XII. FEJEZET.
ILLÉKONY FOLYADÉKOK HŐNYELÉSE. – AZ ILY FOLYADÉKOK GŐZEINEK HŐNYELÉSE KÖZÖNSÉGES NYOMÁSNÁL. – UGYANAZON GŐZÖK HŐNYELÉSE, MIDŐN A GŐZMENNYISÉGEK ARÁNYOSAK A FOLYADÉKMENNYISÉGEKKEL. – ÖSSZEHASONLÍTÓ ÁTTEKINTÉS A FOLYADÉKOK ÉS GŐZEIK HATÁSÁN A SUGÁRZÓ HŐRE. – AZ ÁTLÁTSZATLANSÁG ÉS ÁTLÁTSZÓSÁG PHYSIKAI OKA. – A HŐMÉRSÉK BEFOLYÁSA A SUGÁRZÓ HŐ ÁTBOCSÁTÁSÁRA. – VÁLTOZÁSOK A SORRENDBEN A HŐMÉRSÉKBELI VÁLTOZÁSOK KÖVETKEZTÉBEN. – LÁNGOK SUGÁRZÁSA. – A REZZENETIDŐ BEFOLYÁSA A SUGÁRZÓ HŐ ÁTBOCSÁTÁSÁRA. – MELLONI ÉS KNOBLAUCH NÉMELY EREDMÉNYEINEK MAGYARÁZATA.
497. A jövendő természettudománya bizonyosan annak kutatásából fog főleg állani, mily vonatkozás van a világ-egyetem közönséges anyaga és az éter között, melybe amaz be van merítve. A mi magának az éternek mozgásait illeti, erre nézve az utolsó félszázadban tett optikai vizsgálatok semmi kivánnivalót nem hagynak; de az atómokról és tömecsekről, melyektől a fény és a hő rezgései kiindulnak, és vonatkozásaikról azon közeghez, melyben mozognak s melytől mozgást nyernek, az említett vizsgálatok csak kevésre tanítanak bennünket. Midőn a gázok és gőzök hőnyelésére és kisugárzására vonatkozó kisérleteket önökkel rövid vázlatban közöltem, fő czélom az volt, hogy közelébb jussunk az éterhullámok eredetéhez és hogy, ha lehet, magukra a rezgő atómokra nézve, kisérleti úton, nyerjünk valamely támaszpontot.
498. E vizsgálatok megmutatták azon roppant különbségeket, melyek a különböző gázok tömecsei között, hőnyelő
és sugárzó képességökre vonatkozólag fennállanak. Midőn valamely gáz folyadékká sürűdik, tömecsei közelébb kerülnek, egymáshoz kapaszkodnak oly erővel, mely mindaddig jelentéktelen volt, míg a légnemű állapot tartott. De mindamellett, hogy így össze vannak sürűdve és lebilincselve, a mindent átjáró éter mégis körülveszi a tömecseket. Ha már most a hősugárzás és a hőnyelés ereje egyénileg a tömecsektől függ, remélhetjük, hogy a szabad tömecsnek a sugárzó hő iránti magaviselete még akkor is megmarad, midőn e tömecs már elvesztette szabadságát és a folyadéknak csak részét képezi. Vagy ha a halmazállapoté a túlnyomó befolyás, úgy a folyadéktól és a folyadék gőzétől egészen különböző magaviseletet várhatunk. Hogy e nézetek közől melyik felel meg a természeti igazságnak, – ezt fogjuk most vizsgálat alá venni.
499. Melloni megvizsgálta a különböző folyadékok hőátbocsáthatóSágát, de üveghengerrel födött olajlámpa lángját használta e czélra s a folyadékokat is üvegczellákba zárta. Ennek az volt a következménye, hogy a sugárzás jelentékenyen módosult, még mielőtt a folyadékba lépett, mert hisz az üveg a sugárzás nagy részére nézve áthatlan. Nem is foglalkozott Melloni a tömecsek physikájába vágó kérdésekkel, melyek pedig reánk nézve a legnagyobb érdekűek. Midőn én az előttünk fekvő kérdést vizsgáltam, az volt a kivánságom, hogy az eredeti sugárzást, a mennyire csak lehet, épen tartsam; szerkesztettem tehát egy külön készüléket, melyben tetszőleges vastagságú folyadékréteget két csiszolt kősólemez közé lehetett zárni.
500. A készülék alkatrészei következők: ABC (93. ábra) 3,4 hüvelyk hosszú, 2,1 hüvelyk széles és 0,3 hüvelyk vastag sárgarézlemez. Szögleteiben mozdulatlanul reá van erősítve négy egyenesen álló oszlop, melyeknek mindenike csavarorsóba végződik. Ezekre csavarhatók a qrst csavartokok. DEF egy másik sárgarézlemez; ugyanakkora mint az elébbi s négy szögletén át van fúrva úgy, hogy amaz elsőre, annak
négy oszlopán lecsusztatható Mind a kettőn gyürű alakú mn és op bevágás van, 1,35 hüv. átmérővel. GHI egy harmadik sárgarézlemez; területe akkora mint DEF-é s közepén és szögletein szintúgy át van fúrva, mint az előbbi. GHI lemez arra való, hogy elválasztva tartsa a czella falai gyanánt szolgáló kősólemezeket; e lemez vastagságától függ a folyadékréteg vastagsága. Ezen elválasztó lemez GHI a legpontosabban meg van csiszolva s a sólemezek is a legnagyobb gonddal ki vannak simítva, a végből, hogy a só és a sárgaréz vízmentesen érintkezbessenek egymással. Használatuk közben azonban kitünt, hogy vékony levélpapirost kell közéjök fektetni.
93-ik ábra.
501. Berendezendők a kisérletre a czellát, lecsavarjuk a qrst csavartokokat, s először kaucsukgyürűt fektetünk az ABC lemezre s e gyürűre egyikét a kősólemezeknek. A kő-
sóra gyürűt fektetünk levélpapirosból, erre pedig a GHI elválasztó lemezt. Erre a lemezre ismét papirosgyürűt, a gyürűre a másik kősólemezt, erre pedig másik kaucsukgyürűt. Végül lecsusztatjak az oszlopokon a DEF lemezt s az egészet qrst csavartokok segélyével jól összeszorítjuk.
502. Ezután, midőn a kősólemezek már helyökön vannak, közéjük egy hengert zárunk, melynek hossza az elválasztó lemez vastagságával egyenlő. E tért k nyiláson át meg lehet tölteni valamely folyadékkal. A kaucsukgyürűk arra valók, hogy csökkentsék a nyomást, melyet a kősólemezeknek szenvedniök kellene, ha közvetetlenül érintkeznének a sárgarézzel; a papirosgyürűk feladata pedig, a mint már mondottuk, vízmentessé tenni a czellát. A készüléket minden kisérlet után szétszedjük, a kősólemezeket kiveszszük és gondosan megtisztítjuk; s ha ez megvan, a czellát ismét összeállítjuk. Két vagy három perez mulva minden készen áll az új kisérletre.
|
503. Szükségem volt továbbá tökéletesen állandó és e mellett oly erősségű hőforrásra, mely a vizsgálatra bocsátandó, legnyelősebb folyadékot is átjárja. Ily forrást a villanyáram által fehérségig izzított platinahuzal tekercsében találtam. E hőforrás gyakori használata a 94-ik ábrában lerajzolt lámpa szerkesztésére vezetett. A 3 hüvelyk átmérőjű üveggolyó; állványra erősítve, melyet csavar segélyével magasabbra és alacsonyabbra lehet emelni. A golyó felső végén nyilás van, beleillő dugóval, melyen két huzal megy át. E huzalok két végét S platinatekercs köti össze. A huzalok a dugótól levezettetnek az a és b csiptető csavarokhoz, melyek az állvány talpába vannak bele erősítve úgy, hogy a készülék a villanytelephez csatoltatván, a huzalok, melyek a tekercset tartják, nem szenvednek semmiféle feszülést. A vastag huzalnak az a két vége, melyekhez a platinatekercs van erősítve, ugyancsak vastag platina; mert ha a tekercs rézzel érintkeznék, ennek oxydálódása megváltoztatná az áram erősségét. A hő a fehérizzó tekercstől a félhüvelyknyi átmérőjű d nyi- |
94-ik ábra. |
láson áramlik kifelé. Végre, a tekercs mögött felállított r fémtükör gyarapítja a hőáramot, s e mellett nem változtatja észrevehetőleg a hő minőségét. A vörösizzó tekercs, ha szabad levegőben van, nagyon szeszélyes hőforrás; de ha üveggolyója borítja, bámulatosan állandó.*
504. A kisérletre szóló berendezést azonnal érthetővé teszi a 95-ik ábrában adott rajz. A az imént leirt lámpa, melyet öt Grove-elemből álló telep hevít. Gondoskodtam arról, hogy e lámpa naphosszant tökéletesen állandó maradjon. A tekercs előtt B cső áll, visszaverős belső felülettel; ezen megy át a hő a C kősóczella felé. Maga a czella kis asztalkán
* Oly lámpákat is készíttettem, melyekben a tekercs légüres térben állott és sugarai egy kősólencsén keresztül jutottak a külső térbe. Állandóságuk tökéletes.
