ACTA P H Y S I C A P O L O N I C A
D aw niej
„ S P R A W O Z D A N I A I P R A C E
P O L S K I E G O T O W A R Z Y S T W A F I Z Y C Z N E G O ”
C on tin u at io n des
„ C O M P T E S R E N D U S D E S S É A N C E S D E L A S O C I É T É P O L O N A I S E D E P H Y S I Q U E ”
W Y D A N E Z Z A S I Ł K U F U N D U S Z U K U L T U R Y N A R O D O W E J
TOM I — ZESZYT 3
VOLUME I — Nq 3
W A R S Z A W A 1 9 3 2
i
Zarząd Główny Polskiego Towarzystwa Fizycznego Conseil de la Société Polonaise de Physique
Przew odniczący — Président:
Dr. Mieczysław Wolfke, Profesor P olitechniki W arszaw skiej W ice-przew odniczący — Vice-président:
Dr. Stefan Pieńkowski, Profesor U niw ersytetu W arszawskiego Członkowie Zarządu — Membres du Conseil:
Dr. Władysław Kapuściński, Docent U niw ersytetu W arszawskiego Dr. Wacław Werner, Docent P olitechniki W arszawskiej
Dr. Ludwik Wertenstein, Profesor W olnej W szechnicy Polskiej Członkowie Zarządu, Przew odniczący Oddziałów Tow arzystw a — Membres
du Conseil, Présidents des Sections de la Société:
Dr. Wacław Dziewulski, Profesor U niw ersytetu Stefana Batorego, Przew odniczący Oddziału W ileńskiego
Dr. Mieczysław Jeżewski, Profesor A kadem ji Górniczej, Przewodni
czący Oddziału K rakow skiego
Dr. Tadeusz Pęczalski, Profesor U niw ersytetu Poznańskiego, P rze
w odniczący Oddziału Poznańskiego
Dr. Czesław Ręczyński, Profesor Politechniki Lwowskiej, Przewodni
czący- Oddziału Lwowskiego
Dr. Ludwik Wertenstein, Profesor W olnej W szechnicy Polskiej, P rze
wodniczący Oddziału W arszawskiego
Adres Zarządu Głównego Towarzystwa Adresse du Conseil de la Société
W arszaw a, Zakład F izy czn y I Politechniki, ul. K oszykow a 75 V arsovie, In stitu t de P hysique I de l ’École Polytechnique, 75, rue Koszykowa.
Adres Redakcji „A cta Physica Polonica“
Adresse de la Rédaction des „A cta Physica Polonica“
W arszaw a, Z akład F izy k i Doświadczalnej U niw ersytetu, ul. H oża 69 Varsovie, In stitu t de Physique E xpérim en tale de l ’U niversité, 69 rue Hoża.
ACTA P H Y S I C A P O L O N I C A
D aw niej
, , S P R A W O Z D A N I A I P R A C E
P O L S K I E G O T O W A R Z Y S T W A F I Z Y C Z N E G O "
C o n t in u a t io n des
„ C O M P T E S R E N D U S D E S S É A N C E S D E L A S O C I É T É P O L O N A I S E D E P H Y - S I Q U E "
TOM I — ZESZYT 3
VOLUME I — Nü 3
W A R S Z A W A 1 9 3 2
W Y D A N E Z Z A S I Ł K U F U N D U S Z U K U L T U R Y N A R O D O W E J
D r u k i e m Z a k ł . G raf. „ B i b l i o t e k a P o l s k a “ w B y d g o s z c z y
P o c z ą w s z y o d r. 1932, c z a s o p ism o P o ls k ie g o T o w a r z y s t w a F iz y c z n e g o , w y c h o d z ą c e d o t y c h c z a s p o d t y t u łe m „ S p r a w o z d a n ia i P r a c e P o ls k ie g o T o w a r z y s t w a F iz y c z n e g o " (to m y I — V w la ta c h 1 9 2 0 — 1 9 3 1 ), u k a z u je się p o d n o w y m n a g łó w k ie m , ja k o
Acta Physica Polonica.
Z e s z y t n in ie js z y je st tr z e c im z n o w e g o c y k lu n a sz e g o w y d a w n ic tw a ; to m s k ła d a ć się b ę d z ie , ja k o d o t y c h c z a s , z c z te r e c h z e s z y tó w .
O D R E D A K C J I .
C O M M U N I Q U É D E L A R É D A C T I O N .
A p a r t ir de l ’a n n é e 1932 le jo u r n a l de la S o c ié té P o lo n a is e de P h y s iq u e p a r a is s a n t ju s q u ’à p ré se n t so u s le titr e de „ C o m p te s R e n d u s d es S é a n c e s de la S o c ié té P o lo n a is e de P h y s iq u e " (v o lu m e s I — V , 1 9 2 0 — 19 3 1) se ra in t it u lé à l ’a v e n ir
Acta Physica Polonica.
L e p ré se n t n u m é ro est le tro isiè m e de c e tte n o u v e lle série de n o tre jo u r n a l; q u a tr e n u m é ro s fe ro n t, c o m m e a u p a r a v a n t, u n v o lu m e .
O D R E D A K C J I .
W obec trudnego stanu finansowego w yd aw nictw a Polskiego Tow arzystw a Fizycznego, i w zw iązku z uchw ałą Zarządu Głównego, R edakcja „A c ta P hysica P olon ica“ zw raca się do PP. A utorów z uprzejm ą prośbą, b y zechcieli ograniczyć rozm iary artykułów , nadsyłanych do druku w „ A c t a “ do granic istotnie niezbędnych, nie przekraczających 10 stronic druku (łącznie ze streszczeniem w ję zy k u obcym ). K o szty druku stronic nadliczbow ych pokryw ać będą sami PP. Autorow ie.
Jednocześnie R ed akcja zwraca się do P P . W spółpracow ników z gorą
cym apelem, ab y streszczenia prac w językach obcych redagowane b y ły m ożliwie obszernie, g d yż ty lk o w tym przypadku mogą osiągać swój cel, t. j. m ożliwie dokładne zapoznanie czyteln ików zagranicznych z m etodam i i w ynikam i prac fizyk ó w polskich.
S P I S R Z E C Z Y
T A B L E D E S M A T I È R E S
_______ Strona
Page Stanisław D o b iń s k i. W p ł y w d o m i e s z e k na t e m p e r a t u r ę r ó w n o w a g i c i e k ł y c h
o d m i a n a l l o t r o p o w y c h . — I n f l u e n c e of i m p u r i t i e s on t h e t r a n s f o r m a t i o n p o i n t of l i q u i d a l l o t r o p i e m o d i f i c a t i o n s ...28g S . K a l a n d y k . J o n i z a c j a p r z y e k s p l o z j a c h s t a ł y c h m a t e r j a ł ó w w y b u c h o w y c h . —
S ur 1' i o n i s a t i o n p e n d a n t le s e x p l o s i o n s de s s u b s t a n c e s s o l i d e s ... 295 S. P ień k o w sk i. N o t e s su r la d i f fu s i o n r a m a n i e n n e de la lu m i è r e p o l a ris é e . —
O r o z p r o s z e n iu r a m a n o w s k i e m ś w i a t ł a s p o l a r y z o w a n e g o l i n j o w o . . . . 309 A . Solían. R e c h e r c h e s sur l ’a b s o r p t i o n de s r a y o n s X et les li a iso n s c h i m i q u e s . —
P r ó b a w y k r y c i a w p ł y w u w i ą z a ń c h e m i c z n y c h na s p ó ł c z y n n i k p o c h ł a n i a n i a p r o m ie n i X ... 3 1 7 Leonard, Sosn owski. O n t h e p o l a r i s a t i o n of t h e C à - v a p o u r flu o r e s c e n c e . —
O p o l a r y z a c j i f l u o r e s c e n c j i p a r y k a d m u ... 327 Jea n Genard. S u r l ’ e x t i n c t i o n m a g n é t i q u e d e l à f l u o r e s c e n c e d e l à v a p e u r d ’ iod e.
— O w y g a s z a n i u f l u o r e s c e n c j i p a r y jo d u p r z e z p o l e m a g n e t y c z n e . . . . 333 Hurwicz B ela . Ü b e r die A b s o r p t i o n s - u n d F l u o r e s z e n z s p e k t r e n de r N a p h t a l i n
d e r i v a t e . — Z b a d a ń n a d w i d m a m i p o c h ł a n i a n i a i f l u o r e s c e n c j i p o c h o d n y c h n a f t a l e n u ...3 3 9 F . Ś p iew a n k iew ic z. Ü b e r die F l u o r e s z e n z der M i s c h u n g de r Cd- u n d Z w - D ä m p fe .
