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{"created":"2022-01-31T16:05:36.150674+00:00","id":"lit16322","links":{},"metadata":{"alternative":"Gesammelte Schriften in zwei B\u00e4nden, Zweiter Band: Popul\u00e4re Vortr\u00e4ge und Aufs\u00e4tze","contributors":[{"name":"Czermak, Johann N.","role":"author"}],"detailsRefDisplay":"In: Gesammelte Schriften in zwei B\u00e4nden, Zweiter Band: Popul\u00e4re Vortr\u00e4ge und Aufs\u00e4tze, 246-250. Leipzig: Wilhelm Engelmann","fulltext":[{"file":"p0246.txt","language":"de","ocr_de":"VII.\nDas mechanische Aequivalent der W\u00e4rme.\n\u00fcs waren bis jetzt die Erscheinungen der, den sinnlich wahrnehmbaren Massen oder Molen inwohnenden Schwere und Coh\u00e4sion, welche uns das Gesetz von der Erhaltung der Kraft manifestirten ; wir haben heute einen Schritt weiter zu thun und seine Geltung im Kreise der molecularen und atomistischen Th\u00e4tigkeit aufzusuchen.\nHier ist ein lufterf\u00fcllter Glasballon, der mit dem Queck-ter (bei a Fig. 4) mittels eines Korkes in Ver-\nd Z\n\\\tIch pumpe neue Mengen Luft in den Ballon, wodurch\n|\t! ich das elastische Gas comprimire, d. h. die unmessbaren\nI\t!\tZwischenr\u00e4ume zwischen den MolecUlen, der Abstossungs-\nI\tI\tkraft des Gases entgegen, verkleinere, und ihm so eine Trieb-\nI\tI\tkraft in Form von Spannkraft mittlieile. Habe ich bei einem\nI\t11\tfr\u00fcheren Versuche durch das Dehnen eines elastischen Kaut-\nI schukstreifens die Anziehungskraft der Molecule \u00fcberwunden, so dass sie als Spannkraft aufgespeichert ward,\nJ so bewerkstellige ich hier das Entgegengesetzte \u2014 ich presse das elastische Gas zusammen, \u00fcberwinde dadurch die Ab-\nFig. 4.\t_\t7\nManometer, stossungskraft der Molec\u00fcle, die sich in Folge davon als Spannkraft anh\u00e4uft. Sobald ich den Hahn des Manometers \u00f6ffne, geht diese Spannkraft in lebendige Kraft \u00fcber und leistet Arbeit ; Sie sehen, wie sofort die Quecksilbers\u00e4ule im \u00e4ussern Schenkel cd emporgehoben wird.\nGenau dieselbe Arbeitsleistung kann ich aber auch auf eine andere Weise erreichen, wenn ich n\u00e4mlich anstatt der Muskelkraft meines pumpenden Armes eine andere Naturkraft aufwende, um das elastische Gas zu spannen. \u2014 Hier ist eine brennende Spirituslampe, welche W\u00e4rme hervorbringt. Ich halte die Flamme derselben unter den Glasballon. Das Glas und die eingeschlossene Luft erw\u00e4rmen sich, wie","page":246},{"file":"p0247.txt","language":"de","ocr_de":"VII. Das mechanische Aequivalent der W\u00e4rme.\n247\nSie am Steigen des Thermometers deutlich sehen k\u00f6nnen. Oeffne ich nun wieder den Manometerhahn, so wird die Quecksilbers\u00e4ule gleichfalls in dem \u00e4ussern Schenkel des Manometers gehoben, es wird also wieder mechanische Arbeit geleistet. \u2014 Entferne ich die W\u00e4rmequelle, nachdem ich vorher so viel Quecksilber ausfliessen liess, dass es wieder in beiden Schenkeln des Manometers gleich hoch steht, so steigt es im inneren Schenkel empor ; denn in dem Maasse, als die Luft im Glasballon ihre W\u00e4rme und vermehrte Spannkraft oder Abstossungs-kraft der Molecule verliert, dr\u00fcckt die \u00e4ussere Luft die Quecksilbers\u00e4ule im \u00e4ussern Schenkel herab und macht, dass sie im innern emporsteigt. Wir lernen so in der W\u00e4rme eine neue Form von Triebkraft kennen, die Ihnen \u00fcberdies aus unseren gewaltigen Motoren. den Dampfmaschinen, l\u00e4ngst bekannt ist ; denn wie Sie Alle wissen, ist es eben die molecul\u00e4re Ausdehnung des Wasserdampfes, die den Kolben und alle mit ihm in Verbindung stehenden Tlieile bewegt. Was Ihnen aber kaum bekannt sein d\u00fcrfte, das ist, dass sich die W\u00e4rme unter Umst\u00e4nden in mechanische Kraft umsetzen kann, auch ohne zugleich einen thermischen Effect, d. h. ohne einSteigen des Thermometers, eine weitere Steigerung der Temperatur hervorzubringen, so dass sie dann ganz und unmittelbar als mechanische Arbeitskraft erscheint.