95-ik ábra.
áll, mely hátulról az SS' átfúrott ernyő lapjához van forrasztva. A hő tehát, áthatolván a czellán, az ernyő nyílásán megy keresztül s azután esik a P hővillanyoszlopra. Az oszlop némi távolságra áll az SS' ernyőtől, úgy hogy magának a C czellának hőmérséke ne legyen reá befolyással. G' a pótkoczka; ez vízzel van megtöltve, melyet a csövön beömlő gőzáram folyvást forral. C' koczka és P oszlop között Q ernyő áll, mely az oszlop hátsó lapjára eső hőmennyiséget szabályozza. Az egész berendezés itt födetlenül van bemutatva; használat közben azonban az oszlopot és a pótkoczkát gondosan meg kell óvni a környező levegő szeszélyes hatása ellen.
505. A kisérleteket következőleg teszszük. Elhelyezvén az üres kősóczellát a maga asztalkájára, a B cső vége és a czella közé kettős, ezüstözött ernyőt állítunk (ez az ernyő nincs meg a rajzban); ezzel tökéletesen elcsukjuk a tekercs hevét, úgy hogy az oszlop egyedül a C' koczka hatásának van kitéve. Azon hőt, melyet az oszlop C' koczkától nyer, Q ernyővel szabályozzuk mindaddig, míg meg nincs az összes hő, melyet a kisérletek egész sorára nézve megtartani kivánunk. Tegyük fel, hogy e hő 50 fokú elhajlást idéz elé a galvanométeren. A kettős ernyőt, mely arra való volt, hogy a tekercs sugárzását elcsukja, most már lassanként félre vonjuk mindaddig, míg a tekercs sugárzása teljesen nem semlegesíti a C' koczka sugárzását, s a galvanométer tűje állandóan a zérusra nem mutat. A kettős ernyők állását, ha egyszer megállapítottuk, a későbbiekre változatlanul meghagyjuk. A tekercs sugarai eleinte az üres kősóczellán mennek keresztül. Egy tartóra erősített, kis tölcsér nyúlik a czella felső nyílásába, hogy a folyadékot beönthessük. A folyadék beöntése megbontja az elébbi egyensúlyt, a galvanométer tűje megindul s végre egy bizonyos állandó elhajlást vesz fel. Ezen elhajlásból azonnal kiszámíthatjuk a folyadék által elnyelt hőmennyiséget, melyet azután az összes sugárzás százalékában fejezhetünk ki.
506. A kisérletek tizenegy különböző folyadékkal tétettek, s minden egyes folyadék öt különböző vastag rétegben volt használva. Az eredmények a következő táblában vannak összeállítva.
Folyadékok hőnyelése. Hőforrás: villanyáram
által vörösségig izzított platinatekercs.
Folyadékok |
A folyadékréteg vastagsága |
||||
| 0,02 | 0,04 | 0,07 | 0,14 | 0,27 | |
| Szénkéneg Chloroform Methyljodid Aethyljodid Benzol Amylén Kén-aether Eczet-aether Hangya-aether Alkohol Víz |
5,5 16,6 36,1 38,2 43,4 58,3 63,3 – 65,2 67,3 80,7 |
8,4 25,0 46,5 50,7 55,7 65,2 73,5 74,0 76,3 78,6 86,1 |
12,5 35,0 53,2 59,0 62,5 73,6 76,1 78,0 79,0 83,6 88,8 |
15,2 40,0 65,2 69,0 71,5 77,7 78,6 82,0 84,0 85,3 91,0 |
17,3 44,8 68,6 71,5 73,6 82,3 85,2 86,1 87,0 89,1 91,0 |
507. Itt azt találjuk, hogy a hőnyelés, a folyadéknak 0,02 hüvelyknyi vastagságánál 5,5 százaléknyi minimum és 80,7 százaléknyi maximum között ingadozik. A minimumot a szénkénegnél látjuk, a maximumot pedig a víznél. A szénkéneg tehát az összes sugárzásnak 94,5 százalékát bocsátja át, holott a víz, mely a fényt csak oly jól átbocsátja, csupán 19,3 százaléknak enged átmenetet. Azt is láthatjuk, hogy a víz valamennyi vastagságnál megtartja felsőbbségét. Mint hőnyelő test, alkohol következik utána; oly anyag, mely chemiai tekintetben is hasonló a vízhez.
508. Ezzel ki van mutatva, hogy e testeknek, folyadékalakban, különböző képességök van, a sugárzó forrásunk által
kibocsátott melegség letartóztatására. Most azt kell legelébb megvizsgálnunk, vajjon megmaradnak-e e különbségek akkor is, ha a tömecsek, felszabadulván az összetartás igája alól, gőz-állapotba térnek át. Természetes, hogy a gőzöket is épen oly rezzenetszámú hullámokkal kell vizsgálnunk, mint a folyadékokat. Módszerünk könnyűvé teszi e czél elérését. Az a hő, melyet megszabott erősségű áram egy bizonyos huzalban kifejt, változatlan levén, csak az kellett, hogy tangensbusszol és rheochord segítségével napról-napra állandóvá tegyük az áramot. Ezt megtévén, mind mennyiség, mind minőség tekintetében változatlan hőforrásra teszünk szert.
509. A folyadékok, melyekből a vizsgálat alá kerülő gőzök képződtek, külön-külön kis, hosszú palaczkokba voltak öntve. A levegő légszivattyúval gondosan eltávolíttatott, úgy a folyadékból, mint a folyadék feletti térből; ez meglévén, a palaczk reá erősíttetett a kisérleti csőre, mely a gőzök vizsgálatára volt szánva. E cső sárgarézből volt, s hossza 49,6 hüvelyk, átmérője 2,4 hüvelyk; kősólemezek zárták mind a két végét. Belső felülete ki volt csiszolva. A berendezés azonos az I-ső rajzlapon ábrázolttal; az egy különbség az, hogy a hőforrást most nem forró vízzel telt koczka képezi, hanem vörösizzó platinatekercs. A sárgarézcső minden egyes kisérlet kezdetén gondosan kiszivattyúztatott; a tekercs sugárzása a pótkoczkáé által semlegesíttetett; a tű zéruson állott. Óvatosan megnyitván ezután az illékony folyadékkal telt palaczk csapját, gőze lassacskán bevonulhatott a kísérleti csőbe. Ha meg volt a 0,05 hüvelyknyi nyomás, akkor a gőznek további bevonulása megszüntettetett s ezután következett a tű állandó elhajlásának följegyzése. Ismeretes lévén az összes hő, a hőnyelés az összes sugárzásnak százalékaiban rögtön levezethető volt az elhajlásból. Az eredményeket a következő tábla foglalja magában.
