J. H. Jeans. Dynamische Theorie der Gase. Reinhold Fürth. N am der 4. englischen Auflage übersetzt und mit einer Ergänzung versehen

Transkript

1 J. H. Jeans Dynamische Theorie der Gase N am der 4. englischen Auflage übersetzt und mit einer Ergänzung versehen von Reinhold Fürth Mit 28 Abbildungen Druck und Verlag von Friedr. Vieweg & Sohn Akt.-Ges. Rraunschweig 1926

2 ISBN ISBN (ebook) DOI / Alle Rechte vorbehalten Softcover reprint of the hardcover 1 st edition 1926

3 Vorwort des Herausgebers. Die Herausgabe des vorliegenden Buches in deutscher Sprache erschien mir deshalb wünschenswert, weil es derzeit in der deutschen Literatur kein umfassendes und modernes Buch über die kinetische Gastheorie gibt, das gleichzeitig als Lehrbuch für den Studierenden und als Nachschlagewerk für den Forscher auf diesem und verwandten Gebieten dienen kann. Dabei hat die Darstellungsweise von Jeans den Vorzug, gleichzeitig leicht faßlich und mathematisch exakt zu sein. Vor allem aber beschränkt sie sich nicht auf die klassische Darstellung des Gegenstandes, sondern benutzt, soweit es sich durchführen läßt, die modernsten Methoden, insbesondere die Quantentheorie, so daß man daraus auch über den gegenwärtigen Stand der Forschung orientiert wird. Wie es bei einem Buche dieser Art naturgemäß sein muß, werden mitunter Einzelfragen, die zwar besonders interessant und aktuell sind, aber in den allgemeinen Rahmen der Darstellung sich nicht gut einfügen lassen, entweder bloß gestreift oder auch gar nicht berücksichtigt. Soweit sich diesen Mängeln durch kurze Anmerkungen und Hinweise auf anderweitige Darstellungen, aus denen der Leser das Nötige entnehmen kann, abhelfen ließ, habe ich solche Ergänzungen am Schlusse dieses Buches der Darstellung von Jeans hinzugefügt. Auch die Literaturangaben wurden, wo es notwendig schien, insbesondere in bezug auf die Arbeiten deutscher Forscher, ergänzt. Gewisse Gegenstände jedoch, die eine eingehendere Darlegung brauchen und, obschon sie in letzter Zeit besonders erfolgreich bearbeitet wurden, eine gemeinsame zusammenhängende Darstellung noch nicht erfahren haben, sollen in nächster Zeit in eigenen Monographien behandelt werden, die zwar selbständigen Charakter tragen werden, aber in gewisser Beziehung als Ergänzungen zu dem vorliegenden Buche aufgefaßt werden können. Sie sollen unter anderem folgende Gegenstände behandeln: Die Methoden

4 IV Vorwort des Herausgebers. zur Bestimmung der molekularen Dimensionen (Anzahl, Größe, Geschwindigkeit, elektrische und magnetische Momente und Struktur der Moleküle und Atome) und die Resultate dieser Methoden; Verhalten der Gase bei sehr großen und sehr kleinen Dichten, bei sehr hohen und sehr niedrigen Temperaturen, die elektrische Deutung der Molekularkräfte, kinetische Theorie der Flüssigkeiten, der Lösungen und der Erscheinungen an den Grenzflächen verschiedener Phasen. Was die übersetzung betrifft, so habe ich getrachtet, mich so getreu als es ging an das Original zu halten, um die Sprechweise des Autors möglichst direkt auf den Leser wirken zu lassen. Wenn dabei vielleicht mitunter etwas fremdartig klingende Wendungen nicht zu vermeiden waren, so wolle das der Leser im Hinblick auf das Obige entschuldigen. Prag, Mai R. Fürth.

