Theorie der Wärme

Description

heit aufgeiaßt werden muß. Dabei werden sich als Resultate von zentraler Be­ deutung ergeben: Diejenige Größe, welche die ganze Thermodynamik beherrscht, nämlich die Entropie, erweist sich als quantitatives Maß der soeben geschilderten Unkenntnis. Das ist fraglos eine der merkwürdigsten und tiefstliegenden Aus­ sagen der ganzen Physik. Sie wird natürlich nur sinnvoll durch eine exakte Formulierung, welche erst nach den Vorarbeiten der nächsten Abschnitte erfolgen kann. Ein beherrschender Zug der statistischen Mechanik besteht darin, daß die Zahl der mikroskopischen Freiheitsgrade - im wesentlichen gegeben durch die Zahl N der im System enthaltenen Atome - so ungeheuer groß ist. Obwohl mit wachsendem N unsere Kenntnis von der mikroskopischen Struktur immer geringer wird, werden dennoch die oben angedeuteten Wahrscheinlichkeitsaus­ sagen über makroskopische Größen um so schärfer, je größer N ist, in dem Sinne, daß wir im Limes N -+ oo wieder zu sicheren Aussagen gelangen. Dieser Zug der Wahrscheinlichkeitsrechnung ist so charakteristisch, daß wir ihn gleich jetzt an einem primitiven Beispiel erläutern wollen. Ein Gas bestehe aus N Molekülen, welche sich unabhängig voneinander in einem Volumen V bewegen (ideales Gas). Wir grenzen innerhalb V ein dagegen kleines Volumen v ab und interessieren uns für die Zahl n der Moleküle, welche sich in v aufhalten. Nennen wir V und 1-p = q, -y=P so sind p bzw. q die Wahrscheinlichkeiten dafür, ein hervorgehobenes Molekül innerhalb bzw. außerhalb v zu finden.