Hősugárzás gőzökön át. Hőforrás: vörösizzó
platina-tekercs. Nyomás: 0,5 hüvelyk.
| hőnyelés (százalékban) | |
| szénkéneg chloroform methyljodid aethyljodid benzol amylén alkohol hangya-aether kén-aether eczet-aether összes hő |
4,7 6,5 9,6 17,7 20,6 27,5 28,1 31,4 31,9 34,6 100,0 |
510. Most már lehetséges, egy egész sor illékony folyadéknak és e folyadékokból keletkezett gőzöknek sugárzó hőre gyakorolt hatását összehasonlítanunk. A leggyöngébben nyelő anyaggal kezdvén és a legerősebben nyelőig haladván, a következő sorozatot kapjuk:
| folyadékok | gőzök |
| szénkéneg chloroform methyljodíd aethyljodíd benzol amylén kén-aether eczet-aether hangya-aether alkohol víz |
szénkéneg chloroform methyljodíd aethyljodíd benzol amylén alkohol hangya-aether kén-aether eczet-aether víz |
511. A hőnyelés sorrendje itt úgy a folyadékok, mint a gőzöknél egészen az amylénig ugyanaz. A folyadék erős hőnyelése általában lépést tart a folyadék gőzének erős hőnyelésével; de a folyadékok és gőzeik sorrendje az amyléntől lefelé még sem ugyanaz. Kétséget egyáltalán nem szenved, hogy az alkohol a folyadékok sorában, a víz után, a
legerősebb hőnyelő, de épen oly bizonyos az is, hogy az alkoholnak a gőzök sorában föntebb adott állása helyes. Igazolták ezt ismételt kísérletek. Másrészt pedig az eczet-aether, habár bizonyos, hogy gőzállapotban a legerősebben nyelő test, mint folyadék messzire elmarad a hangya-aethertől és az alkoholtól. És még is, áttekintvén ezen eredményeket, teljes lehetetlen azon következtetésre nem jutnunk, hogy a hőnyelés főkép a tömecsektől függ, s hogy a tömecsek, a hőnyelés és hősugárzás tekintetében, megtartják erejöket, ha meg is változtatják halmazatukat. De ha még is némi kétely maradna fenn e következtetés igaz voltára nézve, az csakhamar meg fog szűnni.
512. Rövid gondolkodás után belátjuk, hogy az itt tett összehasonlítás nem szabatos. A folyadékoknak ugyanis vastagságuk volt közös, a gőzöknek pedig térfogatuk és nyomásuk. Feltéve már most, hogy minden egyes folyadékot, melyet alkalmaztunk, egészen átváltoztatunk gőzzé, akkor az így képződött gőzök térfogata nem lesz egyenlő. E szerint a sugárzó hőtől átjárt anyag mennyiségei a két esetben nem arányosak egymással; pedig arányosaknak kell lenniök, ha azt akarjuk, hogy szabatos legyen az összehasonlítás. Természetes, hogy ezt könnyű lesz elérnünk. Mivel a folyadékokat állandó térfogat mellett vizsgáltuk, fajsúlyuk megadja a hőjárta anyag viszonylagos mennyiségét; e mennyiségből pedig és az illető gőz sürűségéből azonnal meghatározhatjuk a megfelelő gőztérfogatot. Oszszuk el valóban folyadékaink fajsúlyát gőzeik sürűségével, így a gőztérfogatoknak oly sorát kapjuk, melyben a gőzök súlya arányos az alkalmazott folyadékok tömegével. E térfogat-sort a következő tábla foglalja magában.
Az arányos térfogatok táblája.
| szénkéneg chloroform methyljodíd |
0,48 0,36 0,46 |
| aethyljodíd benzol amylén alkohol kén-aether hangya-aether eczet-aether víz |
0,36 0,32 0,26 0,50 0,28 0,36 0,29 1,60 |
513. Vezessük a gőzöket az itt adott térfogatok szerint a kisérleti csőbe, úgy következő eredményeket kapunk:
Hősugárzás gőzökön át. A gőzmennyiség
arányos a folyadékmenyiséggel.
| A gőz neve | nyomás hüvelykekben |
hőnyelés (százalékokban) |
| szénkéneg chloroform methyljodíd aethyljodíd benzol amylén kén-aether eczet-aether hangya-aethor alkohol |
0,48 0,36 0,46 0,36 0,32 0,26 0,28 0,29 0,36 0,50 |
4,3 6,6 10,2 15,4 16,8 19,0 21,5 22,2 22,5 22,7 |
514. Állítsuk most egymás mellé a folyadékokat és gőzeiket hőnyelésök sorrendje szerint, úgy a következő két sort kapjuk:
| folyadékok | gőzök |
| szénkéneg chloroform methyljodíd aethyljodíd benzol amylén kénaether eczetaether hangya-aether alkohol víz |
szénkéneg chloroform methyljodíd aethyljodíd benzol amylén kén-aether eczet-aether hangya-aether alkohol * |
* A levegővel nem keveredett vízgőz oly könnyen csapódik le, hogy a mi kisérleti csövünkben közvetetlenül meg nem vizsgálható.
515. Itt teljesen megszűnnek azon eltérések, melyeket elébbi kisérleti soraink mutattak; s be van bizonyítva, hogy ugyanazon minőségű hőre vonatkozólag, a folyadékok és gőzeik hőnyelése ugyanazon sorban jár. Biztosan következtethetjük tehát, hogy a gőznek, mint hőnyelőnek és sugárzónak, állását azon folyadék szabja meg, melyből a gőz képződött. Elfogadván e következtetés érvényességét, a víz helye megszabja a vízgőz helyét. De mi azt találtuk, hogy a víz bármilyen legyen is a vastagság, a többi folyadékokat felülmúlja a hőnyelés erejében. Ha tehát egyetlen egy kisérlet sem lenne a vízgőzről, már maga a vízgőz magaviselete is kényszerítene azt következtetnünk, hogy egyenlő súly mellett a vízgőz valamennyi gőzt felülmúl a hőnyelés erejében. Tessék ehhez még hozzácsatolni a sok közvetetlen kísérletet, melyekkel ezen anyagnak a sugárzó hőre gyakorolt hatását megállapítottuk s, úgyhiszem, elég bizonyíték fekszik előttünk, hogy e kérdésnek mindenkorra békét hagyjunk s a meteorologokat arra indítsuk: alkalmazzák ezen eredményt minden aggodalom nélkül a tudományuk körébe vágó tüneményekre.
516. Egy fontos [kérdés] tárgyalására kell most az utat egyengetnünk. Az inga egy bizonyos, meghatározott időtartamban leng, mely az inga hosszától függ. A rúgó lengésének tartamát megszabja a rúgó súlya és rugalmas ereje. Hosszú tekercscsé kanyargatván a huzalt s végére golyót kötvén, e golyó fel alá fog lengeni; s egy-egy lengés tartama a golyó súlyától és a tekercs rugalmasságától függ. A zengő húrnak, hasonló módon, megvan a maga határozott rezzenetideje, mely a húr hosszától, súlyától és feszültségétől függ. A szakadékot áthidaló gerendának is megvan a maga rezgés-tartama; s gyakran megtehetjuk, hogy a magunk mozgását a gerenda mozgásához szabván, a lökések szaporítása által a gerenda biztosságát is veszélyeztetjük. A katonák nem tartanak lépést, midőn hajóhídon mennek keresztül; mert különben a hajókkal közlött mozgás veszedelmes mértékben összehalmozódhatnék. Néha megtörténik, hogy az oly egyének lépése, a
kik födetlen edényben vizet visznek a fejükön, egyezik a víznek egyik oldaltól a másik oldal felé irányuló hánykódásával, s ennek az a következménye, hogy az egymásután következő lökések összeadódnak, s a folyadék végtére az edény szélein kilocscsan. A vízhordó ösztönszerüleg változtatja lépését s ezzel meglehetős csöndességben tartja a folyadékot. Önök bizonyosan észre vették már, hogy néha az ablak-üvegnek egy bizonyos táblája megrezdül és pedig mindig egy bizonyos hangra. Ha felnyitják a zongorát és beleénekelnek, egy a húrok közül szintén meg fog zendülni. Az üvegtábla megrezdül, mert rezzenetideje történetesen egyezett azon hanghullámok rezzenetidejével, melyek a táblához ütődtek; s a zongorának azon húrja zöng együtt, melynek rezzenetideje megegyez az énekes hangszálainak rezzenetidejével. A hatások mind a két esetben összeadódnak épen úgy, mint midőn pallóhidon állva, ennek lengése tartamával összhangzásba hozzuk lökéseinket. A zengő lángon, melyről föntebb szólottam, igen meglepő módon érvényesül a rezzenetidő befolyása. Csak akkor felelt a láng a hangra, midőn ez megegyezett a láng hangjával. A magasabb vagy mélyebb hang nem volt képes a lángot megindítani.
