Nyckelskillnaden mellan arbete och värme är att arbete är den ordnade rörelsen i en riktning medan värme är den slumpmässiga rörelsen av molekyler.
Arbete och värme är de två viktigaste begreppen inom termodynamiken. Arbete och värme är starkt relaterade till varandra men de är inte riktigt lika. Strävan efter att förstå arbete och värme går långt tillbaka. Med dessa två begrepp rensade blev klassisk termodynamik ett av de "fullbordade" fälten inom fysiken. Både värme och arbete är energibegrepp. Teorier om värme och arbete har en enorm betydelse inom termodynamik, motormekanik och maskineri.
Vad är arbete?
I fysiken definierar vi arbete som mängden energi som överförs av en kraft som verkar över ett avstånd. Arbete är en skalär kvantitet, vilket betyder att det bara finns en storhet att arbeta, en riktning är inte närvarande. Betrakta ett föremål som vi släpar på en grov yta. Det finns friktion som verkar på föremålet. För givna punkterna A och B finns ett oändligt antal vägar mellan dem, därför finns det oändligt många vägar för att ta rutan från A till B. Om avståndet objektet färdas när vi tar det på en viss väg är, s, det arbete som utförs av friktion på lådan är F.s, (endast med tanke på de skalära värdena). Olika vägar har olika x-värden. Därför är det utförda arbetet annorlunda.
Figur 01: Arbete utfört under förflyttning av objektets "s" avstånd med "F" Force
Vi kan bevisa att arbetet beror på den väg som tas, vilket betyder att arbetet är en funktion av vägen. För ett konservativt kraftfält kan vi ta det utförda arbetet som en funktion av staten. SI-enheten för arbete är Joule, uppkallad efter den engelske fysikern James Joule. CGS-arbetsenheten är erg. Inom termodynamik, när vi säger arbete, hänvisar vi vanligtvis till tryckarbetet, eftersom det inre eller yttre trycket är kraftgeneratorn som gör arbetet. I en situation med konstant tryck är det utförda arbetet P. ΔV, där P är trycket och ΔV är förändringen i volym.
Vad är värme?
Värme är en form av energi. Vi kan mäta det i Joule. Termodynamikens första lag handlar om bevarandet av energi. Den anger att värmen som tillförs ett system är lika med det interna energitillskottet i det systemet plus det arbete som systemet utför på omgivningen. Detta visar alltså att vi kan omvandla värme till arbete och vice versa.
Figur 02: Eld producerar värmeenergi
Dessutom kan vi definiera värmen som den energi som lagras som slumpmässig rörelse av molekyler eller atomer. Mängden värme i ett system beror bara på vilket tillstånd systemet är i; därför är värme en funktion av tillstånd.
Vad är skillnaden mellan arbete och värme?
Arbete är den mängd energi som överförs av en kraft som verkar över ett avstånd medan värme är en form av energi. Den viktigaste skillnaden mellan arbete och värme är att arbete är den ordnade rörelsen i en riktning medan värme är den slumpmässiga rörelsen av molekyler. Dessutom är arbete en funktion av vägen, men värme är en funktion av tillstånd.
Som en annan viktig skillnad mellan arbete och värme kan vi bevisa att arbete helt kan omvandlas till värme, men värme kan inte till 100 % omvandlas till arbete. Dessutom är värme en form av energi, medan arbete är en metod för att överföra energi. Infografiken nedan om skillnaden mellan arbete och värme ger en mer detaljerad jämförelse.
Sammanfattning – arbete vs värme
Arbete och värme är begrepp som vi använder inom både fysik och kemi. Arbete och värme hänger ihop men det finns vissa skillnader mellan dem också. Den viktigaste skillnaden mellan arbete och värme är att arbete är den ordnade rörelsen i en riktning medan värme är den slumpmässiga rörelsen av molekyler.
