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Luftpumpe [2]

[812] Luftpumpe (hierzu Tafel »Luftpumpen I u. II«), im allgemeinen jeder Apparat zur Herstellung eines luftleeren oder luftverdünnten Raumes, im besondern die 1650 von Otto v. Guericke erfundene, mit einem Pumpenkolben arbeitende Maschine. Das Wesen der letztern zeigt die in chemischen Laboratorien gebräuchliche Handluftpumpe (Tafel I, Fig. 1). In dem Stiefel NN, einem hohlen Messingzylinder, kann der luftdicht schließende Kolben M auf und ab bewegt werden. Der Kanal kldefgh führt vom Stiefel zu dem Raum, aus dem die Luft gezogen werden soll; dieser Raum besteht häufig aus einer am Rande sorgfältig abgeschliffenen Glasglocke, Rezipient genannt, die auf den eben geschliffenen Teller ii luftdicht aufgesetzt werden kann. Der Kolben ist zusammengesetzt aus dem mit einer Lederkappe gedichteten hohlen Messingstück O und dem von untenher eingeschraubten durchbohrten Stück P, das oben mit einem Ventil versehen ist. Dieses Ventil wird dadurch hergestellt, daß man über die obere Öffnung des Stückes P ein Stück Schweinsblase bindet und in derselben seitlich von der Öffnung zwei Einschnitte anbringt. Ein gleiches Ventil befindet sich am Boden des Stiefels bei k, beide Ventile öffnen sich durch einen Druck von unten und werden durch einen Druck von oben geschlossen. Zieht man den Kolben in die Höhe, während der Hahn e offen ist, so dehnt sich die in Rezipient und Kanal enthaltene Luft in den ihr dargebotenen größern Raum aus, indem sie das Bodenventil k öffnet; das Kolbenventil P bleibt unterdessen durch den äußern Luftdruck geschlossen. Drückt man nun den Kolben wieder hinab, so schließt sich das Bodenventil, und die im Stiefel zurückgebliebene Luft wird bald so weit verdichtet, daß sie vermöge ihrer Spannkraft das Kolbenventil zu öffnen vermag und durch die Bohrung des Stückes O entweicht, während in Rezipient und Kanal verdünnte Luft zurückbleibt. Ist der Kolben unten angekommen und somit die in den Stiefel herübergesaugte Luft hinausgeschafft, so wiederholt sich beim nächsten Kolbenzug dasselbe Spiel, und die bereits verdünnte Luft wird in demselben Verhältnis von neuem verdünnt. Hiernach sollte man meinen, daß durch hinreichend viele Kolbenzüge zwar nie vollkommene Luftleere, jedoch jeder beliebige Grad der Verdünnung erreicht werden könnte. Dies ist aber schon deswegen nicht möglich, weil selbst bei den vollkommensten Konstruktionen zwischen Boden- und Kolbenventil unvermeidlich ein kleiner Zwischenraum, der sogen. schädliche Raum, vorhanden ist, in dem stets Luft von atmosphärischer Dichte zurückbleibt. Denkt man sich nun während des Aufsteigens des Kolbens den Stiefel vom Rezipienten abgesperrt, so wird sich die Luft des schädlichen Raumes im ganzen Stiefel verbreiten, und ihre Dichte wird sich zu derjenigen der atmosphärischen Luft verhalten wie der schädliche Raum zum Stiefelraum; ist nun die Luft im Rezipienten bereits auf diesen Grad verdünnt, so wird von ihr nichts mehr in den Stiefel übergehen, und alles weitere Pumpen ist nutzlos. Eine größere Wirkung kann dadurch erzielt werden, daß man die Kolbenstange durch eine luftdichte Stopfbüchse gehen läßt und oben am Stiefel ein Ventil anbringt, das beim Niedergehen des Kolbens sich schließt, so daß der schädliche Raum sich nur mit verdünnter Luft füllen kann. Der Grad der erreichten Luftverdünnung wird durch die Barometerprobe bestimmt. Eine