Hallo,
ich frage hier nicht, ob Volumenarbeit oder chemische Wechselwirkungen die Temperatur des Systems erhöhen könnten (was sie können), sondern ganz einfach: Hat die Systemgröße (Druck und Volumen) eine Auswirkung auf die innere Energie U (in einem geschlossenen System)?
Zuerst dachte ich, dass sich Druckenergie nicht innerhalb des Systems nutzen ließe, aber dann bin ich auf folgende Idee gekommen, die Druckenergie zu nutzen:
Man baut in einem geschlossenen System ein luftdichten Raum, der noch denselben Druck wie im System besitzt. Danach leistet man am System isotherme Volumenarbeit und kann durch Ausgleich der Drücke Energie (bspw. elektrische) innerhalb des Systems teilweise zurückgewinnen.
Demnach müsste die Innere Energie den Druck und das Volumen berücksichtigen, da ja keine Energie mit der Umgebung ausgetauscht wurde und deshalb die innere Energie seit der Volumenarbeit konstant geblieben ist.
Ein anderes Gedankenexperiment führt jedoch zu einem anderen Ergebnis.
Dass die innere Energie nicht den Druck und das Volumen berücksichtigt, kann man folgendermaßen herleiten:
Man hat einen großen Raum voller ideales Gas. Jedes Mal, wenn sich Gasmoleküle von der Systemwand entfernen entsteht eine Einbuchtung an dieser Stelle, ohne dass dem System in irgendeiner Weise Energie zugeführt werden würde. Mit zunehmender Zeit wird die Wahrscheinlichkeit für eine Volumenabnahme immer größer. Man verkleinert das Volumen und erhöht den Druck ohne Energie an das System zu geben. Ab einen gewissen Grad wird es unrealistisch unwahrscheinlich, dass sich das System noch verkleinert. Diese Unstimmigkeit ignoriere ich einfach mal.
Dasselbe kann man mit der Ausdehnung machen. Man hat ein System voller ideales Gas und dehnt die Systemgrenzen aus. Die innere Energie bleibt konstant, zumindest dachte ich das zuerst. Ich bin auf die Idee gekommen, dass sich die potentielle Energie innerhalb des Systems bei Volumenänderung verändern könnte: Wenn man ein Haufen Elektronen hat steigt oder sinkt die potentielle Energie, je nach Verteilung der Elektronen innerhalb des Systems.
Dennoch hat das eine Gedankenexperiment zur Volumenverkleinerung zu einem anderen Ergebnis geführt. Wo liegt mein Denkfehler?
Wieso ist das Atemgas und nicht der Druck das Problem?
Und wenn der Rekord bei 68 Bar liegt, wie viel hält dann ein „normaler“ mensch aus?