Water-wheels, or hydraulic motors,

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Speed regulation of high head water wheels /

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Notes on water wheels,

Vol. 1 reproduced from manuscript copy; v. 2 from typewritten and manuscript.

Experimental enquiry concerning the natural powers of wind and water to turn mills and other machines depending on a circular motion. And An experimental examination of the quantity and proportion of mechanic power necessary to be employed in giving different degrees of velocity to heavy bodies from a state of rest. Also New fundamental experiments upon the collision of bodies. With five plates of machines.

Goldsmiths'-Kress no. 16657.1.

Schmiede ─ Heiligtum ─ Wassermühle. Cham-Hagendorn (Kanton Zug) in römischer Zeit. Ausgrabungen 1944/45 und 2003/04

1944/1945 wurde in Cham-Hagendorn eine Wassermühle ausgegraben, die dank ihrer aussergewöhnlich guten Holzerhaltung seit langem einen prominenten Platz in der Forschung einnimmt. 2003 und 2004 konnte die Kantonsarchäologie Zug den Platz erneut archäologisch untersuchen. Dabei wurden nicht nur weitere Reste der Wassermühle, sondern auch Spuren älterer und jüngerer Anlagen geborgen: eine ältere und eine jüngere Schmiedewerkstatt (Horizont 1a/Horizont 3) sowie ein zweiphasiges Heiligtum (Horizonte 1a/1b). All diese Anlagen lassen sich nun in das in den neuen Grabungen erkannte stratigraphische Gerüst einhängen (s. Beil. 2). Dank der Holzerhaltung können die meisten Phasen dendrochronologisch datiert werden (s. Abb. 4.1/1a): Horizont 1a mit Schlagdaten zwischen 162(?)/173 und 200 n. Chr., Horizont 1b um 215/218 n. Chr. und Horizont 2 um 231 n. Chr. Ferner konnten in den neuen Grabungen Proben für mikromorphologische und archäobotanische Untersuchungen entnommen werden (Kap. 2.2; 3.11). In der vorliegenden Publikation werden der Befund und die Baustrukturen vorgelegt, (Kap. 2), desgleichen sämtliche stratifizierten Funde und eine umfassende Auswahl der 1944/1945 geborgenen Funde (Kap. 3). Dank anpassender Fragmente, sog. Passscherben, lassen sich diese zum Teil nachträglich in die Schichtenabfolge einbinden. Die mikromorphologischen und die archäobotanischen Untersuchungen (Kap. 2.2; 3.11) zeigen, dass der Fundplatz in römischer Zeit inmitten einer stark vom Wald und dem Fluss Lorze geprägten Landschaft lag. In unmittelbarer Nähe können weder eine Siedlung noch einzelne Wohnbauten gelegen haben. Die demnach nur gewerblich und sakral genutzten Anlagen standen an einem Bach, der vermutlich mit jenem Bach identisch ist, der noch heute das Groppenmoos entwässert und bei Cham-Hagendorn in die Lorze mündet (s. Abb. 2.4/1). Der antike Bach führte wiederholt Hochwasser ─ insgesamt sind fünf grössere Überschwemmungsphasen auszumachen (Kap. 2.2; 2.4). Wohl anlässlich eines Seehochstandes durch ein Überschwappen der Lorze in den Bach ausgelöst, müssen diese Überschwemmungen eine enorme Gewalt entwickelt haben, der die einzelnen Anlagen zum Opfer fielen. Wie die Untersuchung der Siedlungslandschaft römischer Zeit rund um den Zugersee wahrscheinlich macht (Kap. 6 mit Abb. 6.2/2), dürften die Anlagen von Cham-Hagendorn zu einer in Cham-Heiligkreuz vermuteten Villa gehören, einem von fünf