5 Ans dem Vorwort (les Verfassers znr zweiten englischen Auflage. In erster Linie war es mein Bestreben in der ersten Auflage dieses Buches die Theorie der Gase auf einer möglichst exakten mathematischen Grundlage zu entwickeln. Dieses Bestreben ist bei der Vorbereitung einer neuen Auflage nicht in VergeBsenheit geraten, eb wurde jedoch gleichzeitig der Versuch gemacht, einen möglichst großen Teil des Buches auch dem nicht mathematisch gebildeten Leser verständlich zu machen. Ich habe deshalb den teilweise bereits in der ersten Auflage verfolgten Weg eingeschlagen, das Buch zum großen Teil in mathematische und physikalische Kapitel einzuteilen. Der Leser, der namentlich an der physikalischen Seite des Gegenstandes interessiert ist, wird hoffentlich eine verständliche Darstellung des gegenwärtigen Standes desselben erhalten, wenn er die physikalischen Kapitell, 6, 7 und 11 bis 18 liest und die mehr mathematischen Kapitel bloß als Bezugsmaterial betrachtet. Abgesehen davon ist meiner Meinung nach damit etwas gewonnen, daß die Grundlage durch eine eingehende mathematische Behandlung aufgeklärt wird, bevor man an eine physikalische Diskussion herangeht. Seit die erste Auflage dieses Buches erschienen ist, wurde die Stellung der kinetischen Theorie einigermaßen durch das Wachstum und die Entwicklnng der Quantentheorie revolutioniert, und es war keineswegs leicht, genau zu entscheiden, welche Bedeutung der Quantentheorie in der Anordnung dieses Buches zugesprochen werden sollte. Ich habe mich schließlich dazu entschlossen, die Quantentheorie auf das letzte Kapitel zu beschränken; ich habe es zwar so eingerichtet, daß die aus der klassischen Behandlungsweise hervorgehenden Schwierigkeiten bereits in den früheren Kapiteln zutage treten, daß sie jedoch dort ungelöst bleiben. Das letzte Kapitel gibt bloß einen Hinweis darauf, wie diese Schwierigkeiten im Lichte der neuen Vorstellungen der

6 VI Vorworte. Quantentheorie verschwinden: es wird jedoch nicht versucht, einen vollständigen oder auch nur ausgeglichenen überblick über die ganze Theorie zu geben. Beim gegenwärtigen Stande der Quantentheorie schien mir dies die beste Art des Vorgehens zu sein, ich nehme jedoch vorweg, daß die Quantentheorie, wenn das Buch so erfolgreich sein sollte, eine weitere Auflage zu erleben, wahrscheinlich dort eine weit hervorragendere Rolle spielen dürfte als in der vorliegenden Auflage. London, Januar J. H. Jeans. Vorwort des Verfassers zur dritten englischen Auflage. Man wird finden, daß diese Auflage von ihrer Vorgängerin hauptsächlich darin abweicht, daß der Quantentheorie eine hervorragendere Stellung eingeräumt wurde. Das Kapitel über Strahlung und Quantentheorie, das ursprünglich das Buch abschloß, wurde erweitert und teilweise umgeschrieben. Dazu habe ich weiter ein gänzlich neues Kapitel über Quantendynamik hinzugefügt, das sich vornehmlich mit den neuesten Arbeiten von Ehrenfest, Sommerfeld, Epstein und anderen beschäftigt. Dieses Kapitel kann naturgemäß nur eine sehr kurze Einführung in die Geheimnisse der Quantendynamik bieten, ich hoffe jedoch, daß es darin von einigem Wert sein wird, das Interesse der englisch sprechenden Leser für einen Zweig der Wissenschaft zu erwecken, dessen Entwicklung bisher hauptsächlich anderen Nationen überlassen war. Dorking, Oktober J. H. Jeans. Vorwort desyerfassers zur vierten englischen Auflagt'. Bei der Vorbereitung für eine vierte Auflage habe ich bloß jene kleinen Veränderungen vorgenommen, die nötig waren, um das Buch auf den heutigen Stand der Wissenschaft zu bringen. Dorking, Juni J. H. Jeans.

7 Inhaltsverzeichnis. 1. Kapitel. Einleitung.... Seite 1 Mathematische Theorie eines aases, das sich im stationären Zustand befindet. Das Gesetz der Geschwindigkeitsverteilung. 2. Kapitel. Die ~Iethode dei' Zusammenstöße Die Methode der statistischen Mechanik Vergleich zwischen den Methoden der zwei vorangehenden " Kapitel Allgemeine statistische Mechanik und Thermodynamik. " Physikalische Eigenschaften eines aases, das sich im stationären Zustand befindet. 6. Kapitel. Temperatur, Druck usw " Massenbewegung, Thermodynamik, Kalorimetrie und Dissoziation Mathematische Theorie eines aases, das sich nicht im stationären Zustand befindet. 8. Kapitel. Die Boltzmannsche Gleichung usw. 9. Die Maxwellsche Theorie 10. " Die freie Weglänge Physikalische Erscheinungen in einem Oase, das sich nicht im stationären Zustand befindet. 11. Kapitel. Viskosität Wärmeleitung Diffusion Die Größe der Moleküle nach der kinetischen Theorie Aerostatik und Planetenatmosphären Kapitel " Strahlung und Quantentheorie. Statistische Mechanik und Energieverteilung in kontinuierlichen Medien Strahlung und Quantentheorie. Quantendynamik Anhang. A. Integrale, welche eine ~xponentialfunktion enthalten B. Tabellen für numerische Rechnungen Zusätze und Anmerkungen des Herausgebers. Namenregister.... Sachregister.... Druckfehler und Verbesserungen