[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki10\/2020\/12\/24\/arbeit-thermodynamik-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki10\/2020\/12\/24\/arbeit-thermodynamik-wikipedia\/","headline":"Arbeit (Thermodynamik) – Wikipedia","name":"Arbeit (Thermodynamik) – Wikipedia","description":"before-content-x4 In der Thermodynamik Arbeit Von einem System ausgef\u00fchrt wird Energie, die vom System auf seine Umgebung \u00fcbertragen wird, durch","datePublished":"2020-12-24","dateModified":"2020-12-24","author":{"@type":"Person","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki10\/author\/lordneo\/#Person","name":"lordneo","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki10\/author\/lordneo\/","image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","url":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","height":96,"width":96}},"publisher":{"@type":"Organization","name":"Enzyklop\u00e4die","logo":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","width":600,"height":60}},"image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/c\/c3\/Joule%27s_Apparatus_%28Harper%27s_Scan%29.png\/250px-Joule%27s_Apparatus_%28Harper%27s_Scan%29.png","url":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/c\/c3\/Joule%27s_Apparatus_%28Harper%27s_Scan%29.png\/250px-Joule%27s_Apparatus_%28Harper%27s_Scan%29.png","height":"206","width":"250"},"url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki10\/2020\/12\/24\/arbeit-thermodynamik-wikipedia\/","wordCount":12659,"articleBody":"     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});before-content-x4In der Thermodynamik Arbeit Von einem System ausgef\u00fchrt wird Energie, die vom System auf seine Umgebung \u00fcbertragen wird, durch einen Mechanismus, durch den das System spontan makroskopische Kr\u00e4fte auf seine Umgebung aus\u00fcben kann.  In der Umgebung kann die Arbeit beispielsweise durch geeignete passive Verbindungen ein Gewicht heben.  Energie kann auch von der Umgebung auf das System \u00fcbertragen werden.  In einer in der Physik verwendeten Vorzeichenkonvention hat eine solche Arbeit eine negative Gr\u00f6\u00dfe.  Die extern gemessenen Kr\u00e4fte und externen Effekte k\u00f6nnen elektromagnetisch sein.[1][2][3]  Gravitation,[4]  oder Druck \/ Volumen oder andere makroskopisch mechanische Variablen.[5]  F\u00fcr die thermodynamische Arbeit werden diese extern gemessenen Gr\u00f6\u00dfen genau durch Werte oder Beitr\u00e4ge zu \u00c4nderungen der makroskopischen internen Zustandsvariablen des Systems angepasst, die immer in konjugierten Paaren auftreten, beispielsweise Druck und Volumen[5]  oder magnetische Flussdichte und Magnetisierung.[2]Durch ein externes System, das in der Umgebung liegt, nicht notwendigerweise ein thermodynamisches System, wie es streng durch die \u00fcblichen thermodynamischen Zustandsvariablen definiert ist, kann anders als durch Materietransfer gesagt werden, dass an einem thermodynamischen System gearbeitet wird.  Ein Teil solcher umgebungsdefinierten Arbeiten kann einen Mechanismus haben, genau wie f\u00fcr systemdefinierte thermodynamische Arbeiten, die vom System ausgef\u00fchrt werden, w\u00e4hrend der Rest dieser umgebungsdefinierten Arbeiten f\u00fcr das thermodynamische System nicht als negative Menge an thermodynamischen Arbeiten erscheint, die von ausgef\u00fchrt werden es, sondern als W\u00e4rme auf es \u00fcbertragen.  Die Paddelr\u00fchrversuche von Joule liefern ein Beispiel, das das Konzept der isochoren (oder konstanten Volumen) mechanischen Arbeit veranschaulicht, in diesem Fall manchmal genannt Wellenarbeit.  Eine solche Arbeit ist keine thermodynamische Arbeit, wie sie hier definiert ist, da sie durch Reibung innerhalb und auf der Oberfl\u00e4che des thermodynamischen Systems wirkt und nicht durch makroskopische Kr\u00e4fte, die das System spontan auf seine Umgebung aus\u00fcben kann, was durch seine Zustandsvariablen beschrieben werden kann .  Umgebungsdefinierte Arbeiten k\u00f6nnen auch nicht mechanisch sein.  Ein Beispiel ist die Joule’sche Erw\u00e4rmung, da sie durch Reibung auftritt, wenn der elektrische Strom durch das thermodynamische System flie\u00dft.  Wenn dies isochor erfolgt und keine Materie \u00fcbertragen wird, wird eine solche Energie\u00fcbertragung als W\u00e4rme\u00fcbertragung angesehen[according to whom?]  in das System von Interesse.Im SI-Messsystem wird die Arbeit in Joule gemessen (Symbol: J).  Die Geschwindigkeit, mit der gearbeitet wird, ist Leistung.  Table of ContentsGeschichte[edit]1824[edit]1845[edit]\u00dcberblick[edit]Energieeinsparung[edit]Nahezu reversible Energie\u00fcbertragung durch Arbeit in der Umgebung[edit]Arbeiten von und an einem einfachen thermodynamischen System[edit]Prozesse, die nicht durch makroskopische Arbeit beschrieben werden[edit]Offene Systeme[edit]Fiktiv vorgestellte reversible thermodynamische “Prozesse”[edit]Joule erhitzen und reiben[edit]Formale Definition[edit]Zeichenkonvention[edit]Druck-Volumen-Arbeit[edit]Pfad-Abh\u00e4ngigkeit[edit]Andere mechanische Arbeiten[edit]Rotationsarbeit[edit]Fr\u00fchlingsarbeit[edit]Arbeiten an elastischen Vollst\u00e4ben[edit]Arbeit im Zusammenhang mit dem Strecken des Fl\u00fcssigkeitsfilms[edit]Freie Energie und Exergie[edit]Nichtmechanische Arbeitsformen[edit]Gravitationsarbeit[edit]Siehe auch[edit]Verweise[edit]Geschichte[edit]1824[edit]Arbeit, dh “Gewicht angehoben durch eine H\u00f6he “, wurde urspr\u00fcnglich 1824 von Sadi Carnot in seiner ber\u00fchmten Zeitung definiert Reflexionen \u00fcber die Antriebskraft des Feuers, wo er den Begriff verwendete Triebkraft f\u00fcr die Arbeit.  Insbesondere laut Carnot:Wir verwenden hier die Antriebskraft, um den n\u00fctzlichen Effekt auszudr\u00fccken, den ein Motor erzeugen kann.  Dieser Effekt kann immer mit der Erh\u00f6hung eines Gewichts auf eine bestimmte H\u00f6he verglichen werden.  Es hat, wie wir wissen, als Ma\u00df das Produkt des Gewichts multipliziert mit der H\u00f6he, auf die es angehoben wird.1845[edit]  1845 schrieb der englische Physiker James Joule eine Arbeit Auf das mechanische \u00c4quivalent von W\u00e4rme f\u00fcr das Treffen der British Association in Cambridge.