— O f l u o r e s c e n c j i m i e s z a n i n y p a r k a d m u i c y n k u ...3 4 5 T. T ucho lsk i. A n a l i z a t e r m i c z n a z w i ą z k ó w w y b u c h o w y c h . — S ur 1’a n a l y s e
t h e r m i q u e de s m a t é r i a u x e x p l o s i f s ...3 51 M a r ja D o m a n iew sk a - K rü g er. Ü b e r die R e s o n a n z s e r i e n des B l e i d a m p f e s . ■— •
S e r je r e z o n a n s o w e p a r y o ł o w i u ...3 5 7 S. Szczen iowsk i. Z u r F r a g e des Ü b e r g a n g s der E l e k t r o n e n i n das G e b i e t der
n e g a t i v e n E n e r g i e w e r t e . — P r a w d o p o d o b i e ń s t w o p r z e jś cia e l e k t r o n u do o b s z a r u u je m n e j e n e r g j i ...3 ^ 3 A . Pieka ra . D i e D i e l e k t r i z i t ä t s k o n s t a n t e u n d die e l e k t r i s c h e P o l a r i s a t i o n der
L ö s u n g e n in de r N ä h e der k r i t i s c h e n L ö s u n g s t e m p e r a t u r . — S t a ł a d i e l e k t r y c z na i p o l a r y z a c j a e l e k t r y c z n a m i e s z a n i n w o k o l i c y k r y t y c z n e j t e m p e r a t u r y r o z p u s z c z a n i a ... ...3 8 7 A . Piekara. D i e A s s o z i a t i o n des N i t r o b e n z o l s in L ö s u n g e n u n d dessen D i p o l
m o m e n t . — ■ A s o c j a c j a w r o z t w o r a c h n i t r o b e n z e n u i j e g o m o m e n t e l e k t r y c z n y ...3 9 3 A . P i e k a r a i J . M a z u r . L a c o n s t a n t e d i é l e c t r i q u e du n i t r o b e n z è n e en r a p p o r t
a v e c la t e m p é r a t u r e . — O z a le ż n o śc i st ałe j d i e l e k t r y c z n e j nitro benzenu od t e m p e r a t u r y ...4o1 A r k a d j u s z P iek a ra . D i e D i e l e k t r i z i t ä t s k o n s t a n t e des N i t r o b e n z o l s u n d seine
F e u c h t i g k e i t , — S t a ł a d i e l e k t r y c z n a n i t r o b e n z e n u a j e g o w i l g o t n o ś ć . . 405 W. S . U rb ańsk i. O d p o w i e d ź na „ U w a g i " A . P i e k a r y . — A n t w o r t a u f die
„ B e m e r k u n g e n “ v o n A . P i e k a r a ...41 >
Stanisław Bobiński.
W pływ domieszek na temperaturę równowagi ciek ły ch odmian allotropowych.1)
Influence of Impurities on the Transformation Point of Liquid Allotropie Modifications,2)
S u m m a r y .
R ecent investigations dealing w ith the properties of liquid nitro
benzene, in the neighbourhood of the m elting point, are yielding discordant results. M. W o l f k e and J. M a z u r 3), in a carefully purified specimen, observe discontinuities at 9,5° C ; this tem perature, th ey sug
gest, represents the transform ation point of two distinct modifications of liquid nitrobenzene. S t e w a r t 4), using X -rays, confirms the as
sumption. M a s s y , however, W a r r e n and W o l f e n d e n 6), N e w t o n F r i e n d 6) and P i e k a r a 7) were unable to discover any of the announced discontinuities. The interesting question arises in how far these discrepancies m ay be accounted for b y assuming slight im purities to have been present in the samples used.
W hen tw o diluted solution-phases coexist, we have the well-known equation
b P r a c a , r e f e r o w a n a na V I Z j e ź d z i e F i z y k ó w P o l s k i c h w W a r s z a w i e , we w r z e ś n i u 193 2.
2) R e a d a t t h e V I - t h M e e t i n g of t h e P o l i s h P h y s i c a l S o c i e t y in W a r s a w , S e p t e m b e r 193 2.
3) J. M a z u r , C o m p t e s R e n d u s des S e a n c e s de la Soc. P o l. de P h y s . V, 181, 19 3 1. J. M a z u r , A c t a P h y s . P o l . I, 53, 1932. M. W o l f k e e t J. M a z u r , A c t a P h y s . P o l . I , 71, i9 32 -
4) G. W . S t e w a r t , P h y s . R e v . , 39, 176, 1932.
6) M a s s y , W a r r e n , W o l f e n d e n , J. C h em . S o c ., 91, 1932.
6) J. N e w t o n F r i e n d , N a t u r e , 129, 472, 1932.
7) A . P i e k a r a, N a t u r e , 130, 93, 1932.
1 9
2 9 0 ST. D O B l t f S K I
L x , , — x,
^ d # — — --- R & d x , = o
<T Xj 1
where L stands for the heat of transform ation from phase I to phase I I , R is the gas-constant (both per i gr.-m ol.), Xj and x u are the m ole
cular concentrations in phases I and I I , and & denotes the abs. tem perature of transform ation (cf. e. g. va n der W a a 1 s’ Lehrbuch der Therm odynam ik Vol. II. p. 8o); the pressure is here assum ed to remain constant. For the difference of the transform ation points: of the pure substance and th at of the solution w e accord in gly obtain
d& R S 2
d x j %1~ L ^%11 %I
That allotropic m odifications have unequal dissolving pow er is a com mon occurrence; the dielectric constant which influences the dissolvin g power increases n early fourfold when we pass from nitrobenzene I I to nitrobenzene I; thus x s and x u m ay be assumed unequal. A n d since the heat L of transform ation for nitrobenzene I — *- I I is excep tio n ally sm all (0,14 cal. per gramme), the effect of slight im purities m ay be to depress the transform ation point below the freezing p oin t; the liq u id phase, nitrobenzene I I , perm anent below 9,5° C, must then disappear.
L et us denote b y fx the integral m olecular concentration of the Xjj
solution and b v « the r a t i o The term x :i — x\ varies then, durin g Xj
the transform ation I —v I I , from the value fx (a — 1) to fx ^ . The phase I I appears at the tem perature
, R 3 2
i T ^ (a — J)’
the phase I, however, does not entirely disappear u n til the tem perature R 32
is reached. In the case of nitrobenzene we m ight p ro b a b ly adm it that cc < j. In fig. 1 p. 293 are shown the probable coexistence lines of the v a rious phases of nitrobenzene. The dotted line a corresponds to M a z u r ’s num erical data, the line b expresses results which w ould be found with samples of a less degree of p u rity.
Physical Laboratory of the Jagellonian University, Cracow.
M a n u s c r i p t re c eiv ed A u g u s t 19 - th , 1932.
W P Ł Y W D O M I E S Z E K NA T E M P . R Ó W N O W A G I C I E K Ł . ODM. A L L O T R . 291
¡II.
tiki
O statnie badania własności fizyczn ych ciekłego nitrobenzolu w po
bliżu punktu topnienia w yk azu ją rażące rozbieżności w w ynikach. M.
W o 1 f k e i J. M a z u r 1) zauw ażyli w yraźną nieciągłość niektórych własności w tem peraturze 9,5° C i uw ażają ten punkt za tem peraturę równowagi dwu różnych faz ciekłego nitrobenzolu. O dkrycie ich zostało potwierdzone przez badania röntgenowskie S t e w a r t a 2). Przeciwnie M a s s y , W a r r e n , W o l f e n d e n 3), N e w t o n F r i e n d 4) oraz P i e k a r a 5) nie zauw ażyli żadnych nieciągłości.
Nitrobenzol należy do ciał, które bardzo trudno jest otrzym ać w stanie czystym . Siłą rzeczy nasuwa się pytanie, c zy te zasadnicze różnice m ogły b y ć spowodowane przez drobne zanieczyszczenia preparatów, u ży ty ch do pomiaru.
Z term odynam icznego pun ktu widzenia w yd aje się to możliwem.
