Klíčový rozdíl mezi prací a teplem je ten, že práce je uspořádaný pohyb v jednom směru, zatímco teplo je náhodný pohyb molekul.
Práce a teplo jsou dva nejdůležitější pojmy termodynamiky. Práce a teplo spolu úzce souvisí, ale nejsou úplně stejné. Snaha porozumět práci a horku sahá daleko do minulosti. Po vyjasnění těchto dvou pojmů se klasická termodynamika stala jedním z „dokončených“oborů fyziky. Teplo i práce jsou pojmy energie. Teorie tepla a práce mají obrovský význam v termodynamice, mechanice motorů a strojů.
Co je práce?
Ve fyzice definujeme práci jako množství energie přenesené silou působící na vzdálenost. Práce je skalární veličina, což znamená, že je třeba pracovat pouze v určité velikosti, směr není přítomen. Uvažujme předmět, který táhneme po drsném povrchu. Na předmět působí tření. Pro dané body A a B mezi nimi existuje nekonečně mnoho cest, proto existuje nekonečně mnoho cest, jak dostat krabici z A do B. Je-li vzdálenost, kterou objekt urazí, když jej vezmeme na určitou dráhu, s, práce vykonaná třením na krabici je F.s, (vzhledem pouze ke skalárním hodnotám). Různé cesty mají různé hodnoty x. Proto je odvedená práce odlišná.
Obrázek 01: Práce provedená během přesunu objektu na vzdálenost „s“silou „F“
Můžeme dokázat, že práce závisí na zvolené cestě, což znamená, že práce je funkcí cesty. U konzervativního silového pole můžeme brát vykonanou práci jako funkci státu. Pracovní jednotkou SI je Joule, pojmenovaná na počest anglického fyzika Jamese Jouleho. Pracovní jednotkou ČGS je erg. V termodynamice, když říkáme práce, obvykle označujeme tlakovou práci, protože vnitřní nebo vnější tlak je generátor síly, který vykonává práci. V situaci konstantního tlaku je vykonaná práce P. ΔV, kde P je tlak a ΔV je změna objemu.
Co je teplo?
Teplo je forma energie. Můžeme to měřit v joulech. První zákon termodynamiky je o zachování energie. Uvádí, že teplo dodávané do systému se rovná přírůstku vnitřní energie tohoto systému plus práci, kterou systém vykonal na okolí. To tedy ukazuje, že můžeme přeměnit teplo na práci a naopak.
Obrázek 02: Oheň produkuje tepelnou energii
Dále můžeme teplo definovat jako energii uloženou jako náhodný pohyb molekul nebo atomů. Množství tepla v systému závisí pouze na stavu, ve kterém se systém nachází; proto je teplo funkcí stavu.
Jaký je rozdíl mezi prací a teplem?
Práce je množství energie přenesené silou působící na vzdálenost, zatímco teplo je forma energie. Klíčový rozdíl mezi prací a teplem je v tom, že práce je uspořádaný pohyb v jednom směru, zatímco teplo je náhodný pohyb molekul. Dále, práce je funkcí cesty, ale teplo je funkcí stavu.
Jako další důležitý rozdíl mezi prací a teplem můžeme dokázat, že práci lze zcela přeměnit na teplo, ale teplo nelze 100% přeměnit na práci. Kromě toho je teplo formou energie, zatímco práce je způsob přenosu energie. Níže uvedená infografika o rozdílu mezi prací a teplem poskytuje podrobnější srovnání.
Shrnutí – Práce vs teplo
Práce a teplo jsou pojmy, které používáme ve fyzice i chemii. Práce a teplo spolu souvisí, ale i mezi nimi jsou určité rozdíly. Klíčový rozdíl mezi prací a teplem je v tom, že práce je uspořádaný pohyb v jednom směru, zatímco teplo je náhodný pohyb molekul.
