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Bewegung, die man Wärme nennt                               
                                         04. Dezember 2008


                       oClausius
                       o Helmholtz
                       o Boltzmann
                       o Thermodynamik


Fabian Abel, Matthias Knoll
Rudolf Julius Emanuel Clausius
* 2. Januar 1822 in Köslin                                     ab 1855 an der ETH in Zürich
                                                               formuliert den 2. Hauptsatz der Thermodynamik
Gymnasium in Stettin bis 1840
                                                               1867 Würzburg; 1869 bis zum Lebensende in Bonn
Mathematik und Physik an der Universität Berlin
                                                               erste Frau stirbt bei Geburt des sechsten Kindes 1875
Doktor der Philosophie in Halle (1847)
                                                               1886 erneute Ehe
bis 1850 Friedrichwerderschen Gymnasium in Berlin

danach:
Professor an der Königlichen Artillerie- und Ingenieurschule
Privatdozent an Berliner Universität
                                                               †24.August 1888
Entropie
“Die Entropieänderung ist gleich der Wärmeänderung durch Austausch mit der Umgebung,
                         dividiert durch die jeweilige Temperatur“


        thermodynamische Größe, mit der Wärmeübertragungen und irreversible
         Vorgänge in thermodynamischen Prozessen rechnerisch erfasst und
         anschaulich dargestellt werden können.
        1859 gab der preußische Physiker Rudolf Clausius diesem Sachverhalt den
         Namen Entropie. Entropie ist ein Maß für den Grad der Unzulänglichkeit
         von Energie. Je größer die Entropie, zu desto weniger läßt sich die Energie
         benutzen. ... Wird in einem System Energie umgesetzt, wächst in ihm die
         Entropie.
         aus: Nørretranders, Tor: Spüre die Welt – Die Wissenschaft des Bewußtseins. rororosciencesachbuch 60251, Rowohlt Taschenbuch
         Verlag, Reinbeck bei Hamburg, 1997
Zitate
    „Die Energie der Welt ist
     konstant. Die Entropie der Welt
     strebt einem Maximum zu.“

     „Theenergy of
     theworldisconstant.
     Itsentropytends to a
     maximum.“
Quoted in A. L. Mackay, Dictionary of
     ScientificQuotations (London 1994)
Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz
 * 31. August 1821 in Potsdam                                1849 – 1855 Professor für Physiologie und Pathologie
 besuchte die „große Stadtschule“ (Gymnasium )
                                                             danach übernahm er den Lehrstuhl für Anatomie und
 Vater war dort Direktor
                                                             Physiologie in Bonn
 studierte Medizin am Friedrich-Wilhelm-Institut in Berlin
 dadurch verpflichtet zu anschließendem 8-Jährigen           ab 1858 Lehrstuhl für Physiologie in Heidelberg
  Militärdienst
         Antritt 1843 als Militärarzt                        Mitglied der Preußischen Akademie der Wissenschaften

 1848 auf Empfehlung Alexander von Humboldts vorzeitig       1871 Professor für Physik an der Universität Berlin
 entlassen

 bis 1849 unterrichtet er an Berliner Kunstakademie          Erster Präsident der neu gegründeten Physikalisch-
                                                             Technischen Reichsanstalt (von 1888 bis zu seinem Tod)

                                                             † 8. September 1894 in Charlottenburg
Zitate
  "Jedoch das Gebiet, welches der unbedingten Herrschaft
  der vollendeten Wissenschaft unterworfen werden kann,
  ist leider sehr eng, und schon die organische Welt entzieht
  sich ihm größtenteils“


aus: Antwortrede, gehalten am 9. August 1886 in der Aula der
Universität zu Heidelberg. Rostock, Adler's Erben, 1886, S. 318
Zitate
"Das Endziel der Naturwissenschaft ist, die allen Veränderungen
zugrundeliegenden Bewegungen und deren Triebkräfte zu finden,
also sich in Mechanik aufzulösen.“


      aus: H. Helmholtz, „Über die Entwicklungsgeschichte der neueren Natuwissenschaften“
Ludwig Boltzmann
* 20. Februar 1844 in Wien                             ab 1869 Professor für mathematische Physik in Graz

