Kinetische Theorie II: Irreversible Prozesse Einführung und Originaltexte

314 Pages·1970·7.98 MB·German

by  S. G. Brush (auth.)

WTB
Wissenschaftliche Taschenbücher
ROLF BORSDORF I MANFRED SCHOLZ
Spektroskopische Methoden in der organischen Chemie
WERNER HABERDITZL
Magnetochemie
GERHARD HEBER
Mathematische Hilfsmittel der Physik, Teil I und II
A.A. SOKOLOW
Elementarteilchen
HERBERT GOERING
Elementare Methoden zur Lösung
von Diflerentialgleichungsproblemen
HEINZ AHRENS
Varianzanalyse
HANS JüRGEN TREDER
Relativität und Kosmos
Raum und Zeit in Physik, Astronomie und Kosmologie
ALBERT EINSTEIN
Grundzüge der Relativitätstheorie
ALBERT EINSTEIN
über die spezielle und die allgemeine Relativitätstheorie
GüNTHER LUDWIG
WellenmechanIk, Einführung und Originaltexte
HARRY PAUL
Lasertheorie, Teil I und II
FRANZ RUDOLF KESSLER
Einführung in die llhysikalischen Grundlagen
der Kernenergiegewinnung
EBERHARD HOFMANN
Eiweiße und Nucleinsäuren als biologische Makromoleküle
Dynamische Biochemie, Teil I
EBERHARD TEUSCHER
Pharmakognosie, Teil I und II
D. TER HAAR
Quantentheorie, Einführung und Originaltexte
.T. H. SANDERS
Die Lichtgeschwindigkeit, Einführung und Originaltexte
JEAN KUNTZMANN
Unendliche Reihen
Mathematische Hilfsmittel der Physik und Chemie
Mit 94 Übungen und 29 Aufgaben
J EAN K UNTZMANN
Systeme von Differentialgleichungen
Mathematische Hilfsmittel der Physik und Chemie
Mit 88 Übungen und 40 A ufgahcn
JEAN KUNTZl\IANN
Komplexe Veränderliche
Mathematische Hilfsmittel der Physik und Chemie
Mit 90 Übungen und 37 Aufgaben
lfER1HNANl.I CAP
Einführung in die Plasmapllysik
J. Theoretisehe Grundlagen
- insgesamt 3 Bände -
J. A. ROSANOW
Wahrscheinlichkeitstheorie
STEPHEN G. BR U8H
Kinetische Theorie, Teil I und II
Einführung und Originaltexte
WfB
BAND 67
s.
G. Brush
Kinetische Theorie 11
Irreversible Prozesse
Einführung und Originaltexte
Mit 7 Abbildungen
AKADEMIE· VERLAG· BERLIN
PERGAMON PRESS· OXFORD
[vi
+
VIEWEG SOHN· BRAUNSCHWEIG
WTB TEXTE
Verantwortlicher Herausgeber dieses Bandes:
Dr. Günther Eisenreich
Sektion Mathematik der KarI-Marx-Universität, Leipzig
Übersetzung aus dem Englischen:
Dr. G. Ei.~enreich
Übersetzung des Bandes" Kinetic Theory", Vol. 2
aus der Reihe "Selected Readings iLl Physics'"
(herausgegeben von D. ter Haar)
Copyright © 1966 by Pergamon Press Ltd., Oxford
ISBN 978-3-528-06067-1 ISBN 978-3-322-84986-1 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-322-84986-1
1970
Copyright © der deutschen Ausgabe 1970
by Friedr. Vieweg + Sohn GmbH, Verlag, Braunschweig
Lizenznummer: 202 . 100/429/70
Herstellung: VEB Druckhaus "Maxim Gorki", 74 Altenburg
Bestellnummer: Akademie -Verlag 7067 . ES 18 B 4, 18 B 1
Pergamon Press 080175627
V ieweg + Sohn 6067
Vorwort
Dies ist der zweite Band einer Sammlung grundlegender
Arbeiten über die kinetische Gastheorie; er enthält ins
besondere die zwei Arbeiten von MAXWELL und BOLTz
MANN, in denen die Grundgleichungen für Transport
prozesse in Gasen formuliert werden, einschließlich der
ersten Herleitung des BOLTZMANNschen "H -Theorems",
sowie eine Probe der späteren Diskussion dieses Satzes
und des Irreversibilitätsproblems.
Während wir uns in Band I darauf beschränkt haben,
kurze Arbeiten relativ elementaren Charakters nachzu
drucken, und von längeren Arbeiten nur Auszüge gegeben
haben, wird der vorliegende Band fast vollständig von
zwei ziemlich langen und ins einzelne gehenden Abhand
lungen eingenommen. Wir hoffen, daß ernsthafte Stu
dierende der Physik (fortgeschrittene Studenten oder
Doktoranden) aus einem eingehenden Studium dieser
Arbeiten Nutzen ziehen werden. Wenn auch einige der
Ergebnisse der Untersuchungen MAXWELLS und BOLTz
MANNS in moderne Lehrbücher eingegangen sind, werden
die Ableitungen doch gewöhnlich in sehr geraffter Form
dargeboten. Die Darstellung von BOLTZMANN fällt in das
andere Extrem und ist vielleicht übermäßig kompliziert
und wiederholt sich oft; dennoch kann man zu einem
tieferen Verständnis des Gegenstandes gelangen, wenn
man sich die Zeit nimmt, die Einzelheiten der Ableitungen
zu verfolgen (wie auch aus der anhaltenden und zu Recht
bestehenden Popularität des großartigen TOLMANschen
Buches "The Principles of Statistical Mechanics" hervor
geht). Es mag bemerkt werden, daß die MAXwELLsche
