Elementarspeicher

Aus SystemPhysik

Ein homogenes System, dessen Potenzial [math]\varphi_M[/math] nur vom Inhalt der zugehörigen Menge M abhängt, nennt man Elementarspeicher. Das Verhalten eines Elementarspeichers wird durch die Funktion [math]\varphi_M(M)[/math] oder durch die Umkehrfunktion [math]M(\varphi_M)[/math] beschrieben.

Beispiele

Speicher Menge Potenzial
Reservoir Masse Gravitationspotenzial
Membranspeicher Volumen Druck
Kondensator elektrische Ladung elektrisches Potenzial
bewegter Körper Impuls Geschwindigkeit
rotierender Körper Drehimpuls Winkelgeschwindigkeit
Wärmespeicher Entropie Temperatur

Energie

Die Energie eines Elementarspeichers hängt nur von der Speicherfunktion ab. Multipliziert man die Bilanz bezüglich des Speichers

[math]I_M=\dot M[/math]

mit dem Potenzial, erhält man links den zugeordneten Energiestrom. Aus der Energiebilanz folgt dann, dass die rechte Seite gleich der Energieänderungsrate sein muss

[math]I_W=\varphi_MI_M=\varphi_M\dot M=\dot W[/math]

Daraus folgt mit Hilfe der Speicherfunktion

[math]\dot W=\varphi_M\dot M(\varphi)[/math] oder [math]W=\int{\varphi_M\dot M(\varphi)dt}=\int{\varphi_MdM(\varphi)}[/math]