Vater Steuerbeamter, stirbt 1859 an Tuberkulose auch   1871 Boltzmann arbeitet für Helmholtz in Berlin
beide Geschwister sterben sehr jung
                                                       1890 in München Professor für theoretische Physik
privater Unterricht durch Hauslehrer

erlernt das Klavierspiel von Anton Bruckner
                                                       Reisen in die USA (1899,1904,1905), Leipzig(1900)
ab 1855 besuchte er das Linzer Gymnasium
                                                       † 5. September 1906 in Duino bei Triest
1863 Abitur mit Auszeichnung

Studium der Physik an der Wiener Universität
Promotion 1866
Zitate
„To gostraight to thedeepestdepth, I wentfor
Hegel; whatunclearthoughtlessflow of words
I was to find there! My
unluckystarledmefrom Hegel to
Schopenhauer ... Even in Kant
thereweremanythingsthat I couldgrasp so
littlethatgiven his generalacuity of mind I
almostsuspectedthat he was
pullingthereader's leg or was even an
imposter.“

Quoted in D Flamm. Stud. Hist. Phil. Sci. 14
(1983) 257.
„S = k log   “
    Sogar eine
 einzelne Grafik,
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grundlegende Abhängigkeit
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 Breitbildformat                               fromthefirstfewbars, Mozart,
aussagekräftiger                               Beethoven or Schubert.“
   dargestellt
     werden.                                   Quoted in A Koestler, TheAct of Creation




Quelle: http://www-gap.dcs.st-and.ac.uk/%7Ehistory/Quotations/Boltzmann.html
    Boltzmann war seiner Zeit weit
     voraus, viele Physiker
     einschließlich Max-Plancks
     akzeptierten noch keine
   Sogar eine                                         Jedes zu seiner Zeit aktuelle
     Wahrscheinlichkeitsinterpretation
einzelne Grafik,                                       physikalische Problem
     grundlegender physikalischer
    wie ein
     Gesetze                                           wurde von ihm aufgegriffen,
Diagramm, kann                                         insgesamt 139 Werke
       im
 Vielseitiger Forscher, auch rein
Breitbildformat
     mathematischer Titel wie z.B. zur
aussagekräftiger der partiellen
     Integration
     Differentialgleichungen
   dargestellt
     1. Ordnung
    werden.




Quelle: http://www-gap.dcs.st-and.ac.uk/%7Ehistory/Quotations/Boltzmann.html
Thermodynamik

   Teilgebiet der klassischen Physik
                                         Die Lehre von der Energie,
   entstand im 19. Jahrhundert durch      die Arbeit verrichten kann
    Forschungen von James Prescott
    Joule, Nicolas Léonard SadiCarnot    vielseitig anwendbar
    und Julius Robert von Mayer
    sowie Helmholtz, Clausius und
    Boltzmann                            historisch aus vier
                                           Hauptsätzen aufgebaut
Thermodynamik
„ Nullter“    Stehen zwei Systeme jeweils mit einem dritten im thermodynamischen
   Hauptsatz:     Gleichgewicht, so stehen sie auch untereinander im Gleichgewicht.
                  (manchmal auch 4. Hauptsatz genannt)
1. Hauptsatz:          Energie kann weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur in andere
                           Energiearten umgewandelt werden.

