Zusammenfassung
Das spezifische Gewicht der bekannten Erdöle variiert von etwa 0,730 bis über 1. Richardson und Mackenzie1) beschreiben ein Erdöl aus Kuba mit spez. Gew. 0,732; ein Öl mit spez. Gew. 0,735 ist in Tulsa (U.S.A.) aufgefunden worden2). Das größte bisher beobachtete spez. Gew. 1,06 wird von Redwood3) für ein mexikanisches Rohöl angegeben; bei einem anderen mexikanischen Öl fand derselbe Autor das spez. Gew. 1,04, bei einem persischen 1,016; ein von Baskakow4) untersuchtes gurisches Rohöl (Kaukasus) hatte das spez. Gew. 1,038 usw. Wenn somit das Vorkommen von Erdölen mit spez. Gew. über 1 nicht bestritten werden kann, so sind diese ganz schweren Produkte so stark verharzt und dick, daß sie schon an der Grenze von Asphalten stehen, und man kann daher wohl behaupten, daß die typischen Erdöle leichter als Wasser sind. Erdöle mit spez. Gew. über 0,900 sind schon zu den schweren zu zählen; sie sind meist ziemlich dickflüssig, dunkelbraun bis schwarz gefärbt, haben einen hohen Flammpunkt (s. w.), enthalten keine oder nur sehr wenig leichtflüssige Bestandteile und viel Asphaltstoffe. Von den europäischen Erdölen gehören zu dieser Gruppe die Öle von Hannover, einige rumänische (z. B. Tzintea), galizische (Plooze), kaukasische (Binagady und Heilige Insel bei Baku u. a.); von den außereuropäischen sind besonders schwer die Erdöle von Mexiko, Texas, Kalifornien, Südamerika, Algerien, Japan u. a. In den meisten dieser Naphthagebiete finden sich aber sowohl schwere, wie leichte Erdöle; so z. B. variieren die spezifischen Gewichte der Erdöle von Ostgalizien von 0,750 bis 0,950, der japanischen von 0,805 bis 0,988 usw. Nicht nur auf ein und demselben Gebiete, sondern sogar in fast unmittelbarer Nachbarschaft kommen Öle von verschiedenen spezifischen Gewichten vor: so z. B. fand Edeleanu5) in zwei nur 120 m voneinander entfernten und fast gleich tiefen Bohrlöchern von Pacurretzi Öle von spez. Gew. 0,798 und 0,900; das Erdöl von Tzintea gehört zu den schwersten in Rumänien; vor einiger Zeit hat man aber hier ein sehr leichtes Öl mit spez. Gew. 0,765 aufgefunden6) usw.
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References
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Dinglers Polytechn. Journ. 262, 469.
Journ. of soc. chem. 73, 922, 1898.
Pyronapht ist eine schwere Kerosinsorte. Mazut (Erdölrückstand nach Abtreiben von Benzin und Kerosin) und Vapor T (ein spezielles Zylinderöl der Firma Gebr. Nobel für überhitzten Dampf) stehen ihren spezifischen Gewichten nach dem Maschinenöl nahe, sind aber an Harzstoffen bedeutend reicher und ergeben daher eine stärkere Zusammenziehung; das Ölgoudron, welches noch harzreicher ist, enthält dagegen relativ viel Paraffin, dessen Ausdehnung beim Vermischen und Auflösen in Benzin die durch Harzstoffe hervorgerufene Zusammenziehung zum Teil paralysiert, weshalb die Totalkontraktion sogar kleiner als für das Maschinenöl resultiert.
Tabellen zum Englerschen Viskosimeter.
Zeitsohr. f. angew. Chem. 1922, 561.
Siehe Sherman, Grey und Hammerschlag: Journ. of the Americ. chem. soc. 1908, 992. Einen sehr interessanten Fall umgekehrten Verhältnisses fanden Bingham und seine Mitarbeiter (Zeitsehr. f. physikal. Chem. 83, 651) an den Gemischen von Hexan mit Dekan; die Viskositäten der Gemische erweisen sich hier größer, als die nach der Mischungsregel berechneten.
Zeitschr. f. physikal. Chem. 66, 1.
