ein »Illustriertes Landwirtschafts-Lexikon« (das.
1883, 2. Aufl. 1887) heraus. Auch redigiert er das »Österreichische
landwirtschaftliche Wochenblatt« und den Frommeschen »Österreichisch-ungarischen
landwirtschaftlichen Kalender«.
Richard, Freiherr von, Mediziner, geb. 14. Aug. 1840 zu Mannheim, wurde vom elften Jahr ab im Hause seines Großvaters,
des bekannten Rechtsgelehrten Mittermaier in Heidelberg, erzogen, studierte seit 1858 an der dortigen Universität,
wurde 1863 als praktischer Arzt approbiert und suchte dann weitere Ausbildung unter Billroth, Griesinger, Rindfleisch in Zürich,
wo er
durch Griesinger lebhaftes Interesse für das Gebiet der Nerven- und Geisteskrankheiten gewann.
Den Winter von 1863 brachte er mit Spezialstudien in Wien und Prag zu, und 1864 wurde er Hilfsarzt an der
Irrenheilanstalt in Illenau. Im Herbst 1868 studierte er unter Wundt in Heidelberg Psychologie und ließ sich dann als Spezialist
für Nervenkrankheiten in Baden-Baden nieder. Nach Beendigung des deutsch-französischen Kriegs, den er als Feldarzt mitmachte,
leitete er die elektro-therapeutische Station für kranke und verwundete Krieger in Baden-Baden und ging
dann nach Berlin, um sich für die akademische Laufbahn vorzubereiten.
Hier erhielt er einen Ruf als außerordentlicher Professor für Psychiatrie an die Universität Straßburg, wo er die psychiatrische
Klinik begründete. 1873 ging er als Direktor der steirischen Landesirrenanstalt und als Professor der Psychiatrie
nach Graz, gab aber 1880 die Leitung der Irrenanstalt auf und widmete sich ausschließlich seiner Professur, die 1886 zu einer
ordentlichen und zu einer Professur und Klinik der Nervenkrankheiten erweitert wurde. In demselben Jahr errichtete ein Sanatorium
für Nervenkranke in Graz. Krafft-Ebing zählt zu den hervorragendsten Forschern auf dem Gebiet der Nerven- und Geisteskrankheiten;
er schrieb: »Grundzüge der Kriminalpsychologie« (2. Aufl.,
Stuttg. 1882);
»Lehrbuch der gerichtlichen Psychopathologie« (2. Aufl., das. 1881);
»Lehrbuch der Psychiatrie« (2. Aufl., das.
1883, 2 Bde.);
»Über gesunde und kranke Nerven« (3. Aufl., Tübing. 1886);
»Über Nervosität« (3. Aufl., Graz 1884);
»Psychopathia
sexualis« (Stuttg. 1886).
in der Naturlehre die Ursache, welche man zur Erklärung einer Erscheinung annimmt. Eine Kraft kann demnach niemals
sinnlich wahrgenommen, sondern nur aus ihren Wirkungen erschlossen werden. Eine Kraft ist völlig bestimmt, wenn ihr Angriffspunkt,
ihre Richtung und ihre Größe oder Stärke gegeben sind. So nehmen wir z. B. als Ursache des Fallens der
Körper die Schwerkraft an; ihr Angriffspunkt ist der Schwerpunkt (s. d.) des fallenden Körpers, ihre Richtung geht lotrecht
nach abwärts (d. h. in gerader Linie dem Mittelpunkt der Erde zu), ihre Größe bemißt sich nach dem Druck, den der Körper im
Zustand der Ruhe auf eine horizontale Unterlage, oder nach dem Zug,
den der aufgehängte Körper auf den Aufhängungspunkt
ausüben würde, d. h. nach dem Gewicht des Körpers. Da jede Kraft sich durch Druck oder Zug
äußert, so kann nicht nur die Schwerkraft,
sondern jede beliebige Kraft ihrer Größe nach durch ein Gewicht ausgedrückt werden. Die Gewichtseinheit
(z. B. das Kilogramm) kann daher zugleich als Krafteinheit dienen.
