Wärmelehre

Zusammenfassung

Die uns heute fast selbstverständlich erscheinende Erkenntnis, dass Wärmeenergie eine Form mechanisch erklärbarer Energie darstellt und dass mechanische Energie in Wärmeenergie umgewandelt werden kann, ist erst etwa 170 Jahre alt. Der Arzt Julius Robert Mayer (1814–1878) formulierte 1842 seine Vorstellungen über die Energieerhaltung bei der Umwandlung von mechanischer in Wärmeenergie, und er konnte auch bereits einen Wert für das mechanische Wärmeäquivalent (Abschn. 10.1.5) angeben.

Erst die Entwicklung der kinetischen Gastheorie (siehe Abschn. 7.3) brachte dann die mikroskopische Deutung der Wärmeenergie eines Körpers als gesamte Energie (kinetische plus potentielle) seiner Moleküle. Wie im Abschn. 7.3 erläutert wurde, kann als Maß für die mittlere kinetische Energie freier Gasatome der Masse m mit drei Freiheitsgraden der Bewegung die Größe

$$T=\frac{1}{k}\cdot\frac{2}{3}\cdot\frac{m}{2}\cdot\overline{v^{2}}$$

(10.1)

verwendet werden, welche absolute Temperatur heißt. Durch diese Definition der Temperatur lassen sich alle makroskopischen Beobachtungen und die daraus gewonnenen Gesetzmäßigkeiten (Boyle-Mariottesches Gesetz, allgemeine Gasgleichung etc.) durch mikroskopische Modelle, d. h. durch den Aufbau der Materie aus Atomen und Molekülen erklären.