\nBenutzen wir einen dem vorigen analogen Apparat, f\u00fcllen aber den Glasballon diesmal nicht mit Luft, sondern mit Wasser. Im Anfangsstadium des Versuches bringt die W\u00e4rme, wie vorhin an dem luftgef\u00fcllten Apparat, beide Wirkungen hervor, n\u00e4mlich: erstens, einen thermischen Effect, Temperatursteigerung; zweitens, mechanische Arbeit. Diese letztere pflegt man in eine innere und \u00e4ussere zu unterscheiden. Die innere Arbeit besteht in der Vergr\u00f6sserung der unmessbar kleinen Zwischenr\u00e4ume zwischen den Molec\u00fclen des Wassers; denn damit die W\u00e4rme dieses gewaltsame Auseinandertreiben der Molec\u00fcle bewirke, muss sie den Widerstand, dem sie in der gegenseitigen Anziehungskraft derselben Wassermolec\u00fcle begegnet, \u00fcberwinden, muss also Arbeit leisten, und diese Arbeit wird als innere bezeichnet. Nachdem nun aber das Volumen der erw\u00e4rmten Wasser-masse vergr\u00f6ssert worden, die Fl\u00fcssigkeit jedoch in unnachgiebige W\u00e4nde eingeschlossen ist, so hebt sie die Wassers\u00e4ule und leistet damit \u00e4ussere mechanische Arbeit. \u2014 Doch dies nur beil\u00e4ufig. Ihr Hauptaugenmerk wollen Sie dem erw\u00e4rmten Ballon zuwenden. Beachten Sie nun wohl : von dem Moment an, wo die Temperatur des Wassers 100\u00b0 C. erreicht hat und Wasserdampf entsteht, f\u00e4hrt wohl die in derselben Menge wie fr\u00fcher zugeleitete W\u00e4rme fort, ihre mechanische innere und \u00e4ussere Arbeit zu leisten, aber ein weiterer thermi-","page":247},{"file":"p0248.txt","language":"de","ocr_de":"248\nDie Principien der mechanischen Naturauffassung.\nseller Effect bleibt aus: das mit dem Apparat iu Verbindung gebrachte Thermometer bleibt auf 100\u00b0 C. stehen! Die W\u00e4rme, welche, wie Sie unmittelbar sehen, im Wasser und Wasserdampf verschwindet, erscheint ganz und unmittelbar als ein bestimmtes, durch Fusspfunde oder Kilogramme ausdr\u00fcckbares Quantum mechanischer Trieboder Arbeitskraft.\nEine dieser \u00e4hnliche Erfahrung machen wir bei einem andern Versuche. Ich habe hier einen Ballon mit comprimirter Luft; sie hat jetzt dieselbe Temperatur wie die Umgebung \u2014 der Tliermomultiplicator, in dem wir bekanntlich einen \u00e4usserst empfindlichen W\u00e4rmemesser besitzen, steht deshalb auf Null. Oeffne ich den Hahn, so str\u00f6mt die Luft mit Gewalt hervor, leistet also mechanische Arbeit, und beachten Sie wohl, gleichzeitig sinkt die Temperatur der arbeitenden Luft ! Die verschwindende W\u00e4rme \u00e4ussert sich als mechanische Triebkraft \u2014 sie wird, wie jede andere Triebkraft, verbraucht, indem sie Arbeit leistet, die Arbeit entsteht auf Kosten der W\u00e4rme.\nAVie umgekehrt, auf Kosten von mechanischer Arbeit W\u00e4rme entsteht, ist eine Allen bekannte Erfahrung. A\\rer von Ihnen kennt nicht die durch Reibung, Druck und Stoss erzeugte AAhirme? AVie der Naturmensch durch Gegeneinanderreiben von zwei H\u00f6lzern sich sein Feuer bereitet, reiben auch wir uns gegen den Winterfrost die H\u00e4nde; der Fuhrmann wieder fettet die R\u00e4der fleissig, damit die Reibung geringer werde und so durch die Reibungsw\u00e4rme nicht zu viel der angewandten mechanischen Arbeitskraft seiner Zugtkiere verloren gehe. \u2014 AATie in unserem Arersuche die Arbeit auf Kosten der AVlirme erzeugt worden ist, ebenso sehen wir also in der t\u00e4glichen Erfahrung die W\u00e4rme auf Kosten von Arbeit entstehen.