Znane równanie współistnienia faz roztworów rozcieńczonych (patrz np. van der W a a l s : Lehrbuch der Therm odynam ik Vol. II. p. 80) p rzy stałem ciśnieniu przybiera postać następującą:
rs
— d i ł — X l I ~~ %- R d - d x , = o ;
ił x , 1
(L ciepło przem iany jednego mola z fazy I do I I , R stała gazowa, liczona na jeden mol, Xj i x n stężenia molekularne w fazach I i I I , & tem pera
tura bezwzględna przem iany). Przesunięcie tem peratury przem iany,
j wywołane obecnością domieszki, wynosi:
d i i R &
d x , % 1~ L Xl
Różnica x n — x T zmienia się w toku przem iany I —>■ I I , od fi (a— 1 ) do gdzie jU jest całkow item stężeniem roztworu (obu faz razem),
% II T'
a oznacza s to s u n e k . Faza I I zaczyna się tw orzyć w tem peraturze
to R r ' * J
ta- # H -j— ^ (a ~~ J)> Iaza I znik a zupełnie dopiero w tem peraturze d + - j - ^ ( I ~L \ a
x) J. M a z u r , S p r a w . P . T. F . V, 18 1, 19 3 1. J. M a z u r , A c t a P h y s . P o l . , I , 53, 1932. M. W o l f k e i J. M a z u r , A c t a P h y s . P o l . I, 7 1 , 1932.
3) G. W . S t e w a r t , P h y s . R e v . 39, 176 , 1932.
3) M a s s y , W a r r e n , W o l f e n d e n , J. C h e m . S o c ., g i , 1932.
4) J. N e w t o n F r i e n d , N a t u r e , 1 2 g , 472, 1932.
5) A . P i e l c a r a , N a t u re , 130, 93, 1931.
1 9*
292 ST. B O B I Ń S K I
Rów nanie (i) jest podobne do w zoru v a n ’t H o f f a n a ° m żenie tem p eratu ry topnienia. W m iejsce stężenia w ystępuje l0zm ^a stężeń w obu fazach, to też dom ieszki m ogą zarówno obniżać ja k i po w y ższa ć tem peraturę równow agi, zależnie od znaku L i od t e g o , w której fazie łatw iej się rozpuszczają.
Oba p rzy p a d k i b y ły obserwowane. M o n d a i n M o n v a 1 i S c h n e i d e r 1) stw ierdzili, że tem p eratu ra r ó w n o w a g i odmian ż. i ,tt ciekłej siarki przesuw a się pod w p ływ em dodania trójfenilm etanu, n aftalin u , fenolu i kam fo ry ku w y ższy m tem peraturom . Św iadczy to, że w szystk ie te ciała rozpu szczają się silniej w siarce A. Ciepło przemiany S^~S^ jest bowiem , w edle ostatnich pom iarów , dodatnie, w ynosi ono około 3 kal./gr. 2).
P rzy k ła d ó w obniżania tem p eratu ry rów now agi dostarczają ciekłe k ry s zta ły . S c h e n c k 3) stw ierd ził, że tem peratu ra równow agi fazy ciekłej k rystaliczn ej i ciekłej izotropow ej obniża się bardzo znacznie pod u p ły w e m dom ieszek. W idoczn ie rozpuszczają się one słabiej w fazie k ry staliczn ej. Z fak tu , że obniżenie jest bardzo duże S c h e n c k w y ciąga w niosek, że ciepło p rzem ian y w ym ienionych faz jest nieznaczne.
Ciepło p rzem ian y faz /—> / / ciekłego nitrobenzolu (0,14 kal./gr.) jest k ilkan aście r a z y m niejsze od w ielkości podanych przez, S c h e n c k a, to też m ożna się spodziew ać, że efekt tu będzie odpowiednio większy.
P rzyp u śćm y, że pew na dom ieszka rozpuszcza się ty lk o w fazie I nitrobenzolu, w fazie I I jest zupełnie nierozpuszczalna. Ł atw o w yliczy ć z w zoru (1), że ta jej ilość, któ ra obn iży tem peraturę topnienia zaledwie o o ,i° C, przesunie tem peraturę równowragi I ~ ~ I I o 16° C wdół. Taki gran iczn y p rzy p a d ek jest m ało praw dopod obny, niemniej można się spodziew ać, że dom ieszki rozdzielą się w nierów nym stopniu na obie fa zy , zw łaszcza, że stała d ielektryczn a, któ ra nie jest bez w p ły w u na zdol
ność rozpuszczania, w zrasta niem al czterokrotn ie p rz y przejściu z fazy I I do I. N ieznaczne zan ieczyszczen ia m ogą łatw o ob n iżyć tem peraturę przem iany I —^ I I więcej niż o 4° C t. j. poniżej tem p eratu ry krzepnienia.
F a za I I , trw ała poniżej 9,5° C, w ty ch w arunkach w ogóle nie w ystąpi.
Podobne zjaw isk a b y ły obserwowane w ciek łych k ryształach . V o r l ä n d e r , k tó ry w y k ry ł w szeregu zw iązków organicznych fazę ciekłą k ry staliczn ą w' p obliżu pun ktu topnienia a także i poniżej, w stanie
*) P a u l M o n d a i n M o n v a l et P a u l S c h n e i d e r , C. R . , 1 8 6 , 1928.
2) P . M o n d a i n M o n v a l , B u l l . S o c . C h i m ., (4) 39, 1349, 1926.
3) R . S c h e n c k , , , D i e k r y s t a l l i n i s c h e n F l ü s s i g k e i t e n “ , H a b i l i t a t i o n s s c h r i f t M a r b u r g , 1897.
W P Ł Y W D O M I E S Z E K NA T E M P . R Ó W N O W A G I C I E K Ł . ODM. A LL O TR . 293
przechłodzonym tylk o , podkreśla, że nieodzownym warunkiem ich w y stępowania jest daleko posunięta czystość preparatów . x)
R ysun ek i ilustruje p rzyb liżon y przebieg p rzyp uszczaln ych linij współistnienia rozm aitych faz nitrobenzolu. L in ja kreskowana a odpo
wiada danym W o l f k e g o i M a z u r a , b pomiarom, w których preparaty, w skutek silniejszego zanieczyszczenia, w ystęp u ją w jednej ty lk o fazie ciekłej.
Proces przem iany nitrobenzolu I I w I w preparacie M a z u r a najłatwiej śledzić na w ykresie zależności stałej dielektrycznej od tem peratury. Stała d ielektryczn a ulega bowiem najw iększym zmianom w toku omawianej przem iany. O ile można uw ażać przybliżenie, że po
m iary b y ły w ykonyw ane w stanie równowagi term od yn am iczn ej, za dostateczne, dziedzinie współistnienia obu faz odpowiada zakres tem pe
ratur od 7,5° do 9,5° C.
B y ć może, że to nieostre przejście jest w yw ołane przez minimalne zanieczyszczenia, spowodowane działaniem chemicznem nitrobenzolu na okładki m etaliczne kondensatora. W yd aje mi się bowiem, że w yn iki pomiarów gęstości, w ciągu których nitrobenzol b y ł zam knięty w kw ar
cowym dilatom etrze, przem awiają za nieco (do i° C) w yższą tem peraturą przem iany i ostrzejszem przejściem. W szystkie p u n kty od 6,43° C do io ,i6 ° C leżą w granicach błędów na jednej prostej. Skok o mniejwięcej 0,4% , któ ry prawdopodobnie odpowiada przemianie, w ystępuje dopiero m iędzy 10,16° a 10,76° C.
Jeżeli interpretacja pow yższa odpowiada rzeczyw istości, fakt ten b y łb y jeszcze jednym przykładem ogromnego w p ływ u m inim alnych nawet domieszek na tem peraturę równowagi odmian allotropow ych o tak małem cieple przem iany jak nitrobenzol I i I I .
294 ST. D O B I Ń S K I
Małe ciepło przem iany utrudnia również w znacznym stopniu w y znaczenie tem peratury przem iany z krzyw ej ostygania. W ia d o m o ,1), że tem peratura, w której term om etr zatrzym u je się, nie jest dokładnie tem peraturą # przem iany lecz inną t', zw iązaną z nią równaniem :
i ' = t0),
gdzie t0 oznacza tem peraturę, k tó ra b y się u staliła po u pływ ie czasu nieskończenie długiego (w p rzybliżen iu tem peratura otoczenia), k i K są stałem i, zależnem i od w arunków doświadczenia, przyczem K jest pro
porcjonalna do ciepła przem iany. Popraw ka ta w w iększości prac k ry- oskopow ych nie przenosi o,oi° C, ale p rzy ta k znikom em cieple prze
m iany może dojść w niekorzystnych w arunkach do paru stopni.
Panom Profesorom W ł. N a t a n s o n o w i i K. Z a k r z e w s k i e m u składam serdeczne podziękow anie za liczne ra d y i w skazów ki, któ rych mi nie szczędzili.
Zakład Fizyczny Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków.
R ę k o p i s o t r z y m a n y dnia 19 si e r p n ia 1932.