2. Hauptsatz:          Thermische Energie ist nicht in beliebigem Maße in andere Energiearten
                           umwandelbar. (sehr umfangreich)

3. Hauptsatz:          Der absolute Nullpunkt der Temperatur ist unerreichbar.

      Quelle: Wikipedia/Thermodynamik
Thermodynamik
   CLAUSIUS formuliert 1850 den 2. Hauptsatz der Thermodynamik        „Weitere Studien über das Wärmegleichgewicht
                                                                        unter Gasmolekülen (BOLTZMANN,1872)“:
   CLAUSIUS führt 1865 die Entropie ein                                Transportgleichung, heute Boltzmann-Gleichung
                                                                        genannt (Anwendung bei Diffusion, elektrischer
   CLAUSIUS und BOLTZMANN entwickeln kinetische Gastheorie
    (zusammen mit Maxwell)  Äthertheorie vom Tisch                     Leitfähigkeit und Neutronentransport)
    Wärme nur noch Bewegung kleinster Teilchen
                                                                        => MATHEMATISCHER BEWEIS DES 2.HAUPTSATZES
                                                                        DER THERMODYNAMIK
   „Über die mechanische Bedeutung des 2. Hauptsatzes der
    Wärmetheorie“ BOLTZMANN                                            1847 „Über die Erhaltung der Kraft“ HELMHOLTZ
                                         während des Studiums,
    1866                                                                       => Summe er Energien konstant, Begriff der
                                                                        „Kraft“ muss untersucht werden
   „Über die Zurückführung des 2. Hauptsatzes der mechanischen
    Wärmetheorie auf allgemeine mechanische Prinzipien“ CLAUSIUS,
    1871
   => Prioritätsstreit
Zitate
„Themostordinarythingsare to
philosophy a source of
insolublepuzzles. With infinite
ingenuityitconstructs a concept of
spaceor time and
thenfindsitabsolutelyimpossiblethatthe
rebeobjects in
thisspaceorthatprocessesoccurduringth
is time... thesource of thiskind of logic
lies in excessiveconfidence in theso-
calledlaws of thought.“ Boltzmann
Quoted in B. McGuinness, Ludwig
Boltzmann, TheoreticalPhysics and
Philosophical Problems, (Dordrecht,
1974) 64
Gibt es noch Fragen?
Danke für die Aufmerksamkeit!
Breitbildtestmuster (16:9)




                         Test

                  Seitenverhältnis

                   (Sollte kreisförmig
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Thermodynamik clausius boltzmann helmholtz

