From Rudolf Clausius   11/5/64

Zürich 11/5/64.

Lieber Tyndall,

Ich habe die bezüglichen Stellen der Séguin’schen Schrift durchgelesen, und daraus die Überzeugung gewonnen, dass Séguin nicht den geringsten Anspruch auf das Verdienst, das mech. Aequivalent der Wärme bestimmt zu haben, machen kann.

Er betrachtet auf S. 385 bis 389 eine Quantität Dampf welche bei 100° das Volumen von 1 Cubikmeter einnimmt, und denkt sich dass diese zusammengedrückt oder ausgedehnt und dadurch um je 20° erwärmt oder abgekühlt wird, während von Aussen keine Wärme zugeführt oder entzogen wird. Séguin bestimmt nun (freilich auf sehr unvollkommenen Weise) die zur Zusammendrückung nöthige mechanische Arbeit. Aber von einer Bestimmung der entsprechenden Wärmemenge ist gar nicht weiter die Rede, denn man in der Tabelle unter der Rubrik: „Températures correspondantes à l’effet produit“ steht: 20°, so sind das nicht 20 Wärmeeinheiten, denn wir haben es ja nicht mit einem Kilogramm Wasser, sondern mit einem Cubikmeter Dampf zu thun. Erst in einer Note, welche sich in den Comptes rendus von 1847 t. XXV p. 420 befindet, spricht Séguin von Wärmeeinheiten, indem er die specifische Wärme des Dampfes in Betracht zieht, und findet dadurch Zahlen, welche ungefähr den Joule’schen entsprechen. Wie er hier die Rechnung gemacht hat, ist nicht näher angegeben (es scheint mir dabei noch ein besonderes Versehen abzuwalten) aber jedenfalls hat er als specifische Wärme des Dampfes einen solchen Werth angenommen, wie man ihn damals für richtig hielt (de la Roche u. Bérard hatten gefunden 0,847). Nachdem nun in neuerer Zeit Regnault gefunden hat, dass der früher für die spec. Wärme des Dampfes angenommene Werth viel zu gross ist, u. statt dessen, 0,48 zu setzen ist, würde dieselbe Rechnung welche Séguin angestellt hat, um das mech. Aequivalent der Wärme zu bestimmen, zu ganz anderen Zahlen führen.

In der That aber ist die ganze Art der Rechnung unwichtig. Sie setzt nämlich unter anderen voraus, dass Wasserdampf, wenn er, ohne Wärme zu empfangen oder abzugeben, zusammengedrückt wird oder sich ausdehnt, dabei gerade dampfförmig und im Maximum der Dichtigkeit bleibt. Dieses ist aber nicht der Fall. Ich selbst und gleichzeitig auch Rankine haben gezeigt, dass der Dampf unter diesen Umständen bei der Ausdehnung sich zum Theil niederschlägt, und bei der Zusammendrückung überhitzt wird. Hierdurch wird die ganze Betrachtung von Séguin unhaltbar.

In einem Artikel der North British Review „The Dynamical Theory of Heat“, welchen Sie jedenfalls kennen, ist auf S. 52 von den von Séguin und Mayer ausgeführten Bestimmungen des mech. Aequivalent der Wärme so gesprochen, als ob sie ungefähr gleich gut wären. Von Séguin ist gesagt er habe gefunden: 363. Dieses ist die Zahl welche man erhält, wenn man in der Tabelle auf Seite 389 die Zahl 20° als 20 Wärmeeinheiten betrachtet, und demgemäss den Bruch 7870/20=369,5 bildet. Diese Rechnung ist aber, selbst wenn man sonst Séguin’s Betrachtungen als zulässig ansehen wollte, ganz falsch. Denn wenn eine Dampfmenge, welche bei 100° den Raum von 1 Cubikmetter nimmt, und welche nach Séguin (Siehe S. 382) dem Gewichte nach 0,588 kil beträgt, ihre Temperatur um 20° ändert, so entspricht das nicht 20 Wärmeeinheiten. Überhaupt ist es mir unbegreiflich, wie man Séguin’s Art des mech. Aequivalent der Wärme zu bestimmen mit Mayer’s auch nur vergleichen kann. Wenn auch in Mayer’s Betrachtungen in dem Aufsatze von 1842 noch einigen Unklarheiten vorkommen, so ist doch sein Verfahren, das mech. Aequivalent der Wärme zu bestimmen, dem Principe nach richtig. Séguin’s Verfahren dagegen ist geradezu falsch.

Ich würde Ihnen rathen, einfach die Partie aus Séguins Buch von Seite 385, „Supposons donc etc“ bis inclusive der Tabelle auf Seite 389 abdrucken zu lassen, damit das wissenschaftliche Publicum dem die Schrift von Séguin meistens nicht zugänglich ist, selbst urtheilen kann, ob dieses eine wichtige Bestimmung des mechanischen Aequivalentes der Wärme ist.

Ich bin eben dabei beschäftigt, von meinen Abhandlungen über die mechanische Wärmetheorie eine Gesammtausgabe heraus zu geben, und zwar zunächst in einem Bande die Abhandlungen, welche die eigentliche Begründung der Theorie, u. ihre Anwendung auf die in die Wärmelehre gehörigen Eigenschaften der Körper und auf die Dampfmaschine enthalten. Dagegen die Anwendungen auf die Electricität und die Betrachtungen über die Molecularbewegungen will ich erst später folgen lassen. Ich lasse die Abhandlungen wörtlich abdrücken, aber unter Zufügung von erläuternden Anmerkungen und Zusätzen, welche vom Texte getrennt sind, um das ursprünglich gedruckte von dem jetzt hinzugefügten zu unterscheiden. Ich muss mir nämlich meine Priorität wahren, besonders gegenüber von Thomson und Rankine, welche unterstützt von Tait, sich immer gegenseitig loben und die Verdienste für sich in Anspruch nehmen, und meine Arbeiten möglichst unerwähnt lassen, oder, wenn das nicht geht, nur ganz obenhin berühren.

