De Tijdspiegel. Jaargang 21

[p. 139]

Natuurkunde.

Nog iets over warmteverschijnselen.

Het stukje, dat ik ter plaatsing in het Januarij-nummer van dit tijdschrift afstond, eindigt met de belofte, dat er meer zou volgen, zoo ik de verzekering kreeg, dat het onderwerp en de wijze van behandeling de goedkeuring der lezers had weggedragen.

De redactie noodigde mij kort daarop dringend uit, om mijn wetenschappelijk gekeuvel te vervolgen. Ik kon onmogelijk dadelijk aan dien wensch voldoen, en nu ik wat lang naar haren zin wachtte, viel zij mij zoo woest op het lijf, dat ik voor de overmagt bezweek. Zij is verantwoordelijk voor de gevolgen.

Het is eene gevaarlijke plaat, die van het Mei-nommer des Tijdspiegels, die persiflage op het materialismus; - gevaarlijk in de handen van hen vooral, die beweren, dat al dat populariseren van de wetenschap, al dat houden van redevoeringen of toespraken in natuurkundige vereenigingen, heillooze uitwerkingen te weeg brengt. De eenvoudige hoorders, zeggen zij, meenen alles te begrijpen wat hun zooal in die vergaderingen of populaire geschriften verklaard wordt, en het gruwelijke denkbeeld wortelt zich alzoo bij hen vast, dat alles te begrijpen, alles te verklaren is; zij willen dus ook op geestelijk, op godsdienstig gebied niets voor waar aannemen, wat hun zoogenaamd gezond verstand niet doorziet, niet vatten kan, en nu worden die eenvoudige lieden ongeloovigen; van daar dat veld winnen van die moderne rigting in het godsdienstige leven. En nu die plaat! - zij stelt juist voor, wat er van al die natuurkundige en chemische verklaringen en voordragten te wachten zij: stofwisseling verklaart ons denken en gevoelen; stofwisseling is de oorzaak van de onderhouding van het geslacht bij de bewerktuigde schepselen; de stof is onsterfelijk, is oneindig, is eeuwig; stoffelijk is het kleed, waarmede de tegenwoordige verderfelijke tijdgeest de Godheid omhult. - Zie, zóó valt een zeker soort van menschen onnadenkend, in dommen ijver den nadenkenden mensch aan.

Neen, het onderzoek naar de kennis der krachtsuitingen in Gods heerlijke schepping voert niet van den Schepper af. Ja, er is eens een groot geleerde geweest, ik meen de onsterfelijke Laplace, de ontdekker van de verhevene werktuigelijke zamenstelling van ons zonne-

[p. 140]

stelsel, die gezegd heeft: ‘ik heb God overal gezocht en Hem nergens gevonden.’ - 't Is waar, men vindt Hem ook nergens, zoo men Hem niet in het harte draagt, ook zelfs in den Bijbel niet, en daarentegen overal, indien Hij in het gemoed zetelt. Geen nood derhalve bij de rigting dezer eeuw! - Mogt zij allen modern in het godsdienstige maken, dat is, allen van God innig doen doordrongen zijn, allen zich met God doen vereenzelvigen! - Men vergeve mij dit woord vooraf.

Ik zou over eenige warmteverschijnselen spreken.

De warmte, zeide ik, (zie D. I, blz. 71) is een bijzondere bewegingstoestand, eene beweging, waaraan zoowel de onweegbare ether-atomen als de vaste, weegbare stofdeelen der ligchamen deel nemen. Men kan derhalve geene warmte bespeuren, of er moet weegbare stof voorhanden zijn. Op eene plaats, die men geheel ledig zou kunnen noemen, is het niet mogelijk warmte voort te brengen. Men kan eene ruimte luchtledig pompen en er warmte in waarneembaar maken, maar dan is zij toch altijd afkomstig van een weegbaar ligchaam, en men moet toch ook weêr een weegbaar ligchaam hebben, om van haar aanwezen in 't luchtledige verzekering te ontvangen.

Indien het waar is, dat de warmte niet uit stofdeelen bestaat, dat zij slechts het resultaat is van schommelingen of trillingen van de molekulen der ligchamen en ook van den ether, dan moet zij, hoe sterk ook in een ligchaam opgehoopt, dat warme ligchaam niet zwaarder maken; en dit hebben ook alle proefnemingen bevestigd. Zoo min eene stemvork verschil in gewigt doet zien, of men haar, met den steel in een houten voetstukje gestoken, rustig op de weegschaal zet, of dat doet terwijl zij toon geeft of trilt, evenmin zal een ijzeren staaf van gewigt veranderen, door haar meer of minder heet te maken, dat is, door hare deelen sneller of minder snel te doen slingeren.

