von
Gay-Lussac nimmt bei gleichbleibendem
Druck das
Volumen einer Gasmenge bei der Erwärmung für je 1°
C. um 1/273 seines
ursprünglichen
Wertes zu, oder es ist, wenn a = 1/273 = 0,003665 den für alle
Gase
[* 2] gemeinschaftlichen Ausdehnungskoeffizienten,
t die
Temperatur in Celsiusschen
Graden und v0 das
Volumen bei 0° bezeichnet, v = v0 (1 + αt). Beide
Gesetze vereint, werden als
Mariotte-G.-L.
Gesetz ausgedrückt durch die
Gleichung pv = p0v0(1+αt), durch welche der Zustand
einer gegebenen Gasmenge in seiner Abhängigkeit von
Druck,
Volumen und
Temperatur erschöpfend gekennzeichnet ist.
Man nennt sie deshalb die
Zustandsgleichung der Gase. Erwärmt man ein
Gas bei gleichbleibendem
Volumen
(v = v0), so sagt uns die
Gleichung p = p0(1+αt), daß der
Druck des
Gases für jeden
Grad um 1/273 seines Anfangswertes
zunimmt und bei der Abkühlung für je 1°
C. um ebensoviel abnimmt. Der
Spannungskoeffizient der
Gase ist also dem
Mariotte-Gay-LussacschenGesetz zufolge gleich ihrem Ausdehnungskoeffizienten. Unter der Voraussetzung, daß das
Gesetz für jede
beliebige
Temperatur gültig bleibt, würde demnach der
Druck des
GasesNull werden, wenn man dasselbe bis -273° abkühlt. Diese
experimentell noch nicht erreichte tiefstmögliche
Temperatur nennt man den absoluten
Nullpunkt und die von ihm aus in Celsiusschen
Graden gezählteTemperatur die absolute
Temperatur. Bezeichnet man die absolute
Temperatur mit T und die
entsprechende Angabe des Celsiusschen
Thermometers mit t, so ist offenbar
Auch ergab sich, daß der
Spannungskoeffizient dem Ausdehnungskoeffizienten nicht völlig genau gleich
ist. Das Verhalten der wirklichen
Gase weicht demnach von dem
Mariotte-Gay-LussacschenGesetz etwas ab, wenn auch nur sehr wenig.
Ein
Gas, welches diesem
Gesetz genau gehorchen würde, nennt man ein ideales oder vollkommenes
Gas. Die
Abweichungen der
Gase
von ihrem idealen Zustand sind in neuerer Zeit von Cailletet,
Amagat,
Winkelmann,
Roth u. a. genauer studiert
worden; sie nehmen zu mit wachsendem
Drucke und sind größer für die leicht koerzibeln
Gase als für die schwer kondensierbaren;
mit wachsender
Temperatur nähern sich alle
Gase dem idealen Zustand.
Da
das Mariotte-Gay-Lussacsche Gesetz für kein
Gas streng richtig ist, hat man gesucht, die einfache
Gleichung pv = RT so zu ergänzen, daß sie das wirkliche Verhalten der
Gase darstelle. Die
Vorstellungen der kinetischen
Theorie
der
Gase (s.
Wärme,
[* 5] Bd. 16, S. 392) gaben hierzu die Anleitung. Von dem
ganzen
Raume, welchen ein
Gas einnimmt, ist ein gewisser konstanter Teil von den
Molekülen selbst erfüllt.
Da sich die Zusammendrückung und
Ausdehnung
[* 6] aber nur auf den von
Molekülen freien
Raum erstrecken kann, so ist von dem
Volumen
v der
Mariotte-Gay-LussacschenGleichung eine konstante, von dem Molecularvolumen des
Gases abhängige
Größe abzuziehen. Die
Gase werden ferner nicht nur durch den äußern
Druck zusammengepreßt, sondern auch noch durch innere
Molekularanziehung, welche um so größer wird, je näher die
Moleküle zusammenrücken, und welche, wie van der
Waals gezeigt
hat, dem
Quadrat des
Volumens v umgekehrt proportional ist. Die nach diesen
Gesichtspunkten von van der
Waals aufgestellte vollständigere
Zustandsgleichung lautet:
(p+(a/v²)) (v-b) = RT, ^[img]
wo a und b aus den
Versuchen für jedes
Gas zu bestimmende
Konstante sind. Diese
Formel stellt die bisher
beobachteten
Abweichungen von dem idealen Gaszustand in vollkommen befriedigender
Weise dar. Das ideale Mariotte-Gay-Lussacsche Gesetz
pv = RT geht aus ihr hervor, wenn a = o und b = o gesetzt wird.
wissenschaftlicheExpeditionen. Die bedeutendste wissenschaftliche Expedition der letzten Jahre
ist die deutsche
Planktonexpedition des
Sommers 1889 auf dem
DampferNational, da sie zum erstenmal den
Zweck verfolgte, Untersuchungen
über die
Masse der treibenden Organismen des
Meeres auf
Grund von Messungen und Wägungen anzustellen (vgl.
Plankton, Bd. 13).
Sie ging von der Pentlandföhrde aus auf die
Neufundlandbank, von da über die
Bermudas nach
CapVerde, über
Ascension wieder zur amerikanischen
Küste nach
Para und von hierüber die
Azoren zurück nach
Kiel,
[* 7] von wo sie ausgelaufen war.