Wenn Sie und Hirst sich noch entschliessen zu unserer Naturforscherversammlung zu kommen, werden wir uns sehr freuen. Sobald Sie Sich darüber sicher entschlossen haben, sind Sie wohl so gut es mir zu schreiben. Ich wiederhole hiermit die Bitte, dass Sie für diesen Fall beide bei uns logiren.

Mit herzlichen Grüssen von meiner Frau und mir,

Ihr | Clausius

Die Partie aus Séguin’s Buch schicke ich beifolgend wieder zurück. Für die Zusendung des Artikels von Akin danke ich Ihnen sehr. Den letzten Theil welcher sich auf mich bezieht, hatte er selbst mir schon zugesandt. Ebenso danke ich Ihnen sehr für die Zusendung Ihres interessanten Vortrages, der wieder viel dazu beiträgt, die wichtige Frage der strahlenden Wärme zu [illeg]

Zurich 11/5/64.

Dear Tyndall,

I have read the respective passages in Séguin’s paper¹ and am convinced that Séguin cannot make the least claim for the achievement of determining the mechanical equivalent of heat.

On p. 385 to 389 he considers a quantity of steam that takes up 1 cubic meter at 100° and imagines that it is compressed or expanded and in this way heated or cooled by 20°, during which no heat is externally introduced or withdrawn. Séguin then determines (freely in a very incomplete manner) the amount of mechanical work necessary for the compression. But there is no mention of the determination of a corresponding amount of heat, since if one looks at the table under the heading “Températures correspondantes à l’effet produit” it says 20°, but that does not mean 20 units of heat, since we are not dealing with a kilogram of water, but with a cubic meter of steam. Séguin first speaks of units of heat in a note that is found in the Comptes rendus² from 1847 t. XXV p. 420, in which he considers the specific heat of the steam and comes to figures that are somewhat analogous to Joule’s. How he did the calculations is not described more closely (this seems to me to be peculiar oversight), but in any case he assumed as the specific heat of the steam a value that was considered to be correct at the time (de la Roche and Bérard³ had found 0.847). After Regnault discovered quite recently that the value that had previously been assumed for the spec heat of steam was too large and instead it should be set at 0.48, the same calculation that Séguin had employed to determine the mech equivalent of heat would lead to completely different figures.

In fact, the entire mode of calculation is unimportant. It assumes, namely, among other things that when water steam is compressed or expands without receiving or giving off heat, that it remains in the state of steam and the maximum of density. But this is not the case. I, myself, and Rankine simultaneously have shown that under these circumstances a part of the steam condenses during expansion, and is overheated during compression. In this way Séguin’s entire observation becomes untenable.

In an article⁴ in the North British Review “The Dynamical Theory of Heat”, which you⁵ surely know, the author speaks on p. 52 about Séguin’s and Mayer’s determination of the mech equivalent of heat, as if they were both more or less equally good. He says in regard to Séguin, he found: 363. This is the figure one gets, when the number 20° in the table on page 389 is taken as 20 units of heat and accordingly makes the fraction of 7870/20 = 369.5. This calculation, however, is incorrect, even if one was inclined to consider Séguin’s observations otherwise as acceptable. If a quantity of steam that has a volume of 1 cubic meter at 100° and which, according to Séguin (see p. 382) has a weight of 0.588 kil changes its temperature by 20°, that does not correspond to 20 units of heat. On the whole, I cannot comprehend how one can compare Séguin’s method of determining the mech. equivalent of heat with Mayer’s at all. Even if there is some obscurity in Mayer’s observations in the papers from 1842, his method of determining the mech equivalent of heat is still correct in principle. Séguin’s method in contrast is downright wrong.

I would advise you to simply have the passages out of Séguin’s book⁶ from page 385 “Supposons donc etc” up to and including the table on page 389 printed so that the scientific audience, most of whom do not have access to the writings of Séguin, can judge for itself whether this is a significant determination of the mechanical equivalent of heat.

I am occupied at the moment with editing a collected edition of my papers⁷ on the mechanical theory of heat, that is, firstly, one volume that includes the papers that lay the actual foundations for the theory, and its application to the characteristics of bodies that belong to the theory of heat and to the steam engine. I intend to follow this later, however, with the applications to electricity and observations on molecular motion. I will have the papers printed verbatim, but with the inclusion of explanatory notes and addendum, which will be separate from the text, so that the original version can be differentiated from what was newly added. I must guard my priority, in particular from Thomson and Rankine, who are supported by Tait, and constantly praise one another and claim for themselves the achievement, and do their best not to mention my work, or, when that is not possible, only briefly touch upon it.

It would make us very happy, if you and Hirst would decide to come to our meeting of natural scientists.⁸ Please be so good to let me know as soon as you have reached a decision. I repeat again my request, that in this case, you both reside with us.

With fond regards from my wife⁹ and I,

Your | Clausius

I am sending the passages from Séguin’s book back with this. I thank you very much for sending Akin’s article.¹⁰ He sent me the final part, which refers to me, himself already. I thank you as well for sending your interesting lecture,¹¹ that once again contributes much to supporting important questions on radiant heat.

RI MS JT/1/TYP/7/2264–6

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