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Hygrometer

Schwefelmilch - Schwef

(griech., Feuchtigkeitsmesser), meteorolog. Instrument, mit welchem die atmosphärische Feuchtigkeit gemessen wird. Ganz unmittelbar erhält man die Menge des in einem bestimmten Volumen Luft enthaltenen Wasserdampfes, wenn man die Luft durch ein mit hygroskopischen Substanzen gefülltes Rohr hindurchgehen läßt und das Gewicht des von diesen absorbierten Wasserdampfes bestimmt. Man benutzt zu diesem Zweck ein mit Wasser gefülltes Gefäß, [* 2] welches oben und unten zwei enge Öffnungen hat, die beide durch Hähne geschlossen sind. In luftdichter Verbindung mit dem obern Hahn [* 3] steht ein U-förmiges Glasrohr, das mit einer stark hygroskopischen Substanz, z. B. mit konzentrierter Schwefelsäure [* 4] oder Chlorcalcium, gefüllt ist.

Das Gewicht dieses Rohrs und der zu seiner Füllung benutzten Substanz muß im voraus genau bestimmt sein. Ist der Apparat zusammengestellt, so werden beide Hähne geöffnet und das aus dem Gefäß ausströmende Wasser nach Kubikmetern gemessen. Das ausfließende Wasser wird nun unmittelbar durch ein ebenso großes Volumen Luft ersetzt, welche durch die obere Öffnung des Gefäßes einströmt, aber vorher bei ihrem Durchgang durch das Glasrohr ihren Wasserdampf abgegeben hat.

Wenn nach vollendetem Versuch das Rohr abgenommen und aufs neue gewogen wird, so gibt seine Gewichtszunahme das Gewicht der Wasserdämpfe an, welche in der eingeströmten Luft enthalten waren. Da man nun weiß, wieviel Kubikmeter Luft durch die Röhre hindurchgegangen sind, so läßt sich das Gewicht der in einem Kubikmeter Luft enthaltenen Dämpfe nach Grammen berechnen und so die absolute Feuchtigkeit der Luft finden; aus dieser kann man dann, wenn man die Temperatur der Luft kennt, die relative Feuchtigkeit durch Rechnung ableiten (s. Atmosphäre, S. 13). Bei gehörigen Vorsichtsmaßregeln liefert diese Methode absolut genaue Resultate, allein sie ist umständlich, und daher hat man zur Bestimmung der atmosphärischen Feuchtigkeit kleinere, leicht transportable Apparate konstruiert, welche unter dem Namen Hygrometer bekannt sind.

Hygrometer

Die am häufigsten benutzten Hygrometer gründen sich darauf, daß manche Stoffe mit großer Begierde Wasser aus der Luft aufsaugen und dabei ihr Volumen verändern. Das älteste Instrument dieser Art ist das Haarhygrometer [* 5] von Saussure. Dasselbe besteht aus einem Haar, [* 6] dessen oberes Ende in einem Stativ befestigt, während das untere Ende um eine Rolle geschlungen ist, die anderseits durch ein kleines Gewicht beschwert ist. Auf der Rolle ist ein Zeiger befestigt, und dieser gibt auf einer bogenförmigen Skala die ¶

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Veränderungen der Länge des Haars, welche dasselbe bei zunehmender oder abnehmender Luftfeuchtigkeit erfährt, sehr genau an. Man bestimmt die beiden festen Endpunkte der Skala, indem man den Stand des Zeigers zuerst in künstlich getrockneter und dann in mit Feuchtigkeit gesättigter Luft beobachtet. Den Zwischenraum zwischen den beiden auf diese Weise gefundenen Punkten teilt man in 100 Teile, die man Feuchtigkeitsgrade nennt. Das Haar selbst muß mit Äther entfettet sein, und wenn man dann zur Konstruktion der Hygrometer stets dieselbe Art von Haaren anwendet, so gehen diese Instrumente zwar nicht streng übereinstimmend, können aber für die meisten Beobachtungen als vergleichbar betrachtet werden. Das Haarhygrometer zeigt, ob sich die Luft dem Sättigungspunkt mehr oder weniger nähert; doch kann man aus seinen Anzeigen keinen direkten Schluß auf die Menge des Wasserdampfes in der Atmosphäre machen. Die jedem Hygrometergrad entsprechende Spannkraft des Wasserdampfes kann nur auf empirischem Weg ermittelt werden. Dieselbe ist von Gay-Lussac für das Haarhygrometer für die Lufttemperatur von 10° C. in folgender Tabelle zusammengestellt:

