Zusammenfassung
Nach Faradays zahlreichen Versuchen scheint es keinem Zweifel unterworfen zu sein, daß bei chemischen Zersetzungen durch den galvanischen Strom für jeden Körper die zersetzte Masse desselben zu der darauf verwandten Stromquantität, d. h. zu der während der Zersetzung durch den Querschnitt der Kette gegangenen Elektrizitätsmenge, in einem konstanten Verhältnis stehe, wie auch der galvanische Strom hervorgebracht werde und unter welchen Verhältnissen der zersetzte Körper sich befinden möge2. Diesem wichtigen Gesetz ist noch das andere von Faraday gefundene, ebenso wichtige Resultat hinzuzufügen, daß chemisch äquivalente Massen verschiedener Körper zu ihrer Zersetzung gleiche Stromquantitäten, d. i. gleiche Elektrizitätsmengen, gebrauchen3. Z. B. sind 9 Gramm Wasser und 36,5 Gramm Salzsäure chemisch äquivalente Massen und brauchen nach Faraday gleiche Elektrizitätsmengen zu ihrer Zersetzung in Sauerstoff- und Wasserstoffgas und in Chlor- und Wasserstoffgas.
Resultate von 1840 (1841), S. 91 bis 98; Weber Werke, Bd. III, S. 13 bis 18.
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Anmerkungen zu II
Resultate von 1840 (1841), S. 91 bis 98; Weber Werke, Bd. III, S. 13 bis 18.
M. Faraday, Experimental-Untersuchungen über Elektricität, a. a. O., Bd. 1, S. 219ff. (1833 u. 1834).
Als chemisch äquivalente Mengen werden solche Stoffmengen bezeichnet, die sich in chemischen Verbindungen ersetzen können. Bei Faraday sind die elektrochemischen Äquivalente gleich den gewöhnlichen chemischen Äquivalenten (M. Faraday, Exp.-Unters. über Elektric., a. a. O., übersetzt von S. Kalischer, Bd. 1, S. 223). Faraday sah darin die Bestätigung, daß die chemische Bindungskraft elektrischer Natur sei. Zur Festlegung eines Normalmaßes der Elektrizität gab Faraday der „chemischen Aktion“ des Stromes den Vorzug. Er wies aber darauf hin, daß es daneben noch eine „fest bestimmte magnetische Aktion“ des elektrischen Stromes gebe (M. Faraday, Exp.-Unters., a. a. O., S. 234). In dieser Weise sind Webers Gedankengänge zu verstehen, die kurz noch einmal zusammengefaßt werden mögen: Legt man der Elektrizitätsmenge irgendein Maß zugrunde und bestimmt die Menge eines dadurch elektrolytisch ausgeschiedenen Stoffes, so heißt diese Stoffmenge das elektrochemische Äquivalent des betreffenden Stoffes. Würde man, so argumentiert Weber, zur Maßeinheit der Elektrizitätsmenge diejenige wählen, die z. B. bei der elektrolytischen Zersetzung 1 g Wasserstoffgas erzeugt, so ergäbe sich als elektrochemisches Äquivalent für das Wasser 9 g. Die elektrochemischen Äquivalente wären dann mit den chemischen identisch.
Die Wirkung des elektrischen Stromes, der eine Fläche umläuft, entspricht nicht einem „freien Magnetismus“, d. h. einer magnetischen Polstärke, sondern einem magnetischen Moment. Vgl. hierzu Fußn. 10 der Abh. I.
Vgl. Fußn. 10 von Abh. I.
