6. Intensive Größen

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Korrespondierend zu den bereits untersuchten drei extensiven Größen der gibbsschen Fundamentalform für Gase – Impulsmenge, Entropie- bzw. Lichtmenge und Stoffmenge – geht es hier um a) die Geschwindigkeit bzw. den Druck, b) die Thermodynamische Temperatur und c) das chemische Potential als jeweils energiekonjugierte intensive Größen (Abbildung 4.1). Um der einheitlichen Struktur der gibbsschen Fundamentalform Rechnung zu tragen, sprechen wir im folgenden vom mechanischen, thermischen und chemischen Potential.

Das Wesen einer intensiven Größe wird durch das Fließgleichgewicht ihrer energiekonjugierten extensiven Größe zwischen Systemen begründet, die auf unterschiedlichen Isorationalen liegen (d.h. die keine unterschiedlichen Extensionen derselben Mischung aus physikalischen Mengen sind): Sie muss für alle beteiligten Systeme denselben Wert haben. Dieser komplexe Zusammenhang zieht es nach sich, dass intensive Größen nicht aus einer Einheit abgeleitet werden können wie extensive Größen, sondern grundsätzlich aus „Temperometern“ hervorgehen, d.h. aus Geräten, die beliebige Zustände einnehmen können und dabei den jeweils verbindlichen Wert einer intensiven Größe anzeigen. Um jedem Missverständnis vorzubeugen wird nur von der Dimension, nicht aber von der Einheit einer intensiven Größe gesprochen.

Das Hauptaugenmerk dieses Kapitels liegt naturgemäß beim thermischen Potential. Die Wärmelehre identifiziert dieses als „Thermodynamische Temperatur“, die von einem „carnotschen Thermometer“ als Temperometer angezeigt werde. Vor lauter Erleichterung, damit die Existenz einer universellen Skala für das thermische Potential nachgewiesen zu haben, wird die Tatsache nicht als irritierend empfunden, ein solches Temperometer gar nicht bauen zu können und deswegen auch keine universelle Skala für das thermische Potential zum praktischen Gebrauch zur Verfügung zu haben.

In Ermangelung einer solchen Skala hat man sich weltweit darauf geeinigt, mit welchen Thermometern welche Temperatur-Normale („Fixpunkte“) auf welche Weise extrapoliert werden sollen. Diese pragmatische Vorgehensweise würde eher noch bestärkt, sollte sich das Ergebnis dieser Untersuchung bestätigen, dass nämlich der übliche Beweis zugunsten der Existenz einer universellen Skala für das thermische Potential gar nicht tragfähig ist.

Die gute Nachricht ist natürlich, dass die ursprüngliche Intention dieses Beweises ohnehin keiner Nahrung mehr bedarf, sollte die Substanz der Entropie mit Licht richtig erkannt worden sein. Mit der direkten Messbarkeit von Entropie würde das bisherige Spielbein zum Standbein werden und man hätte jede Muße, die Natur des thermischen Potentials unabhängig von Gedankenexperimenten zu ergründen.