570 XXVII. Jahrg. 



Naturwissen sc liaftliche Rundschau. 



1912. Nr. 45. 



der kosmischen Erscheinungen nimmt man sie unaus- 

 gesetzt zu Hilfe, und man bezweifelt wohl auch nicht, 

 daß selbst die Vorgänge im tierischen und pflanzlichen 

 Organismus ihren Formeln unterworfen sind , wenn 

 auch gerade hier speziell eine genaue Prüfung des 

 zweiten Wärraesatzes ungewöhnliche Schwierigkeiten 

 bietet. 



Aber nicht nur wegen ihrer Allgemeinheit kommt 

 unter den logischen Hilfsmitteln, welche die Natur- 

 forschung erbracht hat, den erwähnten beiden Lehr- 

 sätzen der Thermodynamik eine ganz besondere Stelle 

 zu; im Gegensatz zu wohl allen sonstigen Naturgesetzen 

 nehmen wir ihre Gültigkeit als unbeschränkt an, wo- 

 bei wir allerdings bezüglich der Verwendung des zweiten 

 Wärmesatzes stets daran denken müssen, daß er er- 

 fahrungsgemäß nur auf nicht zu kleine Gebilde oder, 

 atomistisch ausgedrückt, auf aus einer hinreichend 

 großen Anzahl von Molekülen bestehende Systeme an- 

 gewendet werden darf. Von dieser letzteren, für die 

 Praxis ganz unwesentlichen Beschränkung abgesehen, 

 wird man aber die erwähnten Lehrsätze als völlig 

 exakt ansehen dürfen. 



Einige Beispiele mögen uns lehren, daß wir von 

 anderen Naturgesetzen nicht das gleiche sagen können; 

 so gelten die Gasgesetze nur für ideale Grenzfälle, 

 die streng genommen in der Natur nie vorkommen; 

 vom Newton sehen Attraktionsgesetze werden wir 

 kaum bezweifeln dürfen, daß es völlig versagen wird, 

 wenn die aufeinander gravitierenden Körper sich mit 

 Geschwindigkeiten bewegen, die der Lichtgeschwindig- 

 keit sich nähern; selbst das Grundprinzip der Mechanik 

 (Masse mal Beschleunigung gleich wirkender Kraft) 

 stimmt nach unserer gegenwärtigen Auffassung schon 

 nicht mehr, wenn es sich um den Zusammenstoß zweier 

 Atome handelt. Und so ließe sich wohl an allen 

 anderen Naturgesetzen der Nachweis führen, daß es 

 sich bei ihnen, wenn wir die letzte Strenge verlangen, 

 nicht um in der Natur vorkommende, sondern um in 

 der einen oder anderen Richtung idealisierte Systeme 

 handelt. In praktischer Hinsicht ist dies freilich so 

 gut wie niemals von Belang, weil die erwähnten Gesetze 

 bei ihren gewöhnlichen Anwendungen fast immer ge- 

 nauer sind als die Beobachtungen und daher jede 

 nur wünschenswerte Präzision besitzen, solange man 

 sich eben von gewissen extremen Fällen fernhält. Es 

 gibt aber logische Operationen, bei denen der be- 

 sprochene Unterschied sehr ins Gewicht fällt: wenn 

 man sich z. B. gegenwärtig damit beschäftigt, für die 

 Bewegung der Atome neue mechanische Prinzipien 

 aufzustellen, so wird man die Ansätze stets so zu 

 wählen haben, daß in jedem Augenblick der Bewegung 

 das Prinzip von der Erhaltung der Energie gewahrt 

 bleibt. Dies gibt uns aber bereits wichtige Anhalts- 

 punkte bei der Auswahl der unendlich vielen neuen 

 Ansätze, an die man hier etwa denken könnte. 



