Warum ist Arbeit keine Zustandsfunktion?
Mir ist klar das eine Zustandsfunktion unabhängig vom Weg ist. Zum Beispiel ist die Potentielle Energie wenn ich etwas anheben von h=0m zu h=8m immer die gleiche, egal ob ich dabei von links nach rechts oder im Kreis Schwenke, am Ende kommt es nur auf anfangs und Endzustand an.
Arbeit ist W = F*d, doch warum ist das nicht auch eine Zustandsfunktion? Angenommen ich stehe am fuß eines Berges, ein Freund geht direkt straight von unten zur Spitze (Weg 1) und ich gehe in einer Spirale nach oben (Weg 2), dann haben wir doch trotzdem am Ende die gleiche Arbeit gegen die Gravitationskraft geleistet obwohl wir unterschiedliche Wege genommen haben, selbst wenn ich hoch und runter gehe aber am Ende oben an der Spitze lande, dann habe ich beim runtergehen ja negative Arbeit und beim hochgehen positive geleistet und in der Summe kommt das gleiche raus.
Mir kommt das Gefühl auf, dass mein Gedankenmodell mit Gravitationskraft als konservative Kraft ein Ausnahmebeispiel ist und ich mir eher sowas wie Reibungskraft vorstellen sollte... Weil da leiste ich immer positive Arbeit, auch beim zurückziehen eines Objektes so das ich bei strecken unterschiedlicher Länge unterschiedliche Arbeit leisten muss.
Oder ich Stelle mir ein Wasserbecken mit unterschiedlichen strömungen vor, dann habe ich ja auch die Möglichkeit gegen die stärkste strömung von A nach B zu kommen oder ich suche mir den Weg mit geringsten Wiederstand von A nach B.... Ahhhh
3 Antworten
Arbeit ist W = F*d, doch warum ist das nicht auch eine Zustandsfunktion?
Diese Formel ist ein kompletter Spezialfall für die Berechnung der Arbeit als Wegintegral der Kraft, wenn man sie in einem sogenannten "konservativem Kraftfeld" berechnet. Im Allgemeinen ist die erforderliche Arbeit, um von A nach B zu kommen, nicht nur von Anfangspunkt A und Endpunkt B abhängig, sondern auch vom Weg, über den man von A nach B gekommen ist (Man denke zum Beispiel an Reibungskräfte, die dem Weg entgegengerichtet sind).
Nachtrag nach Ergänzung der Frage:
Mir kommt das Gefühl auf, dass mein Gedankenmodell mit Gravitationskraft als konservative Kraft ein Ausnahmebeispiel ist und ich mir eher sowas wie Reibungskraft vorstellen sollte...
So ist es ...
Zustandsgrößen beschreiben, was sich im System befindet. Sie sind unabhängig von einem zeitlichen Ablauf.
Prozessgrößen beschreiben, was sich an den Systemgrenzen abspielt bzw. welche Energien die Systemgrenzen überschreiten. Das hat immer mit einem zeitlichen Ablauf (Prozess) zu tun.
Mechanische Arbeit findet immer an der Systemgrenze statt, da die Systemgrenze durch die Einwirkung einer Kraft verschoben wird und das verschieben ist ein Phänomen, das mit dem Ablauf von Zeit verbunden ist.
...trotzdem solltest du Widerstand ohne "ie" schreiben!
trotzdem solltest du Widerstand ohne "ie" schreiben!