Vergleich von Arbeiten in der Thermodynamik mit Arbeiten in der Mechanik

Betrachten wir ein Gas als unser System, das in einem Zylinder mit Kolben eingeschlossen ist.

1. Fall (Gasausdehnung):

Hier wird durch das Gas eine Kraft auf den Kolben nach oben ausgeübt und bei der Expansion bewegt sich der Kolben nach oben. Die hier geleistete Arbeit ist also positiv (Kraft und Verschiebung in die gleiche Richtung). Auch die Beziehung W=PΔV (mit ihren üblichen Bedeutungen) befriedigt auch das "positive" Arbeitsgefühl, da das Volumen während der Expansion zunimmt.

2. Fall (Kompression von Gas):

Dabei übt die Umgebung die Kraft auf den Kolben aus und komprimiert das Gas. Da die Richtung der Kraft durch die Umgebung auf das System und die Verschiebung des Kolbens (beide nach unten) in die gleiche Richtung gehen, sollte die von der Umgebung auf das System geleistete Arbeit nicht positiv sein? Aber W = PΔV gibt -ve Arbeit, da das Volumen während der Kompression abnimmt. Warum ergibt das mechanische Konzept der Arbeit und W=PΔV nicht das gleiche Ergebnis?

(In der Physik) Uns wird normalerweise gesagt, dass die vom System geleistete Arbeit positiv und die von der Umgebung auf das System geleistete Arbeit negativ ist.Quelle: Universitätsphysik

Aber Inhalte aus dem Netzdas zweite Bild zeigt genau das, womit ich verwirrt bin. Während der Kompression ist es das Gas, das negative Arbeit leistet, nicht die Umgebung, die die Arbeit im Gas leistet?

Das erste Bild ist ein Screenshot des Buches University Physics. Das zweite Bild ist von hier .

Antworten (3)

Zuerst müssen Sie beachten, dass das Zeichen der Arbeit davon abhängt, wen Sie als den Arbeitsverursacher (Energieumwandler) betrachten. Wenn die Kraft Energie auf das Objekt überträgt (dh das Objekt gewinnt etwas Energie), wird eine positive Arbeit geleistet, und wenn sie von einem Objekt übertragen wird (dh das Objekt verliert etwas Energie), wird eine negative Arbeit geleistet (stellen Sie sich die Arbeit vor, die durch Reibung geleistet wird ). Nun ist in der Thermodynamik der Arbeitleistende die Umgebung (dh man muss die Arbeit berücksichtigen, die die Umgebung am System verrichtet) und somit muss man die Energieänderungen des jeweiligen Systems (an dem die Arbeit verrichtet wird) berücksichtigen. Wenn also das System etwas Energie gewinnt, wird positive Arbeit geleistet, und wenn das System etwas Energie verliert, wird negative Arbeit geleistet.

Normalerweise sind beide Ergebnisse für die Arbeit gleich, aber es ist anders definiert, als Sie geschrieben haben: D w = − P D v also die Arbeit, die Sie durch Integration erhalten können.

Sowohl in der Mechanik als auch in der Thermodynamik ist die Arbeit, die das System auf die Umgebung verrichtet, gleich dem Kraftvektor, den das System auf die Umgebung ausübt, gepunktetmit dem Verschiebungsvektor. Wenn der Kraftvektor, den das System auf seine Umgebung ausübt, in der gleichen Richtung wie die Verschiebung ist (wie z. B. beim Abbremsen des mechanischen Systems), hat die Arbeit, die das System an seiner Umgebung verrichtet, ein positives Vorzeichen (und die Arbeit durch die Umgebung am System erfolgt hat ein negatives Vorzeichen). Wenn der Kraftvektor, den das System auf seine Umgebung ausübt, der Auslenkung entgegengerichtet ist (wie z. B. beim Beschleunigen des mechanischen Systems), hat die Arbeit des Systems an seiner Umgebung ein negatives Vorzeichen (und die Arbeit durch die Umgebung am System erfolgt hat ein positives Vorzeichen).

"Die Arbeit, die die Umgebung am System leistet, hat ein positives Vorzeichen", Ihre letzte Zeile. Ich bin zu demselben Schluss gekommen. Aber für physical.bu.edu/~duffy/py105/Firstlaw.html heißt es: "W ist positiv, wenn vom System Arbeit geleistet wird, und negativ, wenn Arbeit am System geleistet wird."
Dies ist eine sehr schlechte Wortwahl und, für den Nennwert, falsch. Es sollte sagen, dass, wenn dW die vom System auf die Umgebung geleistete Arbeit darstellt, dann dW=+PdV, und wenn dW die von der Umgebung auf das System geleistete Arbeit darstellt, dann dW=-PdV. Das wollten sie eigentlich sagen.
Dies ist nur die Meinung eines Mannes, aber ich wünschte, die Begründer der Thermodynamik hätten den 1. Hauptsatz so formuliert Δ U = W ich N + Q ich N − W Ö u T − Q Ö u T , wobei alles auf der rechten Seite des Gleichheitszeichens ein positives Vorzeichen hat. Terme, die nicht existieren, würden dann wegfallen und die Gleichung würde der physikalischen Situation entsprechen, ohne Verwirrung darüber, welches Zeichen die Arbeit haben sollte.
Vergleich von Arbeiten in der Thermodynamik mit Arbeiten in der Mechanik
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v