Petroleum 7, 267. Vgl. auch die komplizierteren Rechnungsformeln von Schultz (Chem. Rev. 1909, 297) und die theoretisch interessante, obschon für den praktischen Gebrauch wenig geeignete Formel von Sachanow und Rjachowsky (Zeitschr. f. physikal. Chem. 86, 529).
Chemiker-Zeit. 1914, 857.
Molin selbst. benutzte für die Zusammenstellung seiner Tabelle Ausgangsöle mit Viskositäten 67,4 und 2,5. Da man es aber in der Praxis auch mit ölen von Viskosität unter 2,5 zu tun hat, so habe ich, nach Molins Vorbild, eine Tabelle mit anderen Grenzviskositäten zusammengestellt.
Nach Pyhäläs Angaben (Petrol. 7, 207) tragen die Viskositätstemperaturkurven bei paraffinfreien und verschiedenen anderen Ölen einen exponentialen Charakter, bei paraffinhaltigen-hyperbolischen, und zwar desto schärfer ausgeprägt, je ärmer das Paraffinöl an harzartigen Stoffen ist. Die Versuche von Speransky und Karawajew (Nepht. D. 1912, Nr. 2) haben gezeigt, daß in einer Reihe verschiedener öldestillate die Viskositätskurven um so steiler sind, je flüssiger das öl. Endlich weisen wir auf die Beobachtung Andrejews hin (Petrol. 4, 208), der an einem Paraffinerdöl von Hannover eine ganz merkwürdige Viskositätskurve fand; diese war parabolisch und zwar konkav gegen den Ordi-natenanfang; die Viskositäten dieses Öles waren: E 20° = etwa 11, E 35° = 8,5, E 50° = 2,7; somit war hier die Viskositätsabnahme beim Erhitzen von 20° auf 35° viel geringer, als zwischen 35 bis 50°; dies wird wohl durch das Schmelzen von Paraffin im letzteren Temperaturgebiet zu erklären sein, da das geschmolzene Paraffin sehr dünnflüssig ist.
Deshalb wird oft die Meinung ausgesprochen, daß die Viskosität für Zylinderöle, die bei sehr hohen Temperaturen arbeiten, unwesentlich sei, da sie ja für alle Öle nahe an 1 liege. Diese Meinung ist aber ganz irrig: denn gerade bei geringen Viskositäten entspricht schon einem unbedeutenden Unterschied in Englergraden ein viel größerer, praktisch sehr merklicher Unterschied der wahren inneren Reibung; und diese allein ist es (nicht die konventionelle Englerviskosität), welche die Arbeit der Reibung beim Schmieren bestimmt. In Anbetracht der geringen Genauigkeit des gewöhnlichen Englerschen Viskosimeters bei Viskositäten unterhalb 2, hat Ubbelohde eine neue Form desselben konstruiert, mit einem längeren und schmäleren Ausflußkanal; da das Ausfließen der Flüssigkeit hier viel langsamer vor sich geht, läßt sich auch bei dünnflüssigen ölen die Viskosität ziemlich genau bestimmen.
Sehr günstige, d. h. flache Temperaturzähigkeitskurven weisen sog. Voltolöle auf, welche in dieser Beziehung zum Teil sogar Pflanzenöle übertreffen (vgl. Vogel: Zeitschr. f. angew. Chem. 1922, 561).
Proc. of the roy. soc. of London (A. u. B.) 97, 240, 1920.
Journ. des Frankl.-Inst. 1917, 20.
Vgl. Engler-Hoefer 1, 53 und Tabellen von Landolt-Boernstein. Allerdings sind auch Fälle bekannt, wo die Doppelbindung die Zähigkeit erhöht, so z. B. hat C6H5CH2CH3 η25° = 0,006076; C6H5CH = CH2:0,011090 (Dunstan und Hilditch: Zeitschr. f. Elektrochem. 17, 929).
Hier ist nur von den Kohlenwasserstoffen die Rede, insofern als sie den bei weitem vorherrschenden Bestandteil der raffinierten Schmieröle vorstellen; die größte Zähigkeit überhaupt besitzen aber die Harzstoffe.
Journ. of the Americ. chem. soc. 1908, 992.
Ähnliches ist auch an anderen Ölen von Dean und Croke (Journ. of the ind. eng. chem. 1922, 410) gefunden worden.
Petroleum 4, 1339.
Chemiker-Zeit. 1911, 229.