Wenn daher das Hygrometer auf 50° steht und die Temperatur der Luft ungefähr 10° C. ist, so enthält dieselbe 27,79 Proz. desjenigen Wasserdampfes, welchen sie enthalten müßte, um gesättigt zu sein. Das Haarhygrometer hat zahlreiche Abänderungen erfahren, indem man verschiedene andre organische Substanzen, z. B. Kokonfäden, Fischbein, Federposen etc., an Stelle des Haars benutzte. Alle diese Hygrometer geben wenig genaue Resultate; sie sind fast nur Hygroskope, d. h. sie zeigen an, ob die Feuchtigkeit der Luft zu- oder abnimmt, und können zu wissenschaftlichen Beobachtungen nicht benutzt werden. In neuerer Zeit sind die Haarhygrometer von Koppe namentlich für Temperaturen unter 0° viel in Gebrauch gekommen.

Thermograph - Thermome

Dieselben unterscheiden sich von dem frühern der Hauptsache nach dadurch, daß sich das Instrument in einem Glaskasten befindet, in dem die Luft durch eine stark angefeuchtete, auf einem Rahmen ausgespannte Leinwand mit Feuchtigkeit gesättigt und die Stellung des Zeigers so reguliert werden kann, daß er in dieser mit Feuchtigkeit gesättigten Luft auf 100 zeigt. Zur Kontrolle des Instruments sind noch zwei Thermometer [* 8] hinzugefügt, die ein Psychrometer (s. unten) nach August bilden.

Durch das Bifilarhygrometer von Klinkerfues sind die Haarhygrometer in weitere Kreise [* 9] gedrungen, und in neuester Zeit haben die Instrumente von Lambrecht große Verbreitung gefunden. Sie besitzen eine Skala, auf welcher durch einen Zeiger die relative Feuchtigkeit der Luft direkt in Prozenten angegeben wird; dazu gehört eine Reduktionsscheibe, welche aus zwei aufeinander liegenden Scheiben von verschiedener Größe besteht, die um ihren gemeinschaftlichen Mittelpunkt gegeneinander gedreht werden können.

Auf der untern größern Scheibe ist die Prozentskala, d. h. die relative Feuchtigkeit von 2-100 Proz., im Kreis [* 10] aufgetragen, während die obere Scheibe außer einer daraufgedruckten kurzen Gebrauchsanweisung die Temperaturskala enthält. Die Reduktionsscheibe gestattet dadurch, daß man sie nach der am Hauptinstrument abgelesenen relativen Feuchtigkeit und der durch das Thermometer angegebenen Temperatur zweckmäßig einstellt, die Temperatur des Taupunktes ohne Rechnung zu finden. Da diese ein wesentliches Moment ist, sowohl für das Eintreten von Regen als auch für das von Nachtfrösten, so ist der Apparat für lokale Wetterprognose und für Feld- und Gartenwirtschaft, aber auch zur Regulierung des Feuchtigkeitsgehalts der Zimmerluft und für verschiedene technische Gewerbe sehr geeignet.

Das gewöhnliche Haarhygrometer bedarf häufiger Vergleichung mit einem Psychrometer, in neuester Zeit aber hat Lambrecht ein Haarhygrometer konstruirt, welches größere Verläßlichkeit verspricht. Beiläufig zu erwähnen sind noch die im gewöhnlichen Leben verbreiteten Hygroskope, bei welchen z. B. in einem Wetterhäuschen eine Scheibe mit zwei darauf befindlichen Figuren so gedreht wird, daß bei großer Trockenheit die eine, bei feuchtem Wetter [* 11] die andre [* 7] Figur durch die Thüren des Häuschens heraustritt.