etwa 76 cm lange Glasröhre taucht mit ihrem untern Ende in ein Gefäß mit Quecksilber; oben ist sie umgebogen und mittels eines Stückchens Kautschukschlauch mit der durch den Hahn b verschließbaren Seitenröhre des Luftpumpenkörpers verbunden. Wenn dieser Hahn offen ist, erhebt sich das Quecksilber in der Röhre um so höher, je weiter die Verdünnung fortschreitet. Wäre es möglich, einen vollkommen luftleeren Raum herzustellen, so würde das Quecksilber die Barometerhöhe erreichen, in jedem Fall erfährt man den Druck, den die verdünnte Luft im Rezipienten noch ausübt, durch eine Quecksilbersäule ausgedrückt, wenn man die Höhe der Quecksilbersäule in dieser Röhre von derjenigen in einem gleichzeitig beobachteten Barometer abzieht. Statt des zu seiner Zeit noch unbekannten Barometers benutzte Guericke zur Ermittelung der erreichten Verdünnung das von ihm erfundene Baroskop (Guerickesches Manometer, Dasymeter, s. d.). Zu physikalischen Zwecken[812] werden größere Luftpumpen angewendet, häufig mit zwei Stiefeln, in deren einem der Kolben steigt, während derjenige im andern niedergeht. Diese Bewegung wird durch ein Zahnrad bewirkt, das beiderseits in die gezahnten Kolbenstangen eingreift. Tafel I, Fig. 2, zeigt eine zweistifelige Ventilluftpumpe mit den beiden Stiefeln D und S, dem Rezipienten R und der Barometerprobe G. Fig. 3 zeigt dieselbe L. im Durchschnitt, und aus Fig. 4 ist die Einrichtung ihrer Kolbenventile ersichtlich; das Bodenventil wird durch die Stange a c (Fig. 3) gebildet, die mit sanfter Reibung durch den Kolben hindurchgeht; beim Hinabgehen nimmt der Kolben die Stange mit und drückt den stumpfen Kegel a in die darunter befindliche Öffnung; beim Hinausgehen wird die Stange gehoben, bis der Absatz an die obere Platte des Stiefels stößt. Der doppelt durchbohrte Senguerdsche Hahn F, dessen Durchschnitt in Fig. 5 der Tafel besonders dargestellt ist, dient dazu, um den Rezipienten nach Belieben mit den Stiefeln oder mit der äußern Luft in Verbindung zu setzen oder ihn auch ganz abzusperren. Um den Einfluß des schädlichen Raumes zu vermindern, dient der Babinetsche Hahn h, der im Querschnitt in den Fig. 6 u. 7 in zwei Stellungen besonders dargestellt ist. Auf den Umfang des Hahnes stoßen drei Kanäle: D führt nach dem rechten, S nach dem linken Stiefel, R nach dem Rezipienten. Bei der Stellung Fig. 6 der Tafel ist der Kanal S außer Tätigkeit, und beide Stiefel saugen in gewöhnlicher Weise Luft aus dem Rezipienten. Hat man so die mögliche Grenze der Verdünnung erreicht, so wird der Hahn durch eine Viertelumdrehung in die Stellung Fig. 7 gebracht. Jetzt ist der Stiefel zur Rechten vom Rezipienten abgesperrt, steht aber mit dem Stiefel links in Verbindung, der nun noch allein Luft aus dem Rezipienten saugt. Geht aber der Kolben links herab, so wird die unter ihm befindliche Luft ohne Verdichtung in den Stiefel rechts hinübergeschafft, so daß sich der schädliche Raum nur mit sehr verdünnter Luft füllen kann. Bei der zweistiefeligen Hahnenluftpumpe (Fig. 8), die massive Kolben besitzt, wird derselbe Zweck durch den Graßmannschen Hahn erreicht, durch den überhaupt ohne Anwendung eines Ventils die gesamte Steuerung der Maschine bewirkt wird. Als Barometerprobe dient bei diesen größern Luftpumpen das abgekürzte Barometer (Fig. 9). Das Quecksilber füllt den zugeschmolzenen Schenkel ganz aus und beginnt erst zu sinken, wenn der auf den offenen Schenkel wirkende