Is het verder waar, dat de warmte in eene beweging van den ether en van de weegbare stofdeelen bestaat, dan is het te verwachten, dat die beweging der molekulen andere ligchamen ook in beweging zal kunnen brengen, en omgekeerd zal men opwekking van warmte kunnen verwachten, indien men zware stofdeelen op de eene of andere wijze doet slingeren of trillen. Men heeft beide vermoedens bevestigd gevonden, en ik zal later gelegenheid in overvloed hebben, om den lezer die verschijnselen onder de oogen te voeren.

Er zijn een oneindig tal van bewegingsvormen in de natuur, en ieder hunner kan warmte doen ontstaan of warmte doen verdwijnen. Kan men een ligchaam plotseling eene grootere uitgebreidheid doen aannemen, dan zal het kouder worden; kan men het snel doen inkrimpen, dan rijst de warmtegraad aanmerkelijk. Zoo wordt, om een enkel voorbeeld te geven, eene opgehangen metalen snaar kouder, wanneer men haar plotseling met gewigt bezwaart; zij wordt warmer, zoo men haar even snel van dat gewigt ontlast. Die verschillende warmtegraad der snaren bij haar snel verlengen en verkorten, maakt dan ook het stemmen der piano's regt lastig. Immers het meerdere spannen der snaren is een verlengen, het ontspannen een verkorten; en hoe hooger de warmtegraad der snaar is, des te lager is haar toon. Water, dat snel in damp overgaat, zonder er warmte bij aan te

[p. 141]

brengen, doet koude geboren worden; de stof is plotseling uitgezet, heeft eene grootere uitgebreidheid verkregen. Verdigt men dien damp weder tot water, zoo doet zich eene aanzienlijke verhooging van den warmtegraad kennen. Weet men verder het water zeer snel tot ijs te brengen, het plotseling te doen bevriezen, dan wordt er al weder een in het oog loopende warmtegraad kenbaar. Maar waarom toch die voorwaarde, dat het snel of plotseling moet geschieden? Omdat, als het niet snel plaats grijpt, de warmte niet kan worden waargenomen, daar zij zich dan langzamerhand aan de omliggende of aangrenzende ligchamen meêdeelt. Zoo aanstonds zal blijken welk gebruik men van die natuurwetten al weder in het bedrijvige leven heeft gemaakt.

Het spreekt van zelf, dat de verschijnselen, die ik daar zoo even noemde, dat neêrslaan van dampen tot water, dat bevriezen van water, op zulk een aanzienlijk groote schaal als het in de natuur geschiedt, eene rijke bron van ontwikkeling van warmte op de aarde zijn moet. Maar het is niet de éénige; en ieder denkt hier aan de zonnewarmte. Sluiten wij echter deze vooreerst nog uit, dan ontmoeten wij bij eene aandachtige overweging toch nog andere mild vloeijende bronnen van warmte.

Ik herhaal het, waar beweging plaats grijpt, oefent zij invloed uit op den warmtetoestand. Zoo men, bijvoorbeeld, water uit een bak door een lange pijp laat vloeijen, zal het aan het einde der buis of aan de uitvloeijingsopening warmer zijn dan op de plaats der instrooming. De wrijving van de waterdeelen tegen de wanden der buis, en de daardoor veroorzaakte molekulaire bewegingen, hebben die warmte doen ontstaan. Zoo is het ook met lucht gesteld, die men door eene buis laat stroomen. Alzoo kan men aannemen, dat elke beek, elk stroomend water zich verwarmt, wanneer het daar over grint of meer of min groote kiezelsteenen ruischend heenvloeit. Het warmer worden der zee na eenige stormachtige dagen is een gevolg van de wrijving der waterdeelen. Zoo worden ook de luchtdeelen verwarmd, als de winden ze wrijvende over elkander doen heenstrijken. Wrijving, ja zij is eene zeer aanzienlijke bron van warmte. Wie heeft zich als kind niet vermaakt met een metalen knoop snel over de tafel te wrijven, hem alzoo zeer heet te maken en dien op de hand van zijn makker te drukken. Als men op het snel ronddraaijend stuk hout, dat op de draaibank is geplaatst, de punt van een stomp stalen staafje krachtig drukt, wordt het hout op die plaats verkoold, dat is door de hitte verbrand, en het is op deze wijze, dat men op de houten kegels, die een bekend kinderspeelgoed uitmaken, de zwarte ringen teekent, welke deze voorwerpjes versieren. Op de Parijsche tentoonstelling vond men een zeer langwerpigen metalen bak, waarin van het eene eind tot het andere, dus over de geheele lengte, een vrij wijde, kegelvormige metalen buis lag; in den bak werd water gegoten, en in de buis een lange rol van hout gestoken, die met vilt was bekleed, dat rijkelijk met olie werd bevochtigd. Nu werd die rol in de metalen pijp snel rondgedraaid, en door het wrijven der viltoppervlakte tegen de wanden van de buis, die haar omringde, ontstond zulk eene hitte, dat het water in den bak weldra begon te koken. Ziedaar een koken niet door vuur, maar door arbeid!

