Pagrindinis skirtumas tarp darbo ir šilumos yra tas, kad darbas yra tvarkingas judėjimas viena kryptimi, o šiluma yra atsitiktinis molekulių judėjimas.
Darbas ir šiluma yra dvi svarbiausios termodinamikos sąvokos. Darbas ir šiluma yra labai susiję vienas su kitu, tačiau jie nėra visiškai vienodi. Siekis suprasti darbą ir šilumą siekia seniai. Išvalius šias dvi sąvokas, klasikinė termodinamika tapo viena iš „užbaigtų“fizikos sričių. Ir šiluma, ir darbas yra energijos sąvokos. Šilumos ir darbo teorijos turi didžiulę reikšmę termodinamikai, variklių mechanikai ir mechanizmams.
Kas yra darbas?
Fizikoje darbą apibrėžiame kaip energijos kiekį, kurį perduoda jėga, veikianti per atstumą. Darbas yra skaliarinis dydis, o tai reiškia, kad yra tik darbo dydis, krypties nėra. Apsvarstykite objektą, kurį tempiame ant grubaus paviršiaus. Objektą veikia trintis. Duotiems taškams A ir B tarp jų yra be galo daug takų, todėl yra be galo daug maršrutų, kuriais galima nuvežti dėžutę iš A į B. Jei atstumas, kurį objektas nukeliauja, kai juo keliaujame tam tikru keliu, yra s, trinties ant dėžės atliktas darbas yra F.s, (atsižvelgiant tik į skaliarines reikšmes). Skirtingi keliai turi skirtingas x reikšmes. Todėl atliktas darbas skiriasi.
01 pav. Darbas, atliktas perkeliant objektą „s“atstumu naudojant „F“jėgą
Galime įrodyti, kad darbas priklauso nuo nueito kelio, o tai reiškia, kad darbas yra kelio funkcija. Konservatyviam jėgos laukui atliktą darbą galime priimti kaip valstybės funkciją. SI darbo vienetas yra Džaulis, pavadintas anglų fiziko Jameso Joule garbei. CGS darbo vienetas yra erg. Termodinamikoje, kai sakome, kad darbas, mes paprastai vadiname slėgio darbą, nes vidinis arba išorinis slėgis yra jėgos generatorius, kuris atlieka darbą. Esant pastoviam slėgiui, atliktas darbas yra P. ΔV, kur P – slėgis, o ΔV – tūrio pokytis.
Kas yra šiluma?
Šiluma yra energijos forma. Galime išmatuoti džauliais. Pirmasis termodinamikos dėsnis yra apie energijos išsaugojimą. Jame teigiama, kad į sistemą tiekiama šiluma yra lygi tos sistemos vidiniam energijos prieaugiui ir sistemos atliekamam darbui supančioje aplinkoje. Taigi tai rodo, kad galime šilumą paversti darbu ir atvirkščiai.
02 pav. Ugnis gamina šilumos energiją
Be to, šilumą galime apibrėžti kaip energiją, sukauptą kaip atsitiktinį molekulių ar atomų judėjimą. Šilumos kiekis sistemoje priklauso tik nuo sistemos būsenos; todėl šiluma yra būsenos funkcija.
Kuo skiriasi darbas ir šiluma?
Darbas yra energijos kiekis, perduodamas per atstumą veikiančios jėgos, o šiluma yra tam tikra energijos forma. Pagrindinis skirtumas tarp darbo ir šilumos yra tas, kad darbas yra tvarkingas judėjimas viena kryptimi, o šiluma yra atsitiktinis molekulių judėjimas. Be to, darbas yra kelio funkcija, o šiluma yra būsenos funkcija.
Kaip dar vienas svarbus skirtumas tarp darbo ir šilumos, galime įrodyti, kad darbas gali būti visiškai paverstas šiluma, bet šilumos negalima 100 % paversti darbu. Be to, šiluma yra energijos forma, o darbas yra energijos perdavimo būdas. Toliau pateiktame infografike apie darbo ir karščio skirtumus pateikiamas išsamesnis palyginimas.
Santrauka – darbas prieš karštį
Darbas ir šiluma yra sąvokos, kurias naudojame ir fizikoje, ir chemijoje. Darbas ir šiluma yra tarpusavyje susiję, tačiau tarp jų taip pat yra tam tikrų skirtumų. Pagrindinis skirtumas tarp darbo ir šilumos yra tas, kad darbas yra tvarkingas judėjimas viena kryptimi, o šiluma yra atsitiktinis molekulių judėjimas.