Druck der verdünnten Luft weniger als ¹/₄ Atmosphäre beträgt; der Unterschied des Quecksilberstandes in beiden Schenkeln gibt alsdann den im Rezipienten herrschenden Druck an. Derselbe Zweck des raschern Auspumpens, wie durch die zweistiefeligen Luftpumpen, wird auch durch einstiefelige doppeltwirkende Luftpumpen erreicht; Fig. 10 zeigt eine Ansicht der Maschine von Bianchi mit Schwungrad V, das durch die Kurbel M in Umdrehung versetzt und von dessen Welle die Bewegung auf die Kolbenstange m übertragen wird. Fig. 11 zeigt den Durchschnitt des Stiefels und Kolbens. Beim Niedergang des Kolbens strömt die vom Rezipienten kommende Luft durch das Rohr C bei S in den obern Teil des Stiefels, während die im untern Teil zusammengepreßte Luft durch das Ventil b und den Kanal x der Kolbenstange entweicht. Beim Ausgang des Kolbens wird Luft aus dem Rezipienten bei S' in den untern Teil des Stiefels gesaugt, während die im obern Teil befindliche Luft durch das Ventil a austritt. Die Bewegung der Kolbenstange wird durch einen Kurbelarm bewirkt, so daß ihr oberes Ende bald nach rechts, bald nach links geführt wird; damit der Stiefel diesem Hin- und Hergang zu folgen vermöge, ist er um eine horizontale Achse drehbar.

Eine Kolbenluftpumpe ohne schädlichen Raum ist die Ölluftpumpe von Gill, eine wesentliche Verbesserung derselben die Geryk-Pumpe. Tafel II, Fig. 1, zeigt eine zweistiefelige Pumpe dieser Art, die A. Pfeiffer in Wetzlar patentiert ist und nur von diesem angefertigt wird. Die aus dem Rezipienten kommende Luft tritt zunächst in einen ringförmigen Hohlraum, der in geringer Höhe über dem untern Ende des Stiefels angebracht ist und durch eine kleine Öffnung mit letzterm kommuniziert. In der tiefsten Stellung befindet sich der mit Ledermanschette gedichtete Kolben unter dieser Öffnung, so daß die Luft in den Raum über dem Kolben gelangt. Wird der Kolben in die Höhe gezogen, so schließt er zunächst die Öffnung ab, drückt dann die Luft zusammen und schiebt sie durch ein federndes Ventil am obern Ende des geschlossenen Stiefels hinaus. Der Kolben ist mit einer Ölschicht bedeckt, die in der höchsten Stellung den ganzen Raum bis zum Ventil ausfüllt, so daß kein schädlicher Raum übrigbleibt. Geht der Kolben wieder herunter, so bildet sich unter dem Ventil ein Vakuum, und in dieses dringt dann ein neues Quantum Luft aus dem Rezipienten, sobald der Kolben unter die obenerwähnte Öffnung in der Wand des Stiefels gelangt ist. Die Pumpe kann bei geeigneter Beschaffenheit des Öls, vorausgesetzt, daß die Luft im Rezipienten mit wasserfreier Phosphorsäure getrocknet war, bis auf Tausendstel Millimeter Quecksilberdruck evakuieren, wie es zur Herstellung von Röntgenröhren erforderlich ist, falls der Öldampf (Spannung 0,05–0,08 mm), der bei jedem Kolbenzug aus der Pumpe in den Rezipienten dringt, durch elektrische Entladungen zersetzt wird. Die Kohle schlägt sich dabei an den Wänden nieder, der Wasserstoff wird von den metallischen Elektroden absorbiert. Das Verdrängen der Luft im Rezipienten durch den Öldampf ist darauf zurückzuführen, daß die Luft bei der Verdichtung teilweise vom Öl absorbiert wird und bei der Verdünnung wieder entweicht, dies aber nicht sofort, so daß allmählich der Druck im Pumpenstiefel höher wird als im Rezipienten. Um diese schädliche Wirkung zu vermeiden, muß das Öl durch Quecksilber ersetzt werden, welches das auszupumpende Gas nicht merklich absorbiert.