517. E közönséges mechanikai tények megsegítenek bennünket, hogy a fénynek és a sugárzó hőnek finomabb tüneményeibe betekinthessünk. Megmutattam önöknek a lámpakorom átlátszóságát és a jódnak bámulatra méltóbb átlátszóságát a tiszta hősugarak irányában; vizsgáljuk most meg, miért akasztja meg a jód a fényt, s miért bocsátja át a melegséget? Fény és hő csak egyben különböznek egymástól: rezzenetök idejében. Az egyiknek hullámai rövidek és gyorsan ismétlődnek, a másikéi pedig hosszúak és lassan ismétlődnek. A jód az elsőbbeket letartóztatja; az utóbbiakat átbocsátja. Miért? úgyhiszem e kérdésre csak egy a felelet: a letartóztatott hullámok azok: melyekben az egyes rezzenetek ugyanazon időben mennek végbe, melyben a feloldott jód atómjai képesek rezegni. A hullámok azon atómokra ruházzák át a
maguk mozgását, melyeknek rezzenetideje egyenlő a saját rezzenetök idejével. Föltéve, hogy bizonyos rezzenetidejű hullámok más rezzenetidejű tömecsrendszerbe ütődnek, úgy hiszem, physikailag bizonyosnak tekinthető, hogy ekkor is fog gyöngébb vagy erősebb megrázkódás bekövetkezni a tömecsek között; de hogy a mozgás annyira összehalmozódjék, hogy észrevehető hőnyelés létesüljön, arra a rezzenetidők egyezése szükséges. Egy szóval: az átlátszóság egyjelentésű a széthangzattal, az átlátszatlanság pedig egyjelentésű az összhangzattal, az éterhullámok rezzenet ideje és a hullámok által talált tömecsek rezzenetideje között. Az tehát, hogy a jódoldat a fényre nézve átlátszatlan, arra mutat, hogy a jód atómjai képesek mindazon rezzenetidőkben rezegni, melyek a látható színkép határai között fekszenek; az pedig, hogy a vörösöntúli hullámokra átlátszó, arról tanúskodik, hogy atómjai képtelenek egyhangúan rezegni a hosszabb hullámokkal.
518. Hogy a "minőség" kifejezésnek mi a jelentése midőn sugárzó hőre alkalmaztatik, azt már magyaráztuk. A minőséget azon képességből ismerjük meg, melylyel a sugárzó hő a hőátbocsátó testeken áthatol. Ha két sugár ugyanazon anyagon különböző mértékben hatol át, azt mondjuk, hogy e sugarak különböző minőségűek. A minőség kérdése tulajdonképen a rezzenetidő kérdése; s ha egy és ugyanaz a test valamely hőforrás hevét bővebben bocsátja át mint egy másik hőforrásét, ennek az az oka, hogy az egyik hőforrás által gerjesztett éterhullámok hosszra és rezzenetidőre különböznek a másik hőforrás által indított éterhullámoktól. Platina-tekercsünk hőmérsékét növesztvén, hevének minőségét megmásítjuk. A mint a hőmérsék fokozódik, mind rövidebb és rövidebb hullámok keverednek a sugárzásba. Dr. Draper megmutatta szép vizsgálatával, hogy a platina, midőn világítani kezd, csak vörös sugarakat áraszt; a mint azonban fokozódik a hőmérséke, egymásután narancs, sárga és zöld sugarak csatlakoznak a sugárzáshoz; ha
pedig annyira hevíttetik, hogy fehér fényt áraszt, e fénynek színképe a nap színképének valamennyi színét adja.
519. Azon gőzök, melyeket eddig megvizsgáltunk, majdnem mind jó átbocsátói a fénynek, holott a sugárzó hőre nézve bizonyos mértékig áthatlanok. Ez azt bizonyítja, hogy e gőzök tömecsei képtelenek látásra való időszakokban rezegni, hanem igenis képesek azon lassabban ismétlődő időközökben rezegni, melyek a színképben a vörösön túl fekszenek. Gondolják már most, hogy platinatekercsünket abból az állapotból, melyben sötét hőt áraszt, lassanként abba az állapotba viszszük, melyben világító hőt sugároz; látnivaló, hogy ez a változás széthangzást idézne elő a sugárzó platinatekercs és gőzeink tömecsei között; s mennél inkább fokoznók a platina hőmérsékét, annál határozottabban lépne fel e széthangzás. Ezek alapján pedig a priori is következtethetjük, hogy a platinatekercs hőmérsékének fokozásával sugarai is nagyobb képességet nyernek gőzsorunkon átmenni. E következtetést tökéletesen igazolják a következő táblákban foglalt kisérleti eredmények.
Sugárzás gőzökön át. Hőforrás: sötétben alig
látható platinatekercs.
| A gőz neve | hőnyelés (százalékokban) |
| szénkéneg chloroform methyljodid aethyljodid benzol amylén kén-aether hangya-aether eczet-aether |
6,5 9,1 12,5 21,0 25,4 35,8 43,4 45,2 49,6 |
520. Ugyanazon tekeres fehérizzó állapotában a következő eredményeket adta.
Sugárzás gőzökön át.
Hőforrás: fehérizzó platina-tekercs.
| A gőz neve | hőnyelés százalékokban |
| szénkéneg chloroform methyljodíd aethyljodíd benzol amylén hangya-aether kén-aether eczet-aether |
2,9 5,6 7,8 12,8 16,5 22,7 25,1 29,9 27,2 |
521. Ugyanazon tekercs, midőn még közelébb állott olvadása pontjához, négy gőzzel következő eredményeket adott.
Sugárzás gőzökön át.
Hőforrás: vakító fehérizzó platinatekercs.
| A gőz neve | hőnyelés |
| szénkéneg chloroform hangya-aether kén-aether |
2,5 3,9 21,3 23,7 |
522. Egymásmellé állítván a különböző hőforrásokkal nyert eredményeket, igen határozottan előtűnik a befolyás, melyet a rezzenet ideje a hő átbocsátására gyakorol.
Gőzök hőnyelése. Hőforrás: platinatekercs.
| A gőz neve | alig látható |
vörös- izzó |
fehér- izzó |
közel az olvadásponthoz |
| szénkéneg chloroform methyljodíd aethyljodíd benzol amylén kén-aether hangya-aether eczet-aether |
6,5 9,1 12,5 21,3 26,4 35,8 43,4 45,2 49,6 |
4,7 6,3 9,6 17,7 20,6 27,5 31,4 31,9 34,6 |
2,9 5,6 7,8 12,8 16,5 22,7 25,9 25,1 27,2 |
2,5 3,9 23,7 21,3 |
523. Szembeszökő itt az áthatoló képesség gyarapodása a hőmérsék emelkedésével. Fokozván a tekercs hőmérsékét az alig látható izzástól a vakító fehérizzásig, ezzel a szénkéneg és a chloroform megfelelő hőnyelését a felénél kisebbre csökkentjük. Midőn a vörösizzás még alig látható, akkor 56,6 és 54,8 százalék megy át a kén- és a hangya-aetheren, holott ha a tekercs vakító fehérizzó, 76,3 és 78,7 százalék hatol át ugyane gőzökön. * Fokozván tehát a szilárd platina hőmérsékét, gyorsabb rezzenetű hullámokat igtatunk a sugárzásba; ezek pedig nem hangzanak össze a gőzük rezgési időszakaival, s ez okból könnyebben mennek át rajtok.
524. Végigtekintvén azon számokon, melyek az utolsó táblában a kén-aether és a hangya-aether hőnyelését fejezik ki, azt találjuk, hogy a legalacsonyabb hőmérsék esetében a hangya-aether hőnyelése felülmúlja a kén-aetherét; a vörösizzásnál a kettő majdnem egyenlő, ámbár a hangya-aethernek még mindig van csekély túlsúlya; fehérizzásnál már a kén-aether felülkerekedik; s midőn a hőmérsék közel áll az olvadás pontjához, akkor ennek túlsúlya egészen határozott. Vizsgáltam ezen eredményt a legkülönfélébb módon és sokféle kísérletekkel, s helyességét minden kétségen kívül helyeztem. Ebből azonnal következtethetjük, hogy a hangya-aether tömecseinek kisebb képességök van a gyors rezgésre, mint a kénaether tömecseinek; s ily módon némileg' bepillantbatunk e testek belső állapotába. Fokozván a tekercs hőrnérsékét, gyorsabb rezgéseket idézünk elé s mennél több ily rezgés létesül, annál nagyobb lesz a kén-aether átlátszatlansága a hangya-aetheréhez képest. A hangya-aethernek egy atómmal több az oxygénje, mint a kén-aethernek s ezen egy atóm a hangya-aethert lustábban rezgő testté teszi. 100 C. fokú hőforrással tett kísérletek még határozottabban megállapítják a hangya-aethernek hosszabb tartamú rezgésekre való nagyobb tehetségét.