[p. 142]

De verhitting door wrijving kan zeer lastig en zelfs gevaarlijk worden. Wie weet niet, dat de in ons land zoo karakteristieke windmolens nu en dan in brand geraken, wanneer, bij verheffing van wind en daardoor teweeg gebragte snelle draaijing, de zoogenaamde vang die beweging door wrijving op de as zal matigen, maar dan soms eene hitte doet ontstaan, die tot vlammens toe kan stijgen? - Wanneer in de grofsmederijen de boor door een zeer zwaar stijk ijzer al draaijende zich een' weg moet banen, wordt het boorgat door zeepwater steeds koud gehouden, daar anders de verhitting het boorijzer onbruikbaar zou maken. Maar dat zijn nu allen zaken, die onder ons bereik liggen, verschijnselen, die den minst nadenkende in het oog vallen. Er zijn er echter, die tot dezelfde soort van werkingen behooren, maar waar minder aan wordt gedacht.

Ik heb namelijk de aandacht gevestigd, en zeker in het voorgaande stuk niet voor de eerste maal, op het aanwezen eener algemeen verspreide wereldstof, op den ether. Het bestaan van die hoogst dunne of onbegrijpelijk ijle, veêrkrachtige, algemeen verspreide stof, dus ook aanwezig in de ontzaggelijke ruimte, die onze aarde en de andere planeten van de zon afzondert, is schier buiten allen twijfel gesteld, door den omloopstijd naauwkeurig na te gaan, dien eene bepaalde, na weinige jaren terugkeerende, komeet tot het afleggen van haren weg om de zon besteedde. Er is daarbij ontdekt, dat die tijd bij elken omloop iets korter werd, en dit kan, meent men, niet anders worden verklaard dan daaruit, dat de komeet op haren weg bij het doorboren van den ether werd tegengehouden, en alzoo nader bij de zon gevoerd. Die storende invloed kon alleen bij zulke zeer ligte ligchamen als de kometen zijn worden waargenomen; de veel zwaardere planeten konden dien invloed niet kenbaar maken. Toch bewegen zich ook al die planeten door de ethermassa heen en wel de meesten met eene verbazende snelheid. De aarde toch legt op haren weg rondom de zon in elke seconde onongeveer vijf uren gaans afstand af. Kunnen wij nu uit deze omstandigheid niet besluiten, dat in die wrijving, bijvoorbeeld van den aardschen dampkring tegen den ether, eene rijke, eene onmetelijke bron van warmte kan aanwezig zijn, die de hemelruimte, welke ons zonnestelsel inneemt, kan bestralen?

Het blijkt uit het voorgaande dus duidelijk dat arbeid, met andere woorden, dat het verbruik van kracht warmte kan voortbrengen. Verder kent iedereen de omstandigheid, waaronder warmte ook werk kan verrigten. Immers men heeft daartoe slechts te denken aan stoomwerktuigen. Bij deze toch is het eigenlijk de warmte der brandende steenkolen, die den zuiger der machine in beweging stelt; want het water en de stoom zijn slechts de stoffelijke middelen, waardoor de warmte-schommelingen zich een' weg tot den zuiger banen. Wil men nog meer duidelijk de warmte eene groote kracht zien ontwikkelen, men neme dan een marmeren steenblok, zoo zwaar men verkiest, hakke er uit het midden een stuk uit weg van anderhalve tot twee palmen lengte, zoodat er aan twee zijden nog een dikke rand blijft staan; in de ruimte, door de weggenomen deelen ontstaan, klemme men eene zware ijzeren staaf vast, die tegen

[p. 143]

de opstaande deelen met hare einden goed aandrukt, en verhitte nu door een paar spirituslampen het ijzer: dan zal dit, door de verlenging, die er ontstaat, al zeer spoedig den steen doen barsten. Kortom, er blijkt uit een tal van verschijnselen, dat arbeid of kracht in warmte en omgekeerd warmte in arbeid kan omgezet worden.

