Lichttemperatur

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Aus dem planckschen Konzept der Lichtmenge ergibt sich das berühmte „plancksche Strahlungsgesetz“, mit dem sich wiederum die Energie- und Photonendichte eines Lichtgases ableiten lässt. Die direkte Proportionalität zwischen der planckschen Dichte der Lichtquanten und der von Boltzmann bereits 16 Jahre zuvor abgeleiteten klassischen Entropiedichte lässt den Schluss zu, dass es sich bei Photonen um die Quanten der Entropie handelt.

Aus dem Verhältnis dieser beiden Größen kann aber auch eine Temperaturfunktion für Hohlraumstrahlung („Lichtgas“) konstruiert werden. Dabei handelt es sich um eine Funktion, die bis auf einen konstanten Faktor dieselben Werte ausgibt wie z.B. ein Gasthermometer, mit dem die Temperatur der Hohlraumwandung gemessen wird. Die Dimension dieser Temperaturfunktion des Lichtgases ist „Joule“, genauso wie die Dimension der Temperaturfunktion des Idealen Gases, wenn statt der Stoffmenge die Stoffteilchenzahl eingetragen wird.

Analog zur Definition der Stoffmenge kann die Entropiequantendichte in eine Entropiemengendichte überführt werden, wenn eine Entropieelementarmenge eingeführt wird, deren Dimension auf die neu zu schaffende SI-Einheit der Entropie verweist. Ihr Kehrwert ergibt die Anzahl der Entropiequanten je Einheit, so wie der Kehrwert der Stoffelementarmenge, die avogadrosche Konstante, die Anzahl von Stoffquanten pro Mol anzeigt.

Die Größe dieser Entropieelementarmenge kann vorderhand frei gewählt werden, wie es eben das Privileg einer physikalischen Mengengröße ist. Sie kann natürlich auch so gewählt werden, dass die Temperaturfunktionen von Lichtgas und Stoffgas deckungsgleich werden. Um die Lichtelementarmenge davon zu entlasten, auch noch für die Einhaltung der Temperaturskala sorgen zu müssen, lässt sich eine Lichtgaskonstante einführen.

Auch die Universelle Gaskonstante wurde zu dem Zweck eingeführt, die Temperaturfunktion des Stoffgases von der Dimension eines chemischen Potentials in die einer „Temperatur“ zu verwandeln. Diese Maßnahmen kann jedoch nicht aus der Welt schaffen, dass ein chemisches Potential nur zu einer Stoffmenge energiekonjugiert auftreten kann. Von daher tritt die Entropie als „Wärmestoff“ substanzieller auf, als es selbst seitens der Phlogistontheorie vermutet wurde.

Die Temperaturfunktion des Lichtgases hat dagegen von vorneherein die richtige Dimension, weswegen ihr und nicht der Gastemperatur der entsprechende Platz in der gibbsschen Fundamentalform der Hohlraumstrahlung gebührte.