Der Gedanke, die Torricellische Leere über dem Quecksilber im Barometer zum Auspumpen eines Rezipienten zu benutzen, wurde von den Mitgliedern der Florentiner Akademie schon wenige Jahre nach Erfindung der Kolbenluftpumpe ausgeführt. Die erste praktisch brauchbare Quecksilberluftpumpe, deren wesentliche Teile in Tafel II, Fig. 2, dargestellt sind, rührt jedoch von Geißler her (1857). Das etwa 76 cm lange Glasrohr C trägt oben das weite Glasgefäß A, und sein unteres Ende steht durch den Kautschukschlauch D mit dem oben offenen Glasgefäß B in Verbindung. In eine Erweiterung der Glasröhre tr, in die das Gefäß A oben ausläuft, ist ein nach Art des Senguerdschen durchbohrter Hahn o eingeschliffen, durch den A nach Belieben mit dem bei r angefügten auszupumpenden Raum oder mit der nach der äußern Luft offenen Glaskugel p in Verbindung gesetzt werden kann. Während A nach p offen ist, wird das Gefäß B so weit gehoben, daß sich A vollständig und auch p teilweise mit Quecksilber füllt; wird nun A durch eine Drehung des Hahnes um 45° nach oben abgesperrt[813] und das Gefäß B allmählich gesenkt, so sinkt auch das Quecksilber, und in A entsteht die Torricellische Leere, milder man den Rezipienten durch eine weitere Drehung des Hahnes um 45° in Verbindung setzt. Nachdem der Hahn um 45° wieder zurückgedreht ist, wird durch den zweiten Hub des Gefäßes B die nach A aus dem Rezipienten übergetretene Luft zunächst komprimiert und sodann nach abermaliger Rückdrehung des Hahnes um 45° durch p hinausgetrieben, worauf sich dieselbe Reihe von Operationen wiederholt. Die Quecksilberluftpumpen arbeiten zwar langsamer als die Kolbenluftpumpen, gestatten aber einen weit höhern Grad der Luftverdünnung zu erreichen als diese; sie eignen sich daher vorzugsweise zum Auspumpen kleinerer Räume, z. B. der Geißlerschen Röhren (s. Elektrische Entladungen, S. 615). Die Geißlersche Quecksilberpumpe wurde später dadurch vervollkommt (Fig. 3), daß in der Röhre hr, die sich über der Erweiterung A der Torricellischen Röhre C erhebt, außer dem Hahn h noch zwei Hähne h' und h'' eingeschaltet wurden. Vom Hahn h aus geht ein Seitenrohr, mit dem das Manometer M und der Trockenapparat T in Verbindung stehen, nach dem Rezipienten R, resp. nach den Schliffstücken, an welche die zu entleerenden Glasgefäße angeschmolzen werden. Das Gefäß T wird mit konzentrierter Schwefelsäure oder wasserfreier Phosphorsäure gefüllt, die von ihm aufsteigenden Röhren enthalten mit Schwefelsäure befeuchtete Bimssteinstücke; durch die Hähne t und t' kann der Trockenapparat von dem Pumpenkörper und dem Rezipienten abgesperrt werden. Durch das gekrümmte Glasrohr r, das in das trichterförmige Ende des Rohres hh'' eingeschliffen ist und daselbst durch etwas in den Trichter gegossenes Quecksilber vollkommen gedichtet wird, können die aus dem Rezipienten ausgepumpten Gase in die pneumatische Wanne W übergeführt und daselbst über Quecksilber aufgefangen werden. Das Auspumpen der Rezipienten geschieht nun auf folgende Weise: Während die Hähne h', h'', t, t'' offen, h geschlossen ist, wird mittels der Kurbel K das von dem starken Gurt G getragene Quecksilberreservoir B so weit gehoben, daß etwas Quecksilber durch den Schlauch D über den Hahn h' steigt. Jetzt wird h' geschlossen, B gesenkt, h geöffnet; nun strömt die Luft aus R in das sich entleerende Gefäß A. Hat man durch Wiederholung dieser Operation die Verdünnung so weit getrieben, daß die Barometerprobe nahezu auf Null steht, so kann man sie noch vervollkommnen durch Benutzung des bisher offenen Hahnes h´´. Man läßt nämlich bei dem nächsten Hube das Quecksilber bis über h´´ steigen, schließt h'', senkt B, bis das Quecksilber unter b´ gesunken ist, schließt nun h´ und senkt dann erst weiter, bis A entleert ist. Wird nun h geöffnet und dann wieder geschlossen, hierauf das Quecksilber wieder bis h´ gehoben, so wird die dort zusammengedrängte Spur von Luft beim Öffnen des Hahnes h´ in den zwischen h´ und h´´ vorhandenen luftverdünnten Raum entweichen. Der Raum zwischen b´ und h´´ wirkt also ähnlich wie der Babinetsche Hahn bei einer gewöhnlichen L.