Alle Naturkräfte lassen sich zurückführen auf solche, welche in der geraden Verbindungslinie je zweier aufeinander wirkender
Stoffteilchen anziehend oder abstoßend thätig
sind. Dabei ist die Wirkung eines Körpers auf einen andern immer eine gegenseitige,
und zwar wird jeder der beiden Körper mit der gleichen Kraft angezogen oder abgestoßen. Dieses Gesetz der
Gleichheit von Wirkung und Gegenwirkung ist eins der einfachsten und allgemeinsten Naturgesetze, von welchem man keine Ausnahme
kennt.
Man kann die Kräfte einteilen in solche, welche auch in größerer Entfernung wirken, und in solche, welche nur in unmeßbar
kleiner Entfernung zwischen den Molekülen (s. d.) der Körper in wahrnehmbarer Weise thätig sind (Molekularkräfte).
Zu den fern wirkenden Kräften gehört die allgemeine Massenanziehung oder Gravitation (von welcher die Schwerkraft als Anziehung
zwischen der Erde und den an ihrer Oberfläche befindlichen Körpern nur ein besonderer Fall ist) sowie die elektrostatische
und elektrodynamische Anziehung und Abstoßung, auf welch letztere die magnetischen Kräfte zurückgeführt
werden können. Zu den Molekularkräften gehören:
1) die chemische Verwandtschaft oder Affinität, welche die chemische Verbindung der Atome zu gesetzmäßig gebauten Atomgruppen
oder Molekülen vermittelt;
2) die Kohäsion, welche die Moleküle in ihrem Verband zu einem Körper zusammenhält (die Elastizität und
die Kapillarität sind spezielle Äußerungen der Kohäsion bei festen und flüssigen Körpern);
3) die Molekularkräfte des Äthers in ihrer Wechselbeziehung zu denjenigen der Körperatome, welche zur Erklärung der Licht-
und Wärmeerscheinungen dienen. - Die Größe der fern wirkenden Kräfte steht im umgekehrten Verhältnis des Quadrats der Entfernung
der zwei aufeinander wirkenden Körper. Auch die Stärke der Molekularkräfte ist von der gegenseitigen
Entfernung der wirkenden Körperteilchen abhängig; jedoch ist das Gesetz dieser Abhängigkeit nicht bekannt, man weiß bloß,
daß die Molekularkräfte nur in sehr kleinen Entfernungen überhaupt merklich sind, bei zunehmender Entfernung außerordentlich
rasch abnehmen und in meßbarer Entfernung verschwinden. - Wenn eine Kraft einen Körper in Bewegung setzt,
so leistet sie, indem sie seine Trägheit überwindet, eine Arbeit, deren Betrag durch das Produkt aus der Größe der Kraft und
der Länge des Wegs, den ihr Angriffspunkt in der Richtung der Kraft zurückgelegt hat, gemessen wird.
Ist die in Kilogrammen und die Weglänge in Metern ausgedrückt, so ergibt sich die Arbeit als Produkt dieser
beiden Größen in Meterkilogrammen. Das Meterkilogramm, d. h. diejenige Arbeit, welche eine Kraft von 1 kg leistet, indem sie einen
ihr gleichen Widerstand durch eine Weglänge von 1 m überwindet, ist demnach die Einheit der Arbeitsgrößen, wie
das Kilogramm die Einheit der Kraftgrößen ist. Ein bewegter Körper besitzt nun vermöge seiner Geschwindigkeit die Fähigkeit,
einen ihm entgegenstehenden Widerstand zu überwinden und dabei, bis seine Geschwindigkeit erschöpft ist, eine ebenso große
Arbeit zu leisten, wie die bewegende Kraft vorher aufgewendet hatte, um ihm seine Geschwindigkeit zu erteilen. Diese
Arbeitsfähigkeit, welche einem bewegten Körper innewohnt, heißt seine lebendige Kraft oder seine Wucht; sie wird nach den Lehren
der Mechanik ausgedrückt durch das halbe Produkt der Masse (m) des bewegten Körpers mit dem Quadrat seiner Geschwindigkeit (v):
½mv². Der Begriff »lebendige Kraft« bezeichnet demnach keine Kraft, sondern
eine nach Meterkilogrammen zu messende Arbeitsgröße.