Berichte 1891, 2785.
Molekulargewicht = 280; das mittlere Molekulargewicht des gewöhnlichen Maschinenöls ist etwa 350.
Ausführlicher darüber vgl. meinen Artikel im Petroleum 18, Nr. 30. 2) Journ. of the ind. eng. chem. 1915, 578.
Ibid. 1922, 627.
Siehe z. B. Freundlich: Kapillarchemie, S. 66 u. ff.
Journ. of physical, chem. 1915, 210.
Ibid. 275.
Als hydrophile Kolloide werden bekanntlich solche Stoffe bezeichnet, die mit Wasser entweder freiwillig kolloidale Lösungen bilden oder darin aufquellen (Natronseife, Leim, Stärke usw.); als hydrophobe, Stoffe, die in sich Wasser nicht aufnehmen und ohne besondere Kunstgriffe auch keine kolloide Lösungen mit Wasser bilden.
Clowes: Journ. of phys. chem. 1920, 407.
Zeitschr. f. physikal. Chem. LXXX, 597.
Journ. of the ind. eng. chem. 1920, 133.
Russisches Priv. 26675.
Die Bibi-Eybater Naphthaemuision kann, wie übrigens auch andere Enmlsionsarten, auch durch Zusatz von etwas Äther und dergleichen zerstört werden; die Wirkung dieser Zusätze beruht darauf, daß Äther die Oberflächenspannung zwischen Öl und Wasser stark erniedrigt; daher häuft er sich, dem Gibbschen Prinzip gemäß, in der Grenzschicht an, verdrängt von hier einen Teil der Seifen und lockert auf diese Weise die Emulsionshäutchen.
Eine dem Bibi-Eybater ähnliche naphthenseifenhaltige Emulsion im Erdöl von Tzintea ist neuerdings auch von Stauß (Petrol. 19, 327) beschrieben worden.
Näheres über solche Emulsionen findet man bei Pickering (Kolloid-Zeitsohr. VII, 11), Reinders (ibid. XIII, 235) und Hofmann (Zeitschr. f. physikal. Chem. LXXXIII, 385). Sehr interessant ist es, daß ein dem Bankroftschen ähnliches Prinzip auch bei dieser Emulsionsart gilt. Schüttelt man Wasser mit Kerosin in Gegenwart von gepulverter Kohle, die sich vom öl besser als von Wasser benetzen läßt, also gewissermaßen hydrophob ist, so entsteht eine Emulsion von Wasser im Kerosin; nimmt man, statt Kohle, die „hydrophile“ Kieselsäure, so bildet sich eine Emulsion von Kerosin im Wasser; sind schließlich beide Stoffe in gewissem Verhältnis zueinander zugegen, so entsteht überhaupt keine Emulsion (Br i ggs, Journ. of the ind. eng. chem. 1921, 1008).
Bakuer Trudi, 1915.
Dinglers Jonrn. 246, 328.
Über die Bedeutung der refraktometrischen Untersuchung von Erdöl und Erdölprodukten vgl. auch Utz, Petroleum 17, 1293.
S. besonders Rakusin: Polarisation der Erdöle, und Engler-HÖfer: Erdöl I.
Es ist übrigens nicht ganz sicher, ob das von Biot unter dem Namen „le naphte“ untersuchte Produkt wirklich ein Erdölderivat war.
Das Verdienst, die vergessene Beobachtung Biots ans Tageslicht gebracht und die Bedeutung der optischen Aktivität für die Frage der Erdölbildung erkannt zu haben, gehört Waiden.
Nach Mabery (Journ. of the ind. eng. chem. 1914, 102) sollen das Erdöl von Mahone (Ohio), sowie alle seine Destillate, keine Spur der optischen Aktivität zeigen.
Merkwürdigerweise sind diese Werte bei den beiden Forschern, die sich um die Erkenntnis der optischen Aktivität der Erdöle am meisten verdient gemacht haben, Engler und Rakusin, sehr verschieden angegeben: z. B. war das von Rakusin gefundene Maximum der Drehung beim Bibi-Eybater Erdöl 3,4° (Sacchar.), bei Engler dagegen 17°!
Albrecht: Dissertation. — Engler: Petroleum 2, Nr. 20 bis 23.
Übrigens waren die von Sehestakow aus russischem Kerosin isolierten Stickstoffbasen optisch inaktiv.