Eine sinnreiche Abänderung der Geißlerschen Pumpe ist die Quecksilberluftpumpe von Töpler, mit Verbesserungen von Bessel-Hagen und Neesen, an der Hähne und Ventile ganz vermieden sind. In der Fig. 4, welche dieselbe darstellt, sind die analogen Teile wie bei der Geißlerschen Pumpe bezeichnet. An das Gefäß A schließt sich oben das Auslaßrohr b c, ein Rohr in Form eines Heberbarometers, dessen längerer und engerer Schenkel b 815 mm, der kürzere, weitere und oben offene Schenkel c 250 mm lang ist. Zwischen dem obern und untern Ende des Gefäßes A ist ein seitliches Verbindungsrohr d angeschmolzen zur Vermeidung der heftigen Stöße des Quecksilbers beim Eintritt der Luft aus dem Rezipienten. Die Verbindung zwischen A und dem bei R vor dem Hahn H anzusetzenden Rezipienten wird durch die Vorrichtung pEG vermittelt. Von dem Punkte p aus erhebt sich nämlich bis E eine 110 cm lange, oben offene Steigröhre, die durch den Boden eines mit Quecksilber gefüllten, zylindrischen, oben offenen Gefäßes F hindurchgeht; über sie ist ein weiteres, unten offenes Rohr FE gestülpt, das unten in das Quecksilber in F taucht, oben aber mit der abwärts steigenden Röhre G verschmolzen ist, die nach dem Trockengefäß T und nach dem Rezipienten bei R führt. Der zur Einfüllung der Trockensubstanz in T eingeschliffene Stöpsel sowie der nach dem Rezipienten führende Hahn können erforderlichenfalls auch vermieden werden, wenn T nach erfolgter Füllung zugeschmolzen und der Rezipient bei R angeschmolzen wird. Hebt man das Quecksilbergefäß B, so wird, sobald das Quecksilber durch den Schlauch Din C bis p gestiegen ist, die Verbindung von A mit R durch die in p E emporsteigende Quecksilbersäule abgesperrt und die in A zusammengepreßte Luft durch das im Auslaßrohr b c befindliche Quecksilber hindurch in Blasen ausgetrieben. Wenn man, nachdem A bis oben mit Quecksilber gefüllt war, das Gefäß B wieder senkt, so wird, sobald die Einmündungsstelle p frei geworden ist, die Luft durch GEp aus dem Rezipienten gesaugt, und gleichzeitig steigt im Auslaßrohr b das Quecksilber aus c und in dem zwischen Steigrohr pE und Überstülprohr enthaltenen Zwischenraum das Quecksilber aus F bis zu einer Höhe, die dem Unterschiede des Druckes zwischen der äußern und der im Rezipienten noch vorhandenen Luft entspricht. Dieses Verfahren wird so lange wiederholt, bis beim Heben des Gefäßes B bei c keine oder nur unbedeutende Luftblasen entweichen. Um nun die Luft, die noch in b zurückgeblieben ist, und deren Druck gleich ist dem der Atmosphäre, vermehrt um die kleine Quecksilbersäule in a, auch noch fortzuschaffen, wird B langsam höher gehoben und zwar so weit, daß Quecksilber aus A in b eintritt und die Luft vor sich her aus c hinaustreibt. Wird sodann B wieder in die tiefste Lage gesenkt, so entsteht in A die Torricellische Leere, die mit dem Rezipienten in Verbindung tritt, sobald die Stelle p frei wird. Die Töplersche