Das fortdauernde
Interesse an der wissenschaftlichen Erforschung der
Meere führt
ständig zu einer wesentlichen Verbesserung und Erweiterung der hierbei zur
¶
mehr
Anwendung kommenden Methoden und Apparate. Besonders die Amerikaner arbeiten unermüdlich an der Vervollkommnung der technischen
Behelfe und legen die Resultate dieser Studien in ausführlichen Publikationen nieder. Wie sie an Stelle der Leine für das Lot
die Verwendung eines 1 mm starken Klaviersaitendrahts eingeführt haben und zur Führung der Grundnetze statt
der TaueDrahtseile benutzen, so sind auch die bisher bekannten und gebräuchlichen Apparate zum Fange der Tiere sämtlich einer
hohen Verbesserung unterworfen worden, wenn auch mit Beibehaltung der alten Formen und Prinzipien. Es sind dies die in verschiedenen
Modifikationen auftretenden Kurren (trawl der Engländer und Amerikaner, chalut der Franzosen, gangano der
Italiener), die Dredschen und Quastendredschen, sämtlich Geräte, welche am Grunde des Meeres arbeiten und die hier ruhenden
oder kriechenden Tiere erbeuten.
Zum Fange der dicht über dem Meeresboden frei schwimmenden Organismen, z. B. Tiefseefische
und Krebse, hat FürstAlbert I. von Monaco Tiefseereusen eingeführt. Diese Tiefseereuse hat die Gestalt eines
dreieckigen Prismas, welches mit einer der Seitenflächen auf den Grund zu liegen kommt, während die Grundflächen senkrecht
stehen. Das Gerüst besteht aus zwei gleichseitigen dreieckigen Rahmen aus Eisenschienen, verbunden durch Holzsparren, nach
innen von diesem Gerüst ist ein feinmaschiges Netz (Sardellennetz) ausgespannt.
In den dreieckigen Grundflächen befindet sich jederseits ein Eingang in die Reuse in Gestalt eines seichten
Trichters aus feinmaschigem Messingdrahtgitter; der ganze Apparat wird mit Gewichtssäcken beschwert und für längere Zeit
versenkt, wobei er an einer Boje verankert wird. Im Innern der Reuse werden als Köder Stücke von Fischen oder glänzende Gegenstände
angebracht, und der Apparat hat den Vorteil, daß die in ihm gefangenen Tiere vortrefflich erhalten und
meist unverletzt sind, während sie in den Kurren meist stark beschädigt werden.
Zum Fange der frei schwimmenden Organismen des Meeres in dessen verschiedenen Tiefen dienen Netze, die sich in bestimmten Tiefen
automatisch öffnen und schließen, so daß man sicher ist, nur den Fang aus einer ganz bestimmten Tiefe
zu erhalten. Ein derartiges Schließnetz ist von Chun und Petersen angegeben. Dasselbe öffnet und schließt sich infolge
der Bewegung eines Propellers, der bei einer schrägen Stellung des Netzes in Aktion tritt; man kann jedoch sicher weder den Eintritt
der Funktion noch die Dauer derselben nach Belieben genau bestimmen.
Auf einem andern Prinzip beruht das Kurtinenschließnetz des Fürsten von Monaco, welches den Vorzug hat, während der beliebig
zu bestimmenden Dauer einer Funktion die gewählte Wasserschicht horizontal zu durchlaufen, aber in seiner Konstruktion etwas
kompliziert ist. Mit beiden Netzen sind schon bedeutsame Resultate erzielt worden. Zum Fange der auf der
Oberfläche schwimmenden Tiere dient das gewöhnliche Oberflächennetz, welches aus einem, einem Reif anhängenden konischen
Netze besteht, oder die Monacosche Oberflächenkurre, die es ermöglicht, eine größere Oberfläche in den Bereich des
Fischens zu ziehen.
Besonderer Art ist das von Hensen zum Fange der treibenden Organismenschar des Meeres, des Planktons, konstruierte
Planktonnetz, welches aus zwei mit dem weiten Teile aufeinander gestellten Trichtern besteht. Der obere bildet ein eisernes,
mit undurchlässigem Zeug überzogenes Gestell und hat an der Spitze eine Öffnung von 0,1 qm, der untere Trichter ist der fangende
Apparat. Dieser
besteht aus dem eigentlichen Netze und dem Eimer; das Netz ist seidenes Beuteltuch, sehr feines
Gewebe
[* 10] von quadratischen Maschen mit 0,053 mm Weite, der Eimer ist von Messing und wird an einen Ring des Netzes, leicht abnehmbar,
angeschraubt; unten am Eimer findet sich eine durch einen Stöpsel verschlossene Tülle, durch welche man den Inhalt herausläßt.
Mehrfach hat bei den maritimen wissenschaftlichen Expeditionen der letzten Jahre das elektrische Licht als Lockmittel für
die marinen Tiere Anwendung gefunden. In den meisten Fällen kamen hierbei Glühlampen zur Anwendung, die in der Mündung von
Schweb- oder Bodennetzen angebracht wurden und durch einen Leitungsdraht mit einer Batterie an Bord des
Schiffes in Verbindung standen. FürstMonaco bringt die Glühlampe in der Mitte des Netzes an, und statt die Lampe
[* 11] vom Schiffe
[* 12] aus
zu speisen, versenkt er die Elektrizitätsquelle gleich mit, indem sich im Netze eine hermetisch in einem eisernen Kasten verschlossene,
aus Bunsen-Elementen bestehende Batterie befindet. Zum Studium über das Eindringen der Lichtstrahlen in
die Tiefe werden lichtempfindliche Bromsilbergelatineplatten verwendet, die in einer Bleidose hermetisch eingeschlossen zur
Versenkung kommen; mittels eines Propellers kann der Kasten wie beim Chun-Petersen-Schließnetz in beliebiger Tiefe geöffnet
und geschlossen werden.