De vraag treedt nu bij eenig nadenken op, of het verbruik van eene bepaalde hoeveelheid kracht met eene in bepaalde getallen uitgedrukte hoeveelheid warmte overeenkomt, dat is, welke betrekking er bestaat tusschen de hoeveelheden kracht of arbeid en de daardoor gewonnen warmte. Die betrekking is naauwkeurig bepaald, en de ontdekking er van is een hoogst gewigtig tijdperk in de geschiedenis der wetenschap. Er zijn, zegt een echt populair schrijver, in de natuurwetenschappen, zoowel als in het leven der staten en volkeren, gebeurtenissen, die in hare geschiedenis een zeer gewigtige rol spelen, en een afzonderlijk tijdvak daarin kenmerken. Enkele dezer voorvallen verkrijgen bij hun allereerst plaats grijpen reeds aanstonds een hoog gewigt, niet ongelijk aan de goddelijke Minerva, die bij hare verschijning met schild en speer gewapend uit het hoofd haars vaders te voorschijn trad; andere zaken gaan meer den weg van gewone menschenkinderen, en trekken daardoor eerst de algemeene opmerkzaamheid tot zich, dat zij vroegtijdig groote talenten ontwikkelen en later met buitengewone geestkracht in het raderwerk van 't bedrijvige leven grijpen. Van laatstgenoemden aard nu is de ontdekking van het verband, dat er is tusschen arbeid en warmte. Ik wil trachten den in deze zaak nog niet ingewijden lezers eenig begrip te geven van de belangrijke ontdekking, die wij hier op het oog hebben.

Om eene betrekking uit te drukken tusschen twee grootheden, zijn er getallen noodig, en bovenal moet men met de eenheden bekend zijn, die deze getallen zamenstellen. Wat is nu eene krachts-, wat eene warmte-eenheid? ziedaar de vragen, die wij het eerst te beantwoorden hebben. Om krachten van den wind, van stroomend water, van levende wezens enz. uit te drukken, vergelijken wij ze met de kracht, waarmede de aarde, door den invloed van de algemeene zwaartekracht, een ligchaam aantrekt of als het ware aan hare oppervlakte doet kleven. Alzoo is men overeengekomen om de kracht, die er noodig is, om een gewigt van één pond één el hoog te ligten, een arbeidseenheid te noemen. Men noemt die eenheid gewoonlijk elpond, en zegt men dus, dat de bewegingsarbeid van een mensch 24 elpond is, dan wil men daarmede uitdrukken, dat een mensch 24 ned. pond of kilogrammen 1 el hoog kan ligten. Men zou hetzelfde kunnen te kennen geven door te zeggen: een mensch ligt 12 pond 2 el of 6 pond 4 el hoog. Ziedaar dus eene arbeidseenheid, eene eenheid, waarmede men krachten meten kan, even als men met de el lengte meet of met een pond het gewigt van een ligchaam bepaalt.

Om verder begrip van eene warmte-eenheid te krijgen, stelle men zich voor, dat men 1 ned. pond water, waarin een thermometer is gezet, verhit door middel van een spiritus- of alkohol-lamp, en dat er gezorgd is, dat de warmte der vlam geheel op het water wordt overgedragen, dat er niets van

[p. 144]

die warmte door zijdelingsche verspreiding verloren gaat, en men evenzeer voorzorgen heeft genomen, om al de aangevoerde warmte in het water te doen bepaald blijven. Men neme vervolgens aan dat, nadat al het water één graad warmer is geworden, en dus de thermometer een graad is gerezen, de vlam wordt uitgedoofd; dan kan men natuurlijk zonder veel omslag vinden, hoeveel spiritus er is verbrand, als men slechts vóór de verwarming zoowel als daarna de alkohollamp weegt, en dan is men geregtigd om de uitspraak te doen, dat de warmte, die er bij de volkomen verbranding van het gevonden aantal wigtjes spiritus wordt ontwikkeld, in staat is, om een pond water een graad warmer te maken. Welnu, die hoeveelheid warmte is dan de eenheid. Door eene warmte-eenheid verstaat men dus het warmte-bedrag, dat er noodig is, om een pond water een graad warmer te maken. Zegt men derhalve, gelijk dan ook het geval is, dat 1 pond goede steenkolen bij volkomen verbranding 75 pond water van nul graden aan 't koken kan brengen, dat is tot 100 graden kan verhitten, zoo kan diezelfde hoeveelheid steenkolen honderd maal meer water, dat is 7500 pond of kan, één graad warmer maken: een pond steenkolen ontwikkelt dus 7500 warmte-eenheden of caloriën.

Het zal naauwelijks behoeven gezegd te worden, hoe vele groote, ja bijna onoverkomelijke bezwaren er zich bij zulk een onderzoek opdoen. Men heeft de warmte-eenheid dan ook niet op zulk eene wijze bepaald, als ik daarboven heb aangegeven. Immers het vat, waarin het water begrepen was, heeft ook warmte opgenomen; de warmte der kamer, waarin het onderzoek is ondernomen, is ook niet zonder invloed gebleven op het verlies of de winst, die het vat aan warmte heeft gehad. Het was ook mijn doel slechts, om eenig oppervlakkig denkbeeld van de zaak te geven.