Die Fähigkeit eines Körpers, Arbeit zu leisten, wird ganz allgemein Energie genannt. Nicht nur
mehr
bewegte Körper, sondern auch solche, welche sich in völliger Ruhe befinden, können Energie besitzen. Wird z. B. ein in die
Höhe geworfener Stein, wenn er sich im höchsten Punkt seiner Bahn befindet, von dem Dach eines Hauses aufgefangen, so bleibt
er daselbst liegen ohne Bewegung, jedoch nicht ohne das Vermögen, Arbeit zu leisten, und demnach nicht
ohne Energie. Denn läßt man ihn von dort wieder zum Boden herabfallen, so erreicht er ihn mit der nämlichen Geschwindigkeit
und sonach mit derselben lebendigen Kraft, welche er beim Aufwärtswerfen besaß, und vermag daher jetzt eine Arbeit zu verrichten
ebenso groß wie diejenige, welche zum Hinaufwerfen aufgewendet wurde.
Die Energie, welche dem auf dem Dach liegenden Stein innewohnt und welche beim Herabfallen zum Vorschein kommt, verdankt derselbe
seiner erhöhten Lage, d. h. dem Umstand, daß er vom Anziehungsmittelpunkt der Erde weiter entfernt ist, als da er noch am
Boden lag. Man nennt diese im ruhenden Körper gleichsam aufgespeicherte Arbeitsfähigkeit deswegen Energie
der Lage, ruhende oder potentielle Energie und bezeichnet im Gegensatz hierzu die lebendige Kraft oder Wucht eines bewegten Körpers
als Energie der Bewegung, thätige, aktuelle oder kinetische Energie.
Die zum Spannen einer Armbrust verbrauchte Arbeit findet sich als potentielle Energie in der gespannten Sehne und
verwandelt sich beim Abdrücken in die aktuelle Energie des fortgeschleuderten Pfeils. Die Arbeit, welche unsre Hand beim Aufziehen
einer Uhr leistet, geht als potentielle Energie in die gespannte Feder oder das emporgehobene Gewicht über und verweilt in diesem
Ruhezustand, solange das Uhrwerk gehemmt ist; wird es ausgelöst, so setzt sich diese potentielle Energie
allmählich in die Bewegungsenergie der sich drehenden Räder um. Aus den letztern Beispielen erhellt zugleich, warum die potentielle
Energie zuweilen auch Spannungsenergie genannt wird.
Wird ein Stein vertikal aufwärts geworfen, so vermindert sich seine Geschwindigkeit unter dem Einfluß der entgegenwirkenden
Schwere; was er aber beim Emporsteigen an Bewegungsenergie verliert, gewinnt er an Energie der Lage, bis
sich im höchsten Punkt seines Flugs, wo seine Geschwindigkeit erschöpft ist, seine ganze anfänglich vorhandene Bewegungsenergie
in Energie der Lage verwandelt hat. Fällt er nun wieder herab, so beginnt er seinen Lauf nach unten mit diesem Betrag von potentieller
Energie, und während er immer tiefer fällt, wird seine potentielle Energie geringer und seine Bewegungsenergie
größer, und zwar so, daß die Summe beider immer die nämliche bleibt. In dem Augenblick endlich, in welchem er den Boden erreicht,
hat sich seine Energie der Lage wieder völlig in Bewegungsenergie verwandelt, welche ebenso groß ist wie
diejenige, mit welcher er anfänglich emporstieg. Die Gesamtenergie des geworfenen Steins bleibt also während seiner ganzen
Bewegung unverändert, indem sich nur die eine Art Energie in die andre ohne Verlust und ohne Gewinn allmählich verwandelt.
Was wird nun aber aus der Energie des Steins, wenn er den Boden trifft und hier plötzlich zur Ruhe kommt?
Die Energie seiner sichtbaren Bewegung wird im Moment des Stoßes allerdings vernichtet; wir wissen aber, daß, so oft Bewegungsenergie
durch Stoß oder durch Reibung scheinbar zerstört wird, eine Erwärmung der beteiligten Körper eintritt; eine Kanonenkugel
z. B., gegen eine eiserne Panzerplatte geschossen, erhitzt sich bis zum Rotglühen, und wird ein Eisenbahnzug
durch Bremsen zum Stehen gebracht, so
erwärmen sich Räder und Bremsen.