Pumpe ist hiernach als eine Verbindung von drei Barometern anzusehen, von denen eins (A C) als Pumpe, die beiden andern (b c und F E G) als Ventile wirken. Da die Verdünnung, die man mit der Töpler-Hagenschen Quecksilberluftpumpe erreicht, bis 0,000002 mm geht, so kann dieselbe mit einer gewöhnlichen Barometerprobe nicht mehr gemessen werden. Die Druckmessung geschieht vielmehr durch die Pumpe selbst. Zu diesem Zwecke befindet sich oben an dem Rohr b eine Skala, die einerseits eine Millimeter-, anderseits eine Volumeneinteilung trägt. Man liest den Stand des Quecksilbers in b ab, während das Quecksilber in A C so tief steht, daß eben noch die Verbindungsstelle p frei ist, ferner, wenn das Quecksilber bis an das obere Ende von A gehoben ist. Ist jetzt v das in b zurückgebliebene Luftvolumen, das ebenfalls an der Skala abgelesen wird, ferner V das ein für allemal bestimmte Volumen des Gefäßes A samt der Röhre d, h die aus den beiden ersten Ablesungen sich ergebende Differenz der Quecksilbersäulen und x der zu bestimmende kleine Druck der verdünnten Luft, so ist nach dem Mariotteschen [814] Gesetz Vx = v(x+h), woraus sich ergibt x = v/(V-v).h, oder genau genug, da v im Vergleich mit V sehr klein ist, x = v/V.h. Auf demselben Prinzip der Messung kleiner Drucke beruht das Manometer von MacLeod, das mit der Geißlerschen oder jeder andern Quecksilberluftpumpe verbunden werden kann.

Sehr bequem ist die selbsttätige Quecksilberluftpumpe nach Raps (Fig. 5), bei der das Heben des Quecksilbers automatisch durch Wasserdruck bewirkt wird. Der Hahn o wird mit der Wasserleitung verbunden und infolgedessen die Luft in dem Windkessel M zusammengedrückt. Durch die Röhre L pflanzt sich der Druck fort in einen mit Luft gefüllten Gummibeutel, der nun auf das Quecksilber in dem untern Gefäß H der Pumpe drückt und dasselbe in das obere Gefäß Q hinaustreibt. Die dort vorhandene Luft entweicht durch die geschlängelte Röhre in das Gefäß P, aus dem sie durch eine konstant wirkende Wasserluftpumpe (s. Strahlapparate) abgesaugt wird. Infolge der Erleichterung des Gefäßes H (durch Verdrängen des Quecksilbers) kommt der Wagebalken, an dem es befestigt ist, in die in der Figur gezeichnete Stellung, da nun die Schwere des Gegengewichts überwiegt. Dabei wird gleichzeitig der Hahn K betätigt, der die Verbindung von M mit der Wasserleitung unterbricht und gleichzeitig Verbindung mit der Ablaufleitung herstellt. Hierdurch wird der Druck in M beseitigt, das Quecksilber fließt aus Q nach H zurück, durch R wird Luft aus dem Rezipienten angesaugt, H bekommt Übergewicht, die Wage kippt um, bringt den Hahn K wieder in die erste Lage, und das Spiel beginnt von neuem. Damit die Wage genügend lange in den äußersten Stellungen verbleibt, ist das Gewicht C nicht fest angebracht, sondern kann auf dem Wagebalken hin und her gleiten. Durch Arretierungen wird der Weg desselben passend eingeschränkt.