Es sei hier immerhin bemerkt, daß Zielin sky optisch aktive Naphthene-(1 · 3-Dimethylpentamethylen, l-Methyl-3-Äthylpentamethylen usw.) synthetisch dargestellt hat.
Chem. Rev. 1907, 120.
Journ. russ. phys.-chem. Ges. 1911, 697; Steinkopf: Chemiker-Zeit.. 1912, 72.
Chemiker-Zeit, 1907, Nr. 93 und 94.
Petroleum 3, Nr. 14 und 16.
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Rev. pétr. 1, Nr. 1.
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Auf die Möglichkeit solcher Erklärung hat mich Herr Prof. Mandelstamm aufmerksam gemacht.
Winkelmann: Handbuch d. Physik IV, 444.
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Mitt. Wiener Gewerbe-Mus. 1911, 21.
Electrician 1911. 66, 491. Interessant ist auch seine Beobachtung, daß beim Erstarren die Durchschlagsfestigkeit des Öles stark wächst; z. B. bei 60° bis 52000 Volt, bei 20° bis 45500 Volt, bei etwas über 0° bis 44000 Volt, beim Erstarren (Temperatur nicht angegeben) bis 77000 Volt! Beim Auftauen fällt der Widerstand, bleibt aber immerhin höher, als er vor dem Erfrieren bei entsprechenden Temperaturen war.
Hirobe, Ogava und Kubo: Génie civil 1917. 179.
Petroleum 7, 290.
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Goering: Chemiker-Zeit. 1893. 1634.
Richter, M.: Die Benzinbrände. Über den Einfluß von Metallseifen auf die elektrische Leitfähigkeit der Mineralöle vgl. auch Holde: Berichte 1915. Nr. 14, und Ubbelohde: DRP. 261070.
Es reichen dazu minimale Mengen, z. B.1/20%, Seife aus.
Chem. Ind. 1912, 833 und 1913, 149.
Ebenda 1912, 1669 und 1913, 33 u. 147.
l. c.
Man muß übrigens bemerken, daß nach der Meinung mancher kompetenter Techniker die Brände in den Kerosinagitatoren auch früher nicht durch elektrische Funken, sondern durch unvorsichtige Feuerbehandlung in der Nähe des Apparates entstanden.
Proc. of the Americ. acad. soc. 1902, 37, 359.
Petroleum 2, 521.
Kosmos (polnisch) 1893, 229.
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Landolt-Boernstei-Meyerhoffer: Tabellen.
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Ibid. 1920, 1197.
C. R. 166, 387.
Syniewski: Zeitschr. f. angew. Chem. 1898, 621.
Verh. Gewerbefl. 1887, 637.
Chem. Rev. 3, 265.
Vgl. Rakusin: Untersuchung des Erdöles, S. 28.
Trudi Bakuer Techn. Ges. 1886.
Petroleum 2, 525.
Sowohl der Heizwert dieser Formel, wie auch die weiteren Zahlenangaben beziehen sieh auf die Bildung— bei der Verbrennung — von Wasser in flüssigem Zustande.
Amerie. Journ. of chem. soc. 1908, 30, 1626.
B. T.U. = British Thermal Unit ist die Wärmemenge, die erforderlich ist, um ein Pfund Wasser von 50° Fahr. auf 51° Fahr. zu erwärmen.
Diese Zahlen sind für das pennsylvanische Erdöl so sehr anormal — der Sauerstoffgehalt viel zu hoch, der Brennwert viel zu klein — daß man eine Erklärung hierfür nur darin finden kann, daß Dé ville in diesem Falle kein pennsylvanisches, sondern irgendein anderes öl in Händen hatte.
Zapiski Russ. Teehn. Ges. 1904, 550.
Natürlich ist hier von der Konstanz des Siedepunktes bei irgendeinem bestimmten äußeren Druck die Rede.
Als annähernde Werte sind immerhin folgende von F. Fischer und Zerbe (Brennstoffchemie 1923, 17) gefundene Zahlen von Interesse: Dampfspannung von Petroläther (spez. Gew. 0,668; Siedetemperatur bis 65°) bei 20° bis 430 mm; von Benzin (spez. Gew. 0,709; Siedetemperatur 65 bis 100°) bis 115 mm.
