Ero työn ja lämmön välillä

avainero työn ja lämmön välillä on se työ on määrätty liike yhteen suuntaan, kun taas lämpö on molekyylien satunnainen liike.

Työ ja lämpö ovat kaksi tärkeintä termodynamiikan käsitettä. Työ ja lämpö ovat toisiinsa voimakkaasti liittyviä, mutta ne eivät ole aivan samoja. Työn ja lämmön ymmärtäminen menee taaksepäin. Kun nämä kaksi käsitettä poistettiin, klassisesta termodynamiikasta tuli yksi fysiikan "valmistuneista" kentistä. Sekä lämpö että työ ovat energian käsitteitä. Lämmön ja työn teorioilla on valtava merkitys termodynamiikassa, moottorin mekaniikassa ja koneissa.

SISÄLLYS

1. Yleiskatsaus ja keskeiset erot
2. Mikä on työ
3. Mikä on lämpö
4. Vertailu rinnakkain - työ vs. lämpö taulukkomuodossa
5. Yhteenveto

Mikä on työ?

Fysiikassa määrittelemme työn energian määränä, jonka siirtää etäisyyden läpi vaikuttava voima. Työ on skalaarimäärä, mikä tarkoittaa, että työskentelyyn on vain suuruusluokkaa, suuntaa ei ole läsnä. Harkitse esinettä, joka vetää karkealle pinnalle. Kohteeseen vaikuttaa kitka. Tietyille pisteille A ja B niiden välillä on ääretön määrä polkuja, siksi on äärettömän monta reittiä ruudun kuljettamiseksi pisteestä A pisteeseen B. Jos esineen kulkema etäisyys, kun otamme sen tietylle polulle, on s, laatikon kitkalla suoritettu työ on Fs (ottaen huomioon vain skalaariarvot). Eri poluilla on erilaiset x-arvot. Siksi tehty työ on erilaista.

Kuva 01: Työt, jotka on tehty siirtäessä esineen etäisyyttä F-voimalla

Voimme todistaa, että työ riippuu valitusta polusta, mikä tarkoittaa, että työ on polun funktio. Konservatiiviselle voimakentälle voimme pitää tehdyn työn valtion funktiona. SI-yksikkö on Joule, joka on nimetty englantilaisen fyysikon James Joulen kunniaksi. CGS: n työyksikkö on erg. Termodynamiikassa, kun sanomme työtä, viitataan yleensä painetyöhön, koska sisäinen tai ulkoinen paine on työn tekevä voimantuottaja. Vakiopainetilanteessa tehty työ on P.ΔV, missä P on paine ja ΔV on tilavuuden muutos.

Mikä on lämpö?

Lämpö on eräs energian muoto. Voimme mitata sen Joulessa. Termodynamiikan ensimmäinen laki koskee energian säästämistä. Siinä todetaan, että järjestelmään syötetty lämpö on yhtä suuri kuin järjestelmän sisäinen energian lisäys plus järjestelmän ympäristöön tekemä työ. Siten tämä osoittaa, että voimme muuntaa lämmön työksi ja päinvastoin.

Kuva 02: Tulipalo tuottaa lämpöenergiaa

Lisäksi voimme määritellä lämpöä energiana, joka on varastoitu molekyylien tai atomien satunnaisiksi liikkeiksi. Lämmön määrä järjestelmässä riippuu vain järjestelmästä, missä järjestelmä on; siksi lämpö on tilan funktio.

Mikä on työn ja lämmön välinen ero??

Työ on etäisyydellä toimivan voiman siirtämää energian määrää, kun taas lämpö on energian muoto. Keskeinen ero työn ja lämmön välillä on, että työ on järjestetty liike yhteen suuntaan, kun taas lämpö on molekyylien satunnainen liike. Lisäksi työ on reitin funktio, mutta lämpö on tilan funktio.

Toisena tärkeänä erotuksena työn ja lämmön välillä voimme todistaa, että työ voidaan muuntaa kokonaan lämmöksi, mutta lämpöä ei voida muuttaa 100%: iin työksi. Lisäksi lämpö on energian muoto, kun taas työ on energian siirtomenetelmä. Seuraava infografia työn ja lämmön erotuksesta antaa tarkemman vertailun.

Yhteenveto - Work vs Heat

Työ ja lämpö ovat käsitteitä, joita käytämme sekä fysiikassa että kemiassa. Työ ja lämpö ovat toisiinsa liittyviä, mutta myös niiden välillä on joitain eroja. Keskeinen ero työn ja lämmön välillä on, että työ on järjestetty liike yhteen suuntaan, kun taas lämpö on molekyylien satunnainen liike.

Viite:

1. OpenStaxCollege. "Opiskelijafysiikka." Johdatus sosiologiaan - 1. Kanadalainen painos, BCcampus, 23. tammikuuta 2012. Saatavilla täältä  
2. Jones, Andrew Zimmerman. "Tieteellinen tapa määritellä lämpöenergia." ThoughtCo, 11. lokakuuta 2018. Saatavilla täältä

Kuvan kohteliaisuus:

1. ”Työ (fysiikka)” kirjoittanut す じ に く シ チ ュ ー - Oma työ, (CC0) Commons Wikimedian kautta  
2. ”624524” (CC0) pikselin kautta