grösseren Landgütern in diesem Gebiet. Hinweise auf Vorgängeranlagen fehlen, mit denen die vereinzelten Funde des 1. Jh. n. Chr. (Kap. 4.5) in Verbindung gebracht werden könnten. Diese dürften eher von einer der Überschwemmungen bachaufwärts weggerissen und nach Cham-Hagendorn eingeschwemmt worden sein. Die Nutzung des Fundplatzes (Horizont 1a; s. Beil. 6) setzte um 170 n. Chr. mit einer Schmiedewerkstatt ein (Kap. 2.5.1). Der Fundanfall, insbesondere die Schmiedeschlacken (Kap. 3.9) belegen, dass hier nur hin und wieder Geräte hergestellt und repariert wurden (Kap. 5.2). Diese Werkstatt war vermutlich schon aufgelassen und dem Verfall preisgegeben, als man 200 n. Chr. (Kap. 4.2.4) auf einer Insel zwischen dem Bach und einem Lorzearm ein Heiligtum errichtete (Kap. 5.3). Beleg für den sakralen Status dieser Insel ist in erster Linie mindestens ein eigens gepflanzter Pfirsichbaum, nachgewiesen mit Pollen, einem Holz und über 400 Pfirsichsteinen (Kap. 3.11). Die im Bach verlaufende Grenze zwischen dem sakralen Platz und der profanen Umgebung markierte man zusätzlich mit einer Pfahlreihe (Kap. 2.5.3). In diese war ein schmaler Langbau integriert (Kap. 2.5.2), der an die oft an Temenosmauern antiker Heiligtümer angebauten Portiken erinnert und wohl auch die gleiche Funktion wie diese gehabt hatte, nämlich das Aufbewahren von Weihegaben und Kultgerät (Kap. 5.3). Das reiche Fundmaterial, das sich in den Schichten der ersten Überschwemmung fand (s. Abb. 5./5), die um 205/210 n. Chr. dieses Heiligtum zerstört hatte, insbesondere die zahlreiche Keramik (Kap. 3.2.4), und die zum Teil auffallend wertvollen Kleinfunde (Kap. 3.3.3), dürften zum grössten Teil einst in diesem Langbau untergebracht gewesen sein. Ein als Glockenklöppel interpretiertes, stratifiziertes Objekt spricht dafür, dass die fünf grossen, 1944/1945 als Stapel aufgefundenen Eisenglocken vielleicht auch dem Heiligtum zuzuweisen sind (Kap. 3.4). In diesen Kontext passen zudem die überdurchschnittlich häufig kalzinierten Tierknochen (Kap. 3.10). Nach der Überschwemmung befestigte man für 215 n. Chr. (Kap. 4.2.4) das unterspülte Bachufer mit einer Uferverbauung (Kap. 2.6.1). Mit dem Bau eines weiteren, im Bach stehenden Langbaus (Kap. 2.6.2) stellte man 218 n. Chr. das Heiligtum auf der Insel in ähnlicher Form wieder her (Horizont 1b; s. Beil. 7). Von der Pfahlreihe, die wiederum die sakrale Insel von der profanen Umgebung abgrenzte, blieben indes nur wenige Pfähle erhalten. Dennoch ist der sakrale Charakter der Anlage gesichert. Ausser dem immer noch blühenden Pfirsichbaum ist es ein vor dem Langbau aufgestelltes Ensemble von mindestens 23 Terrakottafigurinen (s. Abb. 3.6/1), elf Veneres, zehn Matres, einem Jugendlichen in Kapuzenmantel und einem kindlichen Risus (Kap. 3.6; s. auch Kap. 2.6.3). In den Sedimenten der zweiten Überschwemmung, der diese Anlage um 225/230 n. Chr. zum Opfer gefallen war, fanden sich wiederum zahlreiche Keramikgefässe (Kap. 3.2.4) und zum Teil wertvolle Kleinfunde wie eine Glasperle mit Goldfolie (Kap. 3.8.2) und eine Fibel aus Silber (Kap. 3.3.3), die wohl ursprünglich im Langbau untergebracht waren (Kap. 5.3.2 mit Abb. 5/7). Weitere Funde mit sicherem oder möglichem sakralem Charakter finden sich unter den 1944/1945 geborgenen Funden (s. Abb. 5/8), etwa ein silberner Fingerring mit Merkurinschrift, ein silberner Lunula-Anhänger, eine silberne Kasserolle (Kap. 3.3.3), eine Glasflasche mit Schlangenfadenauflage (Kap. 3.8.2) und einige Bergkristalle (Kap. 3.8.4). Im Bereich der Terrakotten kamen ferner mehrere Münzen (Kap. 3.7) zum Vorschein, die vielleicht dort niedergelegt worden waren. Nach der zweiten Überschwemmung errichtete man um 231 n. Chr. am Bach eine Wassermühle (Horizont 2; Kap. 2.7; Beil. 8; Abb. 2.7/49). Ob das Heiligtum auf der Insel wieder aufgebaut oder aufgelassen wurde, muss mangels Hinweisen offen bleiben. Für den abgehobenen Zuflusskanal der Wassermühle verwendete man mehrere stehen gebliebene Pfähle der vorangegangenen Anlagen der Horizonte 1a und 1b. Obwohl die Wassermühle den 28 jährlichen Überschwemmungshorizonten (Kap. 2.2) und den Funden (Kap. 4.3.2; 4.4.4; 45) zufolge nur bis um 260 n. Chr., während gut einer Generation, bestand, musste sie mindestens zweimal erneuert werden – nachgewiesen sind drei Wasserräder, drei Mühlsteinpaare und vermutlich drei Podeste, auf denen jeweils das Mahlwerk ruhte. Grund für diese Umbauten war wohl der weiche, instabile Untergrund, der zu Verschiebungen geführt hatte, so dass das Zusammenspiel von Wellbaum bzw. Sternnabe und Übersetzungsrad nicht mehr funktionierte und das ganze System zerbrach. Die Analyse von Pollen aus dem Gehhorizont hat als Mahlgut Getreide vom Weizentyp nachgewiesen (Kap. 3.11.4). Das Abzeichen eines Benefiziariers (Kap. 3.3.2 mit Abb. 3.3/23,B71) könnte dafür sprechen, dass das verarbeitete Getreide zumindest zum Teil für das römische Militär bestimmt war (s. auch Kap. 6.2.3). Ein im Horizont 2 gefundener Schreibgriffel und weitere stili sowie eine Waage für das Wägen bis zu 35-40 kg schweren Waren aus dem Fundbestand von 1944/1945 könnten davon zeugen, dass das Getreide zu wägen und zu registrieren war (Kap. 3.4.2). Kurz nach 260 n. Chr. fiel die Wassermühle einem weiteren Hochwasser zum Opfer. Für den folgenden Horizont 3 (Beil. 9) brachte man einen Kiesboden ein und errichtete ein kleines Gebäude (Kap. 2.8). Hier war wohl wiederum eine Schmiede untergebracht, wie die zahlreichen Kalottenschlacken belegen (Kap. 3.9), die im Umfeld der kleinen Baus zum Vorschein kamen. Aufgrund der Funde (Kap. 4.4.4; 4.5) kann diese Werkstatt nur kurze Zeit bestanden haben, höchstens bis um 270 n. Chr., bevor sie einem weiteren Hochwasser zum Opfer fiel. Von der jüngsten Anlage, die wohl noch in römische Zeit datiert (Horizont 4; Beil. 10), war lediglich eine Konstruktion aus grossen Steinplatten zu fassen (Kap. 2.9.1). Wozu sie diente, muss offen bleiben. Auch der geringe Fundanfall spricht dafür, dass die Nutzung des Platzes, zumindest für die römische Zeit, allmählich ein Ende fand (Kap. 4.5). Zu den jüngsten Strukturen gehören mehrere Gruben (Kap. 2.9.2), die vielleicht der Lehmentnahme dienten. Mangels Funden bleibt ihre Datierung indes ungewiss. Insbesondere wissen wir nicht, ob sie noch in römische Zeit datieren oder jünger sind. Spätestens mit der fünften Überschwemmung, die zur endgültigen Verlandung führte und wohl schon in die frühe Neuzeit zu setzen ist, wurde der Platz aufgelassen und erst mit dem Bau der bestehenden Fensterfabrik Baumgartner wieder besetzt.

