Ключовата разлика между работа и топлина е, че работата е подредено движение в една посока, докато топлината е произволно движение на молекули.
Работата и топлината са двете най-важни понятия на термодинамиката. Работата и топлината са тясно свързани помежду си, но не са съвсем едно и също. Стремежът към разбиране на работата и топлината датира много назад. С изчистването на тези две концепции класическата термодинамика се превърна в една от „завършените“области във физиката. И топлината, и работата са понятия за енергия. Теориите за топлината и работата имат огромно значение в термодинамиката, моторната механика и машините.
Какво е работа?
Във физиката ние определяме работата като количеството енергия, пренесено от сила, действаща на разстояние. Работата е скаларна величина, което означава, че трябва да се работи само с величина, посоката не е налице. Да разгледаме обект, който плъзгаме по грапава повърхност. Върху обекта действа триене. За дадени точки A и B съществува безкраен брой пътища между тях, следователно има безкрайно много маршрути за пренасяне на кутията от A до B. Ако разстоянието, което обектът изминава, когато го вземем по определен път, е s, работата, извършена от триенето върху кутията, е F.s (като се вземат предвид само скаларните стойности). Различните пътища имат различни x стойности. Следователно свършената работа е различна.
Фигура 01: Работа, извършена по време на преместване на обекта на разстояние „s“със сила „F“
Можем да докажем, че работата зависи от изминатия път, което означава, че работата е функция на пътя. За консервативно силово поле можем да приемем извършената работа като функция на състоянието. Единицата за работа в SI е джаул, наречена в чест на английския физик Джеймс Джаул. Работната единица CGS е ерг. В термодинамиката, когато казваме работа, обикновено имаме предвид работата под налягане, тъй като вътрешното или външното налягане е генераторът на сила, който извършва работата. В ситуация на постоянно налягане извършената работа е P. ΔV, където P е налягането, а ΔV е промяната в обема.
Какво е топлина?
Топлината е форма на енергия. Можем да го измерим в джаули. Първият закон на термодинамиката е за запазването на енергията. Той гласи, че топлината, доставена към дадена система, е равна на вътрешното енергийно увеличение на тази система плюс работата, извършена от системата върху околната среда. По този начин това показва, че можем да преобразуваме топлината в работа и обратно.
Фигура 02: Огънят произвежда топлинна енергия
Освен това можем да дефинираме топлината като енергия, съхранена като произволно движение на молекули или атоми. Количеството топлина в една система зависи само от състоянието, в което се намира системата; следователно топлината е функция на състоянието.
Каква е разликата между работа и топлина?
Работата е количеството енергия, прехвърлено от сила, действаща на разстояние, докато топлината е форма на енергия. Ключовата разлика между работата и топлината е, че работата е подреденото движение в една посока, докато топлината е случайното движение на молекулите. Освен това работата е функция на пътя, но топлината е функция на състоянието.
Като друга важна разлика между работа и топлина, можем да докажем, че работата може да бъде напълно преобразувана в топлина, но топлината не може да бъде 100% преобразувана в работа. Освен това топлината е форма на енергия, докато работата е метод за пренос на енергия. Инфографиката по-долу за разликата между работа и топлина дава по-подробно сравнение.
Обобщение – работа срещу топлина
Работа и топлина са понятия, които използваме както във физиката, така и в химията. Работата и топлината са взаимосвързани, но има и някои разлики между тях. Ключовата разлика между работа и топлина е, че работата е подредено движение в една посока, докато топлината е произволно движение на молекули.
