Kann man in Physik Energie und Arbeit so beliebig "vertauschen"?

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7 Antworten

Da hat dein Lehrer Schwierigkeiten mit der Begrifflichkeit der Thermodynamik, was selbst bei Physikern nicht selten vorkommt. Thermodynamik ist auch bei Physikern eines der unbeliebtesten Fächern und da hast du den Lehrer tatsächlich beim Schlusen erwischt.

Arbeit ist mechanische Energie, die die Systemgrenze überschreitet.
Daher nimmt der Energiegehalt des Systems (des Körpers) genau um den
Betrag der Arbeit zu. Arbeit W ist immer definiert als Kraft mal Weg (vektoriell bzw. in Verschieberichtung).

Arbeit wird mit W bezeichnet, die Energie des Körpers wird mit E bezeichnet.

Korrekt wäre also:
Whub = ΔEpot = m * g * Δh

Wpot gibt es nicht.

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Kommentar von lateinchiller
07.03.2017, 18:27

Danke für die Antwort. Dann spreche ich ihn mal drauf an.

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Kommentar von lateinchiller
07.03.2017, 18:35

Also kann ich als Begründung da so mit ankommen: Arbeit ist ja nur das, was man dem Körper gerade zufügt und der Betrag der Arbeit addiert sich dann zur Energie. Da der Körper vorher aber schon Energie gehabt haben kann, kann man in diesem Fall nicht sagen: Wpot = Epot.

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Wenn Du die Hantel nach oben bewegst, dann verrichtest Du die Hubarbeit W(Hub) = m · g · h

Um diesen Betrag nimmt die Lageenergie der Hantel zu.

Somit ist die von Dir aufgewandte Hubarbeit verlustlos als Lageenergie W(Lage) = m · g · h in der Hantel gespeichert.

Man kann deshalb Lageenergie und aufgewandte Hubarbeit durch die gleiche Formel berechnen. Aus diesem Grund wird die Arbeit und die Energie in der Einheit 1 J angegeben.

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Kommentar von lateinchiller
07.03.2017, 18:30

Das ist aber keine konkrete Antwort auf meine Frage.

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Kommentar von lateinchiller
07.03.2017, 18:43

Kein Problem ;-)

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Nein. Arbeit ist eine Form der Energie, aber die beiden Begriffe sind nicht ganz  gleich. Wenn Du eine schwere Kiste horizontal auf dem Boden verschiebst, leistest du viel Arbeit. Diese wird durch die Reibung in Wärme umgesetzt. Die Energie verschwindet nicht, aber ist nicht mehr brauchbar.

W_kin = m×g×h

Übrigens ist es zwar Arbeit; diese wird aber nicht in kinetische, sondern in potenzielle Energie umgesetzt. Die Formel für kinetische Energie ist (m*v^2)/2.

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Kommentar von lateinchiller
07.03.2017, 18:16

Was sagtst du dann zur der Schreibweise meines Lehrers (siehe oben) ? Falsch oder geht noch durch ?

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Arbeit ist eine Prozessgröße, die beschreibt , wie viel Energie ein System mit einem anderen System über den Impuls austauscht. Daher ist Arbeit niemals in einem System enthalten , die Frage, wie viel mehr Arbeit in einem Körper steckt, ist also physikalisch vollkommen unsinnig, da es keinen Zustand beschreibt, könnte man auf diese Größe auch ohne Verlust verzichten.

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Kommentar von lks72
07.03.2017, 18:37

und ob dein Lehrer mit Wkin jetzt wirklich Arbeit oder einfach potentielle Energie meint, musst du ihn mal fragen. Wenn es die Energiemenge ist, die der Körper bekommen hat, dann sollte man, vor allem in der Schule, auf jeden Fall Ekin nehmen, um klarzustellen, dass es um eine Energiemenge geht, die in einem Objekt enthalten ist, das kann Arbeit niemals sein.

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Kommentar von lks72
07.03.2017, 18:37

meine natürlich kinetische Energie

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Kommentar von lateinchiller
07.03.2017, 18:42

Dann kläre ich das mal, dank Dir !

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Physikalisch ist beides absolut identisch!

Man sollte es nur begrifflich unterscheiden:

Arbeit wird meist als Prozess verstanden:
• Arbeit wird „verrichtet“ (der Ausdruck „geleistet“ ist zu vermeiden!)
• Arbeit ist Energieübertragung, Energietransfer
• Arbeit ist meist "sichtbar", z.B. in Form mechanischer Arbeit, Bewegung, Veränderung.

Energie wird meist als Zustand verstanden:
• Energie ist gespeichert oder "vorhanden"
• Energie wird umgesetzt oder umgewandelt
• Energie ist noch nicht oder bereits verrichtete Arbeit
• „Wärme“ ist ein weiterer Begriff: Für „Innere Energie“.

Ich empfehle allen dringend, immer nur Energie und vor allem das Symbol E zu verwenden, nicht etwa W.

Oder was fängt der Durchschnittsschüler und Student (und Lehrer!) mit folgender "korrekter" Angabe an:

W = 37 Wh  ???????????

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Kommentar von Hamburger02
07.03.2017, 21:28

Der Rest stimmt, aber den Satz
Physikalisch ist beides absolut identisch!

würde ich nicht unterschreiben, weil wir uns in unterschiedlichen Kategorien bewegen..

"Energie" ist der allgemeine Oberbegriff.

Der wird nun unterteilt in Prozessgrößen, z.B. Arbeit, Wärme oder elektrische Energie

und in Zustandsgrößen wie z.B. innere Energie, kinetische Energie oder chemische Energie.

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Kommentar von lateinchiller
08.03.2017, 15:49

Danke für diese ausführliche Erklärung.

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Das hängt von eurer Definition von "Arbeit" ab.

Ich kenne da einige Definitionen, von völliger Vertauschbarkeit der Begriffe bis "Arbeit = ausgetauschte mechanische Energie".

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Kommentar von lateinchiller
07.03.2017, 18:23

Und ist das auch ok so, also kann man W_pot/W_kin etc. auch sagen in diesem Zusammenhang von der Beispielaufgabe ?

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Energie und Arbeit sind physikalisch gesehen äquivalente Größen. Ich sehe also nicht, was man dem Lehrer da ankreiden könnte.

"Energie" wird aber allgemeiner verwendet. "Arbeit" bezieht sich eher auf den Bereich der Mechanik. 

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