[6]  In diesem Artikel berichtete er \u00fcber sein bekanntestes Experiment, in dem die mechanische Kraft durch die Wirkung eines “Gewichts” freigesetzt fallen durch eine H\u00f6he “wurde verwendet, um ein Schaufelrad in einem isolierten Fass Wasser zu drehen.In diesem Experiment erw\u00e4rmte die Bewegung des Schaufelrads durch Bewegung und Reibung den Wasserk\u00f6rper, um seine Temperatur zu erh\u00f6hen.  Sowohl die Temperatur\u00e4nderung \u2206T des Wassers als auch die H\u00f6he des Sturzes \u2206h des Gewichts mg wurden aufgezeichnet.  Mit diesen Werten konnte Joule das mechanische \u00c4quivalent von W\u00e4rme bestimmen.  Joule sch\u00e4tzte ein mechanisches \u00c4quivalent der W\u00e4rme auf 819 ft \u00b7 lbf \/ Btu (4,41 J \/ cal).  Die heutigen Definitionen von W\u00e4rme, Arbeit, Temperatur und Energie haben alle einen Zusammenhang mit diesem Experiment.  Bei dieser Anordnung von Vorrichtungen kommt es niemals vor, dass der Prozess in umgekehrter Reihenfolge abl\u00e4uft, wobei das Wasser die Paddel antreibt, um das Gewicht nicht einmal geringf\u00fcgig zu erh\u00f6hen.  Mechanische Arbeiten wurden mit dem Ger\u00e4t aus fallendem Gewicht, Riemenscheibe und Paddel ausgef\u00fchrt, die in der Umgebung des Wassers lagen.  Ihre Bewegung beeinflusste das Wasservolumen kaum.  Arbeiten, die das Wasservolumen nicht ver\u00e4ndern, gelten als isochor;  es ist irreversibel.  Die Energie, die durch das Abfallen des Gewichts geliefert wurde, ging als W\u00e4rme ins Wasser.  \u00dcberblick[edit]Energieeinsparung[edit]Ein vorausgesetztes Leitprinzip der Thermodynamik ist die Energieeinsparung.  Die Gesamtenergie eines Systems ist die Summe seiner inneren Energie, seiner potentiellen Energie als ganzes System in einem externen Kraftfeld wie der Schwerkraft und seiner kinetischen Energie als ganzes in Bewegung befindliches System.  Die Thermodynamik befasst sich insbesondere mit der \u00dcbertragung von Energie von einem Materiek\u00f6rper wie beispielsweise einem Dampfzylinder auf die Umgebung des K\u00f6rpers durch Mechanismen, durch die der K\u00f6rper makroskopische Kr\u00e4fte auf seine Umgebung aus\u00fcbt, um ein Gewicht zu heben Dort;  Solche Mechanismen sollen vermitteln thermodynamisch Arbeit.Neben der \u00dcbertragung von Energie als Arbeit l\u00e4sst die Thermodynamik die \u00dcbertragung von Energie als W\u00e4rme zu.  F\u00fcr einen Prozess in einem geschlossenen thermodynamischen System (keine \u00dcbertragung von Materie) bezieht der erste Hauptsatz der Thermodynamik \u00c4nderungen der inneren Energie (oder einer anderen Kardinalenergiefunktion, abh\u00e4ngig von den Bedingungen der \u00dcbertragung) des Systems auf diese beiden Energiemodi \u00dcbertragung, als Arbeit und als W\u00e4rme.  Adiabatische Arbeiten werden ohne Stoff\u00fcbertragung und ohne W\u00e4rme\u00fcbertragung durchgef\u00fchrt.  In der Thermodynamik wird f\u00fcr einen Prozess in einem geschlossenen System die \u00fcbertragene W\u00e4rmemenge im Prinzip durch die Menge an adiabatischer Arbeit definiert, die erforderlich w\u00e4re, um die durch die W\u00e4rme\u00fcbertragung verursachte \u00c4nderung des Systems zu bewirken.  In der experimentellen Praxis wird die W\u00e4rme\u00fcbertragung h\u00e4ufig kalorimetrisch durch \u00c4nderung der Temperatur einer bekannten Menge einer kalorimetrischen Materialsubstanz gesch\u00e4tzt.Energie kann auch durch \u00dcbertragung von Materie zu oder von einem System \u00fcbertragen werden.  Die M\u00f6glichkeit einer solchen \u00dcbertragung definiert das System als offenes System im Gegensatz zu einem geschlossenen System.  Per Definition ist eine solche \u00dcbertragung weder als Arbeit noch als W\u00e4rme.\u00c4nderungen der potentiellen Energie eines K\u00f6rpers als Ganzes in Bezug auf Kr\u00e4fte in seiner Umgebung und der kinetischen Energie des K\u00f6rpers, der sich in Bezug auf seine Umgebung als Ganzes bewegt, sind per Definition von der Kardinalenergie des K\u00f6rpers ausgeschlossen (Beispiele sind intern) Energie und Enthalpie).Nahezu reversible Energie\u00fcbertragung durch Arbeit in der Umgebung[edit]In der Umgebung eines thermodynamischen Systems au\u00dferhalb dieses Systems k\u00f6nnen alle verschiedenen mechanischen und nichtmechanischen makroskopischen Arbeitsformen ohne prinzipielle Einschr\u00e4nkung aufgrund der Gesetze der Thermodynamik ineinander umgewandelt werden, so dass sich die Energieumwandlungseffizienz ann\u00e4hern kann In einigen F\u00e4llen 100%;  Eine solche Umwandlung muss reibungslos und folglich adiabatisch sein.[7]  Insbesondere k\u00f6nnen im Prinzip alle makroskopischen Arbeitsformen in die mechanische Arbeit des Hebens eines Gewichts umgewandelt werden, die die urspr\u00fcngliche Form der thermodynamischen Arbeit war, die von Carnot und Joule in Betracht gezogen wurde (siehe Abschnitt Geschichte oben).  Einige Autoren haben diese Gleichwertigkeit mit dem Heben eines Gewichts als bestimmendes Merkmal der Arbeit angesehen.[8][9][10][11]  Zum Beispiel kann mit der Apparatur von Joules Experiment, bei der durch in Riemenscheiben ein in der Umgebung abfallendes Gewicht das R\u00fchren eines thermodynamischen Systems antreibt, der Abfall des Gewichts durch eine Neuanordnung von Riemenscheiben umgeleitet werden, so dass es ein anderes anhebt Gewicht in der Umgebung, anstatt das thermodynamische System zu r\u00fchren.Eine solche Umwandlung kann als nahezu reibungsfrei idealisiert werden, obwohl sie relativ schnell erfolgt.  Dies geschieht normalerweise durch Ger\u00e4te, die keine einfachen thermodynamischen Systeme sind (ein einfaches thermodynamisches System ist ein homogener K\u00f6rper materieller Substanzen).  Zum Beispiel reduziert die Abnahme des Gewichts in Joules R\u00fchrversuch die Gesamtenergie des Gewichts.  