* Az átbocsátást megkapjuk, ha a nyelést 100-ből kivonjuk.
Sugárzás gőzökön át.
Hőforrás: lámpakorommal bevont Leslie-féle koczka.
Hőmérsék: 100° C.
| A gőz neve | hőnyelés |
| szénkéneg methyljodíd chloroform aethyljodid benzol amylén kén-aether hangya-aether eczet-aether |
6,6 18,8 21,6 29,0 34,5 47,1 54,1 60,4 69,9 |
Az e hőforrás sugározta hőből a hangya-aether 6,3 százalékkal többet nyel el, mint a kén-aether.
525. A helycserének még egy más példáját is látjuk e táblában. A platinatekercscsel tett valamennyi, eddig felhozott kísérlet azt mutatta, hogy a chloroform és methyljodíd közül a chloroform a gyöngébb nyelő; e tábla szerint pedig határozottan a chloroform az erősebben ható test. Ismételt kísérletek kétségen kívül helyezték ezen eredményt. A 100 C. fokra hevített lámpakorom sugárzásának a chloroform határozottan rosszabb átbocsátója mint a methyljodíd.
526. Eddig a hevített szilárd testek sugárzásával foglalkoztunk; lássunk most a lángok sugárzásának vizsgálatához. Az első kísérletek szabályos gázárammal tétettek, mely kis köralakú gázégetőből ömlött ki; lángja hosszú volt és csúcsba futó. A láng csúcsa és alja mellőztettek; hőforrásul legfényesebb része választatott. Az eredményeket e következő tábla foglalja magában.
Hősugárzás gőzökön át.
Hőforrás: élénken világító gázláng.
| A gőz neve | hőnyelés | fehérizzó tekercs |
| szénkéneg chloroform methyljodíd aethyljodíd benzol amylén hangya-aether kén-aether eczet-aether |
9,8 12,0 16,5 19,5 22,0 30,2 34,6 35,7 38,7 |
2,9 5,6 7,8 12,8 16,5 22,7 25,9 55,1 27,2 |
527. Érdekes lévén a fehérizzó szén sugározta hőnek összehasonlítása azzal, melyet a fehérizzó platina sugároz, az összehasonlítás megkönnyítése czéljából a most közlött eredmények mellé átirattak az egyik megelőző táblából az adatok. Kitűnik ebből, hogy a láng sugárzása a tekercsénél jóval erősebben nyelődik el. Kétséget nem szenved azonban, hogy a szén, mielőtt fehérizzóvá lesz, a hőmérsék alacsonyabb fokain megy keresztül, s e fokokon oly hőt áraszt, mely inkább összhangzatban van a gőzökkel. Azonkívül vízgőzzel s szénsavval is keveredett; ezek pedig szintén hozzájárulnak az ő quotájokkal a sugárzáshoz. Valószinű tehát, hogy a láng sugározta hőnek nagyobb elnyeletését azon anyagok lassúbb rezgéseinek kell betudnunk, melyek a fehérizzó szénnel elkerülhetetlenül össze vannak keverve.
528. Az ez után alkalmazott hőforrást egy Bunsen-féle gázégető * lángja képezte, melynek, mint tudjuk, igen magas a hőmérséke. Színe halaványkék, és igen gyönge fényt sugároz. Következők voltak az eredmények:
* * Leírását lásd a II. fejezetben.
Hősugárzás gőzökön át.
Hőforrás: Bunsenféle gázégető halaványkék lángja.
| A gőz neve | hőnyelés |
| chloroform szénkéneg aethyljodíd benzol amylén kén-aether hangya-aether eczet-aether |
6,2 11,1 14,0 17,9 24,2 31,9 33,3 36,3 |
529. Midőn a gázláng Bunsenféle gázégetőből ered, az általa sugárzott összes hő sokkal csekélyebb, mint midőn fehérizzó szénrészecskéket foglal a gázláng magában. Abban a pillanatban, melyben a levegő a világító lánggal összekeveredik, oly jelentékenyen csökken a sugárzás, hogy e csökkenést azonnal fölfedezhetjtik, ha csak a kezünkkel vagy arczunkkal közeledünk is a láng felé. Összehasonlítván a két utolsó táblát, azt találjuk, hogy a Bunsenféle gázégető sugárzása, egészben véve, kevésbbé erősen nyeletik el, mint a világító gázsugáré. Némely esetekben, például a hangya-aethernél igen megközelítik egymást, amylénnél pedig és néhány más anyagnál nagyon távol állanak egymástól. De a helycserére egy igen érdekes eset adja itt magát elé. A szénkéneg ugyanis nem áll a chloroform felett, hanem határozottan alatta. Midőn a láng világító, akkor a szénkéneg hőnyelése úgy áll a chloroforméhoz mint 100:122-höz; holott 100:56 e kettő között a viszony, midőn a láng Bunsenféle gázégetőből ered. Tehát a szénnek a lángból való eltávolítása bőven megkétszerezi a chloroform viszonylagos átbocsátó erejét. Még egy más példánk is van itt a megfordításra: a hangya-aethernél és a kén-aethernél. Világító láng sugárzására a kén-aether határozottan rosszabb átbocsátó, de ha a láng Bunsenféle gázégetőből ered, úgy a hangya-aether a rosszabb átbocsátó.
530. A Bunsenféle gázégető lángjában a fősugárzók, kétségkívül a vízgőz és a szénsav. Jelentékenyen hevített nitrogén is van jelen; ez is idézhet elé észrevehető hatást; de a sugárzásnak főforrása kétségkívül a vízgőz és a szénsav. Ohajtottam e két alkatrészt külön választani s hatásukat külön-külön tanulmányozni. Vízgőz sugárzását tiszta hydrogén lángjából nyerhettem, szénsavét pedig a szénoxyd égő áramából. A hydrogén lángjának sugárzása iránt különösen érdeklődtem, mert valószinűnek tartottam, hogy habár magas is az ily lángnak a hőmérséke, mégis annyira egyezők lesznek talán rezgési időszakai a légkör hideg vízgőzének rezgési időszakaival, hogy a légköri vízgőz kiválóan erős nyelő legyen a sugárzás irányában. E következtetés helyességét bizonyítják a következő kisérletek.
Légköri levegő hőnyelése.
Hőforrás: hydrogénláng.
| hőnyelés | |
| száraz levegő nem szárított levegő |
0 17,2 |
E szerint tehát műhelyünk levegőjének vízgőze 4 láb hosszú, csiszolt csőben, 17 százalékot nyelt el a hydrogénláng sugárzásából. Midőn pedig platinatekercset használtam hőforrásul, mely a villanyáram által annyira volt hevítve, hogy a fehérizzásnak nem érte el magasabb fokát, mint ha hydrogénlángba sülyesztetett volna: e hőforrás sugárzásának csak 5,8 százalékát nyelte el műhelyünk nem szárított levegője, azaz 1/3-dát azon mennyiségnek, melyet ugyane levegő a hydrogénláng sugárzásából nyelt el.
531. Platinahuzalt sülyesztvén a hydrogénlángba, csökkentjük a láng hőmérsékét; de egyúttal oly rezgéseket vezetünk be, melyek nincsenek összhangzásban a vízgőz rezgéseivel. A közönséges, nem szárított levegő
8,6
százalékot nyelt el az ezen összetett hőforrás által sugárzott hőből. Nedves napokon, a hydrogénláng sugárzásából
elnyelt mennyiség a fennközlött magas számot is felülmúlja. Ugyanazon kisérleti csővel s egy uj gázégetővel ismételvén, nehány nappal később, e kisérleteket, a következő eredményeket nyertem.
Levegő hőnyelése. Hőforrás: hydrogénláng
| hőnyelés | |
| száraz levegő nem szárított levegő |
0 20,3 |
532. Az átlátszóság és átlátszatlanság physikai okait már kifejtettuk; mivel pedig a légköri gőznek, az imént közlöttek szerint, erős a hydrogénláng sugárzására gyakorolt hatása, ebből azt következtethetjük hogy a hydrogénlángnak tömecsei összhangzóan rezegnek a vízgőznek tömecseivel, habár amannak 3260, emennek pedig csak 15 C. fokú a hőmérséke. A hydrogénláng roppant hőmérséke növeszti a rezgés tágasságát, de nem változtatja a rezzenetek idejét.