*) N e r n s t u. A b e g g , Z S . P h y s . C h e m . J5, 681, 1894.
S. Kalandyk.
Jonizacja przy eksplozjach stałych materjałów w ybuchow ych.1)
Sur Vionisation pendant les explosions des substances solides.12-)
S o m m a i r e .
L e présent tra va il a pour but l ’étude de l ’ionisation qui se produit au cours des explosions des substances explosives solides. Sur les trois modes de combustion: détonation, explosion et déflagration, les phénomènes des explosions et des déflagrations ont été observés. Les premières expériences ont eu pour but de déterminer le degré d ’activité de diverses substances. On a étudié les m atériaux suivants: picrates de K , Cu, Fe et Ca, l ’h éxylate de potassium et la nitro-cellulose; les expé
riences ont été eflectuées au m oyen d ’un condensateur cylindrique pré
senté dans la figure i. La charge totale a été mesurée, telle qu’elle s ’accu
mule sur l ’électrode intérieure au cours des explosions. L ’explosion de la substance étudiée a été provoquée par le chauffage approprié au moyen d ’un brûleur à gaz. Au tableau i figurent les charges obtenues pendant les explosions de 10 mgr de différentes substances, au potentiel de— 150 volts sur l ’arm ature extérieure. Dans ce même tableau figurent égale
ment les nombres analogues qui se rapportent aux explosions de 10 mgr de gaz oxhydrique et de mélange de 2 C0 + 0 2, tirés d ’un travail pré
cédent de l ’auteur.
Il résulte de ces données que les charges observées au cours des explo
sions des substances solides sont du même ordre de grandeur que celles produites par les mélanges gazeux. De la comparaison de ces valeurs pour
1) P r a c a p r z e d s t a w i o n a na V I Z j e ź d z i e F i z y k ó w P o i s k i c h w W a r s z a w i e , w e w r z e ś n i u 193 2.
2) T r a v a i l p r é s e n t é a u V I - e C o n g r è s de s P h y s i c i e n s P o l o n a i s à V a r s o v i e , en s e p t e m b r e 1932.
296 S. K A L A N D Y K
les différents picrates il résulte que l ’ionisation ne dépend pas de la valeur du p otentiel d ’ionisation du m étal. L ’observation subjective dé
m ontre que la charge augm ente avec l ’intensité de l ’explosion de la sub
stance étudiée. La dépendance de la charge du voltage appliqué et de la direction du cham p est donnée au tableau 2. L a charge negative est environ deu x fois plus grande que la charge positive. Lors de l ’augm en
tation de la différence de potentiel, la charge augm ente plus rapidem ent que le vo ltage appliqué.
L a dépendance des charges obtenues des différences de potentiel a été étudiée avec la plus grande précision dans le cas de la nitro-cellulose (10 rrgr) dans un condensateur p lat mis en circuit de la m anière figurée au dessin 2. Les charges obtenues avec les différents potentiels et les distances différentes entre les plaques du condensateur sont données au tab leau 3.
A fin de faciliter l ’orientation, les charges sont recom ptées pour l ’inten-
. v o lt
site du cham p de 1 — — et mises dans le tableau 4. Le dessin 3 repré
sente la charge en fonction du voltage pour la distance des plaques de 3 cm. L ’augm entation rapide de la charge avec le vo lta g e qui n ’appa
raît pas dans les explosions gazeuses, est due probablem ent au fait que la flam m e des substances solides présente une form e irrégulière. A cause de la repartition inégale de la com bustion entre les plaques, des d iffé
rences d ’intensité du cham p électrique se produisent dans les diverses parties de la flamme. Les ions soumis à l ’action des petites différences de p otentiel peuvent se recom biner et sont, pour cette cause, perdus pour les mesures; par contre, les ions se trouvan t dans les régions du cham p intense ont plus des chances d ’arriver a u x plaques.
A fin de déterm iner le parcours du courant en fonction du tem ps, des expériences ont été effectuées au m oyen d ’un galvanom ètre à corde.
Les courbes obtenues pour les explosions et les déflagrations de la nitro- cellulose sont présentées dans les dessins 4 et 5. Les charges totales accumulées pendant les explosions et les déflagrations, sont identiques.
La durée de la com bustion est indépendente de la différence de p oten tiel. La charge obtenue pendant les déflagrations dépend de la dispo
sition de la nitrocellulose sur la plaque du condensateur.
Toutes les mesures décrites ci-dessus ont été effectuées dans un espace ouvert, sous la pression atm osphérique.
Une série d ’expériences a eu pour but l ’exam en de l ’ionisation pen dant les explosions se produisant dans des conditions rapprochées de celles fournies par les armes à feu. On a étudié les explosions de la poudre noire dans une cham bre d ’ionisation dont la forme rappelle celle d ’un pistolet (dessins 6 et 7) a et b représentent deux plaques de laiton placées entre les deux m oitiés d ’un cylin dre d ’ébonite creusé et partagé en deux.
J O N I Z A C J A P R Z Y E K S P L O Z J A C H S T A Ł Y C H M A T E R J . W Y B U C H . 297
L ’ouverture est recouverte d ’un bout par un couvercle de m etal P ter
miné par la cheminée K du pistolet et séparé des électrodes a et b par une plaque de mica. Au fond de la cham bre a été placée la charge de poudre noire (0,3 gr), recouverte d ’un tam pon d ’ouate; sur la cheminée était fixée une amorce fulminante. L ’explosion a été provoquée par la percussion d ’un m arteau sur l ’amorce. Les connexions électriques sont figurées dans la figure 8. La courbe caractéristique de l ’explosion obtenue au m oyen d ’un galvanom ètre à corde est représentée au dessin 9. Les calculs ont démontré que la charge accumulée dans les conditions décrites ci-dessus est environ d ix fois plus grande que dans l ’explosion de la nitro- cellulose, en la calculant pour la même masse et le même potentiel. La flamme qui s’échappe de la cham bre montre une conductibilité négli
geable en comparaison avec la condu ctibilité des gaz à l ’intérieur de la chambre d ’ionisation. Pour la com paraison on a représenté sur le dessin 10 la courbe obtenue par la déflagration de la poudre noire dans le con
densateur p lat en l ’allum ant au brûleur à gaz. L a charge obtenue dans ces conditions est com parable à celle que donne la nitro-cellulose pen
dant l ’explosion ou la combustion.
Institut de Physique Médicale de l ’ Université de Poznan.
M a n u s c r i t r e ç u le 30 s e p t e m b r e 1932.
§ 1 . W s t ę p .
Z jaw iska jonizacji, zachodzące podczas eksplozyj b y ły badane już w ubiegłem stu le c iu 1). W roku 1893 de H e m p t i n n e , eksplodując w szklanej rurce mieszaninę chloru z wodorem, tlenku w ęgla z tlenem oraz gaz piorunujący, próbow ał ustalić zależność pom iędzy jonizacją, a ilością reagujących cząsteczek. J a k wiadom o, ilość jonów w ypada niewspółmiernie m niejsza od ilości reagujących cząsteczek. W mej pracy nad eksplozjam i mieszanin g a zo w y ch 2) ustaliłem w ykładniczą zależność pom iędzy jonizacją a bezwzględną tem peraturą w ybuchu, traktu jąc jonizację, obserwowaną przy eksplozji, jako szczególny przypadek ter
micznej jonizacji gazów. Ten pogląd na istotę jonizacji p rzy eksplozjach został p rzy ję ty w nowszych pracach nad tern zja w isk iem 3).
P Z e s t a w i e n i e d a w n i e js z e j l i t e r a t u r y z n a j d u j e się w p r a c y a u t o r a , , E l e k t r i c z e - sk i ja s w o j s t w a n a g r i e t y c h g a z ó w i p a r ó w " , K i j ó w 1 9 1 7 . W y k a z n o w y c h p ra c m o żn a z n a l e ź ć w a r t y k u l e K i r k b y : I o n i s a t i o n in g a s e o u s e x p l o s i o n s , J. C hem . Soc.
A p r . 19 3 1 , P- 878.
2) 1. c., st r. 27.
3) S a u n d e r s & G a r n e r , T r a n s . F a r a d a y S o c . X X I I , 281, 1926.
298 S. K A L A N D Y K
B adania nad eksplozjam i b y ły prowadzone dotychczas w yłączn ie z m ieszaninam i gazowem i; w niniejszej p racy podano w yn ik i obserw acyj nad jonizacją płom ieni, p o w stających p rzy eksplozjach s t a ł y c h m aterjałów w ybuchow ych.
