Erster Hauptsatz der Thermodynamik angewendet auf mechanische und Gravitationssysteme

Die Arbeit im ersten Gesetz ist genau die übliche Arbeit$W=\int Fdx\rightarrow\int PdV$. Für Punktteilchen reicht dies aus, um das Verhalten des Systems mit dem ersten Newtonschen Gesetz oder Energiemethoden vollständig zu spezifizieren. Bei makroskopischen Objekten hat die Bewegung der inneren Komponenten (in der Thermodynamik wären dies Partikel) jedoch einige zusätzliche Freiheitsgrade. Statistisch gesehen können wir die Temperatur verwenden, um uns etwas darüber zu sagen, „wie viel“ Energie das System selbst hat, sodass uns Temperaturänderungen sagen können, wie stark sich seine Energie ändert.

Also das erste Gesetz$\Delta U=Q-W$sagt uns, dass wir uns um die Wärmeübertragung kümmern müssen ($Q$) sowie die Arbeit ($W$), die auf dem System durchgeführt wird. Natürlich sind diese beiden Größen nicht vollständig entkoppelt, wie ich es beschrieben habe, aber das ist meine Intuition dafür, wie das funktioniert.

Betrachten Sie eine Kolben-Zylinder-Anordnung. Druck * Fläche gleich Kraft und diese Kraft bewegt sich um eine Strecke ds (betrachten Sie, dass sich der Kolben um eine Strecke ds nach oben bewegt), dann geleistete Arbeit = Fdx = P Fläche ds = Pdv. Das Volumen des Zylinders ist gleich Fläche * Höhe

$Q$ist Hitze und$W$ist Arbeit.$Q$wird als positiv angesehen, wenn sie dem System hinzugefügt wird, und Arbeit wird als positiv angesehen, wenn Arbeit durch das System ausgeführt wird. Denken Sie auch daran$Q$Und$W$sind Energien im Transit, dh Energien, die verbunden sind, wenn sich das System von einem Gleichgewichtszustand in einen anderen Gleichgewichtszustand bewegt. Das kann man nicht sagen$Q$Wärmemenge im System vorhanden ist oder$W$Arbeitsmenge ist für bestimmte Bedingungen im System vorhanden. Wir können sagen, dass der Körper gewonnen hat$Q$Wärmemenge während des Prozesses und tat$W$Arbeitsaufwand während des Prozesses.

Die Frage 1: Der erste Hauptsatz besagt, dass die Änderung der inneren Energie gleich der am System verrichteten Arbeit ist ($W$) minus Arbeit des Systems ($Q$). Allerdings kann$Q$jede Art von Arbeit sein, wie z. B. mechanische Arbeit?