533. A "tágasság" szónak, melyet az imént használtunk, menet közben, egy percznyi figyelmet kell szentelnünk. A hang magassága egyedül attól függ, hogy hány levegő hullám üti meg a fület egy másodpercz alatt; erőssége vagy hatályossága pedig attól, hogy rezgés közben mily tágas határok között járnak a levegő egyes atómjai. A rezgéshatarok e távolságát a rezgés amplitudjának vagy tágasságának nevezzük. Ha a hárfa húrját kissé oldalvást húzzuk s ismét elbocsátjuk, a levegő csak kevéssé lesz megháborítva, a levegő-atómok rezgési tágassága csekély, s a hang erőssége gyönge. De ha ugyanazt a húrt erősen megrántjuk, oly hangot kapunk, mely csak oly magas mint az előbbi, de erősebb, mert nagyobb a rezgés tágassága. A tágasságnak tehát nincs befolyása a hullám hosszára vagy az ismétlődés idejére, de igenis van a hang erősségére, a mennyiben épen a tágasság az, mely a zönge erősségét megszabja.
534. Ugyanez áll a fényről és a sugárzó hőről is. Az éterrészecskék ez esetben harántosan rezegnek a tovaterjedés
irányára; s kitérésök terjedelme a rezgés tágasságának neveztetik. Lehetnek itt is úgy, mint a hangnál, egyenlően hosszú hullámok nagyon különböző tágassággal; vagy mint a víznél: magas és alacsony hullámok, ámbár a hullámtarajok távolsága egyenlő. A fénynek és a sugárzó hőnek minősége az éterhullámok hosszától függ; erőssége pedig – úgy a fényé mint a sugárzó hőé – a rezgés tágasságától. S mert láttuk, hogy a hydrogénláng rezgésének időszakai megegyeznek a hideg vízgőzéivel, kénytelenek vagyunk azt következtetni, hogy a láng rendkívül nagy hőmérsékét nem a tömecsbeli rezgés gyors ismétlődésében kell keresnünk, hanem rendkívül nagy tágasságában.
535. A Bunsenféle gázégető lángjának második alkatrésze: a szénsav. Ezen anyag sugárzását közvetetlenül adja a szénoxyd [szénmonoxid] gáznak lángja. E hőforrás kisugárzásából 13,8 százalékot nyelt el a szénsavnak azon csekély mennyisége, mely műhelyünk levegőjében szét van oszolva. E jelentékeny hőnyelés azt bizonyítja, hogy a lángban és légkörben foglalt szénsav tömecseinek egyidejű a rezgése, habár a lángnak 3040, a légkörnek pedig csak 15 C. fokú a hőmérséke. De ha a magas hőmérsék nem képes a rezgés tartamát megváltoztatni, bizton várhatjuk, hogy a hideg szénsav, ha nagy mennyiségben van jelen, nagyon rosz átbocsátója lesz a szénoxydláng kisugárzásának. Ime itt következnek azon kisérletek eredményei, melyekkel e következtetés meg volt vizsgálva.
Sugárzás száraz szénsavon át.
Hőforrás: szénoxydláng.
| nyomás | hőnyelés hüvelykekben |
| 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 10,0 |
48,0 55,5 60,3 65,1 68,6 74,3 48,0 |
Meggyőződtünk róla, hogy a szénsav igen gyönge nyelője azon sugaraknak, melyeket az elébb használtuk, hevített, szilárd testek bocsátottak ki; itt pedig, a hol a reá eső sugarakat a maga anyagabeli tömecsek bocsátják ki, rendkívül nagy a hőnyelő képessége. E gáz, ha nyomása csak 1/30-ad része egy légköri nyomásnak, felét nyeli el a sugárzásnak; s 65 százalékot tartóztat le belőle, ha nyomása 4 hüvelyk magas higanyoszlopnak felel meg.
536. Az olajképző gázt, mint hőnyelőt és hősugárzót, már bemutattam. Hatása összehasonlíthatatlanul nagyobb a szénsavénál azon szilárd hőforrásokra nézve, melyekről az imént szólottunk; ha azonban a hő szénoxydlángból ered, úgy az olajképző gáz hőnyelő képessége csekély a szénsavéhoz képest. Bizonyságot tesznek erről a következő táblában közlött kisérletek.
Sugárzás száraz olajképző gázon és száraz szénsavon át.
Hőforrás: szénoxydláng.
| nyomás hüvelykekben |
olajképző gáz hőnyelése |
szénsav hőnyelése |
| 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 10,0 |
23,2 34,7 44,0 50,6 55,1 65,5 |
48,0 55,5 60,3 65,1 68,6 74,3 |
537. Az olajképző gáz hőnyeléséhez hozzá irtam a szénsavét az utolsó táblából. A sav tetemesebb hatása igen határozott, kivált ha csekély a nyomás. Az egy hüvelyknyi nyomás mellett kétakkora, mint az olajképző gázé; a gázmennyiség gyarapodásával azonban hasonlóbbak lesznek egymáshoz ezen anyagok. Mind a kettő ugyanis mind jobban-jobban közeledik a tökéletes áthatlansághoz; s természetes, hogy hőnyelésök mind egyezőbb és egyezőbb, a mint eme közös határhoz közelednek.
538. E kisérletek bebizonyítják, hogy a szénsav-gáznak majdnem elenyésző csekély mennyisége is fölfedezhető a szénoxydlángra gyakorolt hatásából. Például, a tüdőből kilehelt szénsav hatása igen határozottan észrevehető. A lehelettel felfúvattam egy kaucsuktömlőt; benne volt tehát a lehelet szénsava és vízgőze. E tömlőbeli levegőt azután szárító készüléken vezetvén keresztül, a nedvesség a szárító készülékben maradt; a semleges levegőből és hatós szénsavból álló keveréket pedig bebocsátottam a kisérleti csőbe. Következők voltak az eredmények.
Szénsavtartalmú levegő a tüdőből.
Hőforrás: szénoxydláng.
| nyomás hüvelykekben |
hőnyelés |
| 1 3 5 30 |
12,0 25,0 33,3 50,0 |
539. A kilehelt és megszárított levegő tehát 50 százalékot tartóztatott le a szénoxydláng összes sugárzásából. Nyilvánvaló, hogy ezzel módunkban van, felülmulhatatlan pontossággal megvizsgálni azon szénsav mennyiségét, mely különböző körülmények között kerül ki a tüdőből.
540. Hogy a sugárzó hő csakugyan alkalmas a lehelet szénsavának meghatározására, azt volt segédem, Barrett úr bizonyította be. Elébb azon elhajlást határozta meg, melyet a nedvességétől megszabadított lehelet idézett elé. Ezután mesterségesen fejlesztett szénsavat tökéletesen száraz levegővel kevert össze, és pedig oly viszonyban, melyben épen úgy hatott a sugárzó bőre, mint a lehelet szénsava. A keverékben foglalt szénsavnak ismert százaléka közvetetlenül megadta a leheletben foglaltnak százalékát. A volt segédem által nyert három physikai elemzéshez három chemiai elemzést is csatolok, melyek Dr. Franklandtól származnak.
Az emberi leheletben foglalt szénsav százalékai:
chemiai elemzés |
physikai elemzés |
| 4,311 4,66 5,33 |
4,00 4,56 5,22 |
541. A két eredmény egyezése igen kielégítő s nagyobb begyakorlás mellett, az eredmények között bizonyosan még nagyobb egyezést lehetne elérni. Az éter mozgásának azon mennyisége tehát, melyet a szénsav letartóztatni képes, pontos és használható mértékül szolgálhat az emberi tüdőből kilehelt szénsav mennyiségének meghatározására.
542. Csekély vastagságú rétegekben a víz nagyon átlátszó anyag; azaz tömecseinek rezzenetideje nincs összhangzásban a látható színképbeli rezzenetidőkkel. A violán túli sugarakat is jól átbocsátja, s e magaviseletéből azt következtethetjük, hogy gyors tömecsbeli rezgésre nem képes. De a mint a látható színképet elhagyjuk s a vörösön túli sugarakra megyünk át, azonnal elárulja magát a víz hőgátlása; s valóban az ily sugarak iránt mutatkozó elnyelő ereje páratlan a maga nemében. Ezzel be van bizonyítva a víztömecsek és a vörösön túli hullámok rezgésének egyidejűsége. Azt már láttuk, hogy a nem szárított légköri levegő rendkívül rosz átbocsátója a hydrogénláng kisugárzásának; s ebből, a légben foglalt hideg vízgőz és a lángban lévő forró vízgőz rezgésének egyidejűségére következtettünk. De, ha valamely gőznek és e gőz folyadékának egyezők a rezgésszakai, akkor a víznek a hydrogénláng sugárzására nézve nagyon rosz átbocsátónak kell lennie. Itt vannak az eredmények, melyeket a víz adott, midőn öt különböző vastagságú rétegben volt alkalmazva.