Zależnie od szybkości reakcji kw alifik u jem y spalanie m aterjału w ybuchow ego jako w yfukan ie (powolne spalanie), eksplozję lub deto
nację. P rzy w yfukan iu spalanie m aterjału odbyw a się z szybko ścią od kilku do kilkudziesięciu szybkość rozchodzenia się detonacji do
chodzi do 9 ooo Pośrednie w artości posiada szybko ść eksplozji.
S0.K
Spalanie tej samej substancji może p rzyb rać jedną z w ym ienionych postaci w zależności od w ielu czyn ników , w pierw szym rzędzie jednak decyduje o spalaniu sposób pobudzania do w ybuchu. Opisane dalej dośw iadczenia odnoszą się do eksplozyj i w yfuk ań . D etonacje nie m ogły b y ć uskutecznione w ty ch warunkach lab oratoryjn ych , jakiem i dyspo
nowałem. Jako substancje w ybuchow e b y ły u ży te rozm aite zw iązki kwasu pikrynowego, bawełna strzelnicza oraz prochy m yśliw skie: czarny i bezdym ny.
§ 2 . D o ś w i a d c z e n i a w p r z e s t r z e n i o t w a r t e j . Z a l e ż n o ś ć j o n i z a c j i o d s k ł a d u m a t e r j a ł u w y b u c h o
w e g o .
Pierw sze pom iary posiadały charakter o rjen tacyjn y i m iały na celu w ypróbow anie rozm aitych m aterjałów dla ustalenia ich aktyw ności.
W ty m kierunku zostały zbadane p ik ryn ian y potasu, m iedzi, żelaza i wapnia, heksylan potasu oraz bawełna strzelnicza. Z w iązki kwasu pikrynow ego i heksylan b y ły spreparowane w zakładzie przez D ra T u- c h o l s k i e g o m etodą, opisaną w jego p u b lik a c ji1). Baw ełnę strzelniczą otrzym ano z m iejscow ych w arsztatów am u nicyjnych. Z jaw iska jon izacji obserwowano podczas ek sp lo zy j, do któ rych zw iązki doprowadzano przez ostrożne podgrzewanie na palniku aż do tem p eratu ry w ybuchu.
P rzyrząd stosow any do dośw iadczeń (rys. i), składał się z mosiężnej rurki A o długości 25,5 cm i średnicy 3,3 cm, połączonej w dolnej części z węższą mosiężną rurką B. W ew n ątrz rurki A B um ieszczony b y ł na ebonitow ych korkach m osiężny pręt C o grubości 4 mm. R u rka A w raz z prętem C tw o rz y ły cylin d ryczn y kondensator. Substancję badaną um ieszczano na krążku, łączącym rurkę A z B; krążek ten ogrzewano
x) T u c h o l s k i , B u l i . de r A c a d e m i e P o l . (A), 76, 19 3 1.
pierścieniowym palniczkiem gazo
w ym o określonym dopływ ie gazu.
Struga w ody bieżącej oziębiała dolną część rurki B i nie dopuszczała do uszkodzenia izolacji. Połączenia ele
ktryczn e są zrozum iałe z rysunku.
Mierzono całko w ity nabój, odrzuco
n y podczas eksplozji do elektrody wewnętrznej. Do pom iarów stosowa
no b alistyczn y galwanom etr H a r t - m a n n a i B r a u n a , lub też elekt- rometr kw adrantow y w połączeniu z w zorcową pojemnością. R o zta rty poprzednio w moździerzu pikrynian ogrzew any b y ł około i min. słabym płom yczkiem dla usunięcia w ody krystalizacyjn ej, poczem intensyw ność ogrzewania zw iększała się i po upływ ie kilkudziesięciu sekund na
stępowała eksplozja. W ysokość rurki A b y ła dobrana w ten sposób, że płom ień nie u kazyw ał się nad jej otworem.
W opisanych warunkach, dla 10 mgr substancji i p rzy różnicy po
tencjałów 150 V otrzym ano nastę
pujące naboje (ujemny biegun na ze
wnętrznej okładce):
1 O NI Z A CT A P R Z Y E K S P L O Z T A C H S T A Ł Y C H M A T E R J. W Y B U C H . 299
’ 1 % ---
Tablica 1.
H e k s y l a n p o t a s u ... 2 x 10 6 Coul.
P i k r y n i a n p o t a s u ... 2,4 m i e d z i ... 8 B a w e ł n a s t r z e l n i c z a . . . . 15 P i k r y n i a n ż e l a z a ... 25 w a p n i a ... 5 4 2 H2 + O 2 ... ok o ło 300 2 C0 + 02 ... o k o ło 3
Można b yło przypuszczać, że obecność potasu — m etalu o niskim potencjale jon izacyjn ym — spowoduje w ybitną jonizację; przegląd po-
C
R y s . 1.
3 0 0 S. K A L A N D Y K
w yższych liczb obala jednak to przypuszczenie. N ajw iększą jon izację w ytw arza p ikryn ian w apnia. Stw ierd zić m ożna natom iast, na podstaw ie subjektyw nej obserw acji eksp lozyj, że te zw iązki, które w yb u ch ają ener
giczniej, w ytw a rza ją również w iększą jonizację. G d yb y tem p eratu ry w ybu ch u w yszczególnionych m aterjałów b y ły bliżej znane, m oglibyśm y prawdopodobnie w yk aza ć, że jon izacja podczas eksplozji uzależniona jest w pierw szym rzędzie od tem p eratu ry w yb u ch u danej substancji.
W końcu ta b lic y podane są dla porów nania naboje, otrzym ane p rzy eksplozji około 10 mgr gazu piorunującego oraz m ieszaniny 2 C 0 -\-0 2 w zam kniętej przestrzeni pod napięciem + 200 V 1). W ielkość ty c h na
bojów' jest współm ierna z w ielkością nabojów , p o w stających p rzy eksplo
zjach stałych m aterjałów .
Podobnie, ja k to obserwuje się w płom ieniach, g d y um ieścim y w nich elektrod y o niejednakow ych rozm iarach, nabój ujem ny, zgrom adzony na pręcie C, jest około dw ukrotnie w iększy od dodatniego.
P rzy zwiększeniu przyłożonego napięcia nabój nie zachow uje swej w artości, lecz w zrasta w raz z napięciem niejednakowo dla nabojów do
datnich i ujem nych, ja k to można osądzić z następ u jących liczb, odno
szących się do 10 mgr baw ełny strzelniczej:
T a b l i c a 2.
N a p i ę c i e u j e m n e
— 10 — 50 — 15 0 — 300 V
4 , 8 36 150 4 5 0 x 1 0 — 7 Cou l.
N a p i ę c i e d o d a t n i e + 10 + 5° + 1 5 0 +3° o V
3 20 105 200 x 10— 7 Coul.
N aboje ujem ne w zrastają prędzej od dodatnich. E k sp lo zje gazowe o k a z u ją 2) nieco odmienną zależność pom ięd zy napięciem , a nabojem . O bserw ujem y tam proporcjonalność pom ięd zy nabojem a natężeniem pola w bardzo szerokim zakresie, poczem zaczyn a się jon izacja od zde
rzenia, przechodząca p rzy dostatecznie w ysokich potencjałach w luk V o l t y .
K o rzysta ją c z tej okoliczności, że baw'ełna strzelnicza ulega reakcji p rzy eksplozji bez udziału tlen u pow ietrza, próbow ałem eksplodow ać ją
1) K a 1 a n d y k, 1. c ., st r. 36.
2) K a 1 a n d y k, 1. c ., str. 13.
J O N I Z A C J A P R Z Y E K S P L O Z J A C H S T A Ł Y C H M A T E R J . W Y B U C H . 301
w próżniowym kondensatorze, sądząc, że w rozrzedzonej przestrzeni łatwiej może w ytw o rzyć się prąd nasycenia. Pom iary w yk aza ły, że założenie to było m ylne. B rak pow ietrza zmienia całkow icie charakter eksplozji i naboje, uzyskane w próżni, są około 200 ra zy mniejsze, niż w powietrzu. Doświadczenia w próżni b y ły w ykonane z cylin d ryczn ym kondensatorem, ustaw ionym poziomo. Substancję w ybuchow ą umiesz
czano w środkowej części i ogrzewano z zew nątrz palnikiem . Nieznaczną jonizację w próżni należy tłom aczyć sobie gwałtownem rozprężaniem się gazów spalinowych, które powoduje obniżenie ich tem peratury.
§ 3 . Z a l e ż n o ś ć n a b o j u o d n a p i ę c i a .