• Antwort 1: Diese Frage offenbart ein Missverständnis der Bedeutung der Begriffe, aus denen sich das erste Gesetz zusammensetzt$\Delta U = Q - W$. Die Frage behauptet das fälschlicherweise$W$bezieht sich auf die Arbeit in das System, und$Q$bezieht sich auf die Arbeit außerhalb des Systems.
• Richtig definiert, Hitze ($Q$) bezieht sich auf die Menge an thermischer Energie, die in ein System ein- oder ausfließt. In ein System einströmende Wärme erhält ein positives Vorzeichen, ausströmende Wärme reduziert die innere Energie des Systems und erhält ein Minuszeichen.
• Richtig definiert, Arbeit ($W$) bezieht sich auf die Menge an Arbeit, die von der Umgebung an ein System verrichtet wird, oder die Menge an Arbeit, die das System an der Umgebung verrichtet.
• Beispiel: Arbeitsenergie verlässt das System einen Zylinder mit Gas mit höherem Druck, das sich ausdehnt und einen Kolben gegen atmosphärischen Druck drückt. Die vom System geleistete Arbeit verringert die innere Energie. Der vom System verrichteten Arbeit wird ein positives Vorzeichen gegeben, so dass die erste Gesetzgleichung$\Delta U=Q-W$macht Sinn.
• Die ursprüngliche Frage wirft eine interessante abschließende Überlegung auf, ob "jede Art von mechanischer Arbeit die innere Energie erhöht". Beispiele sind immer gut, um ein Prinzip zu veranschaulichen:
  1) Kompression oder Expansion eines Gases ist mechanische Arbeit,$W=P\Delta V$,
  2) Das Schlagen eines Autos mit einem Hammer verformt das Metall:$W= F\Delta x$. Die kinetische Energie des Hammers wandelt sich in andere kinetische und potentielle Energiereservoirs um: a) Gleiten von Grenzen zwischen Kristallen, dann stoppen, wenn der verringerte interatomare Abstand (was zu einer erhöhten abstoßenden Feldkraft aufgrund der verringerten Nähe zur benachbarten Atomwolke führt) ein ausübt Gleiche und entgegengesetzte Kraft zum Ausgleich wandeln den Impuls des metallischen Kristalls in die Dehnung der molekularen Verformung um, c) Ein Teil der Energie des Impulses wird in Schall umgewandelt - zyklische/periodische Beschleunigung von Luftmolekülen aufgrund der groben Massenschwingung des Luft neben der Oberfläche der aufgeschlagenen Masse, da die kinetische Energie des Schlags durch die Masse übertragen wird, periodisch von ihren inneren Oberflächen reflektiert wird und dabei einen Teil dieser kinetischen Energie auf die Schwingungen von Luftmolekülen überträgt, und d) ein Teil der Energie des Schlags wird in thermische Energie umgewandelt; Der Schlag gibt einer Welle atomarer Bewegung Schwung und breitet sich radial vom Aufprallpunkt aus. Die sich bewegenden Atome treffen nicht alle ihre Nachbarn direkt, was zu einer Rotation und Streuung der Aufprallenergie führt, was zu einer Homogenisierung der Richtung der Massenenergie von kinetischen Energievektoren der ursprünglich unidirektionalen kinetischen Energie des Impulses führt. Eine solche gleichmäßige/vollständige Verteilung der kinetischen Energie über einen Massenkörper ist die De-facto-Definition einer erhöhten Temperatur. Die ursprüngliche Energie des Schlags wurde von kohärenter kinetischer Energie in die randomisierte kinetische Energie umgewandelt, die wir als thermische Energie erkennen. breitet sich radial vom Aufprallpunkt aus. Die sich bewegenden Atome treffen nicht alle ihre Nachbarn direkt, was zu einer Rotation und Streuung der Aufprallenergie führt, was zu einer Homogenisierung der Richtung der Massenenergie von kinetischen Energievektoren der ursprünglich unidirektionalen kinetischen Energie des Impulses führt. Eine solche gleichmäßige/vollständige Verteilung der kinetischen Energie über einen Massenkörper ist die De-facto-Definition einer erhöhten Temperatur. Die ursprüngliche Energie des Schlags wurde von kohärenter kinetischer Energie in die randomisierte kinetische Energie umgewandelt, die wir als thermische Energie erkennen. breitet sich radial vom Aufprallpunkt aus. Die sich bewegenden Atome treffen nicht alle ihre Nachbarn direkt, was zu einer Rotation und Streuung der Aufprallenergie führt, was zu einer Homogenisierung der Richtung der Massenenergie von kinetischen Energievektoren der ursprünglich unidirektionalen kinetischen Energie des Impulses führt. Eine solche gleichmäßige/vollständige Verteilung der kinetischen Energie über einen Massenkörper ist die De-facto-Definition einer erhöhten Temperatur. Die ursprüngliche Energie des Schlags wurde von kohärenter kinetischer Energie in die randomisierte kinetische Energie umgewandelt, die wir als thermische Energie erkennen. was zu einer Homogenisierung der Richtung der Massenenergie kinetischer Energievektoren der ursprünglich unidirektionalen kinetischen Energie des Impulses führt. Eine solche gleichmäßige/vollständige Verteilung der kinetischen Energie über einen Massenkörper ist die De-facto-Definition einer erhöhten Temperatur. Die ursprüngliche Energie des Schlags wurde von kohärenter kinetischer Energie in die randomisierte kinetische Energie umgewandelt, die wir als thermische Energie erkennen. was zu einer Homogenisierung der Richtung der Massenenergie kinetischer Energievektoren der ursprünglich unidirektionalen kinetischen Energie des Impulses führt. Eine solche gleichmäßige/vollständige Verteilung der kinetischen Energie über einen Massenkörper ist die De-facto-Definition einer erhöhten Temperatur. Die ursprüngliche Energie des Schlags wurde von kohärenter kinetischer Energie in die randomisierte kinetische Energie umgewandelt, die wir als thermische Energie erkennen.