Átsugárzás a vízen keresztül.
Hőforrás: hydrogénláng.
|
a folyadékréteg vastagsága |
|||||
| átsugárzás százalékokban |
5,8 |
0,04'' 2,8 |
0,07'' 1,1 |
0,14'' 0,5 |
0,27'' 0,0 |
543. Melloni azt találta, hogy 0,36 hüvelyk vastag vízréteg 11 százalékot bocsát át egy Argand-féle lámpa hevéből. Mi itt magasabb hőmérsékű hőforrást és csak 0,27 hüvelyk vastag vízréteget alkalmazunk, – s e vízréteg az összes hőt letartóztatja. 0,27 hüvelyk vastag vízréteg tökéletesen áthatlan a hydrogénláng sugárzása iránt; s oly réteg, melynek vastagsága körülbelül tizedrésze a Melloni által használt vízrétegnek, 97 százaléknál is többet nyel el az összes kisugárzásból. Ebből azt következtethetjük, hogy a hideg víz rezgésszakai egyezők a 3260 C. fokú vízgőz rezgésszakaival.
544. Abból, hogy a víz rosz átbocsátója a vízgőz sugárzásának, azt származtathatjuk, hogy viszont a vízgőz is rosz átbocsátója a víz sugárzásának. Ebből meg azt következtethetjük, hogy az éjjeli meghűlós, mely a földfelületén a víz lecsapódását okozza, egyúttal a földi sugárzásnak oly jelleget is kölcsönöz, melynél fogva ez a légkörünk által való letartóztatásra, s ennek folytán a szerteszóródás elhárítására legalkalmasabbá válik.
545. Ez egy oly pont, mely megérdemli, hogy még egy pillanatot szenteljünk neki. Azt találtam, hogy az olajképző gáz négy láb hosszú, csiszolt csőben körülbelül 80 százalékot nyel el a sötét hőforrás sugárzásából. Ugyan e gáznak 2 hüv. vastag rétege 33 százalékot nyel el; 1 hüv. vastag rétege 26 százalékot és 1/100 hüv. vastag rétege 2 százalékot. A hőnyelés tehát növekszik s az átbocsátott mennyiség csökken, midőn a gázréteg vastagsága nagyobbodik. Vizsgáljuk meg, minő lenne a hatása földünk hőmérsékére egy olajképző gázból álló buroknak, mely bolygónkat, felületéhez közel, körülfogná. E gáz átlátszó lenne a nap sugaraira nézve, megengedvén nekik, hogy észrevehető akadály nélkül érkezzenek a földre. Itt azonban a napnak világító heve nemvilágító földi hővé alakul át; e hőből pedig legalább 26 százalékot letartóztatna az olajképző gáznak 1 hüvelyk vastag rétege, s nagy részét visszaszolgáltatná a földnek. Az ily mennyezet, bár jelentéktelennek tetszhetnék, s bár a szemnek
tökéletesen átlátszó lenne, mégis fullasztó melegen tartaná a föld felületét.
546. Nehány év előtt egy mű jelent meg, mely egyaránt feltűnt szellemdús volta és irályának kellemei által, s melynek feladata lett volna: bebizonyítani, hogy naprendszerünk kiebb fekvő bolygói lakhatatlanok. Szerzője ugyanis a bolygóknak a naptól mért távolságára a visszás négyzetek törvényét alkalmazta s oly jelentékenynek találta a hőmérsék csökkenését, hogy azon kérdésre: lehetséges-e emberi élet naprendszerünk kiebb fekvő tagjain, tagadó választ kellett adnia. Kifelejtette azonban a számításból a légköri burkolat befolyását, s ezen elhanyagolás hibássá tette az egész bizonyítást. Határozottan lehetséges oly légköri burkolatot találni, mely a napsugarak irányában a "horog" szerepét vinné, megengedné nekik a bolygóra jutást, de megakadályozná az eltávozást. Például, a 2 hüvelyk vastag légréteg kén-aetherrel telítve, csekély mértékben gátolná a napsugarak átmenetét, de méréseim szerint 35 százalékot letartóztatna a bolygó sugárzásából; s nem is kellene a gőzrétegnek valami szerfelett megvastagodnia, hogy kétakkorára növekedjék hőnyelése. Ebből pedig egészen világos, hogy az e fajta védő burkolat alatt, mely a hőt bebocsátja, de aztán el nem ereszti, a kiebb fekvő bolygók felületén is egészen kellemes hőmérsék uralkodhatik.
547. Dr. Miller volt az első, a ki abból, hogy az égő hydrogén sugarai nem képesek átmenni az üvegernyőkön, azt következtette, hogy e láng rezgésszakainak vörösöntúliaknak kell lenniök; s hogy ennélfogva a mészfény rezgéseinek gyorsabbaknak kell lenniök az oxyhydrogén láng rezgéseinél, tehát azon lángéinál, melynek a mész fehérizzását köszöni.*
* Dr. Miller megemlítvén Stokes tanárnak a "csökkentett" törelemre vonatkozó vizsgálatait, ezeket mondja: "csekély törelmű hőt különben át lehet alakítani magasabb törelmű hővé. Például a hydrogén és oxygén keverékének lángja, a mesterséges hőforrások között, jóformán a legnagyobb hőmérsékű s még sem bocsát ki oly sugarakat, melyek nagy sokaságban mehetnének át az üvegen, és még akkor sem, ha e sugarak lencse által gyűjtetnek össze. Ha az égő gázok lángsugarába mészhengert sülyesztünk, bár a hőmennyiség nem növekszik, mégis a fény oly erős lesz, hogy a védetlen szem el nem tűrheti; – a hősugarak most már képesekké váltak az üvegen áthatolni. Mutatja ezt az oly hőmérő, melynek golyója a lencse gyújtópontjába van állítva." (Chemical Physics, 1855. p. 210.)
A mészfény, mint Dr. Miller megjegyzi, a fokozódott törelem példája. Ugyanez áll a hydrogénlángba sülyesztett platinahuzalról is. Ez esetben is a látásra nem való rezgésszakok látásra valókká alakulnak át. De a rezgésszakok ezen rövidítésének gyarapítani kell a széthangzást a sugárzó forrás és a tábláinkban levő, lassú rezgésű, folyadékok között; s ennek következtében gyarapodni kell átbocsáthatóságuknak is. E következtetést két különböző vastagságú folyadék-réteggel tett kísérletek által próbára tévén, igazoltnak találtam.
Átsugárzás folyadékon keresztül.
Hőforrások: I. hydrogénláng; II. hydrogénláng, belé sülyesztett platinatekercscsel.
átbocsátás |
||||
|
a folyadékok vastagsága |
a folyadékok vastagsága |
|||
a folyadék neve |
a láng egyedül |
a láng és |
a láng |
a láng és |
| szénkéneg chloroform methyljodíd aethyljodíd benzol amylén kén-aether eczet-aether alkohol víz |
77,7 54,0 31,6 30,3 24,1 14,9 13,1 10,1 9,4 3,2 |
87,2 72,8 42,4 36,8 32,6 25,8 22,6 18,3 14,7 7,5 |
70,4 50,7 26,2 24,2 17,9 12,4 8,1 6,6 5,8 2,0 |
86,0 69,0 36,2 32,6 28,8 24,3 22,0 18,5 12,3 6,4 |
Ebből kitűnik, hogy a platinahuzal besülyesztése mindegyik esetben jelentékenyen növeli az átbocsátást.
