Impuls

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Einem System, das als geometrisch begrenzter und in der Essenz (z.B. in der stofflichen Zusammensetzung) mit sich selbst identisch bleibender, materieller Körper gedacht wird, scheint Geschwindigkeit und Impuls als Vektoren angeheftet zu sein. Die Vorstellung, dass Impuls dem System nicht zuzuordnen, sondern vielmehr in ihm „enthalten“ sei, wird nach Beobachtung von Physikdidaktikern [Falk 1979, 18] nur „widerstrebend und ungläubig“ hingenommen. Im Kontext der Wärmelehre ist Impuls jedoch – zusammen mit Stoff, Entropie und Ladung etc. – als „Inventarbildner“ eines Systems aufzufassen.

Dass der gasgefüllte Zylinder mit Arbeitskolben (wegen seiner Verankerung in der massereichen Erde) im allgemeinen ruht, während die von ihm verrichtete Arbeit zu einer Bewegung (bzw. einem Transport von Energie und Impuls) in der Peripherie führt, macht es nicht leichter, Impuls als integralen Bestandteil seines Inventars zu zählen.

Gleichwohl besteht das (veränderliche) Inventar eines Idealen Gases definitiv nur aus Impulsportionen, die sich vektoriell zu Null addieren und dabei eine spektrale Verteilung aufweisen, aus der sich die Gesamtenergie des Systems jeweils direkt ausrechnen lässt. Nichts anderes tut die kinetische Gastheorie und heftet den Gasteilchen zusätzlich noch eine mittlere Energie an, die sich aus der Gewichtung der boltzmannschen Konstanten mit der Temperaturfunktion des Idealen Gases ergibt.

Da man die spektrale Impulsdichte im allgemeinen nicht kennt (und historisch gesehen auch nur für Spezialfälle ermitttelt hat), werden damit verbundene Energieunterschiede hilfsweise bilanziert, nämlich über die Volumenarbeit – als den Energieunterschied eines externen Impuls-Reservoirs – und ein thermisches Pensum.

Konsistent wird diese Vorgehensweise erst, wenn das Impulsinventar eines Gases auf den Impuls der Stoff- und der Lichtteilchen zurückgeführt und die Energiebilanz damit auf thermisches und chemisches Pensum gegründet wird, da sich beide Mengen aus Fließgleichgewichten ergeben und damit veränderlich sind.

Damit wird den Gasteilchen jedoch etwas oktroyiert, was tatsächlich den Entropieteilchen gebührt.