Es wird als Verlust der Energie des Gravitationspotentials durch das Gewicht aufgrund einer \u00c4nderung seiner makroskopischen Position im Schwerefeld beschrieben, im Gegensatz zum Beispiel zum Verlust der inneren Energie des Gewichts aufgrund von \u00c4nderungen seiner Entropie, seines Volumens und seiner chemischen Zusammensetzung .  Obwohl es relativ schnell auftritt, weil die Energie auf die eine oder andere Weise als Arbeit nahezu vollst\u00e4ndig verf\u00fcgbar bleibt, kann eine solche Ablenkung der Arbeit in der Umgebung als nahezu reversibel oder nahezu perfekt effizient idealisiert werden.Im Gegensatz dazu kann die Umwandlung von W\u00e4rme in Arbeit in einer W\u00e4rmekraftmaschine den Carnot-Wirkungsgrad als Folge des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik niemals \u00fcberschreiten.  Eine solche Energieumwandlung durch relativ schnelle Arbeit in einer praktischen W\u00e4rmekraftmaschine durch ein thermodynamisches System in ihrer Umgebung kann nicht einmal ann\u00e4hernd als reversibel idealisiert werden.Die thermodynamischen Arbeiten eines thermodynamischen Systems an seiner Umgebung werden so definiert, dass sie diesem Prinzip entsprechen.  In der Vergangenheit ging es in der Thermodynamik darum, wie ein thermodynamisches System an seiner Umgebung arbeiten kann.Arbeiten von und an einem einfachen thermodynamischen System[edit]Arbeiten an und Arbeiten an einem thermodynamischen System m\u00fcssen unter Ber\u00fccksichtigung ihrer genauen Mechanismen unterschieden werden.  Arbeiten an einem thermodynamischen System durch Ger\u00e4te oder Systeme in der Umgebung werden durch Aktionen wie Kompression ausgef\u00fchrt und umfassen Wellenarbeiten, R\u00fchren und Reiben.  Eine solche Arbeit durch Kompression ist eine thermodynamische Arbeit wie hier definiert.  Wellenarbeit, R\u00fchren und Reiben sind jedoch keine thermodynamische Arbeit im Sinne dieser Definition, da sie das Volumen des Systems nicht gegen seinen Widerstandsdruck ver\u00e4ndern.  Arbeit ohne Volumen\u00e4nderung wird als isochore Arbeit bezeichnet, beispielsweise wenn eine Agentur in der Umgebung des Systems eine Reibungswirkung auf die Oberfl\u00e4che oder das Innere des Systems aus\u00fcbt.Bei einem Energie\u00fcbertragungsprozess von oder zu einem thermodynamischen System wird die \u00c4nderung der inneren Energie des Systems theoretisch durch die Menge an adiabatischer Arbeit definiert, die erforderlich gewesen w\u00e4re, um vom Ausgangszustand an das Finale zu erreichen, wobei solche adiabatische Arbeit vorliegt messbar nur durch die extern messbaren mechanischen oder Verformungsvariablen des Systems, die vollst\u00e4ndige Informationen \u00fcber die Kr\u00e4fte liefern, die die Umgebung w\u00e4hrend des Prozesses auf das System aus\u00fcbt.  Bei einigen Messungen von Joule war der Prozess so angeordnet, dass eine Erw\u00e4rmung, die au\u00dferhalb des Systems (in der Substanz der Paddel) durch den Reibungsprozess auftrat, auch w\u00e4hrend des Prozesses zu einer W\u00e4rme\u00fcbertragung von den Paddeln in das System f\u00fchrte dass die Arbeitsmenge, die von den Einfassungen am System ausgef\u00fchrt wird, als Wellenarbeit berechnet werden kann, eine externe mechanische Variable.[12][13]Die als Arbeit \u00fcbertragene Energiemenge wird durch Gr\u00f6\u00dfen gemessen, die au\u00dferhalb des interessierenden Systems definiert sind und somit zu seiner Umgebung geh\u00f6ren.  In einer wichtigen Vorzeichenkonvention, die in der Chemie bevorzugt wird, wird Arbeit, die zur inneren Energie des Systems beitr\u00e4gt, als positiv gewertet.  Andererseits besteht aus historischen Gr\u00fcnden eine h\u00e4ufig anzutreffende Zeichenkonvention, die in der Physik bevorzugt wird, darin, die vom System an seiner Umgebung geleistete Arbeit als positiv zu betrachten.Prozesse, die nicht durch makroskopische Arbeit beschrieben werden[edit]Eine Art der W\u00e4rme\u00fcbertragung durch direkten Kontakt zwischen einem geschlossenen System und seiner Umgebung erfolgt durch die mikroskopisch thermische Bewegungen von Partikeln und die damit verbundenen intermolekularen potentiellen Energien.[14]  Mikroskopische Darstellungen solcher Prozesse sind die Provinz der statistischen Mechanik, nicht der makroskopischen Thermodynamik.  Eine andere Art der W\u00e4rme\u00fcbertragung erfolgt durch Strahlung.[15][16]  Die strahlende Energie\u00fcbertragung ist irreversibel in dem Sinne, dass sie nur von einem hei\u00dferen zu einem k\u00e4lteren System erfolgt, niemals umgekehrt.  Es gibt verschiedene Formen der dissipativen Energie\u00fcbertragung, die innerhalb eines Systems auf mikroskopischer Ebene auftreten k\u00f6nnen, wie z. B. Reibung einschlie\u00dflich Volumen- und Scherviskosit\u00e4t[17]chemische Reaktion,[1]  uneingeschr\u00e4nkte Expansion wie bei Joule-Expansion und bei Diffusion und Phasenwechsel.[1]Thermodynamische Arbeiten ber\u00fccksichtigen keine Energie, die zwischen Systemen als W\u00e4rme oder durch \u00dcbertragung von Materie \u00fcbertragen wird.Offene Systeme[edit]F\u00fcr ein offenes System l\u00e4sst der erste Hauptsatz der Thermodynamik drei Formen der Energie\u00fcbertragung zu, als Arbeit, als W\u00e4rme und als Energie, die mit der \u00fcbertragenen Materie verbunden ist.  Letzteres kann nicht eindeutig in W\u00e4rme- und Arbeitskomponenten aufgeteilt werden.Die Einwegkonvektion innerer Energie ist eine Form des Energietransports, aber nicht, wie manchmal f\u00e4lschlicherweise angenommen (ein Relikt der kalorischen Theorie der W\u00e4rme), die \u00dcbertragung von Energie als W\u00e4rme, da die Einwegkonvektion die \u00dcbertragung von Materie ist.  noch ist es Energie\u00fcbertragung als Arbeit.  Wenn die Wand zwischen dem System und seiner Umgebung dick ist und Fl\u00fcssigkeit enth\u00e4lt, kann bei Vorhandensein eines Gravitationsfeldes die konvektive Zirkulation innerhalb der Wand als indirekte Vermittlung der Energie\u00fcbertragung als W\u00e4rme zwischen dem System und seiner Umgebung angesehen werden Quelle und Ziel der \u00fcbertragenen Energie stehen nicht in direktem Kontakt.Fiktiv vorgestellte reversible thermodynamische “Prozesse”[edit]F\u00fcr theoretische Berechnungen \u00fcber ein thermodynamisches System kann man sich fiktive idealisierte thermodynamische “Prozesse” vorstellen, die so langsam ablaufen, dass sie keine Reibung innerhalb oder auf der Oberfl\u00e4che des Systems verursachen.  