548. A hydrogénláng sugárzásával tett közvetetlen kisérletek tökéletesen igazolják Dr. Miller következtetését. Összeállítottam a magam számára egy egész garniturát csupa kősőból, melylyel helyettesíteni lehetett a villanylámpa közönséges garnituráját. A kamrába helyezett kettős kősólencse egyközűvé tette a sugarakat; ezek aztán átmentek egy résen, s a kamarán kivül állított kősólencsére esvén, a rés képét alkalmas távolságban idézték elé. E lencse mögé kősóhasáb volt állítva, oldalvást pedig a 309. §-ban leirt vonalas hővillanyoszlop állott. A villanylámpa kamrájába egyetlen nyilású gázégető volt állítva, úgy, hogy lángja arra a helyre került, hol rendesen a széncsúcsok szoktak állani. E gázégető T-alakú darabbal állott kapcsolatban, melytől két kaucsukcső vezetett, az egyik egy nagy hydrogéntartóba, a másik pedig a műhely gáztartójába. Ily módon hatalmamban állott, tetszésem szerint vagy gázlángot vagy hydrogénlángot használni. Midőn a gáz égett, látható színkép keletkezett, mely lehetővé tette, hogy a hővillanyoszlopot kellő állásába helyezhessem. Midőn a hydrogénlángot kivántam használni, nem kellett egyebet tennem, mint a hydrogénáramot a gázlánghoz vezetnem, s midőn meggyuladt, a gázzal közlekedő csapot elzárnom, magát a hydrogént hagyván égni. Igy az egyik lángot a másik által tényleg helyettesíthettem, anélkül, hogy a kamara ajtaját ki kellett volna nyitnom vagy bármiféle változást tennem a hőforrás, a lencsék, a hasáb és az oszlop állásában.
549. A világító gázláng színképe rá levén vetve a sárgarézernyőre (mely, hogy a színek jobban láthatók legyenek, ónlevéllel vonatott be), az oszlopot lassacskán odább mozgattam, míg maximumát el nem érte a galvanométeri elhajlás. Az oszlop ekkor kissé kiebb állott a színkép vörös részénél. A megfigyelt elhajlás
30
fokú volt. Ha az oszlopot e helyéből akár erre, akár arra mozdítottam, csökkent az elhajlás.
550. A gázlángot hydrogénlánggal helyettesítettem; a látható színkép eltűnt s az elhajlás
12
fokra sülyedt. A mi tehát ezt a bizonyos törelmet illeti, a gázláng sugárzása harmadfélakkora, mint a hydrogénlángé.
551. Ismét ide-oda mozgattam az oszlopot; a mozgást mindkét irányban az elhajlás csökkenése kisérte. Tizenkét fok tehát a legnagyobb elhajlás, melyet a hydrogénláng eléidézett; az oszlopnak állása pedig, melyet megelőzőleg a világító láng segélyével határoztam meg, azt bizonyította, hogy ezen elhajlást a vörösön túli hullámok létesítették. Ezután kissé előre toltam az oszlopot, úgy, hogy az elhajlás 12 fokról 4 fokra sülyedt; s ismét a gázt gyujtottam meg, hogy az e csekély elhajlást eléidézett sugarak törelméről meggyőződjem. Az oszlop előlapja most már a színkép vörös részébe hatolt. Míg az oszlop azon helyeken haladt végig, melyek a színkép más meg más színeinek feleltek meg, egészen a violán túli sugarakba be – észrevehető elhajlást a hydrogénláng sehol sem idézett elé.
552. Ezzel véglegesen be van bizonyítva, hogy a hydrogénláng sugárzása, a mennyire érzékeny készülékünkkel egyáltalában mérhető, a színkép vörös részén túl fekszik. Sugárzásának többi alkatrészei oly gyöngék, hogy melegítő erejök észrevehetetlen.
553. Most már képesek vagyunk több oly tényt megmagyarázni, melyek a sugárzó hőre vonatkozó vizsgálatokban eddigelé rejtélyekül tekintettek. Egyideig általában az volt a nézet, hogy a hő képessége átbocsátó testeken áthatolni, a forrás hőmérsékének nőttével szintén növekszik. E nézet ellen Knoblauch lépett fel, megmutatván, hogy azt a hőt, melyet az alkohollángba sülyesztett platinatekercs kisugároz, némely átbocsátó testek gyöngébben nyelik, mint magának a lángnak a hevét; már pedig – mondja Knoblauch igen helyesen – a tekercs hőmérséke csak nem lehet magasabb mint azon testé, melytől e tekercs a maga hevét nyerte.
Midőn a fehérizzó platinatekercs és a hővillanyoszlop közé átlátszó üvegtáblát állított, a tű elhajlása 35 fokról 19 fokra csökkent, midőn pedig a hydrogénláng, a platinatekercs nélkül, szolgált hőforrásul, akkor ugyanazon tű elhajlása 35 fokról 16 fokra csökkent. Ez azt bizonyítja, hogy az üveg többet tartóztatott le a láng hevéből, mint a tekercséből; vagy más szavakkal, hogy a melegebb test által kisugárzott hőnek csekélyebb volt az áthatoló képessége. E kisérletet későbben Melloni is megerősítette.
554. A látható színkép sugarai szabadon mehetnek át az átlátszó üvegen; de tudva lévő dolog, hogy ily üveg nagyon rosz átbocsátója a sötét hőforrások sugárzásának, vagyis a nagy rezgésszakú hullámoknak. 0,1 hüvelyk vastag üvegtábla a 100 C. fokú hőforrásnak valamennyi sugarát letartóztatja s csak 6 százalékot bocsát át azon hőből, melyet 400 C. fokú rézgolyó sugároz. Az alkoholláng terményei: vízgőz és szénsav, s már bebizonyítottuk, hogy e kettőnek hullámai hosszú rezzenetidejűek, tehát épen nagyon alkalmasak arra, hogy az üveg által letartóztassanak. Ha azonban platinatekercset sülyesztünk az ily lángba, ezzel a láng hevét tényleg nagyobb törelmű hővé alakítjuk át; a hosszú rezgésszakokat rövidebbekké változtatjuk át s így széthangzást idézünk elé a hőforrás és az átbocsátó üveg rezgésszakai között; e széthangzás pedig, a mint elébb magyaráztuk, physikai oka az átbocsáthatóságnak. A priori okokkal is következtethetnők tehát, hogy a platinatekercs besülyesztése növelni fogja a hő áthatoló képességét. Melloni észleletei szerint egy üveglemez következő mértékben bocsátotta át a láng és a tekercs kisugárzását:
|
lángét 41,2 |
platináét: 52,8 |
Ugyanezen megjegyzések alkalmazhatók a Melloni által vizsgált átlátszó selenitre is. Ezen anyag nagyon rosz átbocsátója a vörösön túli sugaraknak; de tudjuk, hogy az alkoholláng sugárzása kiválóan vörösön túli, s ez az oka, hogy
a selenit rosz átbocsátója az alkoholláng sugárzásának. A platinatekercs besülyesztése rövidíti a rezgésszakokat és növeli az átbocsátást. Igy, egy darab seleniten Melloni a következő átbocsátást észlelte:
|
lángból: 4,4 |
platinából: 19,5 |
555. Ennyiben megegyeznek Melloni eredményei a Knoblauchéival. De az olasz természetvizsgáló nem állott meg ezen a ponton s megmutatta, hogy a Knoblauch-féle eredmények csakugyan helyesek azon anyagokra nézve, melyeket Knoblauch vizsgált, de valamennyi átbocsátó testre nézve nem állanak. Melloni bebizonyítja, hogy a fekete üvegnél és a fekete csillámnál e hatás föltűnő módon visszára fordul. Ezen anyagok ugyanis nem a platina, hanem a láng sugárzását bocsátják át jobban. A fekete üvegnél a következő átbocsátást észlelte:
|
lángból: 56,2 |
platinából: 42,8 |
fekete csillámlemeznél pedig:
|
lángból: 62,8 |
platinából: 52,5 |
556. Ezen eredményeket Melloni magyarázatlanul hagyta; nekünk azonban most már könnyű a megoldás. A fekete üveg és a fekete csillám a beléjök zárt szénnek köszönik azt, hogy feketék. Minthogy pedig a szén a fényre nézve átlátszatlan, ebből következik, a mint már említettük, hogy rezgésszakai összhangzanak a látható színkép rezgésszakaival. De azt is megmutattuk, hogy a szén nagy mértékben átbocsátja a hosszú rezgésszakú hullámokat, tehát az olyanokat, minőket épen az alkoholláng sugároz ki. A szén tehát tökéletes ellentétese az üvegnek, mert a szén a hosszú rezgésszakú hőt, az üveg pedig a rövid rezgésszakút bocsátja át legkönnyebben. Már pedig a platinatekercs besülyesztésével a lángnak elébb hosszú rezgésszakai rövid rezgésszakokká alakulnak át; következéskép e besülyesztés az átlátszó üveg és az átlátszó selenit átbocsátó erejét fokozza, az átlátszatlan üvegét és az átlátszatlan csillámét ellenben csökkenti.