Naturwissensckftliclie Rundscku. 



Wöchentliche Berichte 



über die 



Eortschritte auf dem GresamtgeMete der Ifaturwisseiischafteii. 



XXVn. Jahrg. 



24. Oktober 1912. 



Nr. 43. 



H. L. Calleildar: Über die Grundlagen der 

 moderneu Wärmetheorie'). (Auszug aus dem 

 Eröilhuugsvortrag der mathematischen und physikalischen 

 Sektion der British Association for the Advancement of 

 Science. Dundce, September 1912.) 



Es ist in jedem Gebiet der Physik von Vorteil, die 

 Grundlagen von Zeit zu Zeit einer näheren Prüfung 

 zu unterziehen, um festzustellen, inwieweit sie auf 

 direkten Experimenten aufgebaut sind und inwieweit 

 sie sich aus dynamischen Analogien entwickelt haben. 

 Diese letzteren können bis zu einem gewissen Punkt 

 das Ergebnis experimenteller Untersuchungen dar- 

 stellen, aber zu falschen Schlüssen führen, wenn sie 

 über diesen Punkt hinaus beibehalten werden. 



Ich beabsichtige hier, unsere Grundvorstellungen 

 über die Natur der Wärme einer näheren Betrachtung 

 zu unterziehen und insbesondere zu zeigen, daß wir 

 mit Vorteil einige der längst vergessenen Ideen der 

 alten Stofftheorie in unsere modernen Anschauungen 

 aufnehmen könnten. Manchem mag dies vielleicitt 

 als ein Kückschritt erscheinen, weil die alte Stoff- 

 theorie der Wärme im allgemeinen als unvereinbar 

 mit der kinetischen Theorie und dem Gesetz von der 

 Erhaltung der Energie dargestellt wird. Ich möchte 

 daher bemerken, daß dieser Widerspruch keineswegs 

 in der Stofltheorie selbst begründet ist, vorausgesetzt, 

 daß man die Theorie richtig auslegt und den experi- 

 mentellen Befunden anpaßt. Denn in Wirklichkeit 

 sind die Theorie vom Wärmestoff und die kinetische 

 Theorie der Wärme nur zwei verschiedene Darstellungs- 

 formen derselben Erscheinungen, deren eine die andere 

 ergänzt. Die Erzeugung von Wärme durch Reibung 

 war eine der ersten Tatsachen, deren Erklärung auf 

 Grund der Stofftheorie Schwierigkeiten bot. Cavendish 

 nahm an, daß Wärme durch Eeibung in ähnlicher 

 Weise neu erzeugt werde wie Elektrizität. Die all- 

 gemeinere Ansicht aber war die, daß die bei der- 

 artigen Prozessen, wie beispielsweise beim Bohren 

 eines Kanonenrohres, entstehenden Bruchstücke und 

 Splitter eine kleinere Wärmekapazität besitzen als 

 das ursprüngliche Material. Die bei Reibuugs- 

 vorgängen zutage tretende Wärme war nach dieser 

 Ansicht in der Substanz schon von vornherein vor- 

 handen und wurde nicht erst neu geschaffen, sondern 

 nur gewissermaßen herausgetrieben. Die Unhaltbar- 

 keit dieser Annahme wurde durch die berühmten 



') Der Titel ist vom Übersetzer gewählt. 



Versuche von Rumford und Davy dargetan, aus 

 denen hervorging, daß die Wärmekapazität durch 

 Reibung nicht vermindert wird und daß die Wärme 

 keine materielle Substanz sein kann, weil die durch 

 Reibung zu erzielende Menge unbegrenzt schien. Rum- 

 ford zeigte auch, daß selbst mit den feinsten Appa- 

 raten der damaligen Zeit ein Körper, dem Wärme 

 zugeführt wurde, keine Gewichtszunahme erkennen 

 ließ. Rumford und Davy betrachteten daher die 

 Wärme als einen Bewegungs- oder Schwingungszustand 

 der kleinsten materiellen Teilchen. Doch war ihre 

 Vorstellung zu unbestimmt, um als Basis für Messungen 

 oder Berechnungen dienen zu können. Die einfache 

 Vorstellung eines Wärmestoffes als meßbare Quanti- 

 tät reichte dagegen für viele Zwecke aus und führte 

 Laplace u. a. zu richtigen Ergebnissen für das Ver- 

 hältnis der spezifischen Wärmen der Gase, für die 

 adiabatische Gleichung und manche anderen wich- 

 tigen Punkte, wenn auch die Frage nach der Be- 

 ziehung zwischen Wärme und Arbeit ungelöst blieb. 



Die bedeutendste Leistung der Stofftheorie in der 

 Thermodynamik war Carnots berühmtes Werk „Über 

 die bewegende Kraft der Wärme". Ich kann nicht 

 umhin — um Carnot gerecht zu werden — ■, hier die 

 wichtigsten Punkte seiner Überlegung kurz darzulegen. 

 Es bietet das auch die beste Einführung in die Vor- 

 stellungen eines Wärmestoffes und die Methoden, ihn 

 zu messen. 



Carnot beschäftigte sich mit den damals sehr 

 aktuellen Fragen, unter welchen Bedingungen „be- 

 wegende Kraft" aus Wärme erhalten werden kann, 

 inwiefern die Leistungsfähigkeit der Wärmemaschinen 

 begrenzt ist und ob andere Substanzen dem Wasser- 

 dampf vorzuziehen seien. Er zeigte, daß man bei der 

 Diskussion der aus Wärme zu erzielenden Arbeits- 

 leistung einen sogenannten zyklischen Prozeß betrach- 

 ten müsse, derart, daß nach Ablauf des Prozesses die 

 arbeitende Substanz und alle anderen Teile der Ma- 

 schine sich wieder in ihrem Anfangszustand befinden. 

 Dabei ist vorausgesetzt, daß der Maschine nur 

 Wärme oder äquivalentes Brennmaterial zugeführt 

 wird. Für einen derartigen zyklischen Prozeß lautet 

 dann der Carnotsche Fundamen talsatz: „Wenn ein 

 Körper irgend welchen Veränderungen unterworfen 

 wird und nach einer gewissen Zahl von Umwandlungen 

 in jeder Hinsicht in seinen Anfangszustand zurück- 

 gebracht wird, so daß er dieselbe Dichte, Temperatur 

 und denselben Aggregatzustand besitzt wie ursprünglich, 