Sie k\u00f6nnen dann als praktisch reversibel angesehen werden.  Diese fiktiven Prozesse verlaufen auf geometrischen Fl\u00e4chen, die durch eine charakteristische Gleichung des thermodynamischen Systems genau beschrieben werden.  Diese geometrischen Oberfl\u00e4chen sind die Orte m\u00f6glicher Zust\u00e4nde des thermodynamischen Gleichgewichts f\u00fcr das System.  Wirklich m\u00f6gliche thermodynamische Prozesse, die mit praktischen Raten ablaufen, selbst wenn sie nur durch Arbeiten auftreten, die in der Umgebung als adiabatisch ohne W\u00e4rme\u00fcbertragung bewertet werden, verursachen immer Reibung innerhalb des Systems und sind daher immer irreversibel.  Die Wege solcher wirklich m\u00f6glichen Prozesse weichen immer von diesen geometrischen charakteristischen Oberfl\u00e4chen ab.  Selbst wenn sie nur durch Arbeiten auftreten, die in der Umgebung als adiabatisch ohne W\u00e4rme\u00fcbertragung bewertet werden, f\u00fchren solche Abweichungen immer zu einer Entropieproduktion.Joule erhitzen und reiben[edit]Die Definition der thermodynamischen Arbeit bezieht sich auf die \u00c4nderungen der umfangreichen Verformung des Systems[18]  (und chemisch konstitutive und bestimmte andere) Zustandsvariablen wie Volumen, molare chemische Konstitution oder elektrische Polarisation.  Beispiele f\u00fcr Zustandsvariablen, die keine ausgedehnte Verformung sind, oder andere solche Variablen sind die Temperatur T.  und Entropie S., wie zum Beispiel im Ausdruck U. = U.((S., V., {N.j}).  \u00c4nderungen solcher Variablen sind mit einem einzigen einfachen adiabatischen thermodynamischen Prozess nicht physikalisch messbar.  Es handelt sich um Prozesse, die weder durch thermodynamische Arbeit noch durch Materietransfer ablaufen und daher durch W\u00e4rme\u00fcbertragung ablaufen sollen.  Die Menge der thermodynamischen Arbeit ist definiert als Arbeit, die das System an seiner Umgebung leistet.  Nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ist eine solche Arbeit irreversibel.  Um eine tats\u00e4chliche und genaue physikalische Messung einer Menge thermodynamischer Arbeit zu erhalten, muss die Irreversibilit\u00e4t ber\u00fccksichtigt werden, indem das System in seinen urspr\u00fcnglichen Zustand zur\u00fcckversetzt wird, indem ein Zyklus ausgef\u00fchrt wird, beispielsweise ein Carnot-Zyklus, der die Zielarbeit als enth\u00e4lt Schritt.  Die Arbeit des Systems an seiner Umgebung wird aus den Mengen berechnet, die den gesamten Zyklus ausmachen.[19]  Ein anderer Zyklus w\u00e4re erforderlich, um die von der Umgebung am System geleistete Arbeit tats\u00e4chlich zu messen.  Dies ist eine Erinnerung daran, dass das Reiben der Oberfl\u00e4che eines Systems dem Reibungsmittel in der Umgebung als mechanische, wenn auch nicht thermodynamische Arbeit am System erscheint, nicht als W\u00e4rme, sondern als W\u00e4rme, die auf das System \u00fcbertragen wird, nicht als W\u00e4rme thermodynamische Arbeit.  Die Erzeugung von W\u00e4rme durch Reiben ist irreversibel;[20]  Historisch gesehen war es ein Beweis f\u00fcr die Ablehnung der kalorischen Theorie der W\u00e4rme als konservierte Substanz.[21]  Der irreversible Prozess, der als Joule’sche Erw\u00e4rmung bekannt ist, tritt auch durch eine \u00c4nderung einer nicht deformierenden umfangreichen Zustandsvariablen auf.Dementsprechend ist Arbeit nach Meinung von Lavenda nicht so primitiv wie W\u00e4rme, die durch Kalorimetrie gemessen werden kann.[22]  Diese Meinung negiert nicht die heute \u00fcbliche thermodynamische Definition von W\u00e4rme in Bezug auf adiabatische Arbeit.Als thermodynamischer Vorgang bekannt, ist der ausl\u00f6sende Faktor eines thermodynamischen Prozesses in vielen F\u00e4llen eine \u00c4nderung der Durchl\u00e4ssigkeit einer Wand zwischen dem System und der Umgebung.  Reiben ist keine \u00c4nderung der Wanddurchl\u00e4ssigkeit.  Kelvins Aussage zum zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verwendet den Begriff einer “leblosen Materialagentur”;  Diese Vorstellung wird manchmal als r\u00e4tselhaft angesehen.[23]  Die Ausl\u00f6sung eines Reibvorgangs kann nur in der Umgebung erfolgen, nicht in einem thermodynamischen System in seinem eigenen Zustand des inneren thermodynamischen Gleichgewichts.  Eine solche Ausl\u00f6sung kann als thermodynamischer Vorgang beschrieben werden.Formale Definition[edit]In der Thermodynamik wird die Menge an Arbeit, die ein geschlossenes System an seiner Umgebung leistet, durch Faktoren definiert, die streng auf die Grenzfl\u00e4che der Umgebung mit dem System und auf die Umgebung des Systems beschr\u00e4nkt sind, beispielsweise ein erweitertes Gravitationsfeld, in dem sich das System befindet das hei\u00dft, zu Dingen au\u00dferhalb des Systems.Ein Hauptanliegen der Thermodynamik sind die Eigenschaften von Materialien.  Thermodynamische Arbeit wird f\u00fcr thermodynamische Berechnungen von Materialk\u00f6rpern definiert, die als thermodynamische Systeme bezeichnet werden.  Folglich wird thermodynamische Arbeit in Form von Gr\u00f6\u00dfen definiert, die die Zust\u00e4nde von Materialien beschreiben, die als \u00fcbliche thermodynamische Zustandsvariablen erscheinen, wie Volumen, Druck, Temperatur, chemische Zusammensetzung und elektrische Polarisation.  Um beispielsweise den Druck innerhalb eines Systems von au\u00dferhalb zu messen, muss der Beobachter eine Wand haben, die sich als Reaktion auf Druckunterschiede zwischen dem Inneren des Systems und der Umgebung um einen messbaren Betrag bewegen kann.  In diesem Sinne ist ein Teil der Definition eines thermodynamischen Systems die Art der W\u00e4nde, die es einschr\u00e4nken.Verschiedene Arten von thermodynamischen Arbeiten sind besonders wichtig.  Ein einfaches Beispiel ist die Druck-Volumen-Arbeit.  Der bedenkliche Druck ist der, den die Umgebung auf die Oberfl\u00e4che des Systems aus\u00fcbt, und das interessierende Volumen ist das Negative des Volumenzuwachses, das das System aus der Umgebung gewinnt.  