Highway hat geschrieben:Mal anders: Luftpumpe! Der Kolben ist ganz eingeschoben, das Kammervolumen V1 ist somit Null und nun wird der Kolben ausgezogen, so dass sich das Volumen auf V2 auf 0,15m³ vergrößert. (Ist eine unrealistisch große Luftpumpe, soll aber nichts zur Sache tun). Der Druck in der Kammer ist, idealisierte Bedingungen wie Reibungsfreiheit usw. wie immer vorausgesetzt, immer gleich dem äußeren Luftdruck.
Frage: Welche Arbeit muss dafür aufgewendet werden um den Kolben zu bewegen? Es soll nur der idealisierte Zusammenhang Druck und Volumen interessieren!
Eine Luftpumpe ist ja ein gutes Beispiel. Nehmen wir mal ein riesiges Treckerrad, welches bereits auf p2 aufgepumpt ist. das Volumen ist groß genug, daß ein einzelner Pumpenhub den Reifeninnendruck p2 vernachlässigbar erhöht. Mit anderen Worten, der Reifeninnendruck p2 sei konstant. Man kann auch zusätzlich ein Überdruckventil einbauen, welches bei >p2 anspricht und so den Reifeninnendruck exakt konstant hält.
So und nun ans Werk.

- Kolbenverdichter.JPG (18.44 KiB) 7035-mal betrachtet
1.- Kolben ganz eingeschoben, Pumpenvolumen Vo=0. Außendruck p1. Punkt 0 im Diagramm.
2.- Kolben ganz herausziehen auf Pumpenvolumen V1, Pumpeninnendruck gleichbleibend p1 (Atmoshärendruck). Punkt 1 im Diagramm. Keine Arbeit erforderlich.
3.- Kolben reinschieben auf Pumpenvolumen V2, Pumpeninnendruck erhöht sich von p1 auf den Reifeninnendruck p2. Punkt 2 im Diagramm. Arbeit erforderlich.
4.- Kolben weiter reinschieben auf Pumpenvolumen Vo. Pumpeninnendruck gleichbleibend p2. Punkt 3 im Diagramm. Arbeit erforderlich.
Die Gesamtarbeit für einen Zyklus beinhaltet die schraffierte Fläche.
Bevor du nun 2. und 4. für widersprüchlich hältst.
Bei 1. ist beidseitig auf dem Kolben der gleiche Druck. Der Kolben ist kräftefrei.
Bei 4. ist beidseitig auf dem Kolben ein Druckunterschied p2-p1. Das heißt, auf den Kolben wirkt eine rücktreibende Kraft. Du mußt ständig mit dieser Kraft gegen den Kolben drücken und wenn du ihn mit dieser Kraft bewegst, leistest du Arbeit.Was du ja auch ganz praktisch spürst. Auch schon bei der Fahrradpumpe.
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