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Physik - Arbeit

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Physik

Arbeit

Neben der Wärme $\triangle Q$ die zur Änderung der inneren Energie $\triangle U$ führt, führt auch die Arbeitszufuhr bzw. -abfuhr zur Änderung der inneren Energie.

Methode

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$\triangle U = \triangle Q + \triangle \textbf{W}$


Die Arbeit eines geschlossenen Systems kann dabei unterteilt werden in die Volumenänderungsarbeit $V_W$ und die Dissipationsarbeit $W_{Diss}$:

Methode

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$\triangle W = \triangle V_W + \triangle W_{diss}$

Volumenänderungsarbeit

Als Volumenänderungsarbeit $W_V$ bezeichnet man diejenige Arbeit die verrichtet werden muss, um das Volumen $V$ eines Stoffes entgegen dessen Druck $p$ zu verändern:

Methode

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$W_V = - p \cdot  \triangle V $

Die Volumenänderungsarbeit ist vom Verlauf der Zustandsänderung abhängig, d.h. sie ist eine Prozessgröße. Sie kann dem System zu- oder abgeführt werden. Die Einheit der Volumenänderungsarbeit ist Joule. 

Ist der Druck $p(V)$ abhängig von dem Volumen, so gilt:

Methode

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$W_V = - \int_1^2 p(V) \cdot  dV $

Dissipationsarbeit

Handelt es sich bei dem Stoff um z.B. ein zähes Fluid, so kann dem Stoff neben der Volumenänderungsarbeit auch Arbeit durch Rühren zugeführt werden. Aufgrund des Rührens setzt man den Stoff (z.B. Fluid) in Bewegung und die Reibung der Fluidteilchen untereinander fürht dann dazu, dass Arbeit dissipiert und die innere Energie des Systems erhöht wird. 

Merke

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Dissipationsarbeit ist Arbeit, welche einem Stoff bzw. einem geschlossenen System zugeführt, aber nicht abgeführt werden kann. Das bedeutet, dass die Dissipationsarbeit in einem geschlossenen System immer positiv ist.