Wärme.

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Verhältniß zwischenW. u.Arbeit vcrmnthete u. fest-zustellen versuchte, war Graf Rnmford (1798). Esgelang ihm beim Bohren von Kanonen mittels derdurch die Reibung entwickelten W. eine Wasscrmasseallmählich zum Sieden zu bringen u. beliebig langeans dem Siedepunkte zu erhalten. Jndcß drang diemechanischeW-theorie doch erstdurch, als Nob. Mayerin Hcilbronn (1842) das Gesetz von der Erhaltungder lebendigen Kraft od. der Energie (s.d.Art.Kraft)als obersten Grundsatz der Physik u. damit auch derW-lehre aufstellte. Ans diesem Gesetz, daß jede Ener-gie die mannigfachsten Formen annchmen könne, aberstets der Größe nach unverändert bleibe, ergab sichunmittelbar als speciellerFall u. als erster.Haupt-sa tz der mechanischen Wckheorie der Satz von derÄgnivalenz von W. u. Arbeit. Mayer berech-nete die durch ein Quantum von Arbeit gewonneneoder der Arbeit äquivalente W-menge. Gleichzeitigstellte Joule (1843—SO) durch äußerst genaue ex-perimentelle Untersuchungen diese Beziehung mime»risch fest. Sein Apparat (Fig. 10) bestand aus demCylinder , in welchem er durch Umdrehung einesSchaufelrades (Fig. 11) eine Flüssigkeit erwärmte.Die Arbeit des Umdrehens wurde geleistet und ge-messen, indem sich durch das Sinken der GewichteL u. O eine um die vertikale Spindel V gewundeneSchnur abwickelte. Es ergab sich, welcher Art auchdie Arbeit od. die angewandten Substanzen waren,stets dasselbe Verhältnis) zwischen W. und Arbeit.Mayer und Joule kamen zu demselben Ergebniß,daß nämlich ein Aufwand an mechanischer Ener-gie von 424 Kilogrammmetern erforderlich ist, um11cA Wasser um 1" 0. zu erwärmen, od. kurz, daß1 Cal. — 424 lcA. Man nennt diese wichtige Zahl424 das mechanische Äquivalent der W. oderauch umgekehrt den Werth id—das W-äqui-valent der Arbeit. Der erste Hauptsatz von derÄquivalenz wird ergänzt durch einen zweiten Satz.Bei jedem Proceß, der W. in Arbeit verwandelt,muß nothweudig W. von einein wärmeren Körperzu einem kälteren übergeführt werden, bei einer Ma-schine also von einem wärmeren Theile derselben zueinem kälteren. Schon Carnot (1824) stellte sich,ohne den Satz von der Äquivalenz zu kennen, dieFrage, ob die übergcflihrte W-menge sämmtlich od.nur zum Theil in Arbeit verwandelt werde. ZurBeantwortung dieser Frage, wie sie von Carnot u.Clausius gegeben wurde, ist ein neuer Begriff nöthig.Aus dem Gay Lussac-Mariotteschcn Ansdehnnngs-gesetz derGase (s.d.) durch die W., nach dem für alleGase der AusdehnungscoMcieiit a nahezu derselbeist, nämlich a — hat man geschlossen, daß eseinen absoluten Itullpnukt der Temperatur gebe,unter welchem eine Abkühlung der Körper überhaupt

unmöglich ist, u. daß dieser Nullpunkt — — ^-6.

— — 273° 6. sei. Man nennt nun die von —273°0. an gezählte Temperatur die absolute Tempe-ratur. Hat also ein Körper nach Celsius die Tem-peratur t°, so ist seine absolute Temperatur 1 —273 -s- t. Hiernach lautet der zweite Hauptsatzder mechanischen W-theorie so: Wird bei einer Ma-schine dadurch W. in Arbeit verwandelt, daß voneinem wärmeren Theile von der absoluten Tempe-ratur^ nach einem kälteren von der absoluten Tem-peratur eine W-menge tz übergeführt wird so

kann stets nur einBrnchtheil dieserW-menge (j wirk-lich in Arbeit verwandelt werden, u. dieser Theil 1

ist bestimmt durch die Formel q — ——^ . H. Hat

-^1

z. B. der wärmere Theil die Temperatur 77° 6.,der kältere die Temperatur 7° 6., sind also die ab-soluten Temperaturen resp. 350 u. 280, so kann von

der llbergeführtenW-menge höchstens

in Arbeit umgesetzt werden. Diese Berechnung giltindessen nur unter gewissen Voraussetzungen u. hatdaher nur theoretischen Werth; in der Praxis beiDampfmaschinen wird nur ein sehr viel kleinererBrnchthcil der W. in Arbeit nmgesetzt. Man hatnun weiterhin aus den 2 Hauptsätzen die allgemein-sten Beziehungen abgeleitet, die für jeden Körperzwischen der in ihm enthaltenen W-menge und derTemperatur, dem Volumen, dem Druck bestehen, u.hat so die früher experimentell festgestellten Wirkun-gen der W. auch von der theoretischen Seite her be-gründet. Der zweite Hauptsatz ergibt noch eine an-dere, sehr allgemeine Folgerung. Da nämlich durchdie Wechselwirkung der Körper bald W. in Arbeit,bald Arbeit in W. verwandelt wird, n. da bei demletzten Proceß stets nur ein Brnchtheil der W. wie-der rückwärts in Arbeit übergehen kann, so muß diemechanische Energie der Körpcrwelt mehr u. mehrab-, der W-gehalt dagegen stets zunehmen, bis alleEnergie in W-energie umgewandelt ist; in anderenWorten: der W-gehalt (die Entropie) der Welt strebteinem Maximum zu (Thomson, Clausius).

Die Untersuchung über die inolecnlare Con-stitution derKörp er, an der vorzugsweise Clau-sius, Krönig, Thomson, Maxwell, Meyer u. A. be-theiligt sind, ist zu folgenden Ergebnissen gelangt.Die kleinsten Theile eines Körpers sind die Atome;dieselben sind je nach der chemischen Beschaffenheitdes Körpers gruppenweise zusammengelagert zuMolekülen. Die Anziehungskräfte, welche die Atomein jedem Molekül auf einander ausüben, nennt manchemische Kräfte, die Anziehungskräfte, die zwischenden Molekülen wirken, Cohäsionskräfte. Die letzte-ren sind um so stärker, je näher die Moleküle sichbefinden, also am größten bei den festen, geringerbei den flüssigen u. verschwindend klein bei den gas-förmigen Körpern. Die Moleküle sind in steter Be-wegung begriffen, bei den festenKörperninSchwing-nngen um eine stabile, bei den flüssigen um eine la-bile Gleichgewichtslage; bei den Gasen dagegen ineiner fortschreitenden Bewegung, die jedoch durchdas beständige Anprallen der Moleküle an einanderu. an die Wände deS Gefäßes zu einem zickzackarti-gen Hin-n. Herfahren wird. Durch dieseBewegungnun, die einestheils den Cohäsionskräften, andern-theils dem Oberflächendruck (z. B. dem Almosphä-reudruck) der Körper entgegen wirkt, werden dieMoleküle in einem gewissen Abstand von einandergehalten u. verhindert sich zusammenzulagern. Beiden Gasen, wo die Energie der Molecularbewegungdie Cohäsion bei weitem überwiegt, können die Mo-leküle nur durch einen äußeren Druck (z. B. ein Ge-fäß) zusammengehalten werden. Die Umwandlungvon strahlender W. in Körper-W. besteht hiernachin einer Umwandlung der Energie der Ätherbeweg-ung in Energie der Körpermolecüle, u. die Verwand-