Es ist normalerweise so angeordnet, dass der von der Umgebung auf die Oberfl\u00e4che des Systems ausge\u00fcbte Druck genau definiert ist und dem Druck entspricht, den das System auf die Umgebung aus\u00fcbt.  Diese Anordnung zur \u00dcbertragung von Energie als Arbeit kann auf eine bestimmte Weise variiert werden, die von der streng mechanischen Natur der Druck-Volumen-Arbeit abh\u00e4ngt.  Die Variation besteht darin, dass die Kopplung zwischen dem System und der Umgebung durch eine starre Stange erfolgt, die Kolben verschiedener Bereiche f\u00fcr das System und die Umgebung verbindet.  Dann beinhaltet der Volumenaustausch f\u00fcr eine gegebene \u00fcbertragene Arbeitsmenge unterschiedliche Dr\u00fccke umgekehrt zu den Kolbenbereichen f\u00fcr ein mechanisches Gleichgewicht.  Dies kann wegen seiner nichtmechanischen Natur nicht f\u00fcr die \u00dcbertragung von Energie als W\u00e4rme durchgef\u00fchrt werden.[24]Eine andere wichtige Art von Arbeit ist isochore Arbeit, dh Arbeit, bei der sich das Volumen des Systems zwischen dem Anfangs- und dem Endzustand des Prozesses nicht insgesamt \u00e4ndert.  Beispiele sind Reibung auf der Oberfl\u00e4che des Systems wie in Rumfords Experiment;  Wellenarbeit wie in Joules Experimenten;  R\u00fchren des Systems durch ein Magnetpaddel im Inneren, angetrieben von einem sich bewegenden Magnetfeld aus der Umgebung;  und Vibrationswirkung auf das System, die sein eventuelles Volumen unver\u00e4ndert l\u00e4sst, aber Reibung innerhalb des Systems beinhaltet.  Isochore mechanische Arbeit f\u00fcr einen K\u00f6rper in seinem eigenen Zustand des inneren thermodynamischen Gleichgewichts wird nur von der Umgebung am K\u00f6rper ausgef\u00fchrt, nicht vom K\u00f6rper an der Umgebung, so dass das Vorzeichen der isochoren mechanischen Arbeit mit der physikalischen Vorzeichenkonvention immer negativ ist.Wenn Arbeiten, zum Beispiel Druck-Volumen-Arbeiten, an der Umgebung von einem geschlossenen System ausgef\u00fchrt werden, das keine W\u00e4rme ein- oder ausleiten kann, weil es durch eine adiabatische Wand begrenzt ist, wird die Arbeit sowohl f\u00fcr das System als auch f\u00fcr das System als adiabatisch bezeichnet Umfeld.  Wenn mechanische Arbeiten an einem solchen adiabatisch geschlossenen System durch die Umgebung ausgef\u00fchrt werden, kann es vorkommen, dass die Reibung in der Umgebung vernachl\u00e4ssigbar ist, beispielsweise im Joule-Experiment mit den Antriebspaddeln mit fallendem Gewicht, die das System bewegen.  Solche Arbeiten sind f\u00fcr die Umgebung adiabatisch, obwohl sie mit Reibung innerhalb des Systems verbunden sind.  Solche Arbeiten k\u00f6nnen f\u00fcr das System abh\u00e4ngig vom System und seinen begrenzenden W\u00e4nden isochor sein oder auch nicht.  Wenn es f\u00fcr das System isochor ist (und m\u00f6glicherweise andere Systemzustandsvariablen wie die Magnetisierung nicht \u00e4ndert), erscheint es als W\u00e4rme\u00fcbertragung auf das System und scheint f\u00fcr das System nicht adiabatisch zu sein.Zeichenkonvention[edit]In der fr\u00fchen Geschichte der Thermodynamik wurde eine positive Menge an Arbeit geleistet durch Das System in der Umgebung f\u00fchrt dazu, dass Energie aus dem System verloren geht.  Diese Konvention f\u00fcr historische Zeichen wurde in vielen Physiklehrb\u00fcchern verwendet und wird in diesem Artikel verwendet.[25]Nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik f\u00fcr ein geschlossenes System ist jede Nettover\u00e4nderung der inneren Energie U. muss in Bezug auf die W\u00e4rme vollst\u00e4ndig ber\u00fccksichtigt werden Q. Betreten des Systems und Arbeiten W. vom System erledigt:[14]\u0394U.=Q.– –W..{ displaystyle  Delta U = QW. ;} [26]Eine alternative Vorzeichenkonvention besteht darin, die durchgef\u00fchrten Arbeiten zu ber\u00fccksichtigen auf das System durch seine Umgebung als positiv.  Dies f\u00fchrt zu einer \u00c4nderung des Vorzeichens der Arbeit, so dass \u0394U.=Q.+W.{ displaystyle  Delta U = Q + W ,}.  Diese Konvention wurde historisch in der Chemie verwendet, aber in mehreren modernen Physiklehrb\u00fcchern \u00fcbernommen.[25][27][28][29]Diese Gleichung spiegelt die Tatsache wider, dass die \u00fcbertragene W\u00e4rme und die geleistete Arbeit sind nicht Eigenschaften des Zustands des Systems.  Wenn man nur den Anfangszustand und den Endzustand des Systems betrachtet, kann man nur sagen, wie sich die innere Energie insgesamt ver\u00e4ndert hat, nicht wie viel Energie als W\u00e4rme und wie viel Arbeit ausgegeben wurde.  Dies kann zusammengefasst werden, indem gesagt wird, dass W\u00e4rme und Arbeit keine Zustandsfunktionen des Systems sind.[14]    Dies steht im Gegensatz zur klassischen Mechanik, bei der das von einem Teilchen ausge\u00fcbte Netzwerk eine Zustandsfunktion ist.Druck-Volumen-Arbeit[edit]Druck-Volumen-Arbeit (oder PV Arbeit) tritt auf, wenn die Lautst\u00e4rke V.  eines Systems \u00e4ndert sich. PV Arbeit wird oft in Einheiten von Liter-Atmosph\u00e4ren gemessen, wo 1L \u00b7 atm  = 101,325J..  Die Literatmosph\u00e4re ist jedoch keine anerkannte Einheit im SI-Einheitensystem, das P in Pascal (Pa), V in m misst3und PV in Joule (J), wobei 1 J = 1 Pa \u00b7 m3. PV Arbeit ist ein wichtiges Thema in der chemischen Thermodynamik.F\u00fcr einen Prozess in einem geschlossenen System, der langsam genug abl\u00e4uft, um den Druck auf die Innenseite der Systemwand, der sich bewegt und Kraft auf die Umgebung \u00fcbertr\u00e4gt, genau zu definieren quasistatisch,[30][31]  Arbeit wird durch die folgende Gleichung zwischen Differentialen dargestellt:\u03b4W.=P.dV.{ displaystyle  delta W = PdV ,}wo\u03b4W.{ displaystyle  delta W}  bezeichnet ein infinitesimales Inkrement der geleisteten Arbeit durch das System, das Energie an die Umgebung \u00fcbertr\u00e4gt;P.{ displaystyle P}  bezeichnet den Druck innerhalb des Systems, den es auf die sich bewegende Wand aus\u00fcbt, der Kraft auf die Umgebung \u00fcbertr\u00e4gt.