Diese Ausführungen mögen genügen, um zu illu- 

 strieren, wie die neuere Naturforschung bewußt oder 

 unbewußt die beiden Hauptsätze der Thermodynamik 

 als Naturgesetze ganz besonderer Art anzusehen ge- 

 wohnt ist. Um so dringlicher und wichtiger wird 



uns die Frage erscheinen, ob die erwähnten beiden 

 Sätze das Verhältnis der Wärme zu den anderen 

 Energieformen bereits vollständig erschöpfen, oder ob 

 nicht noch neue Beziehungen vorhanden sind. 



Hier ist von vornherein klar, daß durch bloße 

 mathematische Umformungen der vorhandenen thernio- 

 dynamischen Gleichungen ohne Hinzuziehung von Er- 

 fahrungstatsachen etwas prinzipiell Neues nicht zu 

 gewinnen sein wird, wie ja auch die beiden bekannten 

 Lehrsätze der Thermodynamik keineswegs etwa auf 

 aprioristischem Wege erschlossen wurden. Die Un- 

 möglichkeit, Maschinen zu konstruieren, die dauernd 

 Arbeit oder Wärme aus nichts oder auch nur Arbeit 

 aus dem in unerschöpflicher Menge vorhandenen Wärme- 

 inhalt der Umgebung fortwährend hätten schafien 

 können, lieferte die Grundlage zur Aufstellung des 

 ersten und des zweiten Wärmesatzes; aber es bedurfte 

 unzähliger Experimente, bis diese Unmöglichkeit als 

 ein Naturgesetz erkannt werden konnte, und es be- 

 durfte weiterhin, nachdem diese Überzeugung gewonnen 

 war, zahlreicher weiterer messender Versuche, bis 

 die Überzeugung von der Exaktheit der auf dem an- 

 gegebenen Wege gewonnenen Formeln zum sicheren 

 Besitztum der Naturforschung sich entwickelte. Eine 

 Erweiterung der sogenannten klassischen Thermo- 

 dynamik, mit anderen Worten die Aufstellung eines 

 neuen Wärmesatzes, ließ sich also nur erwarten, wenn 

 man aufs sorgfältigste den Winken folgte, welche die 

 Beobachtung und vor allem die messende Verfolgung 

 der Naturerscheinungen uns liefert. 



Ehe wir uns aber dieser Frage zuwenden, möchte 

 ich kurz zwei Gebiete behandeln, die den Energieinhalt 

 der Materie betreffen und welche den älteren Thermo- 

 dynamikern — ich möchte unter ihnen Carnot, 

 Helmholtz, Lord Kelvin, Clausius, Boltzmann 

 nennen — ganz oder größtenteils fremd waren; es 

 sind dies erstens die Erscheinungen der Radioaktivität 

 und zweitens die neueren Untersuchungen üi)er die 

 spezifische Wärme. Nach den früheren Ausführungen 

 wird es nicht befremden, daß diese neuen Erfahrungen 

 an den Formeln der klassischen Thermodynamik nichts 

 geändert haben; aber durch die Erweiterung unseres 

 Wissens sind hier doch mancherlei neue Gesichtspunkte 

 für die Anwendungen der Thermodynamik gewonnen, 

 so daß ich ein kurzes Eingehen hierauf einschieben 

 möchte. 



Die Entdeckung des radioaktiven Zerfalls der 

 Elemente hat uns mit Energiequellen von einer Mächtig- 

 keit bekannt gemacht, von denen wir früher keine 

 Vorstellung hatten; nehmen wir an — jede andere 

 Vorstellung wäre offenbar ganz willkürlich — , daß 

 alle Elemente des radioaktiven Zerfalls fähig sind, 

 und daß nur die Mehrzahl der Elemente sich viel zu 

 langsam in einfachere Bestandteile spaltet, um eine 

 messende Verfolgung diese Zerfalls zu gestatten, so 

 kommen wir zu dem Ergebnis, daß innerhalb der 

 Atome aller Elemente Energievorräte aufgespeichert 

 sind, im Vergleich zu denen der Wärmeinhalt, d. h. 

 die kinetische Energie der Atome und ihre damit in 