Incense Box (kogo) with cart wheels partially submerged in water

Lacquer, Japanese, Muromachi; 11 27/64 in.x 2 33/64 in.x 3 17/64 in.; gold maki-e on black lacquer

Thermodynamic Study Of The Micellization Of Zwitterionic Surfactants And Their Interaction With Polymers In Water By Isothermal Titration Calorimetry.

The micellization of a homologous series of zwitterionic surfactants, a group of sulfobetaines, was studied using isothermal titration calorimetry (ITC) in the temperature range from 15 to 65 °C. The increase in both temperature and the alkyl chain length leads to more negative values of ΔGmic(0) , favoring the micellization. The entropic term (ΔSmic(0)) is predominant at lower temperatures, and above ca. 55-65 °C, the enthalpic term (ΔHmic(0)) becomes prevalent, figuring a jointly driven process as the temperature increases. The interaction of these sulfobetaines with different polymers was also studied by ITC. Among the polymers studied, only two induced the formation of micellar aggregates at lower surfactant concentration: poly(acrylic acid), PAA, probably due to the formation of hydrogen bonds between the carboxylic group of the polymer and the sulfonate group of the surfactant, and poly(sodium 4-styrenesulfonate), PSS, probably due to the incorporation of the hydrophobic styrene group into the micelles. The prevalence of the hydrophobic and not the electrostatic contributions to the interaction between sulfobetaine and PSS was confirmed by an increased interaction enthalpy in the presence of electrolytes (NaCl) and by the observation of a significant temperature dependence, the latter consistent with the proposed removal of hydrophobic groups from water.

Phylogenetic Analysis Of The Microbial Community In Hypersaline Petroleum Produced Water From The Campos Basin.

In this work the archaea and eubacteria community of a hypersaline produced water from the Campos Basin that had been transported and discharged to an onshore storage facility was evaluated by 16S recombinant RNA (rRNA) gene sequence analysis. The produced water had a hypersaline salt content of 10 (w/v), had a carbon oxygen demand (COD) of 4,300 mg/l and contains phenol and other aromatic compounds. The high salt and COD content and the presence of toxic phenolic compounds present a problem for conventional discharge to open seawater. In previous studies, we demonstrated that the COD and phenolic content could be largely removed under aerobic conditions, without dilution, by either addition of phenol degrading Haloarchaea or the addition of nutrients alone. In this study our goal was to characterize the microbial community to gain further insight into the persistence of reservoir community members in the produced water and the potential for bioremediation of COD and toxic contaminants. Members of the archaea community were consistent with previously identified communities from mesothermic reservoirs. All identified archaea were located within the phylum Euryarchaeota, with 98 % being identified as methanogens while 2 % could not be affiliated with any known genus. Of the identified archaea, 37 % were identified as members of the strictly carbon-dioxide-reducing genus Methanoplanus and 59 % as members of the acetoclastic genus Methanosaeta. No Haloarchaea were detected, consistent with the need to add these organisms for COD and aromatic removal. Marinobacter and Halomonas dominated the eubacterial community. The presence of these genera is consistent with the ability to stimulate COD and aromatic removal with nutrient addition. In addition, anaerobic members of the phyla Thermotogae, Firmicutes, and unclassified eubacteria were identified and may represent reservoir organisms associated with the conversion hydrocarbons to methane.

Caffeine As An Indicator Of Estrogenic Activity In Source Water.

Caffeine has already been used as an indicator of anthropogenic impacts, especially the ones related to the disposal of sewage in water bodies. In this work, the presence of caffeine has been correlated with the estrogenic activity of water samples measured using the BLYES assay. After testing 96 surface water samples, it was concluded that caffeine can be used to prioritize samples to be tested for estrogenic activity in water quality programs evaluating emerging contaminants with endocrine disruptor activity.