[32]  In der Konvention f\u00fcr alternative Vorzeichen hat die rechte Seite ein negatives Vorzeichen.[29]dV.{ displaystyle dV}  bezeichnet das infinitesimale Inkrement des Volumens des Systems.Au\u00dferdem,W.=\u222bV.ichV.fP.dV..{ displaystyle W =  int _ {V_ {i}} ^ {V_ {f}} P , dV.}woW.{ displaystyle W}  bezeichnet die geleistete Arbeit durch das System w\u00e4hrend des gesamten reversiblen Prozesses.Der erste Hauptsatz der Thermodynamik kann dann ausgedr\u00fcckt werden alsdU.=\u03b4Q.– –P.dV..{ displaystyle dU =  delta Q-PdV ,.}[14](In der Alternativzeichenkonvention wo W. = Arbeit erledigt auf das System, \u03b4W.=– –P.dV.{ displaystyle  delta W = -PdV ,}.  Jedoch, dU.=\u03b4Q.– –P.dV.{ displaystyle dU =  delta Q-PdV ,}  ist unver\u00e4ndert.)Pfad-Abh\u00e4ngigkeit[edit]PV-Arbeit ist pfadabh\u00e4ngig und daher eine thermodynamische Prozessfunktion.  Im Allgemeinen ist der Begriff P dV  ist kein genaues Differential.[33]  Die Aussage, dass ein Prozess reversibel und adiabatisch ist, gibt wichtige Informationen \u00fcber den Prozess, bestimmt jedoch den Pfad nicht eindeutig, da der Pfad mehrere langsame Vorw\u00e4rts- und R\u00fcckw\u00e4rtsbewegungen im Volumen umfassen kann, solange keine Energie\u00fcbertragung als W\u00e4rme erfolgt.  Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt dU.=\u03b4Q.– –\u03b4W.{ displaystyle dU =  delta Q-  delta W}.  F\u00fcr einen adiabatischen Prozess \u03b4Q.=0{ displaystyle  delta Q = 0}  und somit ist der integrale Arbeitsaufwand gleich minus der \u00c4nderung der inneren Energie.  Bei einem reversiblen adiabatischen Prozess h\u00e4ngt der integrale Arbeitsaufwand w\u00e4hrend des Prozesses nur vom Anfangs- und Endzustand des Prozesses ab und ist f\u00fcr jeden Zwischenpfad ein und derselbe.Wenn der Prozess einen anderen als einen adiabatischen Weg einschlagen w\u00fcrde, w\u00e4re die Arbeit anders.  Dies w\u00e4re nur m\u00f6glich, wenn W\u00e4rme in das System hinein \/ aus diesem heraus str\u00f6men w\u00fcrde.  In einem nicht-adiabatischen Prozess gibt es unendlich viele Wege zwischen dem Anfangs- und dem Endzustand.In der aktuellen mathematischen Notation ist das Differential \u03b4W.{ displaystyle  delta W}  ist ein ungenaues Differential.[14]In einer anderen Notation \u03b4W.  ist geschrieben \u0111W.  (mit einer Linie durch das d).  Diese Notation zeigt das an \u0111W.  ist keine exakte Einform.  Der Line-Through ist lediglich ein Flag, das uns warnt, dass es tats\u00e4chlich keine Funktion gibt (0-Form). W.  Welches ist das Potenzial von \u0111W..  Wenn es tats\u00e4chlich diese Funktion g\u00e4be W.sollten wir in der Lage sein, nur den Stokes-Satz zu verwenden, um diese mutma\u00dfliche Funktion, das Potenzial von, zu bewerten \u0111W.an der Grenze des Pfades, dh der Anfangs- und Endpunkte, und daher w\u00e4re die Arbeit eine Zustandsfunktion.  Diese Unm\u00f6glichkeit steht im Einklang mit der Tatsache, dass es nicht sinnvoll ist, sich darauf zu beziehen die Arbeit an einem Punkt im PV-Diagramm;  Arbeit setzt einen Weg voraus.Andere mechanische Arbeiten[edit]Es gibt verschiedene M\u00f6glichkeiten, mechanische Arbeit zu verrichten, die sich jeweils auf eine Kraft beziehen, die \u00fcber eine Distanz wirkt.[34]  In der Grundmechanik ist die Arbeit einer konstanten Kraft F auf einen K\u00f6rper, der um eine Strecke s in Richtung der Kraft verschoben ist, gegeben durchW.=F.s{ displaystyle W = Fs ,}Wenn die Kraft nicht konstant ist, wird die geleistete Arbeit durch Integrieren des unterschiedlichen Arbeitsaufwands erhalten.W.=\u222b12F.ds.{ displaystyle W =  int _ {1} ^ {2} F , ds.}Rotationsarbeit[edit]Energie\u00fcbertragung mit rotierender Welle ist in der Ingenieurpraxis weit verbreitet.  Oft ist das auf die Welle ausge\u00fcbte Drehmoment T konstant, was bedeutet, dass die ausge\u00fcbte Kraft F konstant ist.  F\u00fcr ein bestimmtes konstantes Drehmoment wird die w\u00e4hrend n Umdrehungen geleistete Arbeit wie folgt bestimmt: Eine Kraft F, die durch einen Momentarm r wirkt, erzeugt ein Drehmoment T.T.=F.r{ displaystyle T = Fr ,}\u2192F.=T.r{ displaystyle F = { frac {T} {r}}}Diese Kraft wirkt \u00fcber einen Abstand s, der sich auf den Radius r durch beziehts=2((r\u03c0n){ displaystyle s = 2  left (r  pi n  right)}Die Wellenarbeit wird dann bestimmt aus:W.s=F.s=2\u03c0nT.{ displaystyle W_ {s} = Fs = 2  pi nT}Die durch die Welle \u00fcbertragene Kraft ist die pro Zeiteinheit geleistete Wellenarbeit, ausgedr\u00fcckt alsW.\u02d9s=2\u03c0T.n\u02d9{ displaystyle { dot {W}} _ {s} = 2  pi T { dot {n}}}Fr\u00fchlingsarbeit[edit]Wenn eine Kraft auf eine Feder ausge\u00fcbt wird und sich die L\u00e4nge der Feder um einen Differenzbetrag dx \u00e4ndert, ist die geleistete Arbeit\u2202ws=F.dx{ displaystyle  teilweise w_ {s} = Fdx}Bei linearen elastischen Federn ist die Verschiebung x proportional zur ausge\u00fcbten KraftF.=K.x{ displaystyle F = Kx},wobei K die Federkonstante ist und die Einheit N \/ m hat.  Die Verschiebung x wird von der ungest\u00f6rten Position der Feder aus gemessen (dh X = 0, wenn F = 0).  Ersetzen der beiden GleichungenW.s=12k((x12– –x22){ displaystyle W_ {s} = { frac {1} {2}} k  left (x_ {1} ^ {2} -x_ {2} ^ {2}  right)},wo x1 und x2 sind die Anfangs- und die Endverschiebung der Feder, gemessen von der ungest\u00f6rten Position der Feder.Arbeiten an elastischen Vollst\u00e4ben[edit]Festk\u00f6rper werden h\u00e4ufig als lineare Federn modelliert, da sie sich unter Einwirkung einer Kraft zusammenziehen oder dehnen und beim Anheben der Kraft wie eine Feder auf ihre urspr\u00fcngliche L\u00e4nge zur\u00fcckkehren.  Dies gilt, solange die Kraft im elastischen Bereich liegt, dh nicht gro\u00df genug, um eine dauerhafte oder plastische Verformung zu verursachen.  Daher k\u00f6nnen die f\u00fcr eine lineare Feder angegebenen Gleichungen auch f\u00fcr elastische Vollst\u00e4be verwendet werden.  Alternativ k\u00f6nnen wir die Arbeit bestimmen, die mit der Expansion oder Kontraktion eines elastischen festen Stabes verbunden ist, indem wir den Druck P durch sein Gegenst\u00fcck in Festk\u00f6rpern ersetzen, wobei die normale Spannung \u03c3 = F \/ A in der Arbeitsexpansion istW.