Lichtgasthermometer

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Ein Lichtgasthermometer besteht aus einer geschwärzten und aufgerauhten Hohlraumwandung, die im thermischen Gleichgewicht mit dem enthaltenen Lichtgas steht, für das in Anlehnung an die Temperaturfunktion des Idealen Gases folgende elementare Temperaturfunktion mit der Einheit „Joule/Planck“ abgeleitet werden kann:

0602

6.2

Die Temperaturfunktion wird noch durch die Lichtgaskonstante RL dividiert, um eine von der Einheit der Lichtmenge unabhängige Temperaturskala darstellen zu können.

Anders als beim Stoffgas genügt es nicht, die Menge der enthaltenen Lichtteilchen einmal zu messen. Aufgrund ihrer extremen Temperaturabhängigkeit (~ T³) verändert sich die Lichtmenge systematisch und muss deshalb jedesmal neu mitbestimmt werden. Deshalb ist es nicht wie beim Gasthermometer praktikabel, die Anzeige der Temperatur durch geeignete Randbedigungen auf eine der drei Variablen abzuwälzen. Vielmehr muss die Temperatur grundsätzlich aus mindestens zwei Messgrößen berechnet werden.

Während sich das thermische Gleichgewicht zwischen Stoffgas und Hohlraumwandung durch inelastische Stöße bei konstanter Stoffmenge einstellt, entsteht ein thermisches Gleichgewicht zwischen Lichtgas und Hohlraumwandung durch Absorption und Emission der Lichtteilchen bei variabler Lichtmenge. Da sich die Temperatur der Hohlraumwandung und damit auch die Lichtmenge des Lichtgases licht-adiabat allein durch mechanische Kompression erhöhen ließe, kann die Lichtmenge keine Erhaltungsgröße sein.

Wegen der direkten Proportionalität zwischen boltzmannscher Entropiedichte und planckscher Photonendichte handelt es sich bei der Lichtmenge der Hohlraumstrahlung zugleich um ihre Entropie. Unter diesem Gesichtspunkt kann das Wesen der Entropie auch für den Fall, dass Stoff in veränderlicher Menge hinzutritt, neu verstanden werden.