t t e l k ö r n i g e r , r e in e r , a n d e r L u f t v o l l s t ä n d i g a u s g e t r o c k n e t e r O u a r z - s a n d b i s z u 2 8 % s e in e s V o l u m e n s a n W a s s e r f e s t z u h a l t e n v e r m a g .

F e i n k ö r n i g e A r t e n s i n d w e n ig e r a u f n a h m e f ä h i g , w e i l i h r e u r s p r ü n g l i c h m i t L u f t e r f ü l l t e n Z w i s c h e n ­ r ä u m e , d i e a l l e i n d a s W a s s e r a u f s a u g e n , w ä h r e n d d a s S a n d k o r n s e l b s t k e i n e k a p i l l a r e n E i g e n s c h a f t e n b e s i t z t , b e d e u t e n d k l e i n e r s i n d .

M i t T o n g e s ä t t i g t e S c h w i m m s a n d e s i n d s t e t s w a s s e r ­ a r m e r a ls r e in e S a n d e , w e il d ie f e in e n T o n s c h ü p p c h e n s e lb s t a n d e r H o h l r a u m a u s f ü l l u n g z w i s c h e n d e n g r ö b e r n S a n d k ö r n e r n t e i l n e h m e n , w o d u r c h d e m W a s s e r e i n g e ­ r i n g e r e r R a u m v e r b l e i b t . E i n W a s s e r g e h a l t v o n 1 0 b i s

12 % g i l t a ls D u r c h s c h n i t t , w ä h r e n d r e i n e T o n e k a u m m e h r a ls 8 % F e u c h t i g k e i t a u f w e is e n d ü r f t e n .

F o r m d e s F r o s t k ö r p e r s . D e r s c h w a n k e n d e W a s s e r g e h a l t u n d d i e p e t r o g r a p h i s c h e V e r s c h i e d e n h e i t d e r d u r c h t e u f t e n S c h i c h t e n b e d i n g e n e i n e a u ß e r o r d e n t ­ l i c h e V i e l g e s t a l t i g k e i t d e s g e s a m t e n F r o s t g e b i l d e s .

A l b v 1 w a r d e r e r s t e , d e r d u r c h e x p e r i m e n t e l l e U n t e r s u c h u n g e n e i n e n B e i t r a g z u r L ö s u n g d ie s e r F r a g e z u l i e f e r n v e r s u c h t e . E r e r k a n n t e , d a ß d e r v o n ih m i n e in e m e n t s p r e c h e n d e n G e f ä ß e h e r g e s t e l l t e , e t w a 3 m h o h e E i s k ö r p e r i n d e r M i t t e e i n e A u s b u c h t u n g b e ­ s a ß , d ie s ic h z i e m l i c h g l e i c h m ä ß i g n a c h o b e n u n d u n t e n v e r l o r (s. A b b . 1). D a d e r F o r s c h e r b e i s e in e n V e r ­ s u c h e n g l e i c h a r t i g e s G e s t e i n m a t e r i a l v e r w a n d t e , k a n n e s s i c h i n d e n v e r s c h i e d e n e n H o r i z o n t e n n ic h t u m U n g l e i c h a r t i g k e i t e n i m W ä r m e l e i t u n g s v e r m ö g e n g e ­ h a n d e l t h a b e n , s o n d e r n K ä l t e s t r a h l u n g s v e r l u s t e , d ie an d e n E n d e n a m g r ö ß t e n s i n d , d a h i e r z u d e n r a d i a l e n V e r l u s t e n i n d e r m i t t l e r n Z o n e n o c h d i e n a c h o b e n o d e r u n t e n h i n z u k o m m e n , b e d i n g e n d i e t o n n e n f ö r m i g e G e s t a l t d e s F r o s t k ö r p e r s .

. . - \

_ _ — .

QeJ'rierrohr

. \ -—

-

EZZ3

L

J

n a c h A l b y . F r o s t k ö r p e r .

V e r s u c h s b o h r u n g e n h a b e n b e i b e r g m ä n n i s c h e n G e f r i e r - a r b e i t e n e in e g e r in g e A b w e i c h u n g v o n d i e s e m G e b i ld e i n s o f e r n f e s t g e s t e l l t , a ls d i e F r o s t m a u e r z i e m lic h r e g e l m ä ß i g v o n d e r O b e r f l ä c h e b i s z u r M i t t e z u n i m m t , d a n n l ä n g e r e Z e i t a n n ä h e r n d g l e i c h s t a r k b l e i b t , u m s c h l i e ß l i c h i n d e n u n t e r s t e n H o r i z o n t e n w i e d e r a b z u ­ n e h m e n . D i e U r s a c h e f ü r d i e s t ä r k e r e V e r j ü n g u n g in d e r o b e r n H ä l f t e i s t d a r i n z u e r b l i c k e n , d a ß d i e b e w e g te A t m o s p h ä r e u n d d ie w a s s e r r e i c h e n S c h i c h t e n d i e K ä l t e v e r h ä l t n i s m ä ß i g g u t f o r t l e i t e n , w ä h r e n d , w i e a u s d e r f o l g e n d e n Z u s a m m e n s t e l l u n g d e r a b s o l u t e n W ä r m e l e i t u n g s f ä h i g k e i t m e h r e r e r f e s t e r u n d f lü s s i g e r K ö r p e r h e r v o r g e h t , d a s f e s t e , w a s s e r a r m e , s c h o n g e ­ f r o r e n e L i e g e n d g e s t e i n e i n s c h l e c h t e r W ä r m e l e i t e r is t.

A u s d e m s e l b e n G r u n d e n i m m t m i t d e r T e u f e d e r D u r c h ­ m e s s e r d e s u n g e f r o r e n e n K e r n e s a b , w ä h r e n d s i c h a u f d e i U n t e r s e i t e e in e E i n s t ü l p u n g i m F r o s t z y l i n d e r b ild e t (s. A b b . 2). D a s w i c h t i g s t e M o m e n t f ü r d i e B i l d u n g d e s w e i c h e n K e r n e s d e r o b e r n Z o n e n is t j e d o c h d ie d u r c h D i f f u s i o n v e r u r s a c h t e K o n z e n t r a t i o n d e r c h e m i ­ s c h e n B e s t a n d t e i l e n a c h i n n e n , d i e e r f a h r u n g s g e m ä ß s o s t a r k s e in k a n n , d a ß a u c h b e i E i n w i r k u n g k r ä f t i g s t e r E i s m a s c h i n e n d a s A u s f r i e r e n d e r l o c k e r n z e n t r a l e n P a r t i e s c h e i t e r t .

1 a. a. O. S. 188.

1 a. a. O. S. 56 ff.