Außer den Haarhygrometern hat man noch sogen. Kondensationshygrometer konstruiert, bei welchen der Feuchtigkeitsgehalt der Luft durch die Verminderung der Temperatur angezeigt wird, welche nötig ist, um den atmosphärischen Wasserdampf auf der Oberfläche eines polierten Körpers als Tau niederzuschlagen. Der Temperaturgrad, bei welchem der Wasserdampf eben anfängt, sich zu kondensieren, ist derjenige, auf welchen man die Luft zurückbringen müßte, wenn sie mit der Quantität Wasser, welche sie enthält, gesättigt sein sollte.

Man nennt diesen Temperaturgrad den Taupunkt. Es kommt also nur darauf an, eine polierte Metallfläche allmählich abzukühlen und genau die Temperatur zu beobachten, bei welcher der Tau sich bildet. Daniels Hygrometer, welches das älteste Instrument dieser Art ist, besteht aus einem horizontalen Glasrohr, welches an seinen beiden Enden mit senkrecht nach unten gehenden Ansätzen versehen ist, von denen jeder in eine Kugel endigt. Die eine dieser Kugeln ist vergoldet, während die andre mit einem Läppchen feiner Leinwand umwickelt ist.

Die vergoldete Kugel ist zur Hälfte mit Äther gefüllt und enthält ein kleines Thermometer, dessen Skala in die Röhre hineinragt. Der Apparat ist ganz luftleer; tröpfelt man nun auf die mit Leinwand umwickelte Kugel Äther, so wird derselbe rasch verdunsten, und durch die dadurch erzeugte Kälte wird ein Überdestillieren des Äthers aus der vergoldeten Kugel veranlaßt werden. Dadurch wird auch die Temperatur der vergoldeten Kugel erniedrigt, und wenn dies in genügendem Grad geschehen ist, so beschlägt sich die Kugel mit Wassertröpfchen. An dem in der Kugel befindlichen Thermometer wird die in diesem Augenblick vorhandene Temperatur abgelesen. Dieselbe ist die Temperatur des Taupunktes, durch welche der Feuchtigkeitsgehalt der Luft bestimmt ist. Wird außerdem noch die Temperatur der Luft beobachtet, so kann auch die relative Feuchtigkeit (s. Atmosphäre, S. 13) berechnet werden.

Hygrometrie - Hygrosko

Regnault benutzt statt dessen ein versilbertes, mit Äther gefülltes Glasgefäß, dessen Mündung mit einem dreimal durchbohrten Kork [* 12] verschlossen ist. In diesem Kork stecken zwei gebogene Glasröhren und ein Thermometer. Bringt man nun das eine Glasrohr mit einem Aspirator [* 13] in Verbindung und läßt aus diesem Wasser ausströmen, so wird durch das zweite Glasrohr ein Luftstrom in das versilberte Gefäß eintreten und den in demselben enthaltenen Äther zur Verdunstung bringen. Hat ¶

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man bei der hierbei erzeugten Temperaturerniedrigung den Taupunkt erreicht, so wird die Luft, welche die Silberoberfläche berührt, mit Wasserdampf gesättigt sein. Bei der geringsten weitern Abkühlung wird ein Betauen oder Beschlagen der versilberten Fläche stattfinden. In diesem Augenblick wird das Thermometer abgelesen, und die so gefundene Temperatur ist die des Taupunktes. Das dem Taupunkt entsprechende Druckmaximum des Wasserdampfes gibt ebenso wie beim Danielschen Hygrometer den Dampfdruck für den Augenblick der Beobachtung, und dieser Druck, dividiert durch den der Lufttemperatur entsprechenden Maximaldruck, gibt die relative Feuchtigkeit der Luft. Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß der Aspirator sehr weit vom Instrument entfernt sein und der Beobachter die Thermometerangaben mit einem Fernrohr [* 15] ablesen kann. Ein dritter derartiger Apparat, der sich durch größere Billigkeit und leichtere Handhabung auszeichnet, ist Lambrechts (in Göttingen) [* 16] Taupunktspiegel.

