Druck mal Volumen eines Gases - gibt es einen anderen Ausdruck (bzw. Einheit) für das Ganze?
Ist das die Energie des Gases?
4 Antworten
Die Einheit ist wie du offenbar bemerkt hast Energie und tatsächlich gibt es Spezielfälle (siehe Antwort zur Volumenarbeit), in denen dieses Produkt auch ein valides Maß für eine Energieänderung (Arbeit) darstellt.
Im allgemeinen ist dieser Ausdruck aber kein Maß für die Gesamtenergie eines Gases, hier spielen viele Faktoren, wie Anziehungskräfte zwischen den Gasteilchen und innere Freiheitsgrade, wie Rotation eine entscheidende Rolle, der Druck ist lediglich ein Maß für den mittleren Impuls der Teilchen, was durchaus mit der Energie verknüpft ist, diese aber nicht hinreichend beschreibt.
Im der durchaus relevanten Näherung eines Gases als sogenanntes "ideales Gas", lässt sich aber ein Zusammenhang finde mit:
pV = NkT
E = 3/2 NkT
Ergibt sich:
pV = 2/3 E
Folglich ist in diesem Fall der Druck tatsächlich ein Maß für die gesamte Energie, allgemeingültig ist das aber nicht.
Eine besondere Bezeichnung für den Ausdruck ist mir ebenfalls nicht bekannt.
Einheit von p * V = N/m^2 * m^3 = Nm = J
Nm ist die typische Einheit für eine Arbeit (W = F * s) bzw. J für einen Energieinhalt
Dieser Wert p * V gibt in der Tat an, welcher Energieinhalt in einem komprimierten Gas steckt, sofern bei dessen Entspannung die Temperatur konstant bleibt. Dieser Energiegehalt kann z.B dazu benutzt werden, einen Kolben nach außen zu schieben und dadurch Arbeit zu leisten.
Wieviel Nutzarbeit aus p1 * V1 tatsächlich gewonnen werden kann, hängt vom Enddruck ab und es gilt für die Volumenänderungsarebit Wv
-Wv = p1 * V1 * ln(p2/p1)
Zusammenfassung: der Ausdruck p * V ist proportionaler zu der Arbeit, die das komprimierte Gas leisten kann. Der tatsächliche Wert muss dann noch mit dem natürlichen Logarithmus aus dem Druckverhältnis multipliziert werden.
Betrachtet man die Einheit dann wäre das Energie, ja.
[p*V] = [F/A * V] = [F*s] = kg*m^2/s^2 = J.
