3.1.2 Mechanische Arbeit in der Thermodynamik

Mechanische Arbeit in der Thermodynamik ergibt sich als Fläche unter dem p(V)-Grafen.

Mechanische Arbeit ist abhängig vom Weg zwischen zwei Zuständen (p1,V1,T1) und (p2,V2,T1) gleicher Temperatur.

Mechanische Arbeit in der Thermodynamik ist im Allgemeinen Volumenarbeit. Wir betrachten ein Gas in einem Behälter, dessen Volumen V über einen frei beweglichen Kolben der Fläche A verändert werden kann. Bei der Expansion des Gases leistet das System Arbeit gegen einen äußeren Druck p_a und damit gegen eine äußere Kraft F_a. Durch den inneren Druck p und die dadurch bedingte innere Kraft F_i wird der Kolben um dx verschoben und das Volumen ändert sich: (p_a=const). Die Arbeit dW ändert sich

Bei Vergrößerung des Gasvolumens wird Arbeit vom System geleistet .

Allgemein gilt für den Übergang vom Zustand 1 mit V₁ zum Zustand 2 mit V₂

Konvention

Wird dem System von außen Energie dE zugeführt, ist .
Wird vom System Arbeit dE geleistet (abgeführt), ist .

Volumenarbeit in der Thermodynamik ist wegabhängig!
Sie ergibt sich als Fläche unter dem Grafen im p(V)-Diagramm und ist keine Zustandsgröße!