Die Grundidee des Bifilarmagnetometers hat Gauß dargelegt in der Abhandlung: Über ein neues, zunächst zur unmittelbaren Beobachtung der Veränderungen der Intensität des horizontalen Theils des Erdmagnetismus bestimmtes Instrument; in: Resultate von 1837 (1838), S. 1 bis 19, und Gauß Werke, Bd. V, S. 357 bis 373. In der öffentlichen Sitzung der Königlichen Sozietät der Wissenschaften zu Göttingen hielt Gauß am 19. Sept. 1837 eine Vorlesung über das Bifilarmagnetometer. Webers Aufsatz „Bemerkungen über die Einrichtung und den Gebrauch des Bifilar-Magnetometers“ ergänzt die Gaußschen Ausführungen zur praktisch-experimentellen Seite hin; in: Resultate von 1837 (1838), S. 20 bis 37, und Weber Werke, Bd. II, S. 43 bis 57. Mit dem Bifilarmagnetometer konnten die Variationen der Horizontalintensität fast augenblicklich beobachtet werden. Das Unifilarmagnetometer, mit dem die Deklinationsvariationen gemessen wurden, konnte wohl auch zur Bestimmung der Variationen der erdmagnetischen Horizontalkomponente herangezogen werden. Da diese Methode aber auf Schwingungsbeobachtungen beruhte, konnte sie nur Mittelwerte liefern. Beim Bifilarmagnetometer steht die Achse des Stabmagneten fast senkrecht zum magnetischen Meridian. Verdrehen sich die beiden Aufhängedrähte, so entsteht vor allem durch das Gewicht des Magnetstabes ein rücktreibendes Moment. Dieses Drehmoment ist mit dem Drehmoment, das sich aus dem Vektorprodukt des magnetischen Momentes mit der magnetischen Feldstärke ergibt, im Gleichgewicht. Gauß und Weber haben das Bifilarmagnetometer auch für Stromstärkemessungen und für telegrafische Versuche benutzt. Snow Harris hat schon vor Gauß (1832) die Bifilaraufhängung angegeben; vgl. Report of the first and second Meetings of the British Association for the advancement of science, 1832, London 1833, S. 563. Clemens Schaefer nimmt jedoch an, daß Gauß die schwerzugängliche Arbeit von Harris nicht bekannt war; Gauß Werke, Bd. XI 2, S. 60. Zur experimentellen Bestimmung von Trägheitsmoment und Direktionskraft siehe C. F. Gauss, Die Intensität der erdmagnetischen Kraft auf absolutes Maass zurückgeführt, a. a. O., Ostw. Klassiker, Nr. 53, S. 23, und W. Weber, Resultate von 1837 (1838), S. 34, auch Weber Werke, Bd. II, S. 54.
Bei der Bifilaraufhängung ist das rücktreibende Moment D sin φ. Das entgegengesetzte Drehmoment, das sich aus dem Vektorprodukt des magnetischen Moments der Spule (Stromstärke mal Windungsfläche) und der horizontalen erdmagnetischen Feldstärke bestimmt, ist S • T • G • cos φ.
Die Maßeinheit für das Trägheitsmoment K ist mm 2 • mg. Die damalige Schwingungsdauer ist die Dauer einer Halbschwingung. Die Direktionskraft, besser das Direktionsmoment, wird in mm2 mg s−2 gemessen.
Der erdmagnetischen Horizontal-Intensität liegt die Maßeinheit mm-1/2 mg1/2 s−1 zugrunde.
Gauß und Weber ließen im Jahre 1833 in der Nähe der Göttinger Sternwarte am Geismartor das Magnetische Observatorium errichten, ein kleines Gebäude mit Sondereinrichtungen für magnetische Beobachtungen. In dem Häuschen waren alle Gegenstände, die üblicherweise aus Eisen bestanden, aus Kupfer.
Aus der Tabelle ergibt sich, daß durchschnittlich 1504 Elektrizitätsmengeneinheiten s0) in 1200 Sekunden geflossen sind. Das entspricht einer konstanten Stromstärke von 1,25 mm1/2 mg1/2 s−1 = 0,0125 cm1/2 g1/2 S−1 = 0,125 A. In der modernen Literatur wird das elektrochemische Äquivalent des Wassers mit 0,09335 mg/Coulomb angegeben. Da zwischen der absolut elektromagnetischen Stromstärkeeinheit Weber und dem Ampere die Beziehung besteht: 1 [mm1/2 mg1/2 s−1] = 0,1 A, erhält man 0,009376 mg/0,1 Coulomb = 0,09376 mg/Coulomb. Der Fehler ist also unter 1 %.
Friedrich Wö hler (1800–1882), durch die Synthese des Hamstoffs 1828 besonders bekannt, war Direktor des Chemischen Instituts in Göttingen.
Karl Justus Ulrich (1798–1879) war in Göttingen seit 1831 ord. Professor für Mathematik und Physik. Nach der Amtsenthebung Webers 1837 — W. Weber war einer der Göttinger Sieben — übernahm Ulrich provisorisch die Leitung des „Physikalischen Kabinetts“, bis Listing die vakante Stelle erhielt.
Gemeint ist die Abhandlung: Messung starker galvanischer Ströme bei geringem Widerstande nach absolutem Maße. Vgl. Abh. I, S. 21.
In der Abhandlung: Über die Anwendung der magnetischen Induktion zur Messung der Inklination mit dem Magnetometer (1853) beschäftigte sich Weber noch einmal mit der Theorie des Bifilargalvanometers. Vgl. Weber Werke, Bd. II, S. 303 u. 306.
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Weber, W. (1968). Über das elektrochemische Äquivalent des Wassers. In: Über die Einführung absoluter elektrischer Maße. Ostwalds Klassiker der Exakten Wissenschaften, vol 5. Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-663-04516-8_4
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