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- Erklären Sie, dass ein System mit Wärmeenergie mechanische Arbeiten ausführen kann. – Eines der besten Beispiele ist ein Dampf Motor. Wo beim Erhitzen von Wasser, das heißt bei der Bereitstellung von Wärmeenergie, eine mechanische Arbeit ausgeführt wird, indem der Zug bewegt wird.
Antwort
Erklären Sie, dass ein System mit Wärmeenergie mechanische Arbeiten ausführen kann.
Zunächst sollte vermieden werden, über die „Wärmeenergie“ eines Systems zu sprechen, da diese häufig mit den Begriffen „Wärme“ und „Temperatur“ verwechselt wird. Der richtige Begriff ist innere Energie, die die Summe der kinetischen und potentiellen Energien eines Systems ist.
Arbeit ist Energieübertragung aufgrund von Kraft, die durch Distanz wirkt und entweder von der Umgebung auf das System ausgeübt wird (z. Kompression eines Gases) oder durch das System auf die Umgebung (z. B. Expansion eines Gases). In Abwesenheit einer Wärmeübertragung addiert oder subtrahiert diese Energieübertragung die innere Energie des Systems gemäß dem ersten Gesetz bzw. subtrahiert sie.
Unterm Strich arbeitet die innere Energie eines Systems nach Übertragung eines Teils seiner inneren Energie an die Umgebung. Im Falle eines idealen Gases in einem Kolben / Zylinder geben die Gasmoleküle kinetische Energie ab, wenn sie auf die Fläche des Kolbens auftreffen und einen Druck (Kraft) erzeugen, der auf die Umgebung wirkt, gemäß der von Steeven angegebenen Gleichung. Wenn die Arbeit adiabatisch durchgeführt wird (keine Wärmeübertragung), spiegelt sich dieser Verlust an kinetischer Energie in einer Abnahme der Gastemperatur wider.
Was sind darüber hinaus die Unterschiede zwischen Arbeit und mechanischer Arbeit?
Alle Arbeiten beinhalten Kraft, die über die Distanz wirkt. Sie können es elektrische Arbeit nennen, wenn die Kraft auf ein elektrisches Feld zurückzuführen ist, Gravitationsarbeit, wenn ein Gravitationsfeld dies tut, oder mechanische Arbeit, wenn die Kraft auf physischen Kontakt zwischen Dingen zurückzuführen ist. Die Unterscheidung dient der Bequemlichkeit, um den Agenten zu identifizieren, der die Arbeit ausführt oder empfängt, aber es gibt keinen grundlegenden Unterschied. Sie alle beinhalten Kraft, die durch Distanz wirkt. Sie können alle einfach als „Arbeit“ bezeichnet werden.
Hoffe, das hilft.