W celu ustalenia ściślejszej zależności pom iędzy nabojem, a p rzyło żoną różnicą potencjałów, zostały wypróbowane rozm aite ty p y konden
satorów, w których odbywało się spalanie substancji w ybuchow ej. N a j
bardziej dogodnym okazał się kondensator płaski, skład ający się z dwóch tarcz m osiężnych o średnicy 20 cm,
ustaw ionych poziomo na określonej od
ległości od siebie. Badania b y ły w y konane prawie w yłącznie nad bawełną
strzelniczą ze względu na łatw ość ma- TlWtPrjdl nipulowania z tą substancją oraz na - UiybllCtlOlUl) lepszą pow tarzalność pomiarów. Zwią-
zek w yb u ch o w y umieszczano w środku |
dolnej p ły ty i doprowadzano do eks- I ^ płozji przez podgrzewanie go palni- R y s . 2.
kiem (rys. 2). Pom iary w ykonyw ano
p rzy odległościach m iędzy p łytam i 1; 1,5; 2 i 3 cm. P rzy m niejszych odległościach efekt b ył bardzo słaby w skutek silnego oziębiania pło
mienia przez m etalowe p ły ty . Również odległości większe od 3 cm nie b y ły stosowane, gd yż prawdopodobnie płomień w tych warunkach tylk o częściowo dosięgał do górnej p ły ty kondensatora i naboje również w yp a d a ły niewspółmiernie małe.
T a b l i c a 3.
R ó ż n . p o t e n c j a ł ó w 4 10 5 0 150 w o l t ó w
O d le g ło ś ć 1 c m 6 , 3 3 9 1 5 3 . IO“ 6 Coul.
p o m i ę d z y ■ Ł5 i.3 4 29 1 5 7
p ł y t a m i 2 3 . 2 21 13°
3 2 12,6 70
3 0 2 S. K A L A N D Y K
W yn ik i, otrzym ane p rzy eksplozjach 10 mgr baw ełn y p rzy różn ych napięciach i odległościach, zestawione są w ta b lic y 3.
Pom iary dla odległości i i 2 cm b y ły w ykonane ty lk o dla nabojów ujem nych, a dla odległości 1, 5 i 3 cm dla dodatnich i ujem nych, które w ty ch w arunkach są jednakow e ze w zględu na sym etrję kondensatora.
K a ż d y pom iar p ow tarzan y b y ł 3 — 5 razy.
P rzy przechodzeniu prądu przez płom ień np. w p aln iku B u n - s e n a niem al całk o w ity skok potencjału grom adzi się p rzy katodzie i odległość pom iędzy elektrodam i nie w yw iera w p ły w u na natężenie prądu. P rzy zm ianie różn icy poten cjałów obserw u jem y w płom ieniu przebieg prądu ze słabo zaznaczonem stadjum nasycenia. Inaczej w tym względzie zachow ują się eksplozje. Jeżeli odniesiem y naboje, podane w tabl. 3, do pola 1 ---, to otrzym am y następujące liczb y:wolt
T a b l i c a 4.
R ó ż n . p o t e n c j a ł ó w 10 5° 150 w o l t ó w
1 c m 0,63 0,8 1 X 10 6 C o u l.
x ,5 0,6 0 00 1 . 5 7
2 0,64 0,84 1 , 7
3 0,6 0.75 r, 4
R y s . 3.
C zyli, zachow ując niezm ienną różnicę potencjałów , a zm ieniając odległość m ięd zy p łytam i, o trzym u jem y praw ie we w szy stk ich p rzy padkach proporcjonalność pom iędzy nabojem , a natężeniem pola. Jed
nakże, jeżeli zachow am y niezm ien
ną odległość, a będziem y zw iększali różnicę potencjałów , to w yższym na
pięciom odpow iada niewspółm iernie w iększa ilość zgrom adzonej ele
ktryczn ości. Z ty ch dw óch za le ż
ności pom ięd zy nabojem a natęże
niem pola, praw dopodobnie druga lepiej odzw ierciedla ch arak ter z ja w iska (rys. 3 dla d — 3 cm), gd yż niew ątpliw ie w zajem ne przesuw anie
J O N I Z A C J A P R Z Y E K S P L O Z J A C H S T A Ł Y C H M A T E R J . W Y B U C H . 303
p ły t kondensatora zmienia k szta łt i tem peraturę płom ienia p rzy eksplozji. W płaskim kondensatorze otrzym ujem y więc taki sam p rze
bieg zjaw iska, ja k w cylin d ryczn ym : nabój p rzy zwiększaniu różnicy potencjałów w zrasta prędzej, niż w yn ik a ło b y to z praw a proporcjo
nalności. Trudno u patryw ać p rzyczyn ę tego zjaw iska w jonizacji od zderzenia, gd yż w płom ieniach obserwujem y ją dopiero p rzy znacznie w yższych napięciach. P rzy c zy n y zjaw iska szukać należy praw dopo
dobnie w specyficznych właściwościach eksplozyj. Płom ień p rzy w ybuchu ma kształt niepraw idłowy, w skutek tego w rozm aitych częściach płom ienia panuje niejednakowe natężenie pola. W części środ
kowej, gdzie płom ień całkow icie w ypełnia przestrzeń m iędzy płytam i, natężenie jest największe. U brzegów kondensatora, gdzie rozgrzane gazy ty lk o częściowo w ypełniają przestrzeń m iędzy płytam i, na płomień p rzypada m inim alny ułam ek całkow itej różnicy potencjałów . Jony, znajdujące się pod słabem napięciem, ulegają rekom binacji, w zględnie zam ieniają się na duże jon y i są dla pomiaru stracone. Im w yższa jest przyłożona różnica potencjałów , ty m większe są szanse na zgromadzenie ty ch jonów na elektrodach.
Zależność pom iędzy nabojem a różnicą potencjałów b yła badana również dla 20 mgr bawełny, przyczem otrzym ano następujące w yn iki (średnie z pom iarów w dwóch kierunkach, d = 3 cm)
potencjał: 10 50 150 V
nabój: 3,6 30 170 • io — 7 coul.,
v o l t
lub też w przeliczeniu na natężenie pola 1
1,1 1,8 3,4 . IO“"7 coul.
Porów nyw ując te liczb y z tablicą 4, w idzim y, że nabój jest prawie dokładnie proporcjonalny do m asy eksplodującego ciała i w yk azu je taką samą zależność od napięcia, ja k dla 10 mgr.
Oprócz bawełny strzelniczej w płaskim kondensatorze badano p ikry- nian żelaza. O trzym ane w yn iki nie różnią się jednak od tych , które uzyskano w przypadkach cylindryczn ego kondensatora.
§ 4 . B a d a n i e e k s p l o z y j i p o w o l n y c h s p a l a ń b a w e ł n y s t r z e l n i c z e j p r z y p o m o c y g a l w a n o m e t r u
s t r u n o w e g o .
Galwanom etr strunow y (system H u t h a) zaopatrzony b y ł w nić platynow ą o średnicy około 0,002 mm, którą nastawiano na aperjo- dyczne w ychylenie przez odpowiednie uregulowanie napięcia. Baw ełnę
30 4 S. K A L A N D Y K
strzelniczą badano w kondensatorze płaskim . O znaczany b y ł czasow y przebieg prądu p rzy eksplozjach i w yfukan iach. Baw ełnę pobudzano do w yfuk an ia przez podpalenie m alutkim płom yczkiem gazow ym , w y tw o rzonym na końcu szklanej rureczki. P alniczek ten w prow adzano bezpo
średnio pom iędzy p ły ty kondensatora. P aln ik pod kondensatorem b ył oczyw iście w tym w ypadku nieczynny. W ych ylen ia nici połączonej równo
legle z odpowiednim upustem fotografow ano na taśm ie fotograficznej, na której jednocześnie b y ł zazn aczan y czas p rzy pom ocy chronoskopu J a q u e t a (co x/5 sek.). W szystkie połączenia b y ły w ykonane w osłonie elek tro statyczn ej.
Typow e krzyw e eksplozji i w yfu k an ia w yobrażone są na rys. 4 i 5.
Eksplozję cechuje gw ałtow n y skok prądu do pewnego m axim um , po osiągnięciu którego prąd opada w wolniejszem tem pie do zera. Zanikanie prądu ma widocznie bardziej za w iły charakter, niż jego w zrost, gdyż prawe ram ię krzyw ej w yk azu je w yraźne zagięcie. W pierw szej chw ili prąd m aleje raptow nie, potem jedn ak opada pow oli. Przechodzenie prądu podczas eksplozji trw a około 0,1 sek. Jest rzeczą m ożliwą, iż zagięcie k r z y wej spowodowane jest tern, że baw ełna strzelnicza n ależy do dwupło- m iennych m aterjałów w ybuchow ych.