  • 1. Bewegung, die man Wärme nennt  04. Dezember 2008 oClausius o Helmholtz o Boltzmann o Thermodynamik Fabian Abel, Matthias Knoll
  • 2. Rudolf Julius Emanuel Clausius * 2. Januar 1822 in Köslin ab 1855 an der ETH in Zürich formuliert den 2. Hauptsatz der Thermodynamik Gymnasium in Stettin bis 1840 1867 Würzburg; 1869 bis zum Lebensende in Bonn Mathematik und Physik an der Universität Berlin erste Frau stirbt bei Geburt des sechsten Kindes 1875 Doktor der Philosophie in Halle (1847) 1886 erneute Ehe bis 1850 Friedrichwerderschen Gymnasium in Berlin danach: Professor an der Königlichen Artillerie- und Ingenieurschule Privatdozent an Berliner Universität †24.August 1888
  • 3. Entropie “Die Entropieänderung ist gleich der Wärmeänderung durch Austausch mit der Umgebung, dividiert durch die jeweilige Temperatur“  thermodynamische Größe, mit der Wärmeübertragungen und irreversible Vorgänge in thermodynamischen Prozessen rechnerisch erfasst und anschaulich dargestellt werden können.  1859 gab der preußische Physiker Rudolf Clausius diesem Sachverhalt den Namen Entropie. Entropie ist ein Maß für den Grad der Unzulänglichkeit von Energie. Je größer die Entropie, zu desto weniger läßt sich die Energie benutzen. ... Wird in einem System Energie umgesetzt, wächst in ihm die Entropie. aus: Nørretranders, Tor: Spüre die Welt – Die Wissenschaft des Bewußtseins. rororosciencesachbuch 60251, Rowohlt Taschenbuch Verlag, Reinbeck bei Hamburg, 1997
  • 4. Zitate  „Die Energie der Welt ist konstant. Die Entropie der Welt strebt einem Maximum zu.“ „Theenergy of theworldisconstant. Itsentropytends to a maximum.“ Quoted in A. L. Mackay, Dictionary of ScientificQuotations (London 1994)
  • 5. Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz * 31. August 1821 in Potsdam 1849 – 1855 Professor für Physiologie und Pathologie besuchte die „große Stadtschule“ (Gymnasium ) danach übernahm er den Lehrstuhl für Anatomie und Vater war dort Direktor Physiologie in Bonn studierte Medizin am Friedrich-Wilhelm-Institut in Berlin dadurch verpflichtet zu anschließendem 8-Jährigen ab 1858 Lehrstuhl für Physiologie in Heidelberg Militärdienst Antritt 1843 als Militärarzt Mitglied der Preußischen Akademie der Wissenschaften 1848 auf Empfehlung Alexander von Humboldts vorzeitig 1871 Professor für Physik an der Universität Berlin entlassen bis 1849 unterrichtet er an Berliner Kunstakademie Erster Präsident der neu gegründeten Physikalisch- Technischen Reichsanstalt (von 1888 bis zu seinem Tod) † 8. September 1894 in Charlottenburg
  • 6. Zitate "Jedoch das Gebiet, welches der unbedingten Herrschaft der vollendeten Wissenschaft unterworfen werden kann, ist leider sehr eng, und schon die organische Welt entzieht sich ihm größtenteils“ aus: Antwortrede, gehalten am 9. August 1886 in der Aula der Universität zu Heidelberg. Rostock, Adler's Erben, 1886, S. 318
  • 7. Zitate "Das Endziel der Naturwissenschaft ist, die allen Veränderungen zugrundeliegenden Bewegungen und deren Triebkräfte zu finden, also sich in Mechanik aufzulösen.“ aus: H. Helmholtz, „Über die Entwicklungsgeschichte der neueren Natuwissenschaften“
  • 8. Ludwig Boltzmann * 20. Februar 1844 in Wien ab 1869 Professor für mathematische Physik in Graz Vater Steuerbeamter, stirbt 1859 an Tuberkulose auch 1871 Boltzmann arbeitet für Helmholtz in Berlin beide Geschwister sterben sehr jung 1890 in München Professor für theoretische Physik privater Unterricht durch Hauslehrer erlernt das Klavierspiel von Anton Bruckner Reisen in die USA (1899,1904,1905), Leipzig(1900) ab 1855 besuchte er das Linzer Gymnasium † 5. September 1906 in Duino bei Triest 1863 Abitur mit Auszeichnung Studium der Physik an der Wiener Universität Promotion 1866