Frage 2: Erwärmt sich eine Schnur, wenn sie an einem Block befestigt ist und eine Spannung angelegt wird, um den Block zu bewegen?

• Antwort 2:Ja, eine Saite besteht aus physikalischer Materie mit unelastischen intermolekularen Bindungen. (Wenn die Bindungen perfekt elastisch oder die Saite perfekt starr wären, hätte sie sich nicht erwärmt, da keine nichtkonservativen Kräfte beteiligt gewesen wären.) Das Ziehen und Dehnen der Saite verursacht eine Verformung (Verlängerung) der intermolekularen Bindungen. Die den konstituierenden Atomen zugeführte kinetische Energie kollidiert und führt zu einer atomaren und molekularen Bewegung in den verschiedenen verfügbaren molekularen Freiheitsgraden. Eine solche Bewegung ist zufällig orientierte kinetische Energie kleiner Teilchen, aus denen das System besteht, was bedeutet, dass die Kraft, die Arbeit erzeugt, den Atomen kinetische Energie gibt, die durch die zunehmende Kraft der Bindungsverlängerung und einen Teil dieser kinetischen Verschiebungsenergie entgegengesetzt und gestoppt wird führt zu erhöhter thermischer Energie in der Saite. Mit anderen Worten,
• Somit wird ein Teil der Dehnungsverschiebung der Molekülbindungen in Arbeit umgewandelt und ein Teil wird in eine erhöhte Temperatur (erhöhte kinetische Energie der interatomaren/molekularen Bindungen) umgewandelt. Diese Wärmeenergie kann dann in die Umgebung abgeführt werden, aber unabhängig davon wird die in Wärmeenergie umgewandelte Energie ausreichend von kohärenter Energie dispergiert/desorientiert, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass sie sich wieder in eine einzige Richtung zurückwandelt, um die Saite zu dehnen, so gering ist, dass wir erklären, dass Wärme verloren gegangen und für zukünftige Arbeiten nicht wiederherstellbar/unbrauchbar ist. In dieser Analyse ist das System die Menge aller axial verschobenen Atome; Die Umgebung sind die Atome in der Saite, die sich thermisch senkrecht oder in der Richtung entgegen der Axialkraft bewegen. Mit anderen Worten, Entropieerhöht um die Wärmemenge, die an die Umgebung abgegeben wird.$dS=\delta Q/T$(Notiz:$\delta Q$bezieht sich auf eine infinitesimale Menge an Wärmestrom / thermischer Energieübertragung. Q itise)

Frage 3: Wenn ich eine Druckgasflasche aus einem Flugzeug fallen lasse, wird ihre potenzielle Gravitationsenergie in kinetische Energie umgewandelt. Ändert dies die innere Energie des Gases in der Flasche?

• Antwort 3: Nein, die innere Energie des Gases in der Flasche ändert sich nicht, wenn die potenzielle Gravitationsenergie des gesamten Systems in kinetische Energie umgewandelt wird. Es wird keine Differentialbeschleunigung auf das Gas und die Flasche ausgeübt. Aber wenn der Zylinder auf dem Wüstenboden landet, hört die Starrheit des Zylinders auf und zerstreut den Impuls seiner Masse schneller als den Impuls der Gasmoleküle. Tatsächlich schwappen die Gasmoleküle herum, und der von den Molekülen gehaltene Impuls wird zufällig verteilt. Siehe Diskussion dieser Frage.

Zusammenfassung einiger Prinzipien des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik.

• Das erste Gesetz ist$\Delta U = Q - W$.
• Der erste Hauptsatz ist eine Aussage, dass sowohl Wärme als auch Arbeit Energiearten sind und ihre Summe zusammengenommen der Änderung der inneren Energie entspricht. Hitze$Q$ist die Menge an thermischer Energie, die in das System übertragen wird, und Arbeit$W$ist die Menge an mechanischer Arbeit, die an oder durch das System geleistet wird.

• (Anmerkung: Das erste Gesetz kann auch geschrieben werden als$\Delta U = Q+W$. Diese Form der Gleichung ist intuitiver, da das Hinzufügen positiver Wärme und positiver Arbeitsenergie in das System die innere Energie des Systems erhöht. Diese Form des ersten Hauptsatzes wird in der physikalischen Chemie verwendet.)