Dasselbe bezieht sieh natürlich auch auf die Destillation mit anderen Dephlegmatoren.
Holde: Petroleum 8, 1126; Chemiker-Zeit. 1913, 414 u. 611.
Petroleum 3, 1128.
Americ. Journ. of chem. 1905, 276.
Dingl. Journ. 246, 423.
Nach Wiggins (U. S. Bureau Mines Bul. Nr. 20) verdampfen die Gasolinfraktionen aus dem Erdöl etwa zweimal langsamer als das entsprechende frei gemachte Gasolin. Durch Vermischen mit schweren viskosen ölen geht die Verdampfbarkeit noch mehr zurück.
In der Literatur wiederholen sich noch die alten Daten von Paniew bezüglich der Erdölverwitterung in den Erdgruben: in einer offenen stieg das spezifische Gewicht nach 4 Tagen, bei Temperatur von 20 °, von 0,8769 auf 0,8869, der Flammpunkt von 32° auf 49°, nach 8 Tagen das spezifische Gewicht auf 0,9013, Flammpunkt auf 83°; in geschlossener Grube stieg das spezifische Gewicht eines anderen Erdöls nach 4 Tagen von 0,8639 auf 0,8820, Flammpunkt von 13° auf 40°, nach 8 Tagen das spezifische Gewicht auf 0,8820, Flammpunkt auf 70°. Diese Zahlen kommen mir sehr übertrieben vor, denn z. B. das Steigen des spezifischen Gewichts von 0,8639 auf 0,8820 würde Härders und meinen Resultaten zufolge einem Verlust von etwa 17% Öl in 4 Tagen entsprechen, was bei einer geschlossenen Grube ganz unwahrscheinlich ist. Wir müssen daher annehmen, daß Paniew es nicht mit mittleren Proben zu tun hatte, sondern nur die oberen Ölschichten untersuchte, in welchen das spezifische Gewicht und der Flammpunkt, infolge der langsamen Diffusion, bedeutend höher erscheinen können als in den tiefer liegenden Schichten. 1) Chemiker-Zeit. 29, 1282.
Bakuer Trudi 1894, Nr. 6.
Philosoph. Mag. 1917, 53, 190.
Biluchowski und Lahocinski: Petroleum 9, 605.
Eitner: Journ. f. Gasbel. 1902, 1.
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Wheeler und Morgan: Chem. soc. trans. 1921, 119, 239.
Nähere Angaben über die Explosivität von Erdölprodukten, Explosionsgeschwindigkeit usw. siehe Terres und Plenze: Journ. f. Gasbel. 1914, 990ff.; Hofsäss: ib. 1915, 73; Fenring; Engineering 1916, 238; Burrell und Robertson: Journ. of ind. eng. chem. 1915, 426.
Vgl. Allen and Crossfield: Techn. Paper No. 49, Bureau of Mines.
Natürlich können diese Zahlen, obgleich sie Durchschnittszahlen aus mehreren Versuchen vorstellen, nicht auf große Genauigkeit prätendieren, denn die Flammpunkte der Ölprodukte schwanken in Grenzen von 10 bis 15°.
= schweres Kerosin.
Mitt. a. d. Materialprüfungsamte 1909, 19.
Für reine Kohlenwasserstoffe haben Ormandy und Craven (Journ. inst. petr. technol. 1922, 145) gefunden, daß der Flammpunkt (im geschlossenen Gefäß) der Siedetemperatur (beide in absoluten Werten ausgedrückt) etwa proportional ist, nämlich Flammpunkt = etwa 0,736 × Siedepunkt für die untere, und etwa 0,800 × Siedepunkt für die obere Grenze. Bei ihrem Flammpunkte haben alle Kohlenwasserstoffe fast denselben Dampfdruck — etwa 12 mm Hg (für die untere Grenze).
Chemiker-Zeit. 1910, 1150.
Vgl. Sherman, Gray und Hammerschlag, Journ. of ind. eng. chem. 1909, 12.
Petroleum 11, 526.
Ähnlieherweise gibt auch Reinders an (Journ. of soc. chem. ind. 1921, A 336), daß die mit den Dämpfen von Leichtbenzin oberhalb 0° gesättigte Luft nicht explosiv ist, wohl aber die mit den zwischen 100 bis 200° siedenden Fraktionen gesättigte.
