Kluczowa różnica między pracą a ciepłem polega na tym, że praca to uporządkowany ruch w jednym kierunku, podczas gdy ciepło to przypadkowy ruch cząsteczek.

Praca i ciepło to dwa najważniejsze pojęcia termodynamiki . Praca i ciepło są ze sobą ściśle powiązane, ale nie są do końca takie same. Dążenie do zrozumienia pracy i ciepła sięga wstecz. Po wyjaśnieniu tych dwóch koncepcji termodynamika klasyczna stała się jedną z „ukończonych” dziedzin fizyki. Zarówno ciepło, jak i praca są pojęciami energii. Teorie ciepła i pracy mają ogromne znaczenie w termodynamice, mechanice silników i maszynach.

ZAWARTOŚĆ

1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Czym jest praca?
3. Co to jest ciepło?
4. Porównanie obok siebie – praca a ciepło w formie tabelarycznej
5. Podsumowanie

Czym jest praca?

W fizyce pracę definiujemy jako ilość energii przekazywaną przez siłę działającą na odległość. Praca jest wielkością skalarną, co oznacza, że ​​jest tylko ogrom pracy, nie ma kierunku. Rozważmy obiekt, który przeciągamy po szorstkiej powierzchni. Na obiekt działa tarcie . Dla danych punktów A i B istnieje nieskończona liczba ścieżek między nimi, dlatego istnieje nieskończenie wiele dróg, którymi można poprowadzić pudełko z A do B. Jeśli odległość, jaką obiekt pokonuje, gdy poruszamy się po określonej ścieżce, wynosi s, praca wykonana przez tarcie na pudełku to Fs (biorąc pod uwagę tylko wartości skalarne). Różne ścieżki mają różne wartości x. Dlatego wykonana praca jest inna.

Rysunek 01: Praca wykonana podczas przesuwania obiektu na odległość „s” za pomocą siły „F”

Możemy udowodnić, że praca zależy od obranej ścieżki, co oznacza, że ​​praca jest funkcją ścieżki. W przypadku konserwatywnego pola siłowego możemy przyjąć wykonaną pracę jako funkcję stanu. Jednostką pracy SI jest Joule, nazwana na cześć angielskiego fizyka Jamesa Joule'a. Jednostką pracy CGS jest erg. W termodynamice, kiedy mówimy praca, zwykle odnosimy się do pracy ciśnieniowej, ponieważ ciśnienie wewnętrzne lub zewnętrzne jest generatorem siły, który wykonuje pracę. W sytuacji stałego ciśnienia wykonaną pracą jest P.ΔV, gdzie P jest ciśnieniem, a ΔV jest zmianą objętości.

Co to jest ciepło?

Ciepło jest formą energii. Możemy to zmierzyć w dżulach. Pierwsza zasada termodynamiki dotyczy zachowania energii . Stwierdza, że ​​ciepło dostarczane do systemu jest równe wewnętrznemu przyrostowi energii tego systemu plus praca wykonana przez system na otoczeniu. To pokazuje, że możemy zamienić ciepło w pracę i na odwrót.

Rysunek 02: Ogień wytwarza energię cieplną

Ponadto możemy zdefiniować ciepło jako energię zmagazynowaną jako przypadkowy ruch cząsteczek lub atomów. Ilość ciepła w systemie zależy tylko od stanu, w jakim znajduje się system; dlatego ciepło jest funkcją stanu.

Jaka jest różnica między pracą a ciepłem?

Praca to ilość energii przenoszonej przez siłę działającą na odległość, podczas gdy ciepło jest formą energii. Kluczowa różnica między pracą a ciepłem polega na tym, że praca to uporządkowany ruch w jednym kierunku, podczas gdy ciepło to przypadkowy ruch cząsteczek. Co więcej, praca jest funkcją ścieżki, ale ciepło jest funkcją stanu.

Jako kolejna ważna różnica między pracą a ciepłem, możemy udowodnić, że pracę można całkowicie przekształcić w ciepło, ale ciepła nie można w 100% przekształcić w pracę. Ponadto ciepło jest formą energii, a praca metodą przekazywania energii. Poniższa infografika na temat różnicy między pracą a ciepłem daje bardziej szczegółowe porównanie.

Podsumowanie – praca a ciepło

Praca i ciepło to pojęcia, których używamy zarówno w fizyce, jak i chemii. Praca i ciepło są ze sobą powiązane, jednak są też między nimi pewne różnice. Kluczowa różnica między pracą a ciepłem polega na tym, że praca to uporządkowany ruch w jednym kierunku, podczas gdy ciepło to przypadkowy ruch cząsteczek.

Referencja:

1. OpenStaxCollege. „Fizyka uniwersytecka”. Wprowadzenie do socjologii – 1. wydanie kanadyjskie, BCcampus, 23 stycznia 2012 r. Dostępne tutaj
2. Jones, Andrew Zimmerman. „Naukowy sposób definiowania energii cieplnej”. ThoughtCo, 11.10.2018. Dostępne tutaj

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1.”Praca (fizyka)”Autor すじにくシチュー – Praca własna, (CC0) przez Commons Wikimedia
2.”624524” (CC0) przez pxhere

Powiązane posty:

Różnica między punktem zapłonu a punktem pożaru Różnica między systemem izolowanym a systemem zamkniętym