  • 9. Zitate „To gostraight to thedeepestdepth, I wentfor Hegel; whatunclearthoughtlessflow of words I was to find there! My unluckystarledmefrom Hegel to Schopenhauer ... Even in Kant thereweremanythingsthat I couldgrasp so littlethatgiven his generalacuity of mind I almostsuspectedthat he was pullingthereader's leg or was even an imposter.“ Quoted in D Flamm. Stud. Hist. Phil. Sci. 14 (1983) 257.
  • 10. „S = k log “ Sogar eine einzelne Grafik, Ist in seinen Grabstein auf dem „A mathematician will wie ein Zentralfriedhof in Wien eingraviert recogniseCauchy, Gauss, Jacobi or Diagramm,ihm gefundene – die von kann Helmholtz afterreading a fewpages, just grundlegende Abhängigkeit im as musiciansrecognise, Breitbildformat fromthefirstfewbars, Mozart, aussagekräftiger Beethoven or Schubert.“ dargestellt werden. Quoted in A Koestler, TheAct of Creation Quelle: http://www-gap.dcs.st-and.ac.uk/%7Ehistory/Quotations/Boltzmann.html
  • 11. Boltzmann war seiner Zeit weit voraus, viele Physiker einschließlich Max-Plancks akzeptierten noch keine Sogar eine  Jedes zu seiner Zeit aktuelle Wahrscheinlichkeitsinterpretation einzelne Grafik, physikalische Problem grundlegender physikalischer wie ein Gesetze wurde von ihm aufgegriffen, Diagramm, kann insgesamt 139 Werke im  Vielseitiger Forscher, auch rein Breitbildformat mathematischer Titel wie z.B. zur aussagekräftiger der partiellen Integration Differentialgleichungen dargestellt 1. Ordnung werden. Quelle: http://www-gap.dcs.st-and.ac.uk/%7Ehistory/Quotations/Boltzmann.html
  • 12. Thermodynamik  Teilgebiet der klassischen Physik  Die Lehre von der Energie,  entstand im 19. Jahrhundert durch die Arbeit verrichten kann Forschungen von James Prescott Joule, Nicolas Léonard SadiCarnot  vielseitig anwendbar und Julius Robert von Mayer sowie Helmholtz, Clausius und Boltzmann  historisch aus vier Hauptsätzen aufgebaut
  • 13. Thermodynamik „ Nullter“ Stehen zwei Systeme jeweils mit einem dritten im thermodynamischen Hauptsatz: Gleichgewicht, so stehen sie auch untereinander im Gleichgewicht. (manchmal auch 4. Hauptsatz genannt) 1. Hauptsatz: Energie kann weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur in andere Energiearten umgewandelt werden. 2. Hauptsatz: Thermische Energie ist nicht in beliebigem Maße in andere Energiearten umwandelbar. (sehr umfangreich) 3. Hauptsatz: Der absolute Nullpunkt der Temperatur ist unerreichbar. Quelle: Wikipedia/Thermodynamik
  • 14. Thermodynamik  CLAUSIUS formuliert 1850 den 2. Hauptsatz der Thermodynamik  „Weitere Studien über das Wärmegleichgewicht unter Gasmolekülen (BOLTZMANN,1872)“:  CLAUSIUS führt 1865 die Entropie ein Transportgleichung, heute Boltzmann-Gleichung genannt (Anwendung bei Diffusion, elektrischer  CLAUSIUS und BOLTZMANN entwickeln kinetische Gastheorie (zusammen mit Maxwell)  Äthertheorie vom Tisch Leitfähigkeit und Neutronentransport)   Wärme nur noch Bewegung kleinster Teilchen => MATHEMATISCHER BEWEIS DES 2.HAUPTSATZES DER THERMODYNAMIK  „Über die mechanische Bedeutung des 2. Hauptsatzes der Wärmetheorie“ BOLTZMANN  1847 „Über die Erhaltung der Kraft“ HELMHOLTZ während des Studiums, 1866 => Summe er Energien konstant, Begriff der „Kraft“ muss untersucht werden  „Über die Zurückführung des 2. Hauptsatzes der mechanischen Wärmetheorie auf allgemeine mechanische Prinzipien“ CLAUSIUS, 1871  => Prioritätsstreit
  • 15. Zitate „Themostordinarythingsare to philosophy a source of insolublepuzzles. With infinite ingenuityitconstructs a concept of spaceor time and thenfindsitabsolutelyimpossiblethatthe rebeobjects in thisspaceorthatprocessesoccurduringth is time... thesource of thiskind of logic lies in excessiveconfidence in theso- calledlaws of thought.“ Boltzmann Quoted in B. McGuinness, Ludwig Boltzmann, TheoreticalPhysics and Philosophical Problems, (Dordrecht, 1974) 64
  • 16. Gibt es noch Fragen? Danke für die Aufmerksamkeit!
  • 17. Breitbildtestmuster (16:9) Test Seitenverhältnis (Sollte kreisförmig angezeigt werden) 4x3 16x9