Daar de lezer nu bekend is geraakt met de arbeids- en warmte-eenheid, kan ik hem iets van het bewonderenswaardig verband doen inzien, dat er tusschen die beide in de natuur bestaat.

Onder de verschillende wegen, die men kan inslaan, om hierin tot zekerheid te geraken, is de volgende het best te onderkennen. In een vat is één of meer kan water gedaan, daarin wordt vertikaal staande een metalen staafje geplaatst, dat met het eene puntig geslepen einde op den bodem rust, terwijl het andere door het deksel van het vat reikt. Er zijn bovendien aan het staafje eenige vertikaal gerigte metalen plaatjes gesoldeerd, zoodat, wanneer de staaf snel wordt rondgedraaid, het water in eene hevige beweging geraakt. Voor dat ronddraaijen is kracht noodig, en om deze juist te kunnen weten, is op het boven het vat uitreikende deel der staaf of spil eenige malen een draad gewikkeld, daarna is deze over een katrol gelegd en nu met het vrije einde aan een gewigt verbonden, dat, even als het gewigt eener huisklok, ruimte heeft om een eind wegs te kunnen vallen. Zoodra dat vallen aanvangt, begint ook de staaf met hare roerplaten in 't water rond te draaijen; het water wordt alzoo in eene hevige beweging gebragt en tegelijk verwarmd. Het vallende gewigt heeft arbeid verrigt, en wel even veel als een man zoude hebben besteed, om het van den grond af op de hoogte te brengen van waar het is begonnen te vallen. Was het gewigt bij voorbeeld 75

[p. 145]

pond zwaar en viel het van 2 el hoogte, dan was het arbeidsvermogen 150 elpond; zag men nu, dat het water daardoor in warmte een derde graad was gestegen, zoo zou 450 pond arbeidsvermogen het een graad in temperatuur hebben doen toenemen, en bedroeg dit water nu juist een kan, dan was men tot de belangrijke kennis geraakt, dat de kracht, die in staat is om 450 pond 1 el hoog op te voeren, hetzelfde vermogen bezit als het bewegingsvermogen, dat de molekulen in 't water ten opzigte van elkander winnen, door de temperatuur van dat vocht een graad hooger te brengen. De meest naauwkeurige onderzoekingen door Joule in 't werk gesteld, gaven voor de gelijkwaardigheid van 't arbeidsvermogen met één graad verwarming van 1 pond water 424 elpond, en dit getal wordt genoemd het arbeidsaequivalent der warmte.

Toen men nu omgekeerd ging onderzoeken of ook de warmte, die in een pond water den thermometer een graad doet stijgen, ook in staat was om 424 pond 1 el hoog te tillen, vond men, dat dit zoo naauwkeurig uitkwam als men het slechts van zulke hoogst moeijelijke en teedere proefnemingen konde verwachten.

De lezer zal welligt meenen, dat ik hem zal aanwijzen, hoe dit laatste onderzoek werd ingesteld, en dit kan ik nu eenmaal niet doen, zonder te veel van zijne kennis en inspanning te vorderen. Het moge hem genoeg zijn zich voor te stellen een met gewone lucht gevulden cilinder, gedekt door eene juist daarin passende schijf, die met eenig gewigt is bezwaard; verwarmt men nu die lucht op de eene of andere wijze, tot zij één' graad in temperatuur heeft gewonnen, dan zal zij daardoor tevens zijn uitgezet en de schijf met haar gewigt een eindwegs naar boven hebben gevoerd; vermenigvuldigt men dan de lengte van dien weg met het gewigt, dan verkrijgt men de elponden arbeids, die er door de warmte zijn verrigt. Neemt men nu de proef op eene andere wijze, bevat namelijk de cilinder dezelfde hoeveelheid lucht, maakt men de schijf vast en dus onverplaatsbaar, en verwarmt men nu de lucht weder één graad, dan bevindt men minder warmte-eenheden noodig gehad te hebben dan de eerste maal. Het bedrag der in het eerste geval meer aangevoerde warmte heeft dus het genoemde werk verrigt, en men kan dan daaruit afleiden, hoeveel werks elke warmte-eenheid kan ontwikkelen. Het antwoord was gelijkluidend met het eerstgenoemde, en wij kunnen dan de schoone, allergewigtigste wet vaststellen: door het gebruik van eene bepaalde hoeveelheid warmte wordt ook eene bepaalde hoeveelheid arbeid voortgebragt, en met het verbruik van ééne warmte-eenheid stemmen 424 arbeidseenheden overeen.