Nun haben Joule und Hirn durch genaue Versuche dargethan, daß durch je 424 Arbeitseinheiten (Meterkilogramme), welche beim Stoß
oder bei der Reibung scheinbar verschwinden, eine Wärmemenge erzeugt wird, welche im stande ist, 1 kg
Wasser um 1° C. zu erwärmen, und daß diese Wärmemenge (die Wärmeeinheit), wenn sie, z. B.
in einer Dampfmaschine, verbraucht wird, wiederum eine Arbeit von 424 Meterkilogrammen leistet. Man nennt daher diese Zahl von 424 Meterkilogrammen
das mechanische Äquivalent der Wärme.
Diese Thatsache der Äquivalenz von Arbeit und Wärme wird sofort verständlich, wenn wir im Sinn der mechanischen
Wärmetheorie (s. Wärme) annehmen, daß die Wärme eine Art Bewegung sei und zwar eine schwingende Bewegung der kleinsten Teilchen
(Moleküle) der Körper, welche wegen der Kleinheit dieser Teilchen unserm Auge nicht sichtbar ist, dagegen auf unsern Gefühlssinn
denjenigen Eindruck hervorbringt, welchen wir Wärme nennen. Wenn daher die Energie der sichtbaren Bewegung
eines Körpers durch Stoß oder Reibung scheinbar zerstört wird, so verschwindet sie in der That nicht, sondern sie verwandelt
sich bloß, ohne Verlust und ohne Gewinn, in die Energie der unsichtbaren Wärmebewegung.
Energie kann niemals vernichtet, und ebensowenig kann Energie aus nichts erschaffen werden; alle Vorgänge
in der Natur beruhen bloß auf der Verwandlung der Energie einer Bewegungsart in die Energie einer andern Bewegungsart oder auf
der Verwandlung von Bewegungsenergie in Energie der Lage und umgekehrt; die gesamte im Weltall vorhandene Energiemenge ist eine
unveränderliche Größe. Dieses durch alle Erfahrungen bestätigte Grundgesetz der gesamten Naturlehre wird
das Prinzip der Erhaltung der Energie oder auch, allerdings weniger angemessen, das Prinzip der Erhaltung der Kraft genannt.
Indem dieses Gesetz die Umwandlung sämtlicher Energien der Natur (Schall, Wärme, Licht, Elektrizität, chemische Trennung und
Verbindung, mechanische Energie) ineinander beherrscht, so daß sich dieselben nur als verschiedene Erscheinungsformen
einer und derselben Wesenheit darstellen, führt es zu der Erkenntnis ihres innern Zusammenhangs und berechtigt uns, in diesem
Sinn von der Einheit der Naturkräfte zu sprechen. Zur Erläuterung dieser Begriffe mögen noch folgende Beispiele von Energieumwandlungen
angeführt werden.
Durch Drehen einer magnetelektrischen Maschine (s. d.) wird ein elektrischer Strom erzeugt, dessen Energie
der aufgewendeten mechanischen Arbeit äquivalent ist. In einem metallischen Schließungskreis bringt dieser Strom eine entsprechende
Wärmemenge hervor;
ist aber eine mit angesäuertem Wasser gefüllte Zersetzungszelle eingeschaltet, so entsteht eine geringere
Wärmemenge, dafür wird aber chemische Arbeit geleistet, indem ein Teil des Wassers in seine Bestandteile, Sauerstoff und
Wasserstoff, zerlegt wird;
diese Arbeit befindet sich als potentielle Energie in den beiden Bestandteilen und kommt als Wärme
zum Vorschein, wenn sie sich wieder miteinander zu Wasser vereinigen, d. h. wenn der Wasserstoff verbrennt;
die Verbrennungswärme
des entwickelten Wasserstoffs ist nämlich der im Schließungskreis vermißten Wärmemenge genau gleich.
Leitet man den
elektrischen Strom durch die Drahtwindungen einer elektromagnetischen Kraftmaschine (s. d.), so leistet er mechanische Arbeit,
wofür im Schließungskreis eine äquivalente Wärmemenge verschwindet. Endlich seien noch erwähnt die Umwandlungen der Energie,
welche die Sonne durch