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Arbeit

Der Begriff der Arbeit hat im wissenschaftlich/technischen Bereich andere Bedeutungen als im Bereich der Umgangssprache:

• In der klassischen Mechanik spricht man von Arbeit, wenn eine Kraft einen Körper bei der Bewegung über eine bestimmte Strecke antreibt. Die Arbeit ist dann das Produkt von Kraft und Weglänge, vorausgesetzt dass die Kraft in der Bewegungsrichtung wirkt. Als Beispiel betrachte man ein Auto, welches von seinem Antrieb mit einer Kraft von 500 N (Newton) einen Kilometer weit gefahren wird; der Antrieb leistet dann Arbeit im Umfang von 500 N · 1000 m = 500 kJ = 0,14 kWh. Diese Arbeit entspricht der Menge von mechanischer Energie, die der Antrieb erzeugt.
• In der Thermodynamik bezeichnet man mit Arbeit dasselbe. Die Arbeit gilt hier als eine Prozessgröße. Beispielsweise erfordert der Prozess des Anhebens einer Tonne Wasser auf der Erde um einen Meter eine Arbeitsleistung von ca. 9,8 kJ, wenn keine Reibungsverluste auftreten. Die im Wasser gespeicherte mechanische Energie steigt dann um diesen Betrag.
• Da elektrische Energie annähernd verlustlos in mechanische Energie umgewandelt werden kann und wieder zurück, wird auch das Liefern elektrischer Energie häufig als Arbeit bezeichnet. Stromtarife enthalten deswegen einen Arbeitspreis, der auf jede gelieferte Kilowattstunde berechnet wird.

Als Arbeit bezeichnet man also nur Exergie, keine Anergie.

Die SI-Grundeinheit für die Arbeit ist dieselbe wie für Energie: das Joule. In der Praxis rechnet man aber oft mit Kilowattstunden (kWh), Megawattstunden (MWh), Gigawattstunden (GWh) etc.

Obwohl Arbeit und mechanische bzw. elektrische Energie sehr eng miteinander verbunden sind, bedeuten sie nicht exakt dasselbe. Im Kern spricht man Arbeit bei einem Prozess oder einer Lieferung, also wenn etwas geschieht; Energie dagegen kann ruhend gespeichert sein. Gespeicherte mechanische oder elektrische Energie bedeutet die Fähigkeit, später Arbeit zu leisten.

Als begrifflich unsauber kann man die Praxis betrachten, von Arbeit auch im Zusammenhang mit Wärmelieferungen zu sprechen; Wärme gilt nämlich in der Physik nicht als Arbeit. Jedoch wird im Bereich der Energietechnik oft von Arbeit im Sinne von aufsummierten Energiemengen (zeitlich integrierten Leistungen) gesprochen; man betont damit also die zeitliche Aufsummierung und sagt damit nichts über die betroffene Art von Energie aus. Beispielsweise spricht man bei Wärmepumpen oft von einer Leistungszahl als Maß für die Energieeffizienz in einem bestimmten Betriebszustand, aber von Jahresarbeitszahl bei Berücksichtigung der pro Jahr umgesetzten Energiemengen – auch wenn eine Wärmepumpe natürlich keine Arbeit leistet, sondern Wärme liefert.

Siehe auch: mechanische Energie, Kraft, elektrische Energie, Exergie, Blindarbeit, Wärme, Thermodynamik, Ausfallarbeit, Jahresarbeitszahl