Einzelrichter - Eis

Titel

Eis

Eis (technische Verwen

[* 6] nimmt in mehreren Formen erheblichen Anteil an der Bildung der Erdrinde und ist in diesem Sinn zu den Gesteinen zu rechnen. Man unterscheidet 1) Schneeeis, den losen Schnee, [* 7] welcher unter bestimmten meteorologischen Verhältnissen in Firn und endlich in Gletschereis übergeht und auf den Hochgebirgen, besonders aber in Polargegenden, in ungeheuern Massen auftritt;

2) Wassereis, welches auf Süß- und Salzwasser entsteht und in den Umgebungen Grönlands, Spitzbergens und der Baffinsbailänder Eisfelder von meilenweiter Ausdehnung [* 8] bildet. Bodeneismassen bilden am Kotzebuesund ganze Hügel, schließen Knochen [* 9] ausgestorbener Tiere ein und sind mit einer schwachen Lage von Lehm und darüber mit einer fußhohen torfartigen Dammerdeschicht bedeckt, auf welcher Moose [* 10] und Gräser [* 11] vegetieren. Ähnliche Bodeneismassen finden sich unter der Dammerde Sibiriens.

Wärmeeffekt - Wärmelei

Sie sind vielleicht dem Grundeis (Nadeleis, schwammiges Wassereis) zuzurechnen, welches sich besonders am Grunde der Gewässer und in einem von Wasser durchzogenen Erdboden bildet. Unter gewöhnlichen Verhältnissen entsteht Eis stets an der Oberfläche des Wassers, weil dieses bei +3,94° seine größte Dichtigkeit erreicht und bei weiterm Erkalten sich wieder ausdehnt. Auf dem Grunde der Gewässer sammelt sich daher das oben bis +3,94° erkaltete Wasser, und auf diesem schwimmt bei weiterer Abkühlung das kältere Wasser, welches bei 0° unter weiterer Abgabe von Wärme [* 12] an die Umgebung erstarrt. 1 g Eis verbraucht zu seiner Schmelzung 79,4mal soviel Wärme, wie erforderlich ist, die Temperatur von 1 g Wasser um 1° C. zu erhöhen. 1 kg Wasser von +79,4° gibt, mit 1 kg Eis von 0° gemischt, 2 kg Wasser von 0°. In der Regel dehnen sich die Körper beim Schmelzen aus, verringern also ihr Volumen beim Erstarren; das Wasser dehnt sich dagegen beim Erstarren um 0,1 von dem Volumen, welches es bei 0° einnimmt, aus.

Kraft [unkorrigiert]

Das spezifische Gewicht des Eises bei 0° ist 0,918. Diese Volumverminderung des Eises beim Schmelzen hat zur Folge, daß sich unter Druck der Schmelzpunkt erniedrigt: Eis von 0° wird durch Zusammenpressen flüssig, und komprimiertes Wasser gefriert unter einem Druck von 13,000 Atmosphären erst bei -18°. Im luftleeren Raum gefriert Wasser in einem Gefäß, [* 13] welches von schmelzendem Eis umgeben ist. Die Kraft, [* 14] mit welcher das Wasser sich beim Gefrieren auszudehnen strebt, ist sehr beträchtlich; Huygens sprengte 1667 durch die Kraft des frierenden Wassers eine fingerdicke eiserne Kanone in zwei Stücke.

Diese Ausdehnung des erstarrenden Wassers bewirkt im gewöhnlichen Leben häufig das Springen von Gefäßen, auch das Abblättern des noch feuchten Mauerputzes, das Bersten der von Feuchtigkeit durchdrungenen Baumrinde, das Auffrieren des Erdbodens etc. Auch zersprengt gefrierendes Wasser Steine und Felsen und trägt dadurch zur Verwitterung fester Gesteine [* 15] bei. Das Wasser sammelt sich in den Haarrissen derselben, erweitert diese beim Gefrieren, so daß sie bei Tauwetter mehr Wasser aufnehmen, welches dann bei abermaligem Froste die Spalte wieder erweitert u. s. f., bis der Stein zersprengt ist.