• Hitze ($Q$) ist ein Prozessterm, eine Menge thermischer Energie, die über eine Systemgrenze geflossen ist. Hitze$Q$sollte richtiger geschrieben werden als$\Delta Q$, als$Q$stellt immer ein Differential der thermischen Energieübertragung dar. Aber die Verwendung von$Q$ist üblich geworden, und die inkrementelle Übertragung von Wärmeenergie wird jetzt durch die Notation von Wärme als impliziert / impliziert$Q$.

• Arbeiten ($W$) ist ebenfalls ein Prozessterm, die Lieferung eines Energiedifferentials, eine Menge mechanischer Energie, die einem System durch Verschiebung gegen eine Kraft verliehen oder von diesem entfernt wird. Diese Arbeit kann durch Verschiebung in einem Kraftfeld in potentielle Energie oder durch Umwandlung in Wärmeenergie durch verschiedene Mechanismen des kinetischen Energieverlusts umgewandelt werden. Jede Arbeit erfordert Bewegung, also Beschleunigung, was zumindest eine vorübergehende Umwandlung in kinetische Energie impliziert. Nach dieser Verschiebung kann sich die kinetische Energie in die potentielle Energie eines Feldes (z. B. elektrostatische Abstoßung einer molekularen Bindungskompression) oder thermische Energie (Umwandlung von kohärenter kinetischer Energie in inkohärente kinetische Energie) umwandeln.

Frage 4: Kann durch mechanische Arbeit Wärme erzeugt werden? Und kann Wärme Arbeit erzeugen?

• Antwort 4: Ja, aber das bedarf der Ausarbeitung.
• Wärme ist ein Begriff, der verwendet wird, um die Bewegung von thermischer Energie über eine Systemgrenze hinweg zu bezeichnen. Die erste zu klärende Frage ist also, ob durch Arbeit thermische Energie erzeugt werden kann. Und die Antwort ist ja. Die Kompression eines Gases ist ein gängiges Beispiel.
• Als nächstes stellt sich die Frage, ob thermische Energie über eine Systemgrenze hinweg übertragen werden kann; und wieder ist die Antwort ja. Arbeit kann also eindeutig in Wärmeenergie umgewandelt werden, die sich auf der Grundlage des Temperaturunterschieds zwischen zwei Trennwänden bewegt.
• Als nächstes stellt sich die Frage nach dem reversiblen und irreversiblen Wärmefluss. Wenn sich Wärme schnell bewegt (z. B. über einen endlichen Zeitraum), dann ist die Wärmeübertragung irreversibel. Diese Wärmeübertragung ist reversibel, wenn sie über einen unendlichen Zeitraum erfolgt.
• Um die Umwandlung von Wärme und Arbeit zu veranschaulichen, definieren Sie zunächst die Randbedingungen; Wählen Sie die im System enthaltenen Elemente aus (dh den Raum, der die bezeichnete Masse und die betreffenden elektromagnetischen Felder enthält). Alle anderen Massen und Strahlungen gelten als „die Umgebung“. Betrachten Sie das System zur Vereinfachung zweimal$t_{initial}$Und$t_{final}$, wenn das System Gleichgewicht erreicht hat; keine weitere Nettoenergie fließt über die Systemgrenze, und es gibt keine weitere Änderung des Systemzustands über die Zeit.
• Beispiel für die Umwandlung von Wärme in Arbeit: Thermische Energie zulassen$Q$in das System gelangen (z. B. aus einer heißeren Flüssigkeit, die ein Zylinder-Kolben-Gas-System umgibt). Die Erhöhung der Gastemperatur ist proportional zur Erhöhung der inneren Energie des Systems. Die jetzt im System hinzugefügte thermische Energie kann bewirken, dass sich das Gas ausdehnt (dh die Moleküle mit höherer Geschwindigkeit treffen auf die Kolbenfläche, was zu einem Druckunterschied über den frei beweglichen/reibungsarmen Kolben führt, was zu einer Bewegung führt und das System sich bei a beruhigt neue Position und Druckgleichgewicht zwischen Innenfläche und Außenfläche des Kolbens). Dies ist ein Beispiel für die Umwandlung von Wärme in Arbeit. Die heißeren/thermisch energetischeren Moleküle der Flüssigkeit übertragen ihre thermische Energie auf die Zylinderwand; die Wand übertrug diese Wärmeenergie auf das Gas; die Gasmoleküle mit mehr kinetischer Energie gaben ihren Impuls an die Kolbeninnenfläche ab; die atmosphärischen Moleküle übertrugen ihren Impuls auf die äußere Kolbenoberfläche; der Netto-Impulsunterschied bewegte den Kolben nach außen; die Kolbenbewegung beschleunigte atmosphärische Moleküle und gab ihnen mehr kinetische Energie; Am Umfeld wurde gearbeitet.
• Beispiel für die Umwandlung von Arbeit in Wärme: Mechanische Arbeit$W$überträgt Energie in oder aus einem System durch Komprimieren oder Expandieren des Systemvolumens. Diese Änderung der Systemlautstärke$\Delta V$entsteht durch eine Differenzkraft $F=\Delta P*Fläche\ zwischen System und Umgebung. Beispielsweise wird ein Kraftunterschied auf beiden Seiten eines Kolbens, der ein nahezu vakuumgashaltiges Gas in einem Zylinder auf der einen Seite trennt, und der relativ hohe Druck der Atmosphäre auf der anderen Seite, der atmosphärische Druck komprimiert das Zylindergas mit niedrigem Druck, was zur Folge hat bei einem Druckanstieg bis zum Druckausgleich auf beiden Seiten des Kolbens. Die Druckänderung im Inneren des Zylinders erhöht die Temperatur des Gases. Somit hat sich Arbeitsenergie in Wärmeenergie umgewandelt. Thermische Energie wird nicht Wärme genannt, aber durch Ändern der Systemgrenzen können wir sehen, dass tatsächlich Wärme innerhalb des Zylinders fließt, wenn sich das thermische Gleichgewicht im Inneren des Systems einstellt. Die thermische Energie entsteht zunächst durch die Kollision des sich bewegenden Kolbens mit dem Gas; somit befindet sich die Wärmeenergie in einem kleinen Volumen neben dem Kolben. Sobald die thermische Energie aus der kinetischen Energie des Kolbens erzeugt wurde, darf sie nicht durch den Zylinder wandern; Indem wir imaginäre Oberflächen über den Zylinder wählen, die vom Kolben aus sukzessive tiefer in den Zylinder hineinreichen, sehen wir, wie thermische Energie/Wärme über diese Grenzen hinweg wandert. Somit wird Arbeit in Wärme umgewandelt.

