Nøkkelforskjellen mellom arbeid og varme er at arbeid er den ordnede bevegelsen i én retning, mens varme er den tilfeldige bevegelsen til molekyler.
Arbeid og varme er de to viktigste begrepene innen termodynamikk. Arbeid og varme er sterkt knyttet til hverandre, men de er ikke helt like. Jakten på å forstå arbeid og varme går langt tilbake. Med disse to konseptene fjernet, ble klassisk termodynamikk et av de "fullførte" feltene i fysikk. Både varme og arbeid er energibegreper. Teorier om varme og arbeid har en enorm betydning innen termodynamikk, motormekanikk og maskineri.
Hva er arbeid?
I fysikk definerer vi arbeid som mengden energi som overføres av en kraft som virker over en avstand. Arbeid er en skalar størrelse, noe som betyr at det bare er en størrelse å arbeide, en retning er ikke tilstede. Tenk på et objekt som vi drar på en ru overflate. Det er friksjon som virker på objektet. For gitte punkter A og B eksisterer det et uendelig antall stier mellom dem, derfor er det uendelig mange ruter for å ta boksen fra A til B. Hvis avstanden objektet reiser når vi tar den på en bestemt bane er, s, arbeidet som gjøres av friksjon på boksen er F.s, (bare med tanke på skalarverdiene). Ulike stier har forskjellige x-verdier. Derfor er arbeidet som gjøres annerledes.
Figur 01: Arbeid utført under flytting av objektets "s"-avstand med "F" Force
Vi kan bevise at arbeidet avhenger av veien som er tatt, noe som betyr at arbeidet er en funksjon av banen. For et konservativt kraftfelt kan vi ta arbeidet som gjøres som en funksjon av staten. SI-arbeidsenheten er Joule, navngitt til ære for den engelske fysikeren James Joule. CGS-arbeidsenheten er erg. I termodynamikk, når vi sier arbeid, refererer vi vanligvis til trykkarbeidet, fordi det indre eller ytre trykket er kraftgeneratoren som gjør jobben. I en konstant trykksituasjon er arbeidet som gjøres P. ΔV, der P er trykket og ΔV er endringen i volum.
Hva er varme?
Varme er en form for energi. Vi kan måle det i Joule. Termodynamikkens første lov handler om bevaring av energi. Den sier at varmen som tilføres et system er lik den interne energiøkningen til det systemet pluss arbeidet som gjøres av systemet på omgivelsene. Dermed viser dette at vi kan konvertere varme til arbeid, og omvendt.
Figur 02: Brann produserer varmeenergi
Videre kan vi definere varmen som energien lagret som tilfeldig bevegelse av molekyler eller atomer. Mengden varme i et system avhenger kun av tilstanden systemet er i; derfor er varme en funksjon av tilstand.
Hva er forskjellen mellom arbeid og varme?
Arbeid er mengden energi som overføres av en kraft som virker over en avstand mens varme er en form for energi. Den viktigste forskjellen mellom arbeid og varme er at arbeid er den ordnede bevegelsen i én retning, mens varme er den tilfeldige bevegelsen til molekyler. Videre er arbeid en funksjon av banen, men varme er en funksjon av tilstand.
Som en annen viktig forskjell mellom arbeid og varme, kan vi bevise at arbeid kan konverteres tot alt til varme, men varme kan ikke 100 % omdannes til arbeid. Dessuten er varme en form for energi, mens arbeid er en metode for å overføre energi. Infografikken nedenfor om forskjellen mellom arbeid og varme gir en mer detaljert sammenligning.
Sammendrag – arbeid vs varme
Arbeid og varme er begreper som vi bruker i både fysikk og kjemi. Arbeid og varme henger sammen, men det er også noen forskjeller mellom dem. Hovedforskjellen mellom arbeid og varme er at arbeid er den ordnede bevegelsen i én retning, mens varme er den tilfeldige bevegelsen til molekyler.
