Einführung

Zusammenfassung

Die Thermodynamik wurde im 19. Jahrhundert zur Beschreibung von Prozessen in Wärmekraftmaschinen entwickelt. Dabei wurde klar, daß Wärme eine Form der Energie ist, die in Arbeit umgewandelt werden kann. Diese Äquivalenz wurde 1842 von Julius Robert Mayer erstmals klar formuliert und 1843–1848 in Experimenten durch James Prescott Joule quantitativ nachgewiesen. Andererseits zeigten die Arbeiten von Sadi Carnot, daß in den zyklisch ablaufenden Prozessen der Wärmekraftmaschinen keine vollständige Umwandlung von Wärme in Arbeit möglich ist. Auf der Grundlage dieser Beobachtungen wurde u. a. durch Rudolf Clausius, William Thomson (dem späteren Lord Kelvin) und Hermann von Helmholtz eine phänomenologische thermodynamische Theorie entwickelt, die als Thermodynamik der Kreisprozesse bezeichnet wird.

Es ist bekannt, daß im Hochofen das Eisenoxid durch Kohlenmonoxid gemäß $F{{e}_{\text{2}}}{{O}_{3}}+3CO\rightleftharpoons \text{2}Fe+3C{{O}_{\text{2}}}$ reduziert wird. Jedoch enthält das aus dem Kamin ausströmende Gas eine beträchtliche Menge an Kohlenmonoxid, so daß eine große Menge an ungenutzter Wärme entweicht. Da diese unvollständige Reaktion auf eine ungenügende Verweilzeit des Kohlendioxids am Eisenerz zurückgeführt wurde, vergrößerte man die Dimensionen der Öfen. In England wurden bis zu 30 m hohe Öfen gebaut. Jedoch verringerte sich die Menge des entweichenden Kohlenmonoxids nicht, so daß durch ein mehrere hunderttausend Franken teures Experiment gezeigt wurde, daß diese Reduktion eine unvollständige Reaktion ist. Eine Kenntnis der Gesetze der Thermodynamik hätte dieses Ergebnis schneller und weitaus kostengünstiger geliefert.

H. Le Chatelieit, 1888; nach der engl. Übersetzung in: G. N. Lewis und M. Randall, „Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Substances“, McGraw-Hill, New York, 1923.