Eis (Eigenschaften, Ei

Das einmal gebildete Eis verringert bei Temperaturabnahme sein Volumen und vergrößert es bei Temperaturerhöhung und zwar stärker als jeder andre bekannte starre Körper. Ein Eisstab von 100 m Länge wird bei Abkühlung um 1° R. um 6,427 mm kürzer. Wasser kristallisiert beim Erstarren hexagonal und zwar rhomboedrisch, in ruhiger Luft gebildeter Schnee zeigt prachtvolle sechsstrahlige Sternchen, deren einzelne Strahlen wieder nach demselben Gesetz verzweigt sind. Die Kristallbildung im Wasser ist viel schwerer zu beobachten. Die spießigen Kristalle, [* 16] welche sich im Freien bilden, zeigen nicht die reine Form. ¶

mehr

Tyndall will die Entstehung sechseckiger Sterne auf Landseen beobachtet haben und in Eisplatten unter dem Einfluß der Sonnenstrahlen die Bildung schöner flüssiger Blumen mit sechs Blättern; in der Mitte jeder Blume befindet sich ein kleiner luftleerer Raum, welcher entsteht, weil das Wasser einen kleinern Raum einnimmt als das Eis. Hier und da hat man auch gut ausgebildete Kristallkanten gefunden; oft sehr deutliche hexagonale Tafeln kommen im Reife vor. Die Eisblumen am Fenster entstehen durch schnelle Bildung von Kristallen, und die Kurven, in denen die von unten auf wachsenden Kristallagglomerate auftreten, werden gebildet, indem jeder neuanschießende Kristall auf der vertikalen Fläche zugleich die Neigung besitzt, zu fallen. Er neigt sich, und in demselben Augenblick schießt schon ein andrer Kristall an, der wieder zu fallen strebt.

Quelle

Reines Eis ist farblos, in großen Massen bläulich oder grünlich, durchsichtig, schwach doppelbrechend; Wärmestrahlen aus dunkler Quelle [* 18] absorbiert es, aber solche aus leuchtender Quelle läßt es hindurch. Man kann daher Brenngläser aus Eis herstellen und mit diesen brennbare Stoffe entzünden. In klares Eis eingeschlossene dunkle Körper erwärmen sich durch Sonnenstrahlen und schmelzen das in ihrer Umgebung befindliche Eis; ein Stein sinkt allmählich in das Eis tiefer ein, und wenn das gebildete Wasser abfließen kann, so entsteht eine Höhlung. Eis leitet die Wärme sehr schlecht und Elektrizität, [* 19] solange es trocken ist, gar nicht; durch Reiben wird es elektrisch.

Seine Härte ist 1,5. Nach Scoresby ist Eis bei sehr strenger Kälte bisweilen so hart und fest, daß es beim Daraufschlagen Funken sprüht. In Rußland wurden 1740 aus Eiskanonen Kugeln mit einer Ladung von 125 g Pulver geschossen. Wenn zwei Eisstücke von 0° mit den schmelzenden Oberflächen sich berühren, so frieren sie zusammen (Regelation) und zwar besonders schnell und fest unter starkem Druck. Die Regelation erfolgt auch bei hoher Lufttemperatur, selbst im heißen Wasser; sie ist die Ursache, daß Eis unter Druck plastisch erscheint, während es unter der Einwirkung von Zug durchaus nicht plastisch ist.

Presse (technisch)

Schnee ballt sich durch Regelation, aber nur bei einer dem Taupunkt nahen Temperatur, und aus Eisstückchen kann man unter einer Presse [* 20] vollkommen zusammenhängende Blöcke herstellen, deren Form sich beliebig verändern läßt. Die Regelation unter Druck erklärt sich leicht aus der Erniedrigung des Schmelzpunktes durch den Druck; schmelzendes Eis wird durch den Druck kälter und bringt so das Wasser, welches seine Oberfläche bedeckt, zum Gefrieren. Legt man eine Eisstange mit ihren beiden Enden auf zwei Holzstücke, schlingt einen Draht [* 21] um die Mitte der Eisstange und hängt ein schweres Gewicht an den Draht, so drückt dieser auf die unter ihm befindlichen Eispartikelchen und bringt sie zum Schmelzen.

Gleichheit - Gleichsch

Der Draht sinkt in das gebildete Wasser ein, welches dadurch vom Druck befreit wird und sofort wieder gefriert. In dieser Weise durchschneidet der Draht das Eis sehr schnell, man erkennt seinen Weg in der Eisstange; aber die beiden getrennten Eisstücke sind so fest zusammengefroren, als wären sie nie getrennt gewesen. Die Regelation bei bloßer Berührung hat Helmholtz als eine Folge kapillaren Druckes erklärt; Pfaundler leitet sie ab aus der Verschiedenheit der Kraft, mit welcher die Moleküle des kristallinischen Eises im Gleichgewicht [* 22] gehalten werden.

