Boltzmann

Zusammenfassung

Wie schon erwähnt, kann als die zweite große theoretisch-physikalische Leistung der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts die Aufstellung der molekularkinetischen Theorie der Wärme angesehen werden. Ihre Wurzeln reichen in den Atomismus der Antike zurück; sehr klar hat es dann ein Herr Johann Samuel Halle, Professor an einer preußischen Kadettenschule in einem 1778 in Wien verlegten populärwissenschaftlichen Buch ausgedrückt, in dem er die Stofftheorie der Wärme ablehnte und auseinandersetzte, daß die Wärme nicht aus einer Menge von „Feuerteilgen“ bestehe, sondern „bloß aus einer zitternden Bewegung der kleinsten Theile eines Körpers bestehe, die von einem Körper dem anderen mitgetheilet wird“. So richtig zu Ehren kam aber die Theorie erst, nachdem Robert Mayer den in der Mechanik schon längst bekannten und verwendeten Satz von der Erhaltung der Energie auf das Gesamtgebiet der Naturvorgänge verallgemeinerte. Von den Sechzigerjahren des 19. Jahrhunderts angefangen haben namentlich Maxwell, Clausius und Boltzmann die mathematischen Folgerungen aus dem an sich alten Gedanken entwickelt. Ihre Untersuchungen erstreckten sich zunächst auf die Behandlung des der Theorie am leichtesten zugänglichen Gebietes der Gase, so daß zu Boltzmanns Zeiten vorwiegend von der „kinetischen Gastheorie“ gesprochen wurde. Später wurde die Theorie auch auf Flüssigkeiten und Festkörper ausgedehnt. Der von der kinetischen Wärmetheorie erzielte Fortschritt bestand namentlich in folgenden zwei Punkten:

• (a) Aus einfachen und sehr allgemeinen Annahmen über die atomistische Konstitution der Materie, die sich auch auf dem Gebiete der Chemie bewährt hatten, ergaben sich auf rein deduktivem Wege eine Anzahl von Folgerungen hinsichtlich thermischer Erscheinungen, die mit den direkt auf experimentellem Wege gefundenen Sätzen der phänomenologischen Thermodynamik gut übereinstimmen. Beispiele dafür sind die Zustandsgleichung der idealen Gase, ihre Abweichungen in der Nähe des Verflüssigungspunktes (van der Waals), die spezifischen Wärmen usw.

• (b) Die Aufklärung gewisser von vornherein ziemlich paradox erscheinender Erfahrungstatsachen wie z. B. die Druckunabhängigkeit der inneren Reibung der Gase innerhalb eines ziemlich tief hinabreichenden Druckintervalls.