File:R. Clausius. Die mechanische Wärmetheorie. Band 1–3 (1879—1891).pdf

Deutsch: Braunschweig: Friedrich Vieweg und Sohn.

Bd. 1. Entwicklung der Theorie, soweit sie sich aus den beiden Hauptsätzen ableiten lässt, nebst Anwendungen. — 3 umgearb. und vervollständigte Aufl., 1887. — xvi + 403 S.

Bd. 2. Anwendung der der mechanischen Wärmetheorie zu Grunde liegenden Prinzipien auf die Elektrizität. — 2 umgearb. und vervollständigte Aufl., 1879. — xii + 352 S.

Bd. 3. Entwickelung der besonderen Vorstellungen von der Natur der Wärme als einer Art der Bewegung. — 2 umgearb. und vervollständigte Aufl., 1889–1891. — xvi + 264 S.

Umgearbeitete und vervollständigte Auflage des unter dem Titel «Abhandlungen über die mechanische Wärmetheorie» erschienenen Buches.

Der Inhalt dieses Buches ist ursprünghch in einzelnen Abhandlungen erschienen, welche Rudolf Clausius (1822–1888) während einer langen Reihe von Jahren, vorzugsweise in Poggendorff's Annalen, publicirt habe, und welche dann, nachdem sich herausgestellt hatte, dass sie bei dem allmälig in weiten Kreisen rege gewordenen Interesse für die mechanische Wärmetheorie nicht Allen, welche sie zu lesen wünschten, zugänglich waren, in einer Sammlung vereinigt noch einmal gedruckt wurden.

Im Jahre 1850 begann Clausius sich mit dem Fachgebiet zu beschäftigen, dem er seinen größten Ruhm verdankt: der mechanischen Wärmetheorie (Thermodynamik). Clausius nahm das von Sadi Carnot bereits 1824 vorgedachte und schließlich 1842 von Julius Robert Mayer postulierte Prinzip der Energieerhaltung als ersten Hauptsatz der Thermodynamik in seine Theorie auf und gab ihm die erste quantitative Formulierung, indem er 1850 eine Beziehung zwischen der Wärmemenge Q, Arbeit W und innerer Energie U aufstellte (dU = dQ + dW). Im Unterschied zur bis dahin vorherrschenden Meinung erkannte er, dass Wärme kein unveränderlicher Stoff ist, sondern nur eine Form von Energie darstellt, die sich in die bekannten anderen Formen (Bewegungsenergie usw.) umwandeln lässt.

Das Energieerhaltungsprinzip erklärt allerdings noch nicht die geläufige Tatsache, dass Energiewandlung nicht in beliebiger Richtung stattfindet: warum beispielsweise zwei unterschiedlich warme Körper bei Kontakt ihre Temperaturen angleichen, jedoch nie Wärme von selbst vom kälteren auf den wärmeren Körper übergeht. Schon Carnot hatte diese Tatsache klar ausgesprochen, jedoch erst Clausius erkennt dahinter einen Energiefluss und nicht ein an einen Wärmestoff gebundenes Phänomen. 1850 bezeichnete er diese Erfahrung als den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik. Die Feststellung, dass Energieumwandlungen unumkehrbar in eine Richtung laufen, ist nicht mehr mit der klassisch-mechanischen Physik vereinbar, deren linearen Gesetzmäßigkeiten entsprechend jeglicher Prozess rückverfolgbar und umkehrbar (reversibel) ist (Poincarés Wiederkehrsatz).

Die Änderung der auf die Wärmeübergangstemperatur bezogenen Wärmemenge in einem thermodynamischen Prozess ist also ein Maß für die Umwandelbarkeit von Wärme und technischer Arbeit und damit für die Güte des Prozesses (dS = dQ/T). Diesen «Äquivalenzwert der Verwandlung» nennt Clausius später «Entropie».