Die wet is algemeen, welke soort van warmte men ook moge gebruiken. In de taal van het dagelijksch leven zou men de zaak aldus kunnen uitdrukken: de warmte die 1 pond water van nul graden tot één graad verwarmt, oefent dezelfde mechanische kracht uit als een gewigt van 424 pond, dat van ééne el hoogte naar beneden valt. Omgekeerd kan een gewigt van 424 pond van 1 el hoogte vallende, eene warmte voortbrengen, die in staat is, om 1 pond water 1 graad te verwarmen. Men neme wel in acht, dat hier altijd ned. ponden (kilogrammen) en graden van Celsius of die van de honderddeelige schaal bedoeld worden.

[p. 146]

Er blijkt nu uit het voorgaande ten duidelijkste, dat er geen ander verschil is tusschen arbeid en warmte, dan tusschen beweging van een ligchaam als geheel en beweging van de molekulen.

Indien wij in de munt het stuk zilver of koper de pers zien verlaten, is het metaal gloeijend heet geworden; er is hier dan eene beweging van de zware persmassa, een mechanische arbeid dus, omgezet in warmte, dat is, in beweging van de molekulen van het zilver en koper. Men kan, door op het aambeeld een stuk ijzer van gewone temperatuur aanhoudend te hameren, dit zoo heet maken, dat het in het water het bekende sissende geluid voortbrengt. Een enkele fiksche hamerslag op een looden geweerkogel maakt hem zoo heet, dat hij moeijelijk in de hand kan gehouden worden. Dit zijn allen omzettingen van arbeid in warmte. Heeft men, omgekeerd, door warmte eenig werk verrigt, eenigen last verplaatst, de warmte is dan altijd verminderd, en wel te meer naar mate de last grooter is geweest, dien zij had te verplaatsen. Men heeft wel eens beweerd, dat bij verwarming van woonvertrekken door stoom, welke door pijpen wordt geleid, even veel warmte van dien stroom verkregen wordt, of men hem onmiddellijk uit den ketel door de verwarmingsbuizen voert, of dat men hem eerst in den cilinder eener stoommachine leidt, en hem daar dus werk laat verrigten; dat was eene dwaling: tot het opligten en neêrdrukken van den stoomzuiger is een deel der warmte verbruikt, en alle stoom verlaat den werkcilinder konder dan hij er is ingekomen, al heeft men er voor gezorgd, dat de stoom niet afkoelen kon door de wanden, waarmede hij in aanraking komt.

Ik zou mij zeer vergissen, als de lezer niet de hooge belangrijkheid inzag van de daar ontvouwde waarheden; hij erkent nu ongetwijfeld, dat de warmte niet iets stoffelijks kan zijn, dat er van geene warmte-stof sprake kan wezen.

Het is thans ook duidelijk, waarom de warmte van twee ligchamen onuitputtelijk is, als zij b.v. tegen elkander worden gewreven; men heeft daarmede toch langen tijd geen weg geweten; ook blijkt nu, waarom in eene ruimte, die op het punt van vrieskoude wordt gehouden, twee stukken ijs door enkel wrijven tot smelten kunnen worden gebragt. De waarheid komt thans ook te beter uit, die zoo straks is aangegeven, dat er in de beweging der hemelbollen, in dat ondenkbaar groot arbeids-vermogen dier eeuwig voortsnellende massa's, eene onmetelijke bron van warmte kan gelegen zijn.

De wetten, die ik zoo eenvoudig heb voorgesteld, als dit bij het ingewikkelde der verschijnselen, waaruit zij voortvloeiden, mogelijk was, leeren ons de groote huishouding der natuur kennen als een wèlgeordend geheel, waarin op eene bewonderenswaardig spaarzame wijze van de krachten wordt gebruik gemaakt, om het geheel in stand te houden, en waarin die krachten in allerlei uitingen van den meest uiteenloopenden aard zich kenbaar maken. De mensch weet zoo spaarzaam in het gebruik dier krachten niet te werk te gaan als de aanbiddelijke Schepper bij het onderhouden der bewegingen in de bewerktuigde en onbewerktuigde schepselen. Bepalen wij ons, om slechts een enkel voorbeeld te noemen, tot de stoommachines.

Er is zoo aanstonds gezegd, dat een enkel ned. pond goede steenkolen, bij

[p. 147]

volkomen verbranding 7500 warmte-eenheden ontwikkelt, en deze zijn dus in staat, om 7500 maal 424 pond, dat is ruim 3 millioen pond, een el hoog op te heffen. Maar zie, over die gunstige werking kan de mensch op verre na niet beschikken. Bij eene inrigting van vuurhaard en stoomketel, die men zoo doelmatig mogelijk kan heeten, gaan er toch nog ten minste 2500 warmte-eenheden verloren, door verwarming der wanden van den vuurhaard of uitstraling naar buiten; ook gaat er nog veel meer warmte verloren, doordien de stoom nog vrij heet zijnde den cilinder verlaat, en dan geen werk meer doet; en het verlies van dit een en ander is zoo groot, dat er slechts 12 tot 14 percent van de door verbranding voortgebragte warmte in arbeid overgaat. Zoo iets bestaat zeker in de natuur niet. Wat men daar aan den eenen kant onder zekeren vorm schijnt te verliezen, treedt onder een anderen op als nuttige werking.