Aus Wasser, welches Salze gelöst enthält, scheidet sich ein bei weitem salzärmeres Eis aus. Wasser des Züricher Sees mit 0,128 g festen Bestandteilen in 1 Lit. gab Eis, dessen Tauwasser nur 0,026 g Verdampfungsrückstand lieferte. Auch Meerwasser gibt ein sehr reines Eis; Salzlösungen werden also, wenn man sie gefrieren läßt und das Eis entfernt, konzentrierter. Wein wird in gleicher Weise alkoholreicher. Im Wasser gelöste Gase [* 23] scheiden sich beim Gefrieren des Wassers in Bläschen aus. Im Meerwasser erfolgt die Eisbildung in wesentlich andrer Weise als im Wasser der Flüsse. [* 24]

Das Meerwasser erstarrt noch nicht bei 0°, erreicht seine größere Dichtigkeit bei niedrigerer Temperatur und kann unter seinen Gefrierpunkt abgekühlt (überkältet) werden, ohne dann durch Erschütterungen sofort zu erstarren wie das süße Wasser. Kühlt sich das Meerwasser oberflächlich ab, so sinkt das kalte Wasser und macht wärmerm Platz, bis bei anhaltender Kälte die Abkühlung den Gefrierpunkt erreicht hat. Dann erfolgt leicht die Bildung einer Eisdecke, wenn das Wasser stark bewegt wird, wenn früher oder an andern Orten gebildete Eisstücke darauf umhertreiben, oder wenn Schnee hineinfällt.

Thermograph - Thermome

Andernfalls findet Überkältung statt, es kann sich eine bedeutende Schicht überkälteten Wassers bilden, und bei steigendem Thermometer [* 25] kann dieselbe von wärmerm Wasser bedeckt werden. In dem überkälteten Wasser entsteht eine gallertartige Eismasse, welche dem mit Wasser durchtränkten Schnee ähnlich ist, oder es bilden sich auch, meist in einer Tiefe von 0,5-2,5 m, kleine, dünne, mehr oder minder runde Täfelchen, welche in unzähliger Menge zur Oberfläche emporsteigen und bei hinreichender Ruhe zu einer harten Decke [* 26] zusammenfrieren.

An den Rändern des Meers, wo die Wassertiefe nicht mehr als 0,5-1,9 m beträgt, bildet sich an der Oberfläche eine spiegelglatte Eisfläche wie in den Seen. In Norwegen [* 27] unter 65° nördl. Br. hat man häufig das Meer in mehr als 60 m Tiefe gefrieren und Eis auswerfen gesehen. Starker Wind, Brandung und die Beimischung fester Körper verhindern die Überkältung des Wassers, welche meist nur fern von den Küsten stattfindet und in der regelmäßigen Wellenbewegung [* 28] kein Hindernis erfährt, weil bei dieser die Wasserteile gegenseitig fast eine und dieselbe relative Lage behalten.

Eine eigentümliche, scheinbar abnorme Eisbildung ist das Grundeis, welches sich häufig am Boden der Flüsse bildet. Man hat über die Entstehung desselben zahlreiche Theorien aufgestellt und namentlich angenommen, daß das Grundeis sich am Grunde der Flüsse, deren Wasser infolge heftiger Strömung gleichmäßig auf 0° abgekühlt sei, durch Wärmeausstrahlung bilde; da indes das Wasser gegen Wärmestrahlen aus dunkler Quelle wenig durchlässig ist, so kann es die Abkühlung der am Boden liegenden Steine durch Strahlung kaum begünstigen.

Dagegen setzt sich das Eis ebenso wie andre kristallinische Körper leichter an rauhen Körpern an und bildet sich an solchen bei etwas höherer Temperatur als in der Masse der Flüssigkeit selbst. Wenn also die Wirbel und Strömungen eines rasch fließenden Wassers, indem sie die Bildung einer kältern Oberflächenschicht verhindern, eine Abkühlung der ganzen Wassermasse auf den Gefrierpunkt bewirkt haben, so werden sich an den Kieseln und andern Gegenständen im Flußbett Eiskristalle ansetzen, die, indem sie die Anlagerung andrer Kristalle veranlassen, die Kerne für größere Massen Grundeis bilden. Die Beobachtung, wonach sich das Grundeis vorzugsweise an schattigen Stellen bildet, erinnert an die Diathermansie des Wassers und Eises für leuchtende Wärmestrahlen. An einem den Sonnenstrahlen ausgesetzten Platz muß am Tag ¶