Im täglichen
Leben machen wir von der guten oder schlechten Wärmeleitungsfähigkeit der verschiedenen
Körper vielfache Anwendungen. Um uns die
Finger nicht zu verbrennen, versehen wir Theekannen, Ofenthürchen und Schürhaken
mit hölzernen
Griffen.
Bäume und
Sträucher umwickelt man im
Winter mit
Stroh, um sie vor dem
Erfrieren zu schützen.
UnsreKleider,
welche aus schlechten Wärmeleitern verfertigt sind, »geben«
zwar nicht warm, aber sie »halten« uns warm, indem sie die rasche
Abgabe der Körperwärme an die kalte Umgebung verhindern.
Anderseits verhindert man durch
Stroh und andre schlechte Wärmeleiter das Eindringen der äußern
Wärme
[* 3] in die
Eiskeller
[* 4] und
verpackt
Eis,
[* 5] welches verschickt werden soll, in
Sägespäne. Die feuersichern
Geldschränke enthalten zwischen
ihren Doppelwänden
Asche, welche den Zutritt der
Hitze verzögert. In einem kalten
Zimmer fühlt sich die metallene Thürklinke
kälter an als der Tischteppich, obgleich beide die nämliche
Temperatur haben, weil das
Metall die
Wärme unsrer
Hand
[* 6] rascher
fortleitet und daher der
Hand mehr
Wärme entzieht als das schlecht leitende
Gewebe;
[* 7] in einem
Raum, der auf
eine höhere als unsre
Körpertemperatur erwärmt wäre, würde sich umgekehrt das
Metall heißer anfühlen als der
Teppich,
weil jenes der
Hand mehr
Wärme zuführt als dieser.
Umgibt man einen
Cylinder, der zur Hälfte aus
Kupfer,
[* 8] zur Hälfte aus
Holz
[* 9] besteht, mit einer dicht anschließenden
Papierhülse und hält ihn über eine
Flamme,
[* 10] so verkohlt das
Papier, soweit es die hölzerne Hälfte bedeckt, über der Kupferhälfte
aber bleibt es unversehrt, weil das
Metall, indem es die zugeführte
Wärme rasch fortleitet, das
Papier nicht bis zur Verbrennungstemperatur
kommen läßt. In ähnlicher
Weise erklärt sich auch das merkwürdige Verhalten von Drahtnetzen gegenüber
Flammen.
Hält man ein feines
Drahtgewebe in eine Gasflamme, so erscheint dieselbe wie abgeschnitten; die metallenen
Fäden leiten nämlich
die
Wärme so rasch ab, daß die Flammengase unter ihre Entzündungstemperatur abgekühlt werden. Läßt man das
Gas, ohne
es anzuzünden, aus dem
Brenner strömen und hält das Drahtnetz in den Gasstrom, so kann man letztern
oberhalb des
Netzes anzünden, ohne daß sich die
Entzündung unter das
Netz fortpflanzt. Auf diesem Verhalten beruht
Davys segensreiche
Erfindung der
Sicherheitslampe.
Die
Flamme einer Öllampe ist von einem cylindrischen,
oben geschlossenen Drahtnetz umgeben; betritt der
Bergmann mit einer
solchen
Lampe
[* 11] einen
Stollen, in welchem sich
Kohlenwasserstoffgas der
Luft beigemischt und sogen.
schlagende Wetter
gebildet hat, nämlich ein Gasgemisch, welches an offener
Flamme sich entzünden und explodieren würde, so dringt das brennbare
Gas zwar durch die
Maschen des
Netzes zur
Flamme und verbrennt unter schwachen
Explosionen im Innern des Drahtcylinders, dieEntzündung
vermag sich aber nicht nach außen fortzupflanzen.
Die
Flüssigkeiten sind schlechte Wärmeleiter; in ihnen verbreitet sich die
Wärme vorzugsweise durch Strömungen, welche
dadurch entstehen, daß beim Erwärmen von unten die durch
Ausdehnung
[* 12] spezifisch leichter gewordenen Flüssigkeitsteilchen
nach
oben steigen und durch die herabsinkenden kältern Teilchen ersetzt werden; durch diesenKreislauf,
[* 13] auf welchen sich die Wasserheizung gründet, wird die Erwärmung einer
Flüssigkeit ungemein befördert. Erwärmt man dagegen
von
oben, so verbreitet sich die
Wärme vermöge der schlechten
Leitungsfähigkeit nur sehr langsam nach unten. In einem schräg
gehaltenen Probierröhrchen kann man das
Wasseroben zum
Kochen bringen, während ein Stückchen
Eis, welches
am
Boden des Gläschens durch einen schweren
Körper festgehalten wird, nicht merklich schmilzt.