Theorie, die viele Jahre lang als physikalisch nicht ganz
6 Vorwort
sachgemäß angesehen wurde, weil sie ::;ich auf ein künst
liches Molekülmodell bezieht, in der mathematischen Be
handlung von Transporterscheinungen von großem Wert
ist; das MAxwELLsehe Kraftgesetz, das mit der reziproken
fünften Potenz geht, stellt einen idealisierten Grenzfall
dar, der in der Transporttheorie dieselbe Rolle wie das
ideale Gas bei der Untersuchung der thermodynamischen
Gleichgewichtseigenschaften spielt.
Für Leser, die sich rasch einen globalen Überblick über
den Gegenstand verschaffen wollen, ohne die technischen
Details eingehend zu studieren, empfehlen wir die fol
genden Abschnitte: Einführung; von Arbeit 1 die ersten 7
und die letzten 10 Seiten; von Arbeit 2 die ersten 5 Seiten,
die unmittelbar den Gleichungen (16) und (25) folgenden
Abschnitte und die Entropiediskussion auf den letzten
3 Seiten; von Arbeit 3 die ersten 5 Seiten; Arbeit 6 voll
ständig; Arbeit 10 vollständig.
Nachtrag zu Bd. I
Nachdem der erste Band dieser Reihe vorbereitet war,
erschien eine historische Untersuchung, in der nachge
wiesen wurde, daß die gewöhnlich als BOYLEsches Gesetz
bekannte Beziehung zwischen Druek und Volumen eines
Gases ebensogut HENRY POWER wie TOWNELEY und
NOYLE zu verdanken ist; vgl. C. WEBSTER, Nature
[London] 197 (1963) 226; Arch. Hist. exakt Sei. 2 (1965)
r.
441; B. COREN, Nature [London] 204 (1964) 618.
Inhaltsverzeichnis
Vorwort 5
Teill
Einleitung 13
Boltzmann 16
Energiedissipation 18
Einflüsse der Energiedissipation auf die Kultur 23
Der statistische Charakter des zweiten Hauptsatzes 24
Die ewige Wiederkehr und der Wiederkehreinwand 27
Literatur 32
Teil 2
1. Über die dynamische Theorie von Gasen 37
JAMES CLERK MAxwELL
Über die Wechselwirkung zweier Moleküle . . . . . . 51
Über die Wechselwirkung zweier Systeme sich bewegender
Moleküle . . . . . . 55
1. Integration über rp. . . . . . . . . . . 57
2. Integration über b . . . . . . . . . . . 59
Bestimmung von {} für gewisse Kraftgesetze 59
3. Integration über dNa . . . . . . . . . 63
Über die Endverteilung der Geschwindigkeit unter den
Molekülen zweier Systeme, die aufeinander nach einem
beliebigen Kraftgesetz einwirken . . . . . . . . . . . 64
Änderung von Funktionen der Geschwindigkeit auf Grund
von Stößen zwischen den Molekülen . . . . . . . . . 69
Über die Wirkung äußerer Kräfte auf ein System sich be-
wegender Moleküle ................ 72
8 Inhaltsverzeichnis
Über dic totale Änderungsgeschwindigkcit der verschie
denen Funktionen der Geschwindigkeit der Moleküle des
ersten Systems, die von ihrcn Stößen mit Molekülen beider
Systeme und von der Wirkung äußerer Kräfte herrührt 73
Theorie eines aus sich bewegcnden Molekülen zusammen
gesetzten Mediums. . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Übertragung von Größen durch ein ebenes _Flächenstück 7ß
(X) Übertragung von Materie durch eine Ebene - Ge-
schwindigkeit der Flüssigkeit . . . . . 77
ß) Impulsübertragung durch eine Ebene - Drucksystem
an einem beliebigen Punkt der Flüssigkeit 78
Energie in dem Medium - eigentliche Wärme 80
y) Energieübertragung durch eine Ebene - Wärmelei-
tung ...................... . 81
Über die Änderungsgeschwindigkeit von Q in einem Voll!
menelement, wenn Q irgendeine Eigenschaft der Moleküle
in diesem Element ist 81
Kontinuitätsgleichung . . . . . . . . . . 83
Bewegungsgleichungen ((X) • • • • • . • • 83
Gleichgewichtsbedingung für ein Gasgemisch 84
Diffusion von Gasen . . . . . . . . 85
Definition des Diffusionskoeffizienten 89
Interdiffusion durch ein kleines Loch . 90
Änderung der unsichtbaren Wärmebewegung (ß) . 91
1. Temperaturgleichgewicht zwischen zwei Gasen - Ge
setz der äquivalenten Volumina . . . . . . . . . . . 92
Abkühlung durch Expansion . . . . . . . . . . . . 95
Spezifische Wärme der Masseneinheit bei konstantem
Volumen .................... . 95
Spezifische Wärme der Masseneinheit bei konstantem
Druck ..................... . 96
Thermische Diffusionseffekte . . . . . . 97
Bestimmung der von der Bewegung des Mediums her
rührenden Druckungleichheit in verschiedenen Rich-
tungen ..................... . 99
Hinsichtlich der Viskosität korrigierte Bewegungsglei-
chungen ........ . 101
Viskosität eines Gasgemisches • . . . . . . . . . . . 105