=\u222b12F.dx.{ displaystyle W =  int _ {1} ^ {2} F , dx.}W.=\u222b12EIN\u03c3dx.{ displaystyle W =  int _ {1} ^ {2} A  sigma , dx.}Dabei ist A die Querschnittsfl\u00e4che der Stange.Arbeit im Zusammenhang mit dem Strecken des Fl\u00fcssigkeitsfilms[edit]Stellen Sie sich einen Fl\u00fcssigkeitsfilm vor, beispielsweise einen Seifenfilm, der an einem Drahtrahmen aufgeh\u00e4ngt ist.  Es ist eine gewisse Kraft erforderlich, um diesen Film durch den beweglichen Teil des Drahtrahmens zu dehnen.  Diese Kraft wird verwendet, um die mikroskopischen Kr\u00e4fte zwischen Molek\u00fclen an der Fl\u00fcssigkeits-Luft-Grenzfl\u00e4che zu \u00fcberwinden.  Diese mikroskopischen Kr\u00e4fte stehen senkrecht zu jeder Linie in der Oberfl\u00e4che, und die durch diese Kr\u00e4fte pro L\u00e4ngeneinheit erzeugte Kraft wird als Oberfl\u00e4chenspannung \u03c3 bezeichnet, deren Einheit N \/ m ist.  Daher wird die mit dem Strecken eines Films verbundene Arbeit als Oberfl\u00e4chenspannungsarbeit bezeichnet und aus bestimmtW.s=\u222b12\u03c3sdEIN.{ displaystyle W_ {s} =  int _ {1} ^ {2}  sigma _ {s} , dA.}wobei dA = 2b dx die \u00c4nderung der Oberfl\u00e4che des Films ist.  Der Faktor 2 beruht auf der Tatsache, dass der Film zwei Oberfl\u00e4chen hat, die mit Luft in Kontakt stehen.  Die Kraft, die infolge von Oberfl\u00e4chenspannungseffekten auf den beweglichen Draht wirkt, betr\u00e4gt F = 2b \u03c3, wobei \u03c3 die Oberfl\u00e4chenspannungskraft pro L\u00e4ngeneinheit ist.Freie Energie und Exergie[edit]Die Menge an n\u00fctzlicher Arbeit, die aus einem thermodynamischen System extrahiert werden kann, wird durch den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik bestimmt.  In vielen praktischen Situationen kann dies durch die Funktion der thermodynamischen Verf\u00fcgbarkeit oder Exergie dargestellt werden.  Zwei wichtige F\u00e4lle sind: In thermodynamischen Systemen, in denen Temperatur und Volumen konstant gehalten werden, ist die Helmholtz-Funktion f\u00fcr freie Energie das Ma\u00df f\u00fcr die erreichbare Nutzarbeit;  und in Systemen, in denen Temperatur und Druck konstant gehalten werden, ist das Ma\u00df der erreichbaren Nutzarbeit die freie Gibbs-Energie.Nichtmechanische Arbeitsformen[edit]Nichtmechanische Arbeit in der Thermodynamik ist Arbeit, die durch \u00e4u\u00dfere Kraftfelder verursacht wird, denen ein System ausgesetzt ist.  Die Wirkung solcher Kr\u00e4fte kann durch Ereignisse in der Umgebung des Systems oder durch thermodynamische Operationen an den Abschirmw\u00e4nden des Systems ausgel\u00f6st werden.Die nichtmechanische Arbeit von Kraftfeldern kann entweder ein positives oder ein negatives Vorzeichen haben, wobei die Arbeit des Systems an der Umgebung ausgef\u00fchrt wird, oder und umgekehrt.  Die Arbeit von Kraftfeldern kann auf unbestimmte Zeit langsam ausgef\u00fchrt werden, um sich dem fiktiven reversiblen quasistatischen Ideal anzun\u00e4hern, bei dem durch den Prozess keine Entropie im System erzeugt wird.In der Thermodynamik ist nichtmechanische Arbeit der mechanischen Arbeit gegen\u00fcberzustellen, die durch Kr\u00e4fte ausgef\u00fchrt wird, die in unmittelbarem Kontakt zwischen dem System und seiner Umgebung stehen.  Wenn die mutma\u00dfliche \u201eArbeit\u201c eines Prozesses weder als Fernarbeit noch als Kontaktarbeit definiert werden kann, kann sie vom thermodynamischen Formalismus manchmal \u00fcberhaupt nicht als Arbeit beschrieben werden.  Der thermodynamische Formalismus erm\u00f6glicht es jedoch, dass Energie durch Prozesse, f\u00fcr die keine Arbeit definiert ist, zwischen einem offenen System und seiner Umgebung \u00fcbertragen werden kann.  Ein Beispiel ist, wenn die Wand zwischen dem System und seiner Umgebung nicht als idealisiert und verschwindend d\u00fcnn angesehen wird, so dass Prozesse innerhalb der Wand auftreten k\u00f6nnen, wie z. B. Reibung, die die \u00dcbertragung von Materie \u00fcber die Wand beeinflusst.  In diesem Fall sind die \u00dcbertragungskr\u00e4fte weder streng weitreichend noch ausschlie\u00dflich auf den Kontakt zwischen dem System und seiner Umgebung zur\u00fcckzuf\u00fchren.  Die Energie\u00fcbertragung kann dann als Konvektion betrachtet und in der Summe ebenso wie die \u00dcbertragung der inneren Energie bewertet werden.  Dies unterscheidet sich konzeptionell von der \u00dcbertragung von Energie als W\u00e4rme durch eine dicke, mit Fl\u00fcssigkeit gef\u00fcllte Wand in Gegenwart eines Gravitationsfeldes zwischen einem geschlossenen System und seiner Umgebung.  In diesem Fall kann es zu einer konvektiven Zirkulation innerhalb der Wand kommen, der Prozess kann jedoch weiterhin als Energie\u00fcbertragung als W\u00e4rme\u00fcbertragung zwischen dem System und seiner Umgebung betrachtet werden.  Wird die gesamte Wand durch Krafteinwirkung aus der Umgebung ohne \u00c4nderung des Wandvolumens bewegt, um das Volumen des Systems zu \u00e4ndern, so \u00fcbertr\u00e4gt sie gleichzeitig Energie als Arbeit.  Eine chemische Reaktion innerhalb eines Systems kann zu elektrischen Fernkr\u00e4ften und zu elektrischem Stromfluss f\u00fchren, die Energie als Arbeit zwischen System und Umgebung \u00fcbertragen, obwohl das System selbst chemisch reagiert (mit Ausnahme des speziellen Grenzfalls, in dem sie durchgetrieben werden Ger\u00e4te in der Umgebung, die entlang einer Linie des thermodynamischen Gleichgewichts auftreten, sind immer irreversibel und interagieren nicht direkt mit der Umgebung des Systems.[35]Nichtmechanische Arbeit steht im Gegensatz zu Druck-Volumen-Arbeit.  Druck-Volumen-Arbeit ist eine der beiden haupts\u00e4chlich in Betracht gezogenen Arten mechanischer Kontaktarbeit.  Auf die Grenzwand zwischen System und Umgebung wirkt eine Kraft.  Die Kraft ist diejenige aufgrund des Drucks, den das Material im System auf die Grenzfl\u00e4chenwand aus\u00fcbt;  Dieser Druck ist eine interne Zustandsvariable des Systems, wird jedoch von externen Ger\u00e4ten an der Wand ordnungsgem\u00e4\u00df gemessen.  