Nicht auf dem Prinzip der Torricellischen Leere, sondern auf demjenigen des Mitreißens der Luft durch eine fallende Flüssigkeitssäule (wie bei der Bunsenschen Wasserluftpumpe, s. Aspirator) beruht die Sprengelsche Quecksilberluftpumpe, die von Giulingham und Kahlbaum verbessert wurde. Fig. 6 zeigt eine einfache selbsttätige Pumpe dieser Art nach Boltwood. Das Quecksilber fließt tropfenweise aus dem Gefäß oben links, in dem durch eine Wasserluftpumpe niedriger Druck erhalten wird, in die kleine Kugel rechts, die mit dem zu evakuierenden Rezipienten (unter Zwischenschaltung eines Gefäßes mit wasserfreier Phosphorsäure) verbunden ist. Zwischen je zwei Tropfen, die in die unten an die Kugel angesetzte Fallröhre gelangen, bleibt eine Luftblase eingeschlossen, die mit nach unten genommen wird. Durch den Hahn links unten läßt man etwas Luft eintreten, so daß die Luftblasen in dem Steigrohr größer, somit die gesamte Quecksilberhöhe in diesem Rohr niedriger wird als in dem Fallrohr, und die Expansivkraft der eingetretenen Luft genügt, die Quecksilbertropfen in das durch die Wasserluftpumpe evakuierte Gefäß hinauszutreiben. So befindet sich das Quecksilber in beständigem Kreislauf und nimmt dabei immerfort kleine Luftquantitäten mit sich, die von der Wasserluftpumpe abgesaugt werden. Solche Pumpen verwendet man namentlich beim Evakuieren kleiner Gefäße. Der erreichbare Verdünnungsgrad ist ebenfalls ca. 0,000002 mm. Natürnoch die Tension des Quecksilberdampfes hinzuzurechnen ist. Dieselbe beträgt bei 10° ca. 0,0008 mm, bei 20°0,00163 mm. Zur Beseitigung des Quecksilberdampfes kann man z. B. Blattgold benutzen, das denselben absorbiert, oder Kühlung einer Erweiterung der zum Rezipienten führenden Leitung durch flüssige Luft, wodurch sich der Quecksilberdampf hier niederschlägt. Durch Kühlung mit flüssigem Wasserstoff kann man auch ohne L. ein hohes Vakuum erzeugen, da bei so niedriger Temperatur alle Luft in fester Form in dem abgekühlten Teil kondensiert.

Auch durch chemische Mittel kann man ein sehr vollkommenes Vakuum herstellen. Stellt man z. B. unter eine luftdicht schließende Glocke ein Schälchen mit frisch gebranntem Kalk, leitet alsdann durch eine obere Öffnung so lange Kohlensäure in die Glocke, bis alle Luft verdrängt ist, verschließt die Öffnung und überläßt den Apparat sich selbst, so absorbiert der Kalk die Kohlensäure, und wenn noch konzentrierte Schwefelsäure unter der Glocke steht, so werden auch etwa vorhandene Wasserdämpfe absorbiert. Ein gutes Vakuum erhält man, wenn man den Rezipienten einer L. mit einem Raum in Verbindung setzt, in dem während des Auspumpens Holzkohlen glühend erhalten werden; beim Erkalten absorbiert die Kohle die kleine Menge Luft, welche die Pumpe nicht zu entfernen vermochte. Auch die Absorption des Sauerstoffs durch Phosphor hat man benutzt, um die letzten Gasreste zu entfernen. Das beste Mittel, um ein äußerst hohes Vakuum herzustellen, sind indes elektrische Entladungen. Dieselben zerspalten die Gasmoleküle in Ionen, die sich vermöge ihres elektrischen Zustandes an die Gefäßwände anlagern (Selbstevakuierung einer Vakuumröhre). Bei zu starken Entladungen werden freilich neue Gasmengen durch die Erwärmung aus Elektroden und Gefäßwänden freigemacht, wodurch die Wirkung sich vermindert Vgl. auch Luft, flüssige (S. 797). Die L. findet vielfach wissenschaftliche und technische Anwendung, besonders bei der Dampfmaschine, der Zucker- und Extraktfabrikation, bei der atmosphärischen Eisenbahn, der pneumatischen Brief- und Paketbeförderung, bei der Fabrikation elektrischer Glühlampen etc. Wo geringere Grade der Luftverdünnung ausreichen, verwendet man Schieberluftpumpen, bei denen die Hähne der Kolbenpumpe durch einen Schieber wie bei der Dampfmaschine ersetzt sind, für sehr geringe Verdünnungsgrade wendet man wohl auch Ventilatoren an. Bei der pneumatischen Post (»Rohrpost«) kommen rotierende Luftpumpen zur Anwendung, z. B. der auch als Gebläse benutzbare Roots-Blower (s. Tafel »Gebläse«, S. II). Man hat übrigens Schieber- und Rotationspumpen auch für hohe Verdünnung hergestellt.

