Verschil tussen werk en warmte

De belangrijk verschil tussen werk en warmte is dat werk is de geordende beweging in één richting terwijl warmte de willekeurige beweging van moleculen is.

Werk en warmte zijn de twee belangrijkste concepten van de thermodynamica. Werk en warmte zijn sterk met elkaar verweven, maar ze zijn niet helemaal hetzelfde. De zoektocht om werk en warmte te begrijpen, gaat ver terug. Met deze twee concepten vrijgemaakt, werd klassieke thermodynamica een van de 'voltooide' velden in de natuurkunde. Zowel warmte als werk zijn concepten van energie. Theorieën over warmte en werk hebben een enorme betekenis in de thermodynamica, motormechanica en machines.

INHOUD

1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is werk
3. Wat is warmte
4. Vergelijking zij aan zij - Work vs Heat in tabelvorm
5. Samenvatting

Wat is werk?

In de natuurkunde definiëren we arbeid als de hoeveelheid energie die wordt overgebracht door een kracht die over een afstand werkt. Werk is een scalaire hoeveelheid, wat betekent dat er maar een magnitude is om te werken, een richting is niet aanwezig. Beschouw een object dat we over een ruw oppervlak slepen. Er is wrijving op het object. Voor gegeven punten A en B bestaat er een oneindig aantal paden tussen hen, daarom zijn er oneindig veel routes om de doos van A naar B te nemen. Als de afstand die het object aflegt als we het op een bepaald pad nemen, is het werk gedaan door wrijving op de doos is Fs, (alleen gezien de scalaire waarden). Verschillende paden hebben verschillende x-waarden. Daarom is het uitgevoerde werk anders.

Figuur 01: Werk gedaan tijdens het verplaatsen van de "s" -afstand van het object met "F" Force

We kunnen bewijzen dat het werk afhangt van het gevolgde pad, wat betekent dat werk een functie van het pad is. Voor een conservatief krachtveld kunnen we het werk doen als een functie van de staat. De SI-eenheid van werk is Joule, genoemd ter ere van de Engelse fysicus James Joule. De CGS-werkeenheid is erg. In de thermodynamica, wanneer we werk zeggen, verwijzen we meestal naar het drukwerk, omdat de interne of externe druk de krachtgenerator is die het werk doet. In een constante druksituatie is het verrichte werk P.ΔV, waarbij P de druk is en AV de verandering in volume is.

Wat is warmte?

Warmte is een vorm van energie. We kunnen het meten in Joule. De eerste wet van de thermodynamica gaat over het behoud van energie. Het stelt dat de warmte die aan een systeem wordt geleverd gelijk is aan de interne energie-toename van dat systeem plus het werk dat door het systeem in de omgeving wordt gedaan. Dit toont dus aan dat we warmte in werk kunnen omzetten, en omgekeerd.

Figuur 02: Vuur produceert warmte-energie

Bovendien kunnen we de warmte definiëren als de energie opgeslagen als willekeurige beweging van moleculen of atomen. De hoeveelheid warmte in een systeem is alleen afhankelijk van de status waarin het systeem zich bevindt; daarom is warmte een functie van de staat.

Wat is het verschil tussen werk en warmte?

Werk is de hoeveelheid energie die wordt overgebracht door een kracht die over een afstand werkt, terwijl warmte een vorm van energie is. Het belangrijkste verschil tussen werk en warmte is dat werk de geordende beweging in één richting is, terwijl warmte de willekeurige beweging van moleculen is. Verder is werk een functie van het pad, maar warmte is een functie van de staat.

Als een ander belangrijk verschil tussen werk en warmte kunnen we bewijzen dat werk volledig kan worden omgezet in warmte, maar warmte kan niet voor 100% worden omgezet in werk. Bovendien is warmte een vorm van energie, terwijl werk een methode is voor het overbrengen van energie. De onderstaande infographic over het verschil tussen werk en warmte geeft een meer gedetailleerde vergelijking.

Samenvatting - Work vs Heat

Werk en warmte zijn concepten die we zowel in de natuurkunde als in de scheikunde gebruiken. Werk en warmte hangen met elkaar samen, maar er zijn ook enkele verschillen tussen hen. Het belangrijkste verschil tussen werk en warmte is dat werk de geordende beweging in één richting is, terwijl warmte de willekeurige beweging van moleculen is.

Referentie:

1. OpenStaxCollege. "College Physics." Inleiding tot de sociologie - 1e Canadese editie, BCcampus, 23 januari 2012. Beschikbaar Hier  
2. Jones, Andrew Zimmerman. "Een wetenschappelijke manier om warmte-energie te definiëren." ThoughtCo, 11 oktober 2018. Beschikbaar Hier

Afbeelding met dank aan:

1. "Werk (fysica)" door す じ に く シ チ ュ ー - Eigen werk, (CC0) via Commons Wikimedia  
2. "624524" (CC0) via pxhere