Die
Gase
[* 14] leiten die
Wärme ebenfalls sehr schlecht; ruhende Luftschichten, wie z. B. die zwischen Doppelfenstern
eingeschlossene Luftschicht, sind daher sehr geeignet, die Fortleitung der
Wärme zu verhindern. Die
oben als schlecht leitend
bezeichneten tierischen und pflanzlichenStoffe
(Stroh,
Wolle etc.) verdanken ihre »warm haltende«
Eigenschaft vorzugsweise der in ihren Zwischenräumen festgehaltenen, schlecht leitenden
Luft. Die Wärmeleitungsfähigkeit
der
Gase ist übrigens ungleich; Wasserstoffgas leitet die
Wärme viel besser als alle übrigen
Gase.
der durch abnorm erhöhte
Temperatur herbeigeführte Zustand der Bewegungsunfähigkeit periodisch beweglicher
und reizbarer Pflanzenteile (s.
Pflanzenbewegungen).
[* 1] Wendet man das
Gesicht
[* 17] einem geheizten
Ofen zu, so empfindet man
Hitze; dieses erhöhte Wärmegefühl
verschwindet sofort, wenn ein Ofenschirm vor den
Ofen gestellt wird; es kann demnach nicht von der erwärmten
Luft des
Zimmers, welche mit unsrer
Haut
[* 18] nach wie vor in Berührung ist, hervorgerufen sein, sondern muß eine von dem
Ofen ausgehende
Wirkung sein, welche durch ein zwischen unser
Gesicht und den
Ofen gebrachtes Hindernis aufgehalten wird, und welche
wir dadurch bezeichnen, daß wir sagen: »der
Ofen strahlt
Wärme aus«.
Diese Wärmestrahlen pflanzen sich in gerader
Linie durch die
Luft fort, ohne dieselbe unmittelbar zu erwärmen, und wirken
erst dann erwärmend, wenn sie auf einen
Körper treffen, der sie
in sich aufnimmt (absorbiert); man sieht z. B. die
Eisblumen an den Fensterscheiben unter der Einwirkung der vom
Ofen ausgehenden Wärmestrahlen bereits schmelzen,
wenn auch die
Temperatur der Zimmerluft noch unter dem
Gefrierpunkt ist. Diese unsichtbaren
Strahlen, welche von jedem warmen
oder heißen
Körper ausgehen, werden von
Spiegeln zurückgeworfen, von Prismen und
Linsen gebrochen, an rauhen
Flächen zerstreut
u. absorbiert nach denselben
Gesetzen wie die Lichtstrahlen. Stellt man z. B. zwei große
Hohlspiegel
[* 19] in der
durch
[* 1]
Fig. 1 angedeuteten
Weise einander gegenüber und bringt in den
Brennpunkt des einen eine erhitzte eiserne
Kugel, so werden
die von ihr ausgehenden
Strahlen unter sich parallel auf den andern
Spiegel
[* 20] zurückgeworfen und von diesem in
seinem Brenn-
[* 1]
^[Abb.: Fig. 1. Zurückwerfung der Wärmestrahlen.]
¶
mehr
punkt gesammelt; ein dahin gebrachtes Thermometer, dessen Kugel durch Überziehen mit Ruß zur Aufnahme der Wärmestrahlen fähig
gemacht worden, steigt, und das Radiometer
[* 22] (s. d.) gerät in lebhafte Umdrehung, wenn man es in diesem Brennpunkt aufstellt.
Eine Sammellinse (s. Linsen) entwirft von der heißen Kugel jenseits ein unsichtbares Wärmebild, dessen Dasein
mittels des Radiometers ebenfalls leicht nachgewiesen werden kann. Man entwerfe im verdunkelten Zimmer mittels eines Prismas
ein Sonnenspektrum (s. Farbenzerstreuung)
[* 23] und lasse ein Radiometer von den Strahlen desselben bescheinen.
Man bemerkt, daß das Radiometer, indem man dasselbe vom violetten Ende des Spektrums nach dem roten Ende hin verschiebt, sich
mit steigender Geschwindigkeit dreht und fortfährt sich zu drehen, wenn man es über das rote Ende hinausgebracht
hat. Daraus geht hervor, daß die Wärmewirkung der verschiedenen Strahlenarten des Spektrums vom violetten Ende, wo sie unbedeutend
ist, zunimmt gegen das rote Ende hin, daselbst aber nicht aufhört, sondern sich noch in das dunkle Gebiet
jenseit des roten Endes erstreckt.