Der durch die L. erzeugte luftverdünnte Raum (Guerickesche Leere, Vakuum) dient dazu, den Druck der Luft zur Anschauung zu bringen. Zwei Halbkugeln, die man luftdicht aneinander fügt und dann auspumpt, haften mit großer Kraft aneinander; beträgt der Radius der Kugel 10 cm, so ist ihr Querschnitt 314 qcm, und da die Luft auf 1 qcm mit einer Kraft von etwa 1 kg drückt, so werden die beiden Hälften mit einer Kraft von 314 kg aneinander gepreßt. Die Magdeburger (Guerickeschen) Halbkugeln, mit denen Otto v. Guericke auf dem Reichstag von Regensburg (1654) experimentierte, hatten ²/₃ Elle innerer Weite und konnten kaum von 16 kräftigen Pferden auseinander gerissen werden. Eine über einen Glaszylinder gespannte Blase oder eine[815] darübergelegte dünne Glasscheibe wird durch den Luftdruck zertrümmert. Unter dem Rezipienten der L. kommt Wasser weit unter 100° zum Sieden; Äther verdunstet äußerst schnell und entwickelt dabei eine solche Kälte, daß Wasser gefriert. Der Heber hört auf zu fließen, und eine angeschlagene Glocke tönt nicht mehr. Eine Flaumfeder fällt im luftleeren Raum ebenso schnell wie eine Schrotkugel.

In der Technik ist die L. eine Maschine zur Luftförderung wie die Gebläse und Kompressoren. Sie besteht im wesentlichen aus einem einseitig oder beiderseitig geschlossenen Zylinder, in dem ein dicht anschließender Kolben hin und her bewegt wird. Als Steuerorgane dienen Klappen, Ventile oder Schieber. Bei der Kolbenbewegung wird abwechselnd Luft angesaugt und ausgestoßen. Hinsichtlich der Wirkungsweise besteht hiernach zwischen den Zylindergebläsen, Kompressoren und Luftpumpen kein grundsätzlicher Unterschied. Verschieden ist dagegen der Zweck dieser drei Klassen von Luftförderungsmaschinen. Bei der L. besteht er darin, einen mit Luft gefüllten, geschlossenen Raum zu entleeren (zu evakuieren, ein Vakuum zu erzeugen) oder, da eine absolute Leere nie erreichbar ist, doch eine Luftverdünnung zu bewirken. Hierbei wird eine mit jedem Kolbenhub zunehmende Druckminderung in dem geschlossenen Raume hervorgerufen. Das bei jedem Hub angesaugte Luftvolumen ist, da es ins Freie ausgestoßen wird, auf atmosphärischen Druck zu komprimieren. Da jedoch der Anfangsdruck immer niedriger wird, so folgt hieraus eine ganz allmähliche Zunahme der Betriebskraft. Bezüglich ihrer Bauart unterscheiden sich die Luftpumpen kaum von den Kompressoren, und viele der letztern lassen sich auch als Luftpumpen verwenden, sobald die Saugleitung mit dem zu entleerenden Raume, die Druckleitung mit der äußern Luft in Verbindung gebracht wird. Man unterscheidet trockne und nasse Luftpumpen. Bei letztern wird zur Ausfüllung des schädlichen Raumes Wasser (oder Glyzerin) zu Hilfe genommen, während bei erstern dies nicht der Fall ist. Als nasse Luftpumpen werden auch die bei Kondensations-Dampfmaschinen gebräuchlichen Kondensatorpumpen (s. Kondensation, S. 358) bezeichnet, die zum Absaugen von Wasser, Dampf und Luft aus dem Kondensator dienen. Luftpumpen dienen in der chemischen Industrie und in der Zuckerfabrikation zur Erzeugung luftverdünnter Räume in Koch- und Abdampfgefäßen, zum Fortbewegen von Flüssigkeiten, bei der Herstellung von Glühlampen etc. Vgl. Ihering, Die Gebläse (2. Aufl., Berl. 1903); Hirsch, Die Luftpumpen (Hannov. 1905, 2 Bde.).