Was ist Volumenarbeit?

3 Antworten

Wenn Du eine Spritze mit einem Reaktionsgemisch hast und dabei entsteht ein Gas, dann drückt das Gas den Stempel aus der Spritze.

Stellst Du alles aufrecht, könnte man so etwas anheben, verrichtet also Hubarbeit (Whub=mgh). So wird zB ein Verbrennungsmotor angetrieben!

Tatsächlich braucht man aber weder eine Masse, noch den Stempel. Das entstehende Gas arbeitet gegen den Außendruck, was genauso eine Arbeit darstellt!

W(Vol)=p×ΔV=p×A×Δh=F/A×A×Δh=F×Δh=F(g)×Δh=mgh

Schafft man es das Reaktionsgemisch druckfest einzusperren, kann die Volumenarbeit nicht frei werden. Tatsächlich erwärmt sich dann das Reaktionsgemisch bei einer exothermen Reaktion stärker.

Ich bin kein Physiker, aber als "Schnellschuß aus der Hüfte" würde ich mir das so erklären:

Reaktionswärme erhitzt das Medium,
durch die höhere Temperatur steigt bei gleichem Volumen der Druck im Medium,
durch den Druck dehnt es sich aus (und verrichtet dabei ggf. Arbeit),
dadurch kühlt es wieder ab.
Ergebnis: Gleiche Temperatur wie vorher, aber größeres Volumen und bei der Ausdehnung Energie von Wärme in Arbeit umgesetzt.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung

Ein Teil der Reaktionsenergie wird in Volumenarbeit umgesetzt. Die Reaktionsenergie setzt sich also aus Reaktionsenthalpie und Volumenarbeit zusammen.
Entscheidend ist die Volumenarbeit, also die Differenz zwischen Reaktionsenergie und Reaktionsenthalpie, nur dann, wenn Gase im Spiel sind, oder hohe Drücke.

Was Volumenarbeit ist, wurde schon erklärt. Ggf. kannst du noch mal nachfragen.