Proces w yfu k an ia jest niewspółm iernie d łu ższy od eksp lozji i, pom i
jając niewielkie wahania, daje prąd w p rzyb liżen iu o stałem natężeniu.
C ałkow ity nabój, w yw iązan y p rzy w yfukan iu, jest tego samego rzędu, co nabój o trzym an y p rzy eksplozji (różnica w yn osi około 30 %). D o
kładne porównanie tych dwóch zjaw isk jest utrudnione tem , że nabój w yw iązan y p rzy w yfukan iu zależy od rozm ieszczenia baw ełn y na płycie.
P rzy luźnem rozm ieszczeniu baw ełna spala się prędzej, lecz daje m niej
szy nabój z powodu oziębiania się o podstawę. K rzyw e w yfuk an ia, obser
wowane p rzy różnych napięciach, w yk azu ją , że czas spalania (dla stoso
w an ych mas około y 2 sek.) jest niezależny od przyłożonej różn icy p oten cjałów .
J O N I Z A C J A P R Z Y E K S P L O Z J A C H S T A Ł Y C H M A T E R J . W Y B U C H . 30 5
§ 5 . B a d a n i a n a d e k s p l o z j a m i p r o c h u c z a r n e g o w p r z e s t r z e n i z a m k n i ę t e j .
W szystkie opisane dotychczas badania odnoszą się do spalania m aterjału w ybuchow ego w przestrzeni otw artej. D alsze badania nad eksplozjam i b y ły prowadzone w zam kniętej przestrzeni, w przybliżeniu w tych w arunkach, jak ie m am y w broni palnej. Jako m aterjał do badań u ży ty b y ł czarny proch m yśliw ski (fabryki „L ign o za“ Nr. 4), ze względu na jego znikom o małe przew odnictwo elektryczne.
W broni palnej eksplozja m aterjału wybuchow ego zachodzi pod działaniem kapsla w przestrzeni początkow o całkow icie zam kniętej.
Pod ciśnieniem w ytw arzających się gazów następuje w yrzucenie pocisku, przyczem prężność gazów obniża się do atm osferycznej. A b y zb liżyć się do tych warunków, należało skonstruować komorę, w której spalanie
mika
> -
>
K
R y s . 7.
odbyw ałoby się w opisany sposób, oraz która b yła b y zaopatrzona w elek
trody do pom iarów przewodnictwa elektrycznego rozżarzonych gazów.
Umieszczenie m aterjału wybuchow ego w zam kniętej przestrzeni jest warunkiem koniecznym dla eksplozji, gd yż w przestrzeni otw artej proch czarny p rzy podpaleniu ulega ty lk o powolnemu spalaniu. Kom ora, sto
sowana do opisyw anych badań, b yła zbudowana w następujący sposób.
K lo cek ebonitow y o długości 10 cm i średnicy 3 cm b ył przewiercony świdrem o średnicy 5 mm i rozcięty wzdłuż osi grubą pilą na dwie połowy.
N a miejsce usuniętej w arstw y ebonitu b y ły umieszczone dwie podłużne p ły tk i mosiężne a \ b o grubości 2 mm, poczem klocek został skręcony w raz z p łytkam i p rzy pom ocy sześciu śrub. Tę część kom ory dla krótkości będziem y n azyw ać lufą (przekrój poprzeczny na rys. 6). Jeden koniec lu fy b y ł nagw intow any i na nim nakręcono w ydrążoną mosiężną nasadę P (rys. 7), zakończoną zw yk łym pistoletow ym kominkiem K . Nasada P b yła oddzielona od lu fy p ły tk ą mikową, w której b y ł zrobiony niewielki otwór, odpow iadający średnicy otworu kominka. C ały p rzyrząd b y ł za bezpieczony od rozerwania kilkom a bandażam i metalowemi i p rzytw ier
dzony do ciężkiej podstawry metalowej.
3 0 6 S. K A L A N D Y K
N abijan ia kom ory dokonyw ano w następującej kolejności.
N a dnie lu fy um ieszczano określoną ilość prochu (zazw yczaj 0,3 gr), któ ry ubijano drew nianym klockiem 1 p rzykryw an o koreczkiem z w aty.
Po odwróceniu lu fy do kom inka w sypyw ano pew ną ilość ziaren prochu, poczem na kom inek nakładano kapslę. W yb u ch w yw oływ an o, u derzając m łotkiem po kapsli. D la kon troli w ystrza ł skierow yw ano do naczyn ia z gliną. W razie w yfu k an ia znajdow ano tam praw ie cały niespalony nabój prochu, w przyp ad ku eksplozji do g lin y dochodziło trochę niespalonego węgla.
P róby w yk a za ły, że badanie w yb u ch ów w opisanym p rzyrząd zie może b y ć dokonywane ty lk o p rzy użyciu galw anom etru strunowego, a nie b ali
stycznego, a to ze w zględu na przew odnictw o pow ierzchniowe, pow stające na ebonicie po eksplozji. Prąd, przechodzący przez rozżarzony gaz
w lufie, jest niewspółmiernie w iększy od prądu pow ierzchniowego, u ka
zującego się na ebonicie po w ybuchu, dlatego też prąd pow ierzchn iow y nie przeszkadza notowaniu prądu p rzy w ybuchu. N atom iast całk o w ity nabój, w yw iązan y podczas eksplozji, jest ty lk o nieco w ięk szy od naboju, przepełzającego po powierzchni w jedną sekundę; z tego pow odu w y c h y lenie galwanom etru balistycznego podczas w ybu ch u jest zam askow ane przez sta ły prąd pow ierzchniow y. Połączenia elektryczn e są zrozum iałe z rys. 8, na ktrórym a i b w yobraża elektrody w lufie, Q dod atkow y opór (200 ohmów), S S nić galw anom etru, a R upust. N asada P , bandaże i podstaw a b y ły uziemione.
N a rys. 9 w yobrażona jest k rzy w a eksplozji dla 300 m gr prochu czarnego p rzy różnicy potencjałów 20 V m iędzy a i b. Czas eksplozji w ynosi 0,13 sek, co jest w zgodzie z czasem trw an ia płom ienia, obserwo
wanego fo to gra ficzn ie1) (do 0,15 sek). M aksym alnem u w ych ylen iu strun y odpowiada ogromne natężenie prądu 2,4 . 1 0 - 2 amp. C ałkow ita ilość zgrom adzonej elektryczn ości w ynosi w p rzybliżen iu 1,5 . 1 0 - 3 coul.
Jeżeli nawet uw zględnim y, że w zam kniętej kom orze panuje w iększe
Z A A sek.
R y s . 8. R y s . 9.
9 W i n d a k i e w i c z , B a l i s t y k a w e w n ę t r z n a , 1929.
J O N I Z A C J A P R Z Y E K S P L O Z J A C H S T A Ł Y C H M A T E R J. W Y B U C H . 3 0 7
natężenie pola ^ 4° — , to jednak, nabój ten będzie około 10 razy w iększy, niż w przypadku eksplozji baw ełny strzelniczej po przeliczeniu na tę samą masę (tabl. 3).
Doświadczenia w yk aza ły, że gazy, w ylatujące z lu fy, posiadają zni
komo m ałe przew odnictw a w porównaniu z przew odnictwem gazówr w lufie. Sprawdzono to w ten sposób, że w ystrzał b y ł skierowany w prze
strzeń m iędzy p łytam i kondensatora płaskiego (rys. 2). W obwód w sta
w iony b y ł galwanom etr balistyczn y, nastawiony na czułość io —s coul., k tó ry jednakże nie w yk aza ł podczas w ystrzału żadnego w ych ylen ia.
W ykonano również doświadczenia sprawdzające w celu przekonania się, c z y prąd pom iędzy elektrodam i nie przechodzi po powierzchni ebo
nitu. W ty m celu część kanału lu fy b yła p okryta listkiem m ikowym , w suniętym pod p ły ty a i b. Próba nie w yk azała
żadnej zasadniczej zm ian y zjaw iska.
Zaznaczyć należy, że pow tarzalność eksplo- zyj w zam kniętej komorze jest gorsza, niż w p rzypadku bawełny strzelniczej, co praw do
podobnie spowodowane jest niejednakowem u b i
janiem prochu i niejednakową intensyw nością '/ó sek.. 1 w ybuchu kapsli. W ahania pom iędzy poszczegól- R y s . 10.
nemi eksplozjam i dochodziły do 100% ; okolicz
ność ta narazie nie pozw oliła zbadać dokładniej zależności zjaw iska od m asy m aterjału wybuchow ego i od przyłożonej różnicy potencjałów.