Culturable Bacterial Diversity From A Feed Water Of A Reverse Osmosis System, Evaluation Of Biofilm Formation And Biocontrol Using Phages.

Biofilm formation on reverse osmosis (RO) systems represents a drawback in the application of this technology by different industries, including oil refineries. In RO systems the feed water maybe a source of microbial contamination and thus contributes for the formation of biofilm and consequent biofouling. In this study the planktonic culturable bacterial community was characterized from a feed water of a RO system and their capacities were evaluated to form biofilm in vitro. Bacterial motility and biofilm control were also analysed using phages. As results, diverse Protobacteria, Actinobacteria and Bacteroidetes were identified. Alphaproteobacteria was the predominant group and Brevundimonas, Pseudomonas and Mycobacterium the most abundant genera. Among the 30 isolates, 11 showed at least one type of motility and 11 were classified as good biofilm formers. Additionally, the influence of non-specific bacteriophage in the bacterial biofilms formed in vitro was investigated by action of phages enzymes or phage infection. The vB_AspP-UFV1 (Podoviridae) interfered in biofilm formation of most tested bacteria and may represent a good alternative in biofilm control. These findings provide important information about the bacterial community from the feed water of a RO system that may be used for the development of strategies for biofilm prevention and control in such systems.

Water Stress Reveals Differential Antioxidant Responses Of Tolerant And Non-tolerant Sugarcane Genotypes.

The biochemical responses of the enzymatic antioxidant system of a drought-tolerant cultivar (IACSP 94-2094) and a commercial cultivar in Brazil (IACSP 95-5000) grown under two levels of soil water restriction (70% and 30% Soil Available Water Content) were investigated. IACSP 94-2094 exhibited one additional active superoxide dismutase (Cu/Zn-SOD VI) isoenzyme in comparison to IACSP 95-5000, possibly contributing to the heightened response of IACSP 94-2094 to the induced stress. The total glutathione reductase (GR) activity increased substantially in IACSP 94-2094 under conditions of severe water stress; however, the appearance of a new GR isoenzyme and the disappearance of another isoenzyme were found not to be related to the stress response because the cultivars from both treatment groups (control and water restrictions) exhibited identical changes. Catalase (CAT) activity seems to have a more direct role in H2O2 detoxification under water stress condition and the shift in isoenzymes in the tolerant cultivar might have contributed to this response, which may be dependent upon the location where the excessive H2O2 is being produced under stress. The improved performance of IACSP 94-2094 under drought stress was associated with a more efficient antioxidant system response, particularly under conditions of mild stress.

Clustering Of Water Bodies In Unpolluted And Polluted Environments Based On Escherichia Coli Phylogroup Abundance Using A Simple Interaction Database.

Different types of water bodies, including lakes, streams, and coastal marine waters, are often susceptible to fecal contamination from a range of point and nonpoint sources, and have been evaluated using fecal indicator microorganisms. The most commonly used fecal indicator is Escherichia coli, but traditional cultivation methods do not allow discrimination of the source of pollution. The use of triplex PCR offers an approach that is fast and inexpensive, and here enabled the identification of phylogroups. The phylogenetic distribution of E. coli subgroups isolated from water samples revealed higher frequencies of subgroups A1 and B23 in rivers impacted by human pollution sources, while subgroups D1 and D2 were associated with pristine sites, and subgroup B1 with domesticated animal sources, suggesting their use as a first screening for pollution source identification. A simple classification is also proposed based on phylogenetic subgroup distribution using the w-clique metric, enabling differentiation of polluted and unpolluted sites.

Effect Of Sodium Hypochlorite And Peracetic Acid On The Surface Roughness Of Acrylic Resin Polymerized By Heated Water For Short And Long Cycles.

