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Mechanische Musikinstrumente - Mechanische Wärmetheorie

welches mit Hilfe der aus der Luftleitung durch einen Schlauch eintretenden Preßluft mittels Wasserschläuchen in die Bohrlöcher gespritzt wird und zum Ausspülen derselben dient. Die Tafel: Bergbau Ⅰ, Fig. 3, zeigt eine stoßende Gesteinsbohrmaschine (System Sachs) in Thätigkeit.

Mechanische Musikinstrumente, s. Musikinstrumente, mechanische.

Mechanische Potenzen, s. Maschine.

Mechanisches Äquivalent der Wärme, die Arbeitsmenge von 425 Kilogrammmeter, die nötig ist, um eine Einheit der Wärmemenge oder eine Kalorie, d. i. diejenige Wärmemenge zu erzeugen, die 1 kg Wasser von Zimmertemperatur (18° C.) um 1° C. erwärmt. Umgekehrt kann durch den Verbrauch von einer Kalorie die Arbeit von 425 Kilogrammmeter, d. i. ein Wärmeäquivalent, geleistet werden.

Jul. Rob. Mayer sprach zuerst in seinen «Bemerkungen über die Kräfte der unbelebten Natur» (in den «Annalen» von Wöhler und Liebig, 1842) in voller Klarheit den Satz aus, daß Wärme und Arbeit äquivalent sind, daß eine bestimmte Wärmemenge einem bestimmten Arbeitsquantum entspricht, d. h. daß erstere verschwinden muß, damit man letzteres gewinnt, und daß sich umgekehrt durch Aufwendung ebendieser Arbeit jene Wärmemenge wieder erzeugen läßt; auch bestimmte er dieses Äquivalent. Genauer ist dies dann 1843 von Joule geschehen, der gleichzeitig die bei der Reibung zweier Körper aufgewendete Arbeit und die dabei erzeugte Wärmemenge maß. Er fand den obigen Wert. Joule hat die Arbeit eines sinkenden Gewichts (in Kilogrammmetern gemessen) zur Bewegung eines Schaufelrades in einem als Kalorimeter eingerichteten Wassergefäße verwendet und die in letzterm erzeugte Wärmemenge (in Kilogrammkalorien gemessen) bestimmt. Die Division ersterer Zahl durch letztere giebt das M. Ä. d. W. Mayer denkt sich 1 cbm Luft von 18° C. bei dem Luftdruck von 760 mm Quecksilber in einem würfelförmigen Gefäß eingeschlossen. Zur Erwärmung dieser Luft von 1,293 kg Gewicht um 1° C. benutzt man, weil bei unverändertem Volumen die specifische Wärme 0,1702 ist, die Wärmemenge 1,293 × 0,1702. Denkt man sich die obere Würfelwand beweglich, so daß sich die Luft ausdehnen kann, so ist die specifische Wärme größer, nämlich 0,2391, die erforderliche Wärmemenge daher 1,293 × 0,2391. Zugleich bemerkt man, daß die obere Würfelwand dem Ausdehnungskoefficienten der Luft entsprechend sich um 1/273 m gehoben hat, was einer Hebung einer Quecksilbersäule von 1 qm Grundfläche und 76 cm Höhe, also 10333 kg Gewicht entspricht. Jener Mehraufwand von Wärme hat diese Arbeit erzeugt, woraus sich ebenfalls der obige Wert des Äquivalents ergiebt.

Mechanisches Äquivalent des Lichts, diejenige Arbeitsmenge, welche der von der Lichteinheit in der Zeiteinheit produzierten Energiemenge entspricht. Auf Grund der Versuche von J. Thomsen, Lamansky, Langley, Tumlirz u. a. ist es möglich, die mechan. Energie des Lichts anzugeben. Die Siemenssche Amylacetatlampe, die als Lichteinheit verwendet wird, sendet in ihren leuchtenden Strahlen in horizontaler Richtung auf eine von ihr senkrecht bestrahlte, um 1 m entfernte Fläche von 1 qcm in jeder Sekunde eine Energie, die der Erhebung eines Milligrammgewichts um 15,45 cm Höhe entspricht. Die Energie dieser leuchtenden Strahlen ist 2,4 Proz. der Gesamtstrahlung.