D la porównania, na rys. 10 w yobrażona jest k rzy w a powolnego spa
lania prochu p rzy podpaleniu go palniczkiem . K rzyw a ta b yła otrzym ana p rzy spalaniu kostki prochu czarnego o masie około 60 mgr, umieszczonej na szklanym sztyfciku pom iędzy p łyta m i płaskiego kondensatora, u sta
wionego na odległość 3 cm. N apięcie w ynosiło 20 V . Stosowano kostki zam iast drobnych ziaren, ab y zm niejszyć rozpryskiw anie prochu p rzy spalaniu; w ty m celu proch b y ł rozcierany w m oździerzu i po zwilżeniu prasow any w odpowiednich foremkach. Otrzym ane kostki suszono w cieplarce. Doświadczenie w ykazało, że zabieg ten nie przyniósł pożą
danych rezultatów : spalanie odbyw ało się zupełnie bezładnie, nie w y k a zując ty ch prawidłowości, jak ie obserwują się p rzy eksplozjach w broni palnej (spalanie w edług w arstw rówmoległych). Ilość elektryczności, zgromadzonej podczas w yfukan ia kostki, w ynosi w przybliżeniu io ~ 6 coul.
Z tabl. 3 można ob liczyć, że bawełna strzelnicza w ty ch sam ych warun
kach d ałaby 3 • io —6 coul. Jeżeli uwzględnim y, że proch z pow'odu roz
pryskiw ania nie spala się całkow icie, to możem y uważać te dwie liczb y za równorzędne.
20*
30 8 S. K A L A N D Y K
S t r e s z c z e n i e .
1) Zbadano jonizację płom ieni, p ow stających p rzy eksplozjach nastę
p u jących m aterjałów : h eksylanu potasu, baw ełny strzelniczej oraz pikryn ian ów K , Cu, F e i Ca.
2) Zgrom adzony nabój uzależniony jest od przyłożonej różnicy potencja
łów i w zrasta prędzej od przyłożonego napięcia.
3) Zbadano p rzy pom ocy galw anom etru strunowego czasow y przebieg prądu podczas eksplozji i powolnego spalania baw ełny strzelniczej.
Stw ierdzono, że naboje, zgrom adzone w obyd w u p rzyp ad kach spa
lania, są tego samego rzędu i p rzyłożon a różnica poten cjałów nie w p ływ a na czas spalania.
4) Opracowana została m etoda badania jon izacji p rzy eksplozji m ate
rjałów w ybu chow ych w w arunkach spalania zbliżon ych do tych , jakie m ają miejsce w broni palnej. P rzy pom ocy galw anom etru strunowego otrzym ano krzyw e eksplozji i powolnego spalania prochu czarnego.
Poznań, dnia 6. V I I I . 1Q32 r.
Zakład F izyczny W ydziału Lekarskiego Uniwersytetu.
R ę k o p i s o t r z y m a n y dn. 30 w r z e ś n i a 1932.
S. Pieńkowski.
N o tes sur la diffusion ramanienne de la lu
mière polarisée.1)
0 rozproszeniu ramanowskiem światła spolaryzowanego linjowo.2)
S t r e s z c z e n i e .
Niech na rys. i F oznacza w iązkę św iatła spolaryzowanego, którego wektor elektryczn y jest przedstaw iony przez E 0. Rozproszenie ramanow- skie da światło we w szystkich kierunkach. W zależności jednak od stopnia asym etrji cząsteczki, ja k i p olaryzacji św iatła padającego, natężenie i stopień p olaryzacji każdego prążka R a m a n a będzie różny w róż
nych kierunkach.
W p racy niniejszej chodziło o wyznaczenie cech ogólnych prom ie
niowania rozproszonego ram anowsko tak w stosunku do rozkładu natężeń, ja k i depolaryzacji, w podstaw owym przypadku rozproszenia światła spolaryzowanego prostolinjowo, a to w zw iązku z głównemi założeniami w spółczesnych teoryj tego zjaw iska.
R ozw ażm y wiązki rozproszone w kierunkach: a prostopadłym i b równoległym do kierunku w ektora elektrycznego E 0 św iatła padającego.
K ażd ą z ty ch w iązek rozłóżm y na składowe o natężeniach J a0, J a% dla pierwszej i J ba, J bn dla drugiej. Metoda doświadczalna, opisana w skrócie w p racy poprzedniej 3), pozw oliła m ierzyć cztery wyżej wymienione składowe.
W przypadku rozproszenia św iatła naturalnego D. P. R a y - C h a u d h u r i stw ierdził, iż natężenie w płaszczyźnie xy (fig. i) zm ie
nia się zgodnie z w ym ogam i założenia rozpraszania klasycznego.
d T r a v a i l p r é s e n t é au V I - è m e C o n g r è s des P h y s i c i e n s P o l o n a i s à V a r s o v i e , en s e p t e m b r e 3932.
2) P r a c a r e f e r o w a n a na V I Z j e ź d z i e F i z y k ó w P o l s k i c h w W a r s z a w i e , w e w r z e śniu 193 2.
3) S. P i e ń k o w s k i , A c t a P h y s . P o l . , I, 87— 91, 1932 (N. 1/2).
310 S. P I E Ń K O W S K I
P ł a c z e k rozw inął teorję zjaw iska R a m a n a, p rzyjm u jąc zało
żenie (2) i sprzężenie elektryczn e jąd ra atom u z elektronam i. W zo ry (3). (4). (5) d ają składow e momentu indukow anego w cząsteczce przez falę i służą za podstaw ę do w yjaśn ien ia stw ierdzonych dośw iadczalnie zależności.
O znaczając depolaryzację w iązek a i b zapom ocą w zorów (1), m am y zebrane w ta b lic y I ich w artości dla szeregu prążków . W yk azu ją one, że w iązka b jest całkow icie zdepolaryzow ana, niezależnie od stanu p o la ry
zacji w iązki a, zgodnie ze wzorem (4). L iczb y ta b lic y II w ykazu ją, iż składowe obydw u w iązek a i b są sobie równe, co w yn ik a poprostu z w a
runków sym etrji. Pozw ala to w raz z poprzednim w yn ik iem (Qb= i ) napisać zależność (7), z której m ożem y w yprow ad zić zależność stosunku natężeń od d ep olaryzacji ga, ja k to daje w zór (8). L iczb y kolum n czwartej i piątej ta b licy III w ykazu ją, ja k dalece doświadczenie potw ierd za ten wzór. W zw iązku z założeniem (2) w zo ry (3) i (5) P 1 a c z e k a dają w artość (9) na pa, która nie może p rzekroczyć —• Ze w zględu na ważność3 tego wniosku, mierzono ga dla prążków o znacznej dep olaryzacji. L iczb y ta b lic y I V w yk azu ją, że nawet w tych p rzyp ad kach w artość graniczna nie jest przekroczona.
W prow adzenie w yłączn ie ty lk o działania pola elektryczn ego fali jest całkow icie usprawiedliwione.
Znana zależność (10) pom iędzy dep olaryzacją qh p rążk a pow sta
łego przez rozproszenie św iatła naturalnego i ga jego d epolaryzacją p rzy rozpraszaniu w kierunku a św iatła spolaryzow anego jest spraw'dzona p rzez doświadczenie, ja k to w yk azu ją liczb y kolum n czw artej i piątej ta b lic y V. W przypadkach niezgodności n ależy szukać p rzy c z y n y czy to w nakładaniu się prążków różnych częstości ram anow skich, c z y w nie
ścisłości pomiarów.
C ałokształt w yn ików w yk azu je, iż współczesne teorje zjaw isk a R a m a n a zdają sprawę ze w szystkich cech rozproszenia św iatła sp olaryzo
wanego linjowo.
Zakład. F izy k i Doświadczalne7 Uniwersytetu Warszawskiego.
R ę k o p i s o t r z y m a n y d n ia 29 w r ześn ia 1932.
I. On sait que les raies obtenues dans la diffusion ram anienne sont en général polarisées. Leur dépolarisation q varie d ’une raie à l ’autre et dépend également de l ’état de polarisation de la lum ière incidente. Si on utilise la lum ière polarisée rectiligne l ’intensité et la dépolarisation
!["Historia mego wieku i ludzi, z którymi żyłem", Franciszek Karpiński, Oprac. R.Sobol, Warszawa 1987 : [recenzja]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)