Ključna razlika između rada i topline je u tome što je rad uređeno kretanje u jednom smjeru dok je toplina nasumično kretanje molekula.
Rad i toplota su dva najvažnija koncepta termodinamike. Rad i toplota su međusobno jako povezani, ali nisu sasvim isti. Potraga za razumijevanjem rada i vrućine seže u prošlost. Sa ova dva koncepta očišćena, klasična termodinamika je postala jedno od „završenih“polja u fizici. I toplota i rad su koncepti energije. Teorije toplote i rada imaju ogroman značaj u termodinamici, motornoj mehanici i mašinama.
Šta je posao?
U fizici rad definiramo kao količinu energije koju prenosi sila koja djeluje na daljinu. Rad je skalarna veličina, što znači da postoji samo veličina za rad, a smjer nije prisutan. Zamislite predmet koji vučemo po gruboj površini. Postoji trenje koje djeluje na predmet. Za date tačke A i B, između njih postoji beskonačan broj puteva, stoga postoji beskonačno mnogo ruta kojima se kutija vodi od A do B. Ako je udaljenost koju objekt pređe kada ga krenemo određenom putanjom, s, rad koji vrši trenje na kutiji je F.s, (uzimajući u obzir samo skalarne vrijednosti). Različite putanje imaju različite x vrijednosti. Dakle, obavljeni posao je drugačiji.
Slika 01: Rad obavljen tokom pomeranja objekta na "s" udaljenost sa "F" silom
Možemo dokazati da rad zavisi od putanje, što znači da je rad funkcija putanje. Za konzervativno polje sila možemo uzeti obavljeni rad kao funkciju države. SI jedinica rada je Joule, nazvana u čast engleskog fizičara Jamesa Joulea. Jedinica rada CGS-a je erg. U termodinamici, kada kažemo rad, obično mislimo na rad pod pritiskom, jer je unutrašnji ili vanjski pritisak generator sile koji obavlja rad. U situaciji konstantnog pritiska, obavljeni rad je P. ΔV, gde je P pritisak, a ΔV promena zapremine.
Šta je vrućina?
Toplota je oblik energije. Možemo ga izmjeriti u džulima. Prvi zakon termodinamike govori o očuvanju energije. On kaže da je toplota koja se dovodi u sistem jednaka unutrašnjem prirastu energije tog sistema plus rad koji sistem izvrši na okolini. Dakle, ovo pokazuje da možemo pretvoriti toplinu u rad, i obrnuto.
Slika 02: Vatra proizvodi toplotnu energiju
Dalje, toplotu možemo definirati kao energiju pohranjenu kao nasumično kretanje molekula ili atoma. Količina toplote u sistemu zavisi samo od stanja u kojem se sistem nalazi; stoga je toplina funkcija stanja.
Koja je razlika između posla i vrućine?
Rad je količina energije koju prenosi sila koja djeluje kroz udaljenost dok je toplina oblik energije. Ključna razlika između rada i topline je u tome što je rad uređeno kretanje u jednom smjeru, dok je toplina nasumično kretanje molekula. Nadalje, rad je funkcija puta, ali toplina je funkcija stanja.
Kao još jedna bitna razlika između rada i topline, možemo dokazati da se rad može u potpunosti pretvoriti u toplinu, ali se toplina ne može 100% pretvoriti u rad. Štaviše, toplota je oblik energije, dok je rad metoda prenosa energije. Donja infografika o razlici između rada i topline daje detaljnije poređenje.
Sažetak – Posao naspram vrućine
Rad i toplota su koncepti koje koristimo i u fizici i u hemiji. Rad i toplina su međusobno povezani, ali postoje i neke razlike između njih. Ključna razlika između rada i toplote je u tome što je rad uređeno kretanje u jednom pravcu, dok je toplota nasumično kretanje molekula.
