Nachgedacht I. Zur Volumenarbeit Bei Quasistatischer Und Nichtquasistatischer Prozessfuhrung

Joachim Schmidt

Wissenschaftlicher Aufsatz aus dem Jahr 2016 im Fachbereich Physik - Sonstiges, Sprache: Deutsch, Abstract: Unter dem Label Nachgedacht beschreiben wir im ersten Teil die Ableitung der Differentialansatze fur die Volumenarbeit. Volumenarbeit verrichtet ein Gas an der Umgebung, wenn es sich gegen einen aueren Druck ausdehnt. Die Umgebung verrichtet am Gas Volumenarbeit, wenn es dieses komprimiert. Indem wir die Differentialansatze fur die Volumenarbeit aus dem Skalarprodukt von Kraft und Verschiebung nach einem allgemein gultigen, didaktisch vorteilhaften Algorithmus ableiten, zeigen wir, dass fur die Ableitung sowohl die aueren Krafte als vollig gleichberechtigt die vom Gas ausgehenden systemimmanenten Krafte verwendet werden konnen. Bei Verwendung der systemimmanenten Krafte muss das Skalarprodukt wegen der Vorzeichenkonvention bezuglich des Energieaustausches zwischen System und Umgebung ein negatives Vorzeichen erhalten. Im zweiten Teil befassen wir uns mit der Volumenarbeit bei nichtquasistatischer Prozessfuhrung, welche vorliegt, wenn sich Gasdruck und Auendruck merklich unterscheiden. Wir kritisieren die Vorschrift, die Volumenarbeit in jedem Falle mit dem Auendruck zu berechnen als unsymmetrisch. Denn bei einer Expansion ist der Auendruck der zu uberwindende kleinere Druck, wahrend er bei der Kompression der wirksame groere Druck ist. Berechnet man bei einer nichtquasistatischen Prozessfuhrung die Arbeit mit dem kleineren zu uberwindenden Druck, so berechnet man nur den Teil der Arbeit, der auch bei quasistatischer reversibler Prozessfuhrung anfallt. Wir haben dies verglichen mit der Arbeit, die wir verrichten mussen, wenn wir einen Stein nach oben werfen und ihm damit potentielle und kinetische Energie verleihen, aber fur die Berechnung der Arbeit nur die reversible Verschiebungsarbeit gegen die Erdanziehung, also die Vermehrung der potentiellen Energie, in Rechnung stellen und die Beschleunigungsarbeit unberucksichtigt lassen. Wir haben diesen