Das Sonnenlicht enthält also Strahlen, welche weniger brechbar sind als die roten Lichtstrahlen; sie sind für unser Auge
[* 24] unsichtbar, offenbaren sich aber durch ihre beträchtliche Wärmewirkung; man nennt sie, da sie im Spektrum jenseit des roten
Endes liegen, ultrarote Strahlen. Da man nun anderseits weiß, daß auch jenseit des violetten Endes noch
stärker brechbare, für gewöhnlich unsichtbare Strahlen vorhanden sind, welche sich durch ihre photographische Wirkung (s.
Photographie) verraten und durch Fluoreszenz
[* 25] sichtbar gemacht werden können, so ergibt sich, daß das vollständige Sonnenspektrum
aus folgenden drei Teilen besteht: dem unsichtbaren ultraroten Teil, dem zwischen den Fraunhoferschen Linien
A und H gelegenen sichtbaren Teil und dem unsichtbaren ultravioletten Teil.
Die unsichtbaren Strahlen, welche ein warmer Körper, z. B. eine eiserne Kugel, aussendet, werden durch ein Prisma
[* 26] weniger stark
gebrochen als die roten Strahlen und sind demnach von derselben Natur wie die ultraroten Strahlen der Sonne;
[* 27] mit steigender Erwärmung wächst nicht nur die Stärke
[* 28] der Ausstrahlung, sondern es kommen bald auch zu jenen dunkeln Strahlen
immer höher brechbare, leuchtende Strahlen hinzu, der heiße Körper wird sichtbar, er glüht; bei 540° zeigt sich das Rot
bis gegen B (dunkles Rotglühen), bei 700° (Hellrotglühen) erstreckt sich das Spektrum der ausgesandten
Strahlen bis jenseit F und endlich beim Weißglühen (1200°) über H hinaus.
Die von der Lampe L ausgestrahlte Wärme gelangt durch das Loch des Metallschirms s zur einen Endfläche
der Thermosäule und erregt einen thermoelektrischen Strom, der eine um so größere Ablenkung der Magnetnadel des Galvanometers
hervorbringt, je kräftiger die Strahlung ist. Thermosäule, Lampe, Schirm und ein zum Tragen der zu untersuchenden Gegenstände
(r) bestimmtes Tischchen sind längs einer Messingschiene d f beliebig verstellbar. Mittels des Thermomultiplikators
kann man z. B. die Wärmewirkung der verschiedenen Gegenden des Sonnenspektrums messend verfolgen;
man findet, daß dieselbe noch über das rote Ende hinaus wächst und erst im ultraroten Gebiet ihren größten Wert erreicht.
Berücksichtigt man jedoch, daß durch die Wirkung des Prismas die stärker brechbaren Strahlen verhältnismäßig
weiter auseinander gebrochen werden als die weniger brechbaren, und bringt den Vorteil, welcher den letztern hierdurch zuwächst,
wieder in Abzug, so ergibt sich, daß die gelben und grüngelben Strahlen zwischen D und E, welche unserm Auge als die hellsten
erscheinen, zugleich auch die wärmsten sind.
Aus allen diesen Thatsachen geht hervor, daß zwischen den dunkeln Wärmestrahlen und den Lichtstrahlen
an sich kein andrer Unterschied besteht als der stufenweise Unterschied der Brechbarkeit; jene unterscheiden sich von
den roten Strahlen nicht mehr als die roten von den gelben oder die gelben von den grünen. Die Unsichtbarkeit jener wie die
Sichtbarkeit dieser ist nicht in dem Wesen der Strahlen, sondern in der Beschaffenheit unsers Auges begründet,
welches zur Wahrnehmung der ultraroten Strahlen nicht befähigt ist.
Diese sind uns unmittelbar nur durch den Gefühlssinn als Wärme wahrnehmbar, die hellen Strahlen dagegen wirken gleichzeitig
auf zwei Sinne, auf die Gefühlsnerven als Wärme, auf das Auge als Licht.
[* 30] Jeder Lichtstrahl ist zugleich
auch ein Wärmestrahl. Wir sind durch kein Mittel im stande, die Wärmewirkung, welche z. B. dem einfachen gelben Lichte der
Natriumflamme innewohnt, von seiner Lichtwirkung zu trennen; es gibt eben keine Strahlen von dieser Brechbarkeit, welche nur
Wärmewirkung und keine Lichtwirkung hervorzubringen vermöchten. Licht und strahlende Wärme sind daher
als Wirkungen einer und derselben Ursache nicht an sich, sondern nur für uns, als Empfindungsformen, voneinander verschieben.
Derselbe einheitliche