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.
Werk en warmte zijn de twee belangrijkste concepten van 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 gewist, werd de klassieke thermodynamica een van de "voltooide" velden in de natuurkunde. Zowel warmte als arbeid zijn concepten van energie. Theorieën over warmte en arbeid hebben een enorme betekenis in de thermodynamica, motormechanica en machines.
Wat is werk?
In de natuurkunde definiëren we werk als de hoeveelheid energie die wordt overgedragen door een kracht die over een afstand werkt. Werk is een scalaire grootheid, wat betekent dat er alleen een grootte is om te werken, een richting is niet aanwezig. Beschouw een object dat we over een ruw oppervlak slepen. Er is wrijving die op het object inwerkt. 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 brengen. Als de afstand die het object aflegt wanneer we het op een bepaald pad nemen, is, s, het werk dat door wrijving op de doos wordt gedaan, is F.s, (alleen rekening houdend met de scalaire waarden). Verschillende paden hebben verschillende x-waarden. Daarom is het uitgevoerde werk anders.
Figuur 01: Werk gedaan tijdens het verplaatsen van de afstand van het object "s" met "F" Force
We kunnen bewijzen dat het werk afhangt van het gevolgde pad, wat betekent dat werk een functie is van het pad. Voor een conservatief krachtveld kunnen we de verrichte arbeid nemen als een functie van de staat. De SI-eenheid is Joule, genoemd naar de Engelse natuurkundige James Joule. De CGS-werkeenheid is erg. In de thermodynamica, als we het hebben over werk, verwijzen we meestal naar het werk onder druk, omdat de interne of externe druk de krachtgenerator is die het werk doet. In een situatie met constante druk is de verrichte arbeid P. ΔV, waarbij P de druk is en ΔV de verandering in volume.
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 energietoename van dat systeem plus de arbeid die het systeem op de omgeving verricht. Dit toont dus aan dat we warmte kunnen omzetten in arbeid en vice versa.
Figuur 02: Vuur produceert warmte-energie
Bovendien kunnen we warmte definiëren als de energie die is opgeslagen als willekeurige beweging van moleculen of atomen. De hoeveelheid warmte in een systeem hangt alleen af van de staat waarin het systeem zich bevindt; daarom is warmte een functie van de toestand.
Wat is het verschil tussen werk en warmte?
Werk is de hoeveelheid energie die wordt overgedragen 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 arbeid een functie van het pad, maar warmte is een functie van toestand.
Als een ander belangrijk verschil tussen werk en warmte, kunnen we bewijzen dat werk volledig kan worden omgezet in warmte, maar warmte kan niet 100% worden omgezet in werk. Bovendien is warmte een vorm van energie, terwijl arbeid een manier is om energie over te dragen. De onderstaande infographic over het verschil tussen werk en warmte geeft een meer gedetailleerde vergelijking.
Samenvatting – Werk versus warmte
Werk en warmte zijn begrippen die we zowel in de natuurkunde als in de scheikunde gebruiken. Werk en warmte zijn met elkaar verbonden, maar er zijn ook enkele verschillen tussen beide. 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.
