Kľúčový rozdiel medzi prácou a teplom je v tom, že práca je usporiadaný pohyb v jednom smere, zatiaľ čo teplo je náhodný pohyb molekúl.
Práca a teplo sú dva najdôležitejšie pojmy termodynamiky. Práca a teplo spolu úzko súvisia, ale nie sú úplne rovnaké. Snaha pochopiť prácu a teplo siaha ďaleko do minulosti. Po odstránení týchto dvoch pojmov sa klasická termodynamika stala jednou z „dokončených“oblastí fyziky. Teplo aj práca sú pojmy energie. Teórie tepla a práce majú obrovský význam v termodynamike, mechanike motorov a strojových zariadeniach.
Čo je práca?
Vo fyzike definujeme prácu ako množstvo energie prenesené silou pôsobiacou na vzdialenosť. Práca je skalárna veličina, čo znamená, že treba pracovať len v určitej veľkosti, smer nie je prítomný. Uvažujme o predmete, ktorý ťaháme po drsnom povrchu. Na predmet pôsobí trenie. Pre dané body A a B medzi nimi existuje nekonečné množstvo ciest, preto existuje nekonečne veľa ciest, ktorými sa dá krabica dostať z A do B. Ak vzdialenosť, ktorú objekt prejde, keď sa dostaneme na určitú dráhu, je s, práca vykonaná trením na krabici je F.s, (berúc do úvahy iba skalárne hodnoty). Rôzne cesty majú rôzne hodnoty x. Preto je vykonaná práca odlišná.
Obrázok 01: Práca vykonaná pri presúvaní objektu na vzdialenosť „s“silou „F“
Môžeme dokázať, že práca závisí od prejdenej cesty, čo znamená, že práca je funkciou cesty. Za konzervatívne silové pole môžeme brať vykonanú prácu ako funkciu štátu. Pracovnou jednotkou SI je Joule, pomenovaná na počesť anglického fyzika Jamesa Jouleho. Pracovnou jednotkou CGS je erg. V termodynamike, keď hovoríme práca, zvyčajne hovoríme o tlakovej práci, pretože vnútorný alebo vonkajší tlak je generátor sily, ktorý vykonáva prácu. V situácii konštantného tlaku je vykonaná práca P. ΔV, kde P je tlak a ΔV je zmena objemu.
Čo je teplo?
Teplo je forma energie. Môžeme to merať v Jouloch. Prvý zákon termodynamiky hovorí o zachovaní energie. Uvádza, že teplo dodávané do systému sa rovná prírastku vnútornej energie tohto systému plus práci vykonanej systémom na okolí. To teda ukazuje, že vieme premeniť teplo na prácu a naopak.
Obrázok 02: Oheň produkuje tepelnú energiu
Okrem toho môžeme teplo definovať ako energiu uloženú ako náhodný pohyb molekúl alebo atómov. Množstvo tepla v systéme závisí len od stavu, v ktorom sa systém nachádza; preto je teplo funkciou stavu.
Aký je rozdiel medzi prácou a teplom?
Práca je množstvo energie prenesené silou pôsobiacou na diaľku, zatiaľ čo teplo je forma energie. Kľúčový rozdiel medzi prácou a teplom je v tom, že práca je usporiadaný pohyb v jednom smere, zatiaľ čo teplo je náhodný pohyb molekúl. Okrem toho, práca je funkciou cesty, ale teplo je funkciou stavu.
Ako ďalší dôležitý rozdiel medzi prácou a teplom môžeme dokázať, že práca sa dá úplne premeniť na teplo, ale teplo sa nedá na 100 % premeniť na prácu. Okrem toho je teplo formou energie, zatiaľ čo práca je spôsob prenosu energie. Nižšie uvedená infografika o rozdiele medzi prácou a teplom poskytuje podrobnejšie porovnanie.
Zhrnutie – Práca vs teplo
Práca a teplo sú pojmy, ktoré používame vo fyzike aj chémii. Práca a teplo sú vzájomne prepojené, no sú medzi nimi aj určité rozdiely. Kľúčový rozdiel medzi prácou a teplom je v tom, že práca je usporiadaný pohyb v jednom smere, zatiaľ čo teplo je náhodný pohyb molekúl.