Die Arbeit beruht auf einer \u00c4nderung des Systemvolumens durch Expansion oder Kontraktion des Systems.  Wenn sich das System erweitert, wird in diesem Artikel gesagt, dass es positive Arbeit f\u00fcr die Umgebung leistet.  Wenn sich das System zusammenzieht, wird in diesem Artikel gesagt, dass es negative Arbeit an der Umgebung leistet.  Druck-Volumen-Arbeit ist eine Art Kontaktarbeit, da sie durch direkten Materialkontakt mit der umgebenden Wand oder Materie an der Grenze des Systems erfolgt.  Es wird genau durch \u00c4nderungen der Zustandsvariablen des Systems beschrieben, wie z. B. die zeitlichen Verl\u00e4ufe von \u00c4nderungen des Drucks und des Volumens des Systems.  Das Volumen des Systems wird als “Verformungsvariable” klassifiziert und au\u00dferhalb des Systems in der Umgebung ordnungsgem\u00e4\u00df gemessen.  Druck-Volumen-Arbeit kann entweder ein positives oder ein negatives Vorzeichen haben.  Druck-Volumen-Arbeit, die langsam genug ausgef\u00fchrt wird, kann durchgef\u00fchrt werden, um sich dem fiktiven reversiblen quasistatischen Ideal anzun\u00e4hern.Nichtmechanische Arbeiten stehen auch im Gegensatz zu Wellenarbeiten.  Wellenarbeit ist die andere der beiden haupts\u00e4chlich in Betracht gezogenen Arten mechanischer Kontaktarbeit.  Es \u00fcbertr\u00e4gt Energie durch Rotation, \u00e4ndert jedoch nicht die Form oder das Volumen des Systems.  Da es das Volumen des Systems nicht ver\u00e4ndert, wird es nicht als Druck-Volumen-Arbeit gemessen und als isochore Arbeit bezeichnet.  Nur im Hinblick auf den eventuellen Unterschied zwischen Anfangs- und Endform und Volumen des Systems betrachtet, \u00e4ndert sich die Wellenarbeit nicht.  W\u00e4hrend der Wellenarbeit, beispielsweise der Drehung eines Paddels, \u00e4ndert sich die Form des Systems zyklisch, dies f\u00fchrt jedoch nicht zu einer eventuellen \u00c4nderung der Form oder des Volumens des Systems.  Wellenarbeit ist eine Art Kontaktarbeit, da sie durch direkten Materialkontakt mit der umgebenden Materie an der Grenze des Systems erfolgt.  Ein System, das sich anf\u00e4nglich in einem thermodynamischen Gleichgewichtszustand befindet, kann keine \u00c4nderung seiner inneren Energie ausl\u00f6sen.  Insbesondere kann es keine Wellenarbeit einleiten.  Dies erkl\u00e4rt die merkw\u00fcrdige Verwendung des Ausdrucks “leblose Materialagentur” durch Kelvin in einer seiner Aussagen zum zweiten Hauptsatz der Thermodynamik.  Es wird angenommen, dass thermodynamische Operationen oder \u00c4nderungen in der Umgebung in der Lage sind, aufw\u00e4ndige \u00c4nderungen wie eine unbegrenzt verl\u00e4ngerte, variierte oder unterbrochene Drehung einer Antriebswelle hervorzurufen, w\u00e4hrend ein System, das in einem Zustand thermodynamischen Gleichgewichts startet, unbelebt ist und dies nicht spontan tun kann.[36]  Daher ist das Vorzeichen der Wellenarbeit immer negativ, da die Umgebung Arbeiten am System ausf\u00fchrt.  Wellenarbeiten k\u00f6nnen kaum unbegrenzt langsam ausgef\u00fchrt werden;  Folglich erzeugt es immer Entropie innerhalb des Systems, da es f\u00fcr seine \u00dcbertragung auf Reibung oder Viskosit\u00e4t innerhalb des Systems beruht.[37]  Die vorstehenden Ausf\u00fchrungen zur Wellenarbeit gelten nur, wenn man ignoriert, dass das System Drehimpuls und die damit verbundene Energie speichern kann.Beispiele f\u00fcr nichtmechanische Arbeitsmodi umfassenElektrische Feldarbeit – wo die Kraft durch die Umgebung definiert wird Stromspannung (das elektrische Potential) und die verallgemeinerte Verschiebung ist eine \u00c4nderung der r\u00e4umlichen Verteilung von elektrische LadungElektrische Polarisationsarbeit – wo die Kraft durch die Umgebung definiert wird ‘ elektrische Feldst\u00e4rke und die verallgemeinerte Verschiebung ist eine \u00c4nderung der Polarisation des Mediums (die Summe der elektrischen Dipolmomente der Molek\u00fcle)Magnetische Arbeit – wo die Kraft durch die Umgebung definiert wird ‘ magnetische Feldst\u00e4rke und die verallgemeinerte Verschiebung ist eine \u00c4nderung der Gesamtmenge magnetisches DipolmomentGravitationsarbeit[edit]Die Gravitationsarbeit wird durch die Kraft auf einen K\u00f6rper definiert, die in einem Gravitationsfeld gemessen wird.  Dies kann zu einer allgemeinen Verschiebung in Form einer \u00c4nderung der r\u00e4umlichen Verteilung der Materie innerhalb des Systems f\u00fchren.  Das System gewinnt durch innere Reibung innere Energie (oder eine andere relevante kardinale Energiemenge, wie z. B. Enthalpie).  Aus Sicht der Umgebung erscheint eine solche Reibungsarbeit als mechanische Arbeit am System, aus Sicht des Systems jedoch als Energie\u00fcbertragung als W\u00e4rme\u00fcbertragung.  Wenn sich das System in einem eigenen Zustand des internen thermodynamischen Gleichgewichts befindet, ist seine Temperatur durchgehend gleichm\u00e4\u00dfig.  Wenn das Volumen und andere umfangreiche Zustandsvariablen, abgesehen von der Entropie, w\u00e4hrend des Prozesses konstant gehalten werden, muss die \u00fcbertragene W\u00e4rme als erh\u00f6hte Temperatur und Entropie erscheinen.  In einem gleichm\u00e4\u00dfigen Gravitationsfeld ist der Druck des Systems unten gr\u00f6\u00dfer als oben.Per Definition unterscheidet sich die relevante Kardinalenergiefunktion von der potentiellen Gravitationsenergie des Gesamtsystems;  Letzteres kann sich auch aufgrund von Gravitationsarbeiten \u00e4ndern, die von der Umgebung des Systems ausgef\u00fchrt werden.  Die potentielle Gravitationsenergie des Systems ist neben seinen anderen Komponenten, n\u00e4mlich seiner thermodynamischen (z. B. internen) Kardinalenergie und seiner kinetischen Energie als Ganzes in Bewegung, eine Komponente seiner Gesamtenergie.Siehe auch[edit]Verweise[edit]^ ein b c Guggenheim, EA (1985). Thermodynamik.  Eine fortschrittliche Behandlung f\u00fcr Chemiker und Physiker, siebte Ausgabe, Nordholland, Amsterdam, ISBN 0444869514.^ ein b Jackson, JD (1975). Klassische Elektrodynamik, zweite Ausgabe, John Wiley and Sons, New York, ISBN 978-0-471-43132-9.^ Konopinski, EJ (1981). 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