Różnica między pracą a ciepłem

The kluczowa różnica między pracą a upałem jest to praca jest ruchem uporządkowanym w jednym kierunku, podczas gdy ciepło jest ruchem przypadkowym cząsteczek.

Praca i ciepło to dwie najważniejsze koncepcje termodynamiki. Praca i ciepło są ze sobą ściśle powiązane, ale nie są takie same. Dążenie do zrozumienia pracy i ciepła sięga daleko wstecz. Po wyjaśnieniu tych dwóch koncepcji klasyczna termodynamika stała się jednym z „zakończonych” pól w fizyce. Zarówno ciepło, jak i praca to pojęcia energii. Teorie ciepła i pracy mają ogromne znaczenie w termodynamice, mechanice motorycznej i maszynach.

ZAWARTOŚĆ

1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest praca
3. Co to jest ciepło
4. Porównanie obok siebie - Praca kontra ciepło w formie tabelarycznej
5. Podsumowanie

Czym jest praca?

W fizyce definiujemy pracę jako ilość energii przenoszonej przez siłę działającą na odległość. Praca jest wielkością skalarną, co oznacza, że ​​jest tylko wielkość do pracy, kierunek nie jest obecny. Rozważmy przedmiot, 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, aby poprowadzić skrzynkę od A do B. Jeśli odległość, którą pokonuje obiekt, gdy przemierzamy określoną ścieżkę, 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: Prace wykonane podczas przesuwania odległości „s” obiektu siłą „F”

Możemy udowodnić, że praca zależy od obranej ścieżki, co oznacza, że ​​praca jest funkcją ścieżki. W przypadku konserwatywnego pola siłowego możemy przyjąć pracę wykonaną jako funkcję państwa. Jednostką pracy SI jest Joule, nazwany na cześć angielskiego fizyka Jamesa Joule'a. Jednostką pracy CGS jest erg. W termodynamice, kiedy mówimy o pracy, zwykle mówimy o pracy pod ciśnieniem, ponieważ ciśnienie wewnętrzne lub zewnętrzne jest generatorem siły, który wykonuje pracę. W sytuacji stałego ciśnienia wykonaną pracą jest P.ΔV, gdzie P to ciśnienie, a ΔV to zmiana 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 przyrostowi energii wewnętrznej tego systemu plus pracy wykonanej przez system na otoczeniu. To pokazuje, że możemy przekształcić ciepło w pracę i odwrotnie.

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 jego stanu; 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. Kluczową różnicą między pracą a ciepłem jest to, że praca jest ruchem uporządkowanym w jednym kierunku, podczas gdy ciepło jest ruchem przypadkowym cząsteczek. Ponadto praca jest funkcją ścieżki, ale ciepło jest funkcją stanu.

Jako kolejną ważną różnicę między pracą a ciepłem możemy udowodnić, że pracę można całkowicie przekształcić w ciepło, ale ciepła nie można w 100% przekształcić w pracę. Co więcej, ciepło jest formą energii, podczas gdy praca jest metodą przenoszenia energii. Poniższa infografika na temat różnicy między pracą a ciepłem daje bardziej szczegółowe porównanie.

Podsumowanie - Praca kontra ciepło

Praca i ciepło to pojęcia, których używamy zarówno w fizyce, jak i chemii. Praca i ciepło są ze sobą powiązane, jednak istnieją między nimi pewne różnice. Kluczową różnicą między pracą a ciepłem jest to, że praca jest ruchem uporządkowanym w jednym kierunku, podczas gdy ciepło jest ruchem przypadkowym cząsteczek.

Odniesienie:

1. OpenStaxCollege. „College Physics”. Wprowadzenie do socjologii - 1. wydanie kanadyjskie, BCcampus, 23 stycznia 2012 r. Dostępne tutaj  
2. Jones, Andrew Zimmerman. „Naukowy sposób definiowania energii cieplnej”. ThoughtCo, 11 października 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