\nWir kommen hier zu einem der wichtigsten und bedeutungsvollsten Gesetze, welches die moderne AATssenscliaft aufgefunden hat. Aron der Auffindung dieses Gesetzes und dem damit zusammenh\u00e4ngenden Gesetze von der Erhaltung der Kraft datirt der grossartigste Fortschritt, den die gesammten Naturwissenschaften seit der Entdeckung des Gravitationsgesetzes durch Newton gemacht haben: denn dieser Fortschritt hat zur Erkenntnis\u00ae des eigentlichen AAresens und der wahren Natur der AY\u00e4rme, sowie zur erfahrungsm\u00e4ssigen Begr\u00fcndung der ganzen modernen mechanischen Naturanschauung gef\u00fchrt.\nDie genauesten Untersuchungen und Messungen von R. J.AIayer, Joule, Clausius und Fayke haben n\u00e4mlich ergeben, dass sich die Umwandlung oder Transformation der mechanischen Arbeit in W\u00e4rme und umgekehrt, welches immer auch die Umst\u00e4nde nach Zeit und Ort sein m\u00f6gen, nach eiuem unwandelbaren, constanten","page":248},{"file":"p0249.txt","language":"de","ocr_de":"VII. Das mechanische Aequivalent der W\u00e4rme.\n249\nVerh\u00e4lt niss vollzieht, d. h. dass f\u00fcr das Quantum W\u00e4rme, welches aufgewendet wird und verschwindet, \u2014 wie sich dies bei unseren Versuchen am Thermometer, durch das Ausbleiben einer Temperatur-steigerung oder durch das Sinken der Temperatur, kundgegeben, \u2014 ein constantes, genau gleiches Quantum mechanischer Arbeit entsteht, und umgekehrt.\nDoch dieser Gegenstand ist von solcher Wichtigkeit, dass ich noch l\u00e4nger bei demselben verweilen muss.\nEs war im Jahre 1842, dass R. J. Mayee, praktischer Arzt in Heilbronn , zuerst den Gedanken von der Nothwendigkeit eines constanten Aequivalenzverh\u00e4ltnisses zwischen mechanischer Arbeit und W\u00e4rme entwickelte und aussprach. Mayer wird daher unbestritten als der erste intellectuelle Urheber des grossartigsten Fortschrittes der modernen Naturwissenschaft angesehen. Dieses Verdienst wird dadurch nicht geschm\u00e4lert, dass unabh\u00e4ngig von ihm und fast zu derselben Zeit, 1843, Joule in Manchester die ersten Versuche ver\u00f6ffentlichte, welche den experimentellen Beweis f\u00fcr die Aequivalenz geliefert und zur numerischen Bestimmung des Aequivalenzverh\u00e4ltnisses der W\u00e4rme gef\u00fchrt haben. Es geschieht ja so h\u00e4ufig, dass, wenn die Entwickelung der Menschheit bei einem gewissen Punkte angelangt ist, auf welchem die Erkenntniss einer grossen Wahrheit so zu sagen logisch notliwendig erfolgen muss, diese Wahrheit gleichzeitig mehreren bevorzugten Geistern aufgeht. \u2014 Doch dies nur beil\u00e4ufig ; denn es ist mir weniger um historische Notizen zu tlmn, als um die klare Auseinandersetzung des Sinnes und der Bedeutung der mechanischen Aequivalenz der W\u00e4rme. Zu diesem Zwecke werde ich Sie mit den Mitteln und Wegen einiger-massen bekannt zu machen suchen, durch und auf welchen man die Constanz des fraglichen Aequivalenzverh\u00e4ltnisses bewiesen und die Ziffer desselben bestimmt hat.