De warmte, die den stoom bij het verlaten van den cilinder opnam, was als nuttige werking bij de machinerie verloren; maar zij is dit niet in de natuur. In de groote werkplaats der natuur verliest men niets. Wij zijn geregtigd om te beweren dat, zoo min de som der stofdeelen in het heelal verandert, even min de som der krachten afwisselt, die in verschillende vormen hare werkzaamheid uiten en die van elkander afwisselend haar vermogen ontleenen. Schijnt er van de eene of andere kracht iets verloren te gaan, zoo kan men bepaald verwachten, dat het verlorene in een' anderen vorm terug is te vinden.

Men heeft mij wel eens gevraagd, waarom de locomotieven door hare aanhoudende werkzaamheid den last, dien zij voortslepen, niet met eene onbegrensd toenemende snelheid doen bewegen; de werking van den stoom, zegt men, hoopt zich steeds bij die van voorafgeganen stoom op en dus moest de snelheid toenemen; waar blijft al dat vermogen? Ik antwoord daarop: van die kracht gaat niets verloren. Wij vinden al het verbruikte arbeidsvermogen terug onder andere vormen.

Het schijnbaar verlorene vinden wij terug in de trillende of bevende beweging der wagens en hunne belasting, in de medegedeelde snelheid der wijkende luchtdeelen, die de trein doorklieft; in de schommelende beweging dierzelfde luchtdeelen en die de oorzaak zijn van het geluid dat er wordt veroorzaakt; in de warmte der verhitte assen en tapgaten, en in de electrische en magnetische werkingen, die ongetwijfeld de beweging in de lucht en in de spoorstaven moet opwekken. Die wrijving der wielen op de staven, van den trein tegen de lucht, van de assen in de tapgaten heeft, wel is waar, de snelheid van de verplaatsing der massa's als geheel doen afnemen, maar de molekulaire bewegingen zijn toegenomen; er is niets verloren gegaan.

In de natuur is er, voor zoover onze aarde aangaat, geen ligchaam dat onder den vorm van warmte meer arbeidsvermogen aanvoert dan de zon. Pouillet vond door proefneming met een door hem uitgedacht eenvoudig werktuig, dat de aarde, zoo de luchtzee die haar omringt geene warmte opslorpte, elk jaar 231675 warmte-eenheden zou ontvangen, dat een arbeidsvermogen oplevert van ruim 98 millioen elpond.

Ten einde een denkbeeld te krijgen van het arbeidsvermogen, dat de zonnewarmte bezit, zou men zich, in navol-

[p. 148]

ging van Thomson, een stoomketel kunnen voorstellen, die aan den invloed der zonnestralen is blootgesteld; zoo deze ongeveer 177 vierkante ellen oppervlakte had, zou de voorlgebragte stoom het vermogen van één paardekracht bezitten.

Maar zie, men kan de zonnewarmte nog uit een ander, veel verhevener standpunt als voortbrengster van arbeidsvermogen beschouwen: zij verwarmt de lucht, verhoogt daardoor haar uitzettingsvermogen, vermindert haar specifiek gewigt, doet haar dus rijzen en brengt die luchtbewegingen voort, welke de windmolens doet malen, de schepen de baren doet doorklieven, beladen met de grootste lasten. Ook brengt de warmte het water in beweging, door het ligter te maken, en veroorzaakt daardoor de weldadige zeestroomingen. Nog voert zij de watermolekulen uit elkander, doet ze oprijzen in de lucht, ze heentrekken naar afgelegen oorden, als water ze neêrslaan, hen rivieren en bronnen voeden en daarin een voorraad wegleggen van mechanische kracht, waarover de mensch in verschillende omstandigheden beschikt.

Er is echter nog iets, waarop de aandacht verdient gevestigd te worden. De zonnewarmte doet een tal van chemische krachten optreden; zij bevordert den groei van vele planten en schept dus de voor ons bestaan meest gewigtige voortbrengselen uit het planten- en dierenrijk. De plant bevat echter een zeer rijken voorraad van koolstof, en deze kan zelve weder de bron van licht en warmte worden even als zij het is, die haar deed ontstaan. De koolstof is intusschen het wezen, dat de gewigtigste maatschappelijke bedrijven in gang zet. En wat vermag die koolstof wel?

