Ključna razlika med delom in toploto je, da je delo urejeno gibanje v eno smer, medtem ko je toplota naključno gibanje molekul.
Delo in toplota sta dva najpomembnejša pojma termodinamike. Delo in toplota sta med seboj močno povezana, vendar nista povsem enaka. Prizadevanje za razumevanje dela in toplote sega daleč nazaj. Z razjasnitvijo teh dveh konceptov je klasična termodinamika postala eno od "dokončanih" področij v fiziki. Tako toplota kot delo sta pojma energije. Teorije o toploti in delu imajo velik pomen v termodinamiki, motorni mehaniki in strojih.
Kaj je delo?
V fiziki definiramo delo kot količino energije, ki jo prenese sila, ki deluje na daljavo. Delo je skalarna količina, kar pomeni, da obstaja le velikost za delo, smer pa ni prisotna. Predstavljajte si predmet, ki ga vlečemo po grobi površini. Na predmetu deluje trenje. Za dani točki A in B obstaja neskončno število poti med njima, zato obstaja neskončno veliko poti, po katerih se škatla pelje od A do B. Če je razdalja, ki jo predmet prepotuje, ko ga peljemo po določeni poti, s, delo, ki ga opravi trenje na škatli, je F.s (upoštevajoč samo skalarne vrednosti). Različne poti imajo različne vrednosti x. Zato je opravljeno delo drugačno.
Slika 01: Delo, opravljeno med premikanjem predmeta na razdaljo “s” s silo “F”
Dokažemo lahko, da je delo odvisno od opravljene poti, kar pomeni, da je delo funkcija poti. Za konzervativno polje sil lahko vzamemo opravljeno delo kot funkcijo stanja. Enota za delo SI je Joule, imenovana v čast angleškega fizika Jamesa Joula. Enota dela CGS je erg. V termodinamiki, ko rečemo delo, običajno mislimo na tlačno delo, ker je notranji ali zunanji tlak generator sile, ki opravi delo. V razmerah stalnega tlaka je opravljeno delo P. ΔV, kjer je P tlak in ΔV sprememba prostornine.
Kaj je Heat?
Toplota je oblika energije. Lahko ga merimo v Joulih. Prvi zakon termodinamike govori o ohranjanju energije. Navaja, da je toplota, dovedena v sistem, enaka prirastku notranje energije tega sistema plus delu, ki ga sistem opravi na okolico. To torej dokazuje, da lahko pretvorimo toploto v delo in obratno.
Slika 02: Ogenj proizvaja toplotno energijo
Poleg tega lahko definiramo toploto kot energijo, shranjeno kot naključno gibanje molekul ali atomov. Količina toplote v sistemu je odvisna le od stanja, v katerem je sistem; zato je toplota funkcija stanja.
Kakšna je razlika med delom in vročino?
Delo je količina energije, ki jo prenese sila, ki deluje na daljavo, medtem ko je toplota oblika energije. Ključna razlika med delom in toploto je, da je delo urejeno gibanje v eno smer, medtem ko je toplota naključno gibanje molekul. Poleg tega je delo funkcija poti, toplota pa funkcija stanja.
Še ena pomembna razlika med delom in toploto je, da lahko dokažemo, da je delo mogoče popolnoma pretvoriti v toploto, toplote pa ni mogoče 100 % pretvoriti v delo. Poleg tega je toplota oblika energije, medtem ko je delo način prenosa energije. Spodnja infografika o razliki med delom in toploto daje podrobnejšo primerjavo.
Povzetek – delo proti vročini
Delo in toplota sta pojma, ki ju uporabljamo tako v fiziki kot v kemiji. Delo in toplota sta medsebojno povezana, vendar so med njima tudi nekatere razlike. Ključna razlika med delom in toploto je, da je delo urejeno gibanje v eno smer, medtem ko je toplota naključno gibanje molekul.