\nSie werden begreifen, dass, wenn es gelingt, das zur Unterhaltung der Reibung aufgewendete Quantum mechanischer Arbeit oder Triebkraft genau zu messen, und mit der ebenfalls genau gemessenen W\u00e4rmequantit\u00e4t zu vergleichen, welche durch die Reibung eben entstanden ist, damit auch die M\u00f6glichkeit gewonnen wird, das Aequi-valenzVerh\u00e4ltniss zwischen mechanischer Arbeit und W\u00e4rme nachzuweisen und numerisch zu bestimmen. Joule\u2019s Versuche hatten nun diesen Weg im Auge, und in der That erreichte er auch auf ihm das angestrebte Ziel. Der Mechanismus, dessen er sich bediente, war ein ganz einfacher. Ein fallendes Gewicht drehte ein Schaufelrad, das im Innern einer Wasser- oder Quecksilbermasse durch feste Hindernisse","page":249},{"file":"p0250.txt","language":"de","ocr_de":"250\nDio Principien der mechanischen Naturauffassung.\nin seiner Bewegung verz\u00f6gert wurde. Die Reibung der Fl\u00fcssigkeits-theilclien gegeneinander, an den festen Hindernissen und an den Radschaufeln, entwickelte eine W\u00e4rmemenge, die nach dem Temperaturzuwachs der verschiedenen Theile des Apparats leicht zu bestimmen war. Die aufgewendete Triebkraft oder Arbeit zur Unterhaltung der Drehung des Schaufelrades war gegeben durch den Fall des treibenden Gewichts. Unter Ber\u00fccksichtigung der Correctionen, welche die Reibung der beweglichen Theile der Maschine ausserhalb der calorime-trischen Theile derselben n\u00f6tliig macht, ergab sich dann unmittelbar das Verh\u00e4ltniss zwischen der aufgewendeten Arbeit und der erzeugten W\u00e4rmemenge.\nW\u00e4hrend so das Quantum der verbrauchten Triebkraft von Joule mit der entstandenen W\u00e4rmemenge verglichen ward, bedurfte es auch einer Reihe von Versuchen, bei welchen umgekehrt die verschwindende, d. h. aufgewendete W\u00e4rmemenge verglichen ward mit dem Quantum von Triebkraft, welche dadurch entsteht, also mit dem Quantum Arbeit, welches durch die verbrauchte W\u00e4rmemenge geleistet wurde. In dieser Richtung stellte Hirn seine Versuche an und auch ihm gelang es, seinen Zweck vollkommen zu erreichen.\nAls das mechanische Aequivalent der W\u00e4rme hat sich nun aus allen diesen Versuchen mit Sicherheit die Zahl 425 herausgestellt. Sie dr\u00fcckt aus, dass es, als mechanische Leistung betrachtet, genau dasselbe thun heisst, ob man eine W\u00e4rmemenge erzeugt, die im Stande ist, die Temperatur eines Kilogramm Wasser um 1 \"Celsius zu erh\u00f6hen, \u2014 was man eine W\u00e4rmeeinheit oder Calorie nennt \u2014 oder ob man ein Gewicht von 1 Kilogramm auf 425 Meter H\u00f6he emporhebt. F\u00fcr jede W\u00e4rmeeinheit, die verschwindet, entsteht ein Quantum Arbeit von 425 Kilogrammmetern; so wie das Quantum Arbeit, welches 1 Kilogramm leisten kann, das 425 Meter hoch herabf\u00e4llt, im Stande ist, die Temperatur von 1 Kilogramm Wasser um 1\u00b0 C. zu erh\u00f6hen. \u2014 Kurz, der mechanische Kraftaufwand ist f\u00fcr beide Leistungen genau gleichwerthig. Und dieses Aequivalenzverh\u00e4ltniss gilt ganz allgemein, d. h. in allen F\u00e4llen, wo eben f\u00fcr und durch den Verlust oder Verbrauch von einer W\u00e4rmemenge eine Quantit\u00e4t Triebkraft oder Arbeit entsteht, und umgekehrt, \u2014 welches auch die Umst\u00e4nde, die Mittel und Vorg\u00e4nge einer solchen Transformation sein m\u00f6gen.","page":250}],"identifier":"lit16322","issued":"1879","language":"de","pages":"246-250","startpages":"246","title":"Die Principien der mechanischen Naturauffassung. Einleitung zur heutigen Physiologie, ein Cyclus von zehn Vorlesungen: VII. Das mechanische Aequivalent der W\u00e4rme","type":"Book Section","volume":"2"},"revision":0,"updated":"2022-01-31T16:05:36.150679+00:00"}