Volgens Liebig wast in eene der vruchtbaarste streken van Duitschland op eene grondvlakte van een kwart bunder of 2500 vierkante ellen in één jaar, zoo het boschgrond is, 2650 pond luchtdroog hout; is het weiland, dan groeit er 2500 centenaar hooi, en zoo het bouwland is, 800 pond rogge en 1780 pond stroo. De genoemde hoeveelheid brandhout houdt 1007 pond kool in, het hooi 1018, de rogge en het stroo 1044 pond; alzoo verschaft gemiddeld een vierde bunder gronds elk jaar 1023 pond koolstof. Laat nu een pond kool bij verbranding, om het niet te ruim te nemen, 5500 warmte-eenheden ontwikkelen, dan leverende 1023 pond 5,626,500 warmte-eenheden, en alzoo valt aan elke vierkante el van een' met planten bedekten grond, met betrekking tot het arbeidsvermogen der zon, 2200 warmte-eenheden ten deel, gelijk staande met 950,000 el pond arbeidskracht.

Staan wij over deze magtige werking der zonnewarmte verstomd, zeker rijst die verwondering, wanneer men bedenkt, dat de zon als een bolvormig ligchaam hare warmte-stralen naar alle kanten door de hemelruimte zendt en de aarde dus slechts als een stofje in 't heelal een zeer klein deel van die warmte opvangt. In elke minuut straalt de zon van eene vierkante duim van hare oppervlakte eene hoeveelheid warmte uit, die slechts 1½ maal minder is, dan wat de aarde in een geheel jaar op eene vierkante duim harer oppervlakte ontvangt. Zie, men bouwt wel eens hypothesen op in de kennis der natuur, en brengt daardoor, soms evenwel niet zonder grond, den leek in verrukking; maar het voorgedragene is geene hypothese. De getallen, die daarboven zijn vermeld, kan men door proefnemingen even zeker vaststel-

[p. 149]

len, als men met de el in de hand de grootte van een' bepaalden afstand in deze maat weet uit te drukken.

Wij zien, na dit een en ander aandachtig te hebben nagegaan, niet meer in de zon alleen de beheerscheres van den dag; hare bestemming is niet alleen om het kristal zijn glans, de bladeren hun groen, de bloemen hare boute kleurmengeling te geven; maar voorraadschuren van kracht aan te leggen, ziedaar de heerlijke taak, die zij ook te vervullen heeft. Elke lijn, die men van de aarde naar een of ander punt der zon kan verbeelden getrokken te zijn, stelt den weg voor, langs welken zegen en welvaart tot ons wordt gevoerd, waarop schatten worden voortbewogen, die op de aarde aangekomen zijnde, in de ligchamen worden weggelegd, ten einde daaruit te kunnen nemen, wat voor de groote wereld-huishouding of tot bereiking van menschelijke doeleinden noodzakelijk wordt geacht. Dat deed die zon reeds duizendmaal duizenden jaren, en men kan in waarheid zeggen, dat stoombooten en stoomwagens door die zonnewarmte worden voortgezweept, welke in den vorm van arbeidsvermogen reeds vóór duizendmaal duizenden jaren in de steenkolenbeddingen is bewaard gebleven.

Hoe lang de zon met diezelfde kracht nog zal kunnen werken; of er genoegzame vergoeding zal optreden voor het verlies, dat door de gestadige wisseling van krachten ten behoeve van de instandhouding des levens ontstaat; of dit dus eigenlijk wel verlies mag heeten; of wel, dat ten gevolge van zulk een verlies slechts het tijdstip zal worden verschoven, waarop het groote uurwerk zal stilstaan, omdat het gewigt, dat het in gang hield, is afgeloopen; van dat alles weten wij niets. Wij voor ons gelooven het eerste.

Indien men de krachten, die wij van ons aardsche standpunt, met onze beperkte zintuigen of gebrekkig waarnemingsvermogen mogten leeren kennen, aanneemt als algemeen heerschende te zijn in de geheele schepping, dan wordt de bewering geregtvaardigd, dat de uitgaven, tot het in stand houden der wereld-huishouding, worden gedekt door de opbrengst van de chemische krachten der voedingsmiddelen en brandstoffen, van de zwaartekracht der stof en van de warmte. Al deze krachten zijn tot één enkel groot geheel te zamen verbonden, en verschijnen slechts als verschillende werkingsvormen van één en hetzelfde vermogen. Wat de natuurphilosophen bij hunne speculatieve rigting langen tijd gezocht, maar niet gevonden hebben, heeft ons het grondbeginsel der krachtsverwisseling volgens equivalente verhoudingen bloot gelegd; en het is ons daardoor vergund geworden, om in den bouw der werelden en het groote scheppingswerk een' blik te werpen, die ons tot aanbidding stemt van den grooten Schepper des heelals.

De lezer vergeve het mij, dat ik hier vooreerst eindig en niet datgene afwerk, wat ik mij had voorgesteld in dit stuk nog neder te leggen.