Differenza tra lavoro e calore

Il differenza fondamentale tra lavoro e calore è quello il lavoro è il movimento ordinato in una direzione, mentre il calore è il movimento casuale delle molecole.

Lavoro e calore sono i due concetti più importanti della termodinamica. Il lavoro e il calore sono altamente interrelati l'uno dall'altro, ma non sono esattamente gli stessi. La ricerca per capire il lavoro e il calore va molto indietro. Con questi due concetti chiariti, la termodinamica classica divenne uno dei campi "completati" in fisica. Sia il calore che il lavoro sono concetti di energia. Le teorie sul calore e sul lavoro hanno un enorme significato in termodinamica, meccanica motoristica e macchinari.

CONTENUTO

1. Panoramica e differenza chiave
2. Cos'è il lavoro
3. Cos'è il calore
4. Confronto affiancato - Lavoro vs calore in forma tabulare
5. Sommario

Cos'è il lavoro?

In fisica, definiamo il lavoro come la quantità di energia trasferita da una forza che agisce attraverso una distanza. Il lavoro è una quantità scalare, il che significa che c'è solo una grandezza per funzionare, una direzione non è presente. Considera un oggetto che trasciniamo su una superficie ruvida. C'è attrito che agisce sull'oggetto. Per i punti dati A e B, esiste un numero infinito di percorsi tra loro, quindi, ci sono infiniti percorsi per prendere il riquadro da A a B. Se la distanza percorsa dall'oggetto quando la percorriamo su un determinato percorso è, s, il lavoro svolto per attrito sulla scatola è Fs, (considerando solo i valori scalari). Percorsi diversi hanno valori x diversi. Pertanto, il lavoro svolto è diverso.

Figura 01: lavoro svolto durante lo spostamento della distanza "s" dell'oggetto con la forza "F"

Possiamo dimostrare che il lavoro dipende dal percorso intrapreso, il che significa che il lavoro è una funzione del percorso. Per un campo di forza conservativo, possiamo svolgere il lavoro come funzione dello stato. L'unità di lavoro SI è Joule, chiamata in onore del fisico inglese James Joule. L'unità di lavoro CGS è erg. In termodinamica, quando diciamo lavoro, di solito ci riferiamo al lavoro a pressione, perché la pressione interna o esterna è il generatore di forza che fa il lavoro. In una situazione di pressione costante, il lavoro svolto è P.ΔV, dove P è la pressione e ΔV è il cambiamento di volume.

Cos'è il calore?

Il calore è una forma di energia. Possiamo misurarlo in Joule. La prima legge della termodinamica riguarda la conservazione dell'energia. Dichiara che il calore fornito ad un sistema è uguale all'incremento energetico interno di quel sistema più il lavoro svolto dal sistema sull'ambiente circostante. Quindi, questo dimostra che possiamo convertire il calore in lavoro e viceversa.

Figura 02: il fuoco produce energia termica

Inoltre, possiamo definire il calore come l'energia immagazzinata come movimento casuale di molecole o atomi. La quantità di calore in un sistema dipende solo dallo stato in cui si trova il sistema; quindi, il calore è una funzione di stato.

Qual è la differenza tra lavoro e calore?

Il lavoro è la quantità di energia trasferita da una forza che agisce attraverso una distanza mentre il calore è una forma di energia. La differenza chiave tra lavoro e calore è che il lavoro è il movimento ordinato in una direzione, mentre il calore è il movimento casuale delle molecole. Inoltre, il lavoro è una funzione del percorso, ma il calore è una funzione di stato.

Come un'altra importante differenza tra lavoro e calore, possiamo dimostrare che il lavoro può essere completamente convertito in calore, ma il calore non può essere convertito al 100% al lavoro. Inoltre, il calore è una forma di energia, mentre il lavoro è un metodo per trasferire energia. L'infografica sottostante sulla differenza tra lavoro e calore offre un confronto più dettagliato.

Riepilogo: lavoro vs calore

Lavoro e calore sono concetti che usiamo sia in fisica che in chimica. Il lavoro e il calore sono interrelati, tuttavia ci sono alcune differenze tra di loro. La differenza chiave tra lavoro e calore è che il lavoro è il movimento ordinato in una direzione, mentre il calore è il movimento casuale delle molecole.

Riferimento:

1. OpenStaxCollege. "Fisica universitaria". Introduzione alla sociologia - 1ª edizione canadese, BCcampus, 23 gennaio 2012. Disponibile qui  
2. Jones, Andrew Zimmerman. "Un modo scientifico per definire l'energia termica". ThoughtCo, 11 ottobre 2018. Disponibile qui

Cortesia dell'immagine:

1. "Lavoro (fisica)" di す じ に く シ チ ー ー - Opera personale, (CC0) via Commons Wikimedia  
2. "624524" (CC0) tramite pxhere