Wie von @levitopher angegeben, "sind diese beiden Größen nicht vollständig entkoppelt".

• Arbeit und Wärme sind beides kinetische Energien. Wärme kann in Arbeit umgewandelt werden und Arbeit kann in Wärme umgewandelt werden. Wärme und Arbeit sind die beiden Energiearten, die die innere Energie erhöhen können, indem sie dem System Energie hinzufügen oder davon abziehen. Sowohl Wärme als auch Arbeit basieren grundsätzlich auf kinetischer Energie. In der Gleichung der inneren Energie sehen wir, dass Wärme und Arbeit addiert werden, um die Änderung der inneren Energie zu quantifizieren. Bei der Analyse der inneren Energie eines Systems müssen Wärme und Energie getrennt betrachtet werden, da sie die Systemgrenze auf unterschiedliche Weise überschreiten; Sowohl Wärme als auch Energie haben ihre eigene Natur/Gesetze/Heuristik, die wir anwenden müssen, um das Verhalten dieser Energieart innerhalb des Systems als Reaktion auf die Hinzufügung dieser Energie vorherzusagen.
• Es gibt eine Unterscheidung zwischen Hitze und Arbeit, aber die Unterscheidung ist etwas oberflächlich. Arbeit ist nicht Hitze, und Hitze ist nicht Arbeit, aber beide sind kinetische Energie, die über Grenzen hinweg übertragen wird. Daher können sich die beiden unter geeigneten Bedingungen ineinander umwandeln.
• Thermische Energie hat zufällig gerichtete kinetische Energie. Thermische Energie wird über viele Teilchen verteilt, wobei ihre Geschwindigkeitsvektoren in zufällige Richtungen zeigen. Arbeit wird durch eine kohärente gerichtete Kraft erzeugt, die über eine endliche Distanz gegen eine gleiche und entgegengesetzte Kraft wirkt.

