Page - 42 - in Vorlesungen über Thermodynamik

Der erste Hauptsatz der Wa¨rmetheorie 42 § 69. Einen derartigen Versuch hat Joule ausgefu¨hrt1 und dabei gefunden, daß fu¨r ideale Gase T2 = T1. Er stellte na¨mlich die beiden Gefa¨ße, von denen das eine anfangs etwa mit Luft unter hohem Druck gefu¨llt, das andere evakuiert war, in ein gemeinsames Wasserbad von der na¨mlichen Temperatur und fand nach Vollendung des oben beschriebenen Ausflusses und Herstellung des Gleichgewichts die im Wasserbad eingetretene Temperatura¨nderung unmeßbar klein. Daraus folgt sogleich, daß auch bei thermisch isolierenden Gefa¨ßwa¨nden die Endtemperatur der ganzen Gasmenge gleich der Anfangstemperatur ist; denn sonst wu¨rde sich bei dem ausgefu¨hrten Versuch die Temperatura¨nderung dem Wasserbade mitgeteilt haben. Wenn also die innere Energie eines nahezu idealen Gases bei stark vera¨ndertem Volumen konstant bleibt, so bleibt auch die Temperatur nahezu konstant, oder mit anderen Worten: Die innere Energie eines idealen Gases ha¨ngt nur von der Temperatur und nicht vom Volumen ab. § 70. Damit indessen dieser wichtige Schluß bu¨ndig erscheint, sind noch genauere Messungen notwendig. Denn bei dem beschriebenen Jouleschen Versuch ist die Wa¨rmekapazita¨t des Gases gegen die der Gefa¨ßwa¨nde und des Wasserbades so klein, daß es schon einer sehr betra¨chtlichen Temperatura¨nderung des Gases bedurft ha¨tte, um eine merkliche Temperatura¨nderung des Wassers hervorzurufen. Zuverla¨ssigere Resultate liefert eine wesentliche Modifikation des Verfahrens, welche von W. Thomson (spa¨ter Lord Kelvin) ersonnen und von ihm in Gemeinschaft mit Joule zu sorgfa¨ltigen Messungen benutzt worden ist; sie beruht darauf, daß man das Gas durch ku¨nstliche Verlangsamung des Ausflusses unmittelbar in den zweiten Gleichgewichtszustand u¨berfu¨hrt und dann die Temperatur T2 direkt im Gase mißt. Es stro¨mt hierbei nicht eine begrenzte Gasmasse tumultuarisch in ein Vakuum ein, sondern das Gas wird in einem unbegrenzten stationa¨ren Strom verha¨ltnisma¨ßig langsam aus einem Raum ho¨heren Druckes p1 in einen Raum niedrigeren Druckes p2 (die Atmospha¨re) u¨bergefu¨hrt, indem es durch eine Ro¨hre von Buchsbaumholz, welche an einer Stelle mit einem schwer durchla¨ssigen Pfropfen von Watte oder gezupfter Seide verstopft ist, hindurchgepreßt wird. Was zuna¨chst die Messungsresultate betrifft, so ergeben sie bei stationa¨r gewordenem Zustand fu¨r Luft eine sehr kleine, fu¨r Wasserstoff eine noch sehr viel kleinere, kaum meßbare Temperatura¨nderung des Gases, weshalb man zu dem Schluß berechtigt ist, daß fu¨r ein ideales Gas die Temperatura¨nderung ganz verschwindet. 1Schon fru¨her war derselbe Versuch von Gay Lussac angestellt worden.