Über die Erstarrungstemperatur paraffinhaltiger Produkte s. folgendes Kapitel.
Rakusin: Polarimetrie der Erdöle, S. 125.
Zeitschr. f. wiss. Mikroskopie 1905, 402.
Kolloid-Zeitsehr. 1908, 274.
Journ. of ind. eng. Chem. 1909, 449.
Es ist auch nicht zu vergessen, daß eine Fällung auf Zusatz mancher Schwermetallsalze (z. B. HgBr2) durch Bildung unlöslicher Doppelverbindungen, z. B. mit schwefelreichen Asphalten, zustande kommen kann.
l. o. S. 176.
l. c. S. 174.
Privatmitteilung.
Petroleum 19, Nr. 5.
Die niederen Erdölfraktionen scheinen übrigens in Wasser nicht ganz so schwer löslich zu sein: für Ligroin vom spez. Gewicht 0,6646 fand Herz (Berichte 1898, 2669) eine Löslichkeit von 0,227 g in 100 g Wasser.
Zahl der Kubikzentimeter eines Gemisches gleicher Volumina von Chloroform und Äthylalkohol (93°), die zur Auflösung von 100 ccm Destillat nötig sind.
Temperatur, bei der ein Gemisch gleicher Volumina von Destillat und 96,5-grädigem Äthylalkohol, nachdem es durch Erhitzen im zugeschmolzenen Rohr klar gemacht wurde, sich beim Abkühlen wieder trübt.
Temperatur, bei der ein bis zum Klarwerden in offenem Rohr erhitztes Gemisch gleicher Volumina von Destillat und Essigsäureanhydrid sich beim Abkühlen wieder trübt.
Über die Löslichkeit von Erdölprodukten in Methylsulfat s. Valenta: Chemiker-Zeit. 1906, 571 und Graefe: Chem. Rev. 1907, 112. Schwer löslich, im Gegensatz zu den aromatischen und ungesättigten, sind Naphthene, und noch mehr die Grenzkohlenwasserstoffe, auch in Anilin (vgl. z. B. Chavanne u. Simon: C. R. CLXVIII 1111), Phenol, Eisessig usw.
Nach Groschuff bei Erhöhung der t° von 18° bis 94° auf das 20-fache; nach Clifford (Chemiker-Zeit. 1922, 1154) lösen 100 g Benzin bei 25° − 0,0110 g, bei 37°,5–0,0175 g Wasser auf.
Die Trübung beim Abkühlen eines Mineralöls kann auch durch Ausscheidung von Paraffin oder unausgewaschenen Seifen stammen; Wasser scheidet sich aber in mikroskopischen runden Tröpfchen, Paraffin und Seifen in Flocken aus.
Gewerbefl. 1885, 278
Journ. of the Americ. chem. soc. [2] 3, 58.
Journ. russ. phys.-chem. Ges. 1883.
Dagegen nimmt das Lösungsvermögen der Destillate für CH4 mit ihrem Mol-Gewicht ab: lg Petroläther löst bei 20° und 1 Atm. Druck 1,34 cem CH4 auf, Benzinfraktion 65–100°: 0,84 ccm, Fraktion 100–150°: 0,66 ccm; Kerosin: 0,56; Paraffinöl: 0,44 ccm (F. Fischer u. Zerbe: Brennstoffchemie 1923, 17).
Russisches Kerosin löst in sich bei 10° C nur 0,144 Vol. CH4 und 0,164 Vol. C2H4, bei 20° 0,131 Vol. CH4, bzw. 0,142 Vol. C2H4 auf; merkwürdigerweise erweist sich somit die Löslichkeit von Äthylen im Kerosin kleiner als im Wasser, da dieses bei 20° 0,149 Vol. C2H4 in sich aufnehmen kann (Gniewosz und Walfisz).
Zeitschr. f. physikal. Chem. 1889, 70.
Ähnliches hat auch Jost für einzelne Kohlenwasserstoffe konstatiert.
Trudi Bakuer Techn. Ges. 1893, Nr. 5.
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Himstedt, I. C.; Hurmuzescu: Chem. Zentralbl. 1908, 1, 1852; Burton: Physik. Zeitschr. 1904, 511.
Dinglers Journ. 263, 193.
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