• Wenn Wärme in ein System eintritt und sich das System ausdehnt, wirkt es sich auf die Umgebung aus. Somit kann Wärme in Arbeit umgewandelt werden.

• Beispiel für die Umwandlung von Wärme in Arbeit unter konstantem Druck: Isobare Expansion (konstanter Druck mit Wärmeübertragung in das System): Gas in einem Zylinder mit einem masselos und reibungsfrei beweglichen Kolben; Wärme wird durch die Wände des Zylinders aus der Umgebung übertragen (und zurückgehalten); die thermische kinetische Energie des Gases steigt, das Gas dehnt sich aus, der Kolben fährt aus, es wird Arbeit an der Umgebung verrichtet. Der Vorgang endet mit dem Kolben im Ruhezustand, und$P_{internal}=P_{external}$.

• Beispiel reibungsfreie isobare Expansion: Wärme wird vollständig in Arbeit umgewandelt. Die Arbeit an der Umwelt ist$W=P\Delta V$; die Menge an Arbeit, die an der Umgebung geleistet wird, ist also gleich der in das System übertragenen Wärme$W=Q$. Daher gibt es keine Änderung der inneren Energie. Die Energie ging als Wärme hinein und ging als Arbeit hinaus, daher der Mangel an Veränderung der Inneren Energie.

• Beispiel für isobare Expansion mit Reibung: In einem realen System mit Reibung hätte die Bewegung des Kolbens (als Reaktion auf den Zufluss von Wärmeenergie) Wärme erzeugt, die die Temperatur des Gases erhöht und sich bewegt hätte der Kolben. Wenn die gesamte Energie als Expansion verloren ginge, würde die durch die Expansion des Gases verrichtete Arbeit immer noch der in das System eingebrachten Wärmemenge entsprechen. Tatsächlich geht jedoch etwas Wärmeenergie durch die Zylinderwände verloren, was zu weniger Arbeit/Verschiebung des Kolbens führt als die vollständige Wärmeenergieübertragung. Der Verlust von Wärmeenergie an die Umgebungsdissipation ist ein Verlust an nutzbarer Energie. Thermische Energie, die an die Umgebung verloren geht, bedeutet, dass Energie in ein Reservoir fließt, wo keine nützliche Arbeit entnommen werden kann.
• Die Systemrandbedingungen begrenzen die Freiheitsgrade des Systems. Die Randbedingungen des Systems legen die möglichen Wege fest, auf denen Wärme und Arbeit ineinander umgewandelt werden können. Schließlich werden die Prozesse von$W\rightarrow Q$Und$Q\rightarrow W$kommen Gleichgewicht innerhalb und zwischen dem System und der Umwelt.
• Die Umwandlung von Arbeit und Wärme ist die Grundlage für Kälte/Heizung und Generatoren/Motoren.
• An einem System kann durch adiabatische, isotherme, isobare und isentropische Prozesse gearbeitet werden. Wärme kann in ein System mit Prozessen mit konstanter Temperatur, konstantem Volumen, konstantem Druck oder konstanter Entropie übertragen werden.

• Derselbe Prozess kann reversibel oder irreversibel durchgeführt werden. Ein reversibler Prozess bleibt in jedem Moment der Übertragung von Wärme und Arbeit im Gleichgewicht. Mit anderen Worten, es ist angesichts der Wahrscheinlichkeiten der Situation immer noch möglich, dass sich die Bewegung oder Wärmeübertragung umkehrt, ohne dass ein Kraft- oder Temperaturunterschied erforderlich ist. Ein irreversibler Prozess bewegt sich zu schnell, als dass das System in jedem Moment das Gleichgewicht halten könnte. Das Ergebnis ist eine Zunahme der Unordnung/Zufälligkeit des Systems, wodurch die an thermische Energie verlorene Energie unwiederbringlich/unbrauchbar wird.
• Zurück zu unserem Beispiel irreversibler Arbeit: Ein Kolben komprimiert ein Gas schnell (dh in einer endlichen Zeitspanne), das Gas erwärmt sich in der Nähe des Kolbens; Mit der Zeit wird dieser Temperaturgradient im gesamten Zylinder und in der Umgebung gleichförmig, und der Kolben bewegt sich in seine neue Gleichgewichtsposition.