Mechanisches Harmonium, Mechanisches Piano, s. Musikinstrumente, mechanische.

Mechanische Spinnerei, s. Spinnerei.

Mechanische Technologie, die Lehre von denjenigen Prozessen der Technologie (s. d.), bei denen der bearbeitete Körper ausschließlich mechan. Formänderungen erleidet, im Gegensatz zur Chemischen Technologie (s. d.).

Mechanische Wärmetheorie, dynamische Wärmetheorie, die Lehre von den Beziehungen zwischen Wärme und mechan. Arbeit. Durch Nachdenken über die Vorgänge bei der Dampfmaschine gelangte S. Carnot zu der Überzeugung, daß mit Hilfe der Wärme nur dann Arbeit geleistet werden kann, wenn die Wärme von einem wärmern zu einem kältern Körper übergeht, ebenso wie Wasser über ein Wasserrad fließend nur arbeiten kann, wenn dasselbe sinkt. In der That muß ein Körper, um durch Ausdehnung oder Zusammenziehung Arbeit zu leisten, durch einen wärmern erwärmt oder einen kältern abgekühlt werden. Durch Aufwendung von Arbeit kann man umgekehrt, wie bei den heutigen Eis- oder Kühlmaschinen, welche das Gegenstück der Dampfmaschinen vorstellen, Wärme von einem kältern zu einem wärmern Körper übertragen. Ebenso könnte man durch Aufwendung von Arbeit das Wasser auf ein höheres Niveau pumpen. Sowie nun 1 kg Wasser bei einer bestimmten Falltiefe auch bei Anwendung der sinnreichsten Maschine nur höchstens die Arbeit leisten kann, die wieder zur Hinaufbeförderung des Wassers auf die ursprüngliche Höhe dienen könnte, so kann nach Carnot das Überfließen einer Kalorie von einer gegebenen höhern Temperatur zu einer gegebenen niedern nur eine bestimmte Arbeit liefern, die jene Kalorie wieder auf die ursprüngliche Höhe fördern könnte. Denn in dem einen wie in dem andern Fall wäre mit der Ungültigkeit dieses Princips sofort die Möglichkeit eines Perpetuum mobile (s. d.) geschaffen. Die Arbeit also, die eine Kalorie bei bestimmtem Temperaturfall bei Vermeidung aller unnötigen Verluste zu leisten vermag, ist von den in der Dampfmaschine etwa anzuwendenden Stoffen (Wasser, Kohlensäure u. s. w.) unabhängig. Hat man dieselbe in irgend einem Fall ermittelt, so gilt das Ergebnis für alle Fälle. Bei allen seinen Überlegungen hielt Carnot die Wärmemenge für unveränderlich. Als nun J. R. Mayer und Joule das Entstehen von Arbeit auf Kosten der Wärme und umgekehrt nachwiesen (s. Mechanisches Äquivalent der Wärme), sah sich Clausius genötigt, an dem Carnotschen Satze eine Korrektur anzubringen. Er betonte, daß bei dem Temperaturfall der Wärme auch Wärme verschwindet, nämlich die in Arbeit verwandelte. Es handelt sich jetzt also eigentlich darum, das Verhältnis der in Arbeit verwandelten Wärmemenge Q’ zu der einen bestimmten Temperaturfall durchmachenden Q zu ermitteln. Denkt man sich in einem die Wärme nicht leitenden Cylinder eine Gasmenge von der Wärmekapacität c (s. Specifische Wärme) und der absoluten Temperatur T₁ eingeschlossen, die sich Arbeit leistend ausdehnt und auf die Temperatur T₂ sinkt, so ist die Wärmemenge Q’ = c⁢⁢⁢⁢(T₁ - T₂) verschwunden oder in Arbeit verwandelt worden. Der Rest aber Q = cT₂ ist von T₁ auf T₂ gesunken. Das Verhältnis von Q’, der nutzbar verwendeten Wärme, zu der überhaupt verwendeten Q+Q’, der sog. ökonomische Koefficient, ist in diesem Fall