La differenza fondamentale tra lavoro e calore è che il lavoro è il movimento ordinato in una direzione mentre il calore è il movimento casuale delle molecole.
Lavoro e calore sono i due concetti più importanti della termodinamica. Lavoro e calore sono strettamente correlati tra loro, ma non sono proprio la stessa cosa. La ricerca per capire il lavoro e il calore risale a molto tempo fa. Con questi due concetti chiariti, la termodinamica classica è diventata uno dei campi "completati" della fisica. Sia il calore che il lavoro sono concetti di energia. Le teorie del calore e del lavoro hanno un enorme significato in termodinamica, meccanica dei motori e macchinari.
Cos'è il lavoro?
In fisica, definiamo il lavoro come la quantità di energia trasferita da una forza che agisce a distanza. Il lavoro è una quantità scalare, il che significa che c'è solo una grandezza su cui lavorare, una direzione non è presente. Considera un oggetto che trasciniamo su una superficie ruvida. C'è attrito che agisce sull'oggetto. Per dati punti A e B, esiste un numero infinito di percorsi tra di loro, quindi ci sono infiniti percorsi per portare la scatola da A a B. Se la distanza percorsa dall'oggetto quando lo prendiamo su un certo percorso è, s, il lavoro svolto per attrito sulla scatola è F.s, (considerando solo i valori scalari). Percorsi diversi hanno valori x diversi. Pertanto, il lavoro svolto è diverso.
Figura 01: Lavoro svolto durante lo spostamento della distanza “s” dell'oggetto con Forza “F”
Possiamo provare che il lavoro dipende dal percorso intrapreso, il che significa che il lavoro è una funzione del percorso. Per un campo di forza conservativo, possiamo considerare il lavoro svolto in funzione dello stato. L'unità di lavoro SI è Joule, così chiamata in onore del fisico inglese James Joule. L'unità di lavoro CGS è erg. In termodinamica, quando diciamo lavoro, di solito ci riferiamo al lavoro di pressione, perché la pressione interna o esterna è il generatore di forza che fa il lavoro. In una situazione di pressione costante, il lavoro svolto è P. ΔV, dove P è la pressione e ΔV è la variazione di volume.
Cos'è il calore?
Il calore è una forma di energia. Possiamo misurarlo in Joule. Il primo principio della termodinamica riguarda la conservazione dell'energia. Afferma che il calore fornito a un sistema è uguale all'incremento di energia interna di quel sistema più il lavoro svolto dal sistema sull'ambiente circostante. Quindi, questo mostra che possiamo convertire il calore in lavoro e viceversa.
Figura 02: Il fuoco produce energia termica
Inoltre, possiamo definire il calore come l'energia immagazzinata come movimento casuale di molecole o atomi. La quantità di calore in un sistema dipende solo dallo stato in cui si trova il sistema; quindi, il calore è una funzione di stato.
Qual è la differenza tra lavoro e calore?
Il lavoro è la quantità di energia trasferita da una forza che agisce a distanza mentre il calore è una forma di energia. Il differenza fondamentale tra lavoro e calore è quello il lavoro è il movimento ordinato in una direzione mentre il calore è il movimento casuale delle molecole. Inoltre, il lavoro è una funzione del percorso, ma il calore è una funzione dello stato.
Come altra importante differenza tra lavoro e calore, possiamo provare che il lavoro può essere completamente convertito in calore, ma il calore non può essere convertito al 100% in lavoro. Inoltre, il calore è una forma di energia, mentre il lavoro è un metodo per trasferire energia. L'infografica qui sotto sulla differenza tra lavoro e calore fornisce un confronto più dettagliato.
Riepilogo – Lavoro vs calore
Lavoro e calore sono concetti che usiamo sia in fisica che in chimica. Il lavoro e il calore sono correlati, tuttavia ci sono anche alcune differenze tra loro. Il differenza fondamentale tra lavoro e calore è quello il lavoro è il movimento ordinato in una direzione mentre il calore è il movimento casuale delle molecole.