To evaluate the surface roughness of acrylic resin submitted to chemical disinfection via 1% sodium hypochlorite (NaClO) or 1% peracetic acid (C2H4O3). The disc-shaped resin specimens (30 mm diameter ×4 mm height) were polymerized by heated water using two cycles (short cycle: 1 h at 74°C and 30 min at 100°C; conventional long cycle: 9 h at 74°C). The release of substances by these specimens in water solution was also quantified. Specimens were fabricated, divided into four groups (n = 10) depending on the polymerization time and disinfectant. After polishing, the specimens were stored in distilled deionized water. Specimens were immersed in 1% NaClO or 1% C2H4O3 for 30 min, and then were immersed in distilled deionized water for 20 min. The release of C2H4O3 and NaClO was measured via visual colorimetric analysis. Roughness was measured before and after disinfection. Roughness data were subjected to two-way ANOVA and Tukey's test. There was no interaction between polymerization time and disinfectant in influencing the average surface roughness (Ra, P = 0.957). Considering these factors independently, there were significant differences between short and conventional long cycles (P = 0.012), but no significant difference between the disinfectants hypochlorite and C2H4O3 (P = 0.366). Visual colorimetric analysis did not detect release of substances. It was concluded that there was the difference in surface roughness between short and conventional long cycles, and disinfection at acrylic resins polymerized by heated water using a short cycle modified the properties of roughness.

A Feasibility Study Of Fricke Dosimetry As An Absorbed Dose To Water Standard For 192ir Hdr Sources.

High dose rate brachytherapy (HDR) using 192Ir sources is well accepted as an important treatment option and thus requires an accurate dosimetry standard. However, a dosimetry standard for the direct measurement of the absolute dose to water for this particular source type is currently not available. An improved standard for the absorbed dose to water based on Fricke dosimetry of HDR 192Ir brachytherapy sources is presented in this study. The main goal of this paper is to demonstrate the potential usefulness of the Fricke dosimetry technique for the standardization of the quantity absorbed dose to water for 192Ir sources. A molded, double-walled, spherical vessel for water containing the Fricke solution was constructed based on the Fricke system. The authors measured the absorbed dose to water and compared it with the doses calculated using the AAPM TG-43 report. The overall combined uncertainty associated with the measurements using Fricke dosimetry was 1.4% for k = 1, which is better than the uncertainties reported in previous studies. These results are promising; hence, the use of Fricke dosimetry to measure the absorbed dose to water as a standard for HDR 192Ir may be possible in the future.

Trichomes Related To An Unusual Method Of Water Retention And Protection Of The Stem Apex In An Arid Zone Perennial Species.

It is well known that trichomes protect plant organs, and several studies have investigated their role in the adaptation of plants to harsh environments. Recent studies have shown that the production of hydrophilic substances by glandular trichomes and the deposition of this secretion on young organs may facilitate water retention, thus preventing desiccation and favouring organ growth until the plant develops other protective mechanisms. Lychnophora diamantinana is a species endemic to the Brazilian 'campos rupestres' (rocky fields), a region characterized by intense solar radiation and water deficits. This study sought to investigate trichomes and the origin of the substances observed on the stem apices of L. diamantinana. Samples of stem apices, young and expanded leaves were studied using standard techniques, including light microscopy and scanning and transmission electron microscopy. Histochemical tests were used to identify the major groups of metabolites present in the trichomes and the hyaline material deposited on the apices. Non-glandular trichomes and glandular trichomes were observed. The material deposited on the stem apices was hyaline, highly hydrophilic and viscous. This hyaline material primarily consists of carbohydrates that result from the partial degradation of the cell wall of uniseriate trichomes. This degradation occurs at the same time that glandular trichomes secrete terpenoids, phenolic compounds and proteins. These results suggest that the non-glandular trichomes on the leaves of L. diamantinana help protect the young organ, particularly against desiccation, by deposition of highly hydrated substances on the apices. Furthermore, the secretion of glandular trichomes probably repels herbivore and pathogen attacks.