Eine andre Methode, den Feuchtigkeitsgehalt der Luft zu bestimmen, besteht in der Anwendung des Psychrometers. Dies von August angegebene Instrument besteht aus zwei Thermometern, die gleichzeitig beobachtet werden müssen, und von denen das eine an der Kugel mit einem feinen Leinwandläppchen umgeben ist, welches in ein untergestelltes Gefäß mit Wasser herabhängt, so daß die Hülle dieser Thermometerkugel stets befeuchtet ist. Das Wasser verdunstet von dem Leinwandläppchen desto schneller, je trockner die Luft ist, und dem entsprechend wird die durch die Verdunstung hervorgerufene Temperaturerniedrigung des sogen. feuchten Thermometers bald stärker, bald schwächer sein.

Aus dem Unterschied der durch die beiden Thermometer angezeigten Temperaturen sowie aus der durch das trockne Thermometer angezeigten Lufttemperatur und dem Barometerstand im Zeitpunkt der Beobachtung kann auf den Feuchtigkeitszustand der Luft geschlossen werden. Um denselben ohne zeitraubende Rechnungen ableiten zu können, sind Psychrometertafeln zusammengestellt, aus denen sowohl die absolute als auch die relative Luftfeuchtigkeit unmittelbar aus den beobachteten Größen abgelesen werden kann. Die verbreitetsten sind von Suhle und von Jelinek herausgegeben. In Bezug auf die Psychrometerbeobachtungen selbst ist noch hervorzuheben, daß bei der Aufstellung des Instruments für einen genügenden Luftwechsel gesorgt sein muß, weil die Beobachtungen unrichtige Resultate liefern, wenn die Thermometer von einer stagnierenden Luftmasse umgeben sind.

Durch die Volumhygrometer wird der Raum bestimmt, welchen der in einem bestimmten Volumen Luft enthaltene Wasserdampf unter dem Druck der Atmosphäre einnehmen würde, und aus seinem Volumen kann dann auch sein Gewicht berechnet werden. Alle Instrumente dieser Art basieren auf der Thatsache, daß, wenn in ein geschlossenes Gefäß eine stark hygroskopische Flüssigkeit, wie z. B. Schwefelsäure, gebracht wird, diese den Wasserdampf absorbiert und dadurch die Luft eine Verkleinerung des Volumens erfährt, welche groß genug ist, um gemessen werden zu können (Schwackhöfer).

Statt der Veränderung im Volumen kann auch die Veränderung des Druckes gemessen und daraus der Druck des ursprünglich vorhanden gewesenen Wasserdampfes ermittelt werden (Edelmann und Rüdorff).

Vgl.   Suhle, Psychrometertafeln (nach Augusts Psychrometertafeln berechnet, Köthen [* 17] 1866);

Jelinek, Psychrometertafel für das 100teilige Thermometer nach den von Wild berechneten Tafeln (Wien [* 18] 1871);

Klinkerfues, Theorie des Bifilarhygrometers mit gleichteiliger Prozentskala (Götting. 1875);

Koppe, Die Messung des Feuchtigkeitsgehalts der Luft mit besonderer Berücksichtigung des neuen Prozenthygrometers mit Justiervorrichtung (Zürich [* 19] 1878).

Hygrometer

(grch.) oder Notiometer, Instrumente, die zur Bestimmung der Luftfeuchtigkeit dienen, wie das Absorptionshygrometer, das Haarhygrometer, das Kondensationshygrometer und das Psychrometer (s. diese Artikel).

Ein selbstregistrierendes Hygrometer heißt Hygrograph (s. d.).