Nøgleforskellen mellem arbejde og varme er, at arbejde er den ordnede bevægelse i én retning, mens varme er den tilfældige bevægelse af molekyler.
Arbejde og varme er termodynamikkens to vigtigste begreber. Arbejde og varme er i høj grad forbundet med hinanden, men de er ikke helt ens. Søgen efter at forstå arbejde og varme går langt tilbage. Med disse to begreber ryddet, blev klassisk termodynamik et af de "fuldendte" felter i fysik. Både varme og arbejde er energibegreber. Teorier om varme og arbejde har en enorm betydning inden for termodynamik, motormekanik og maskineri.
Hvad er arbejde?
I fysik definerer vi arbejde som mængden af energi, der overføres af en kraft, der virker gennem en afstand. Arbejde er en skalær størrelse, hvilket betyder, at der kun er en størrelse at arbejde, en retning er ikke til stede. Overvej et objekt, som vi trækker på en ru overflade. Der er friktion, der virker på objektet. For givne punkt A og B eksisterer der et uendeligt antal stier imellem dem, derfor er der uendeligt mange ruter til at tage boksen fra A til B. Hvis afstanden objektet tilbagelægger, når vi tager det på en bestemt sti, er, s, arbejdet udført ved friktion på kassen er F.s, (kun i betragtning af skalarværdierne). Forskellige stier har forskellige x-værdier. Derfor er det udførte arbejde anderledes.
Figur 01: Arbejde udført under flytning af objektets "s"-afstand med "F" Force
Vi kan bevise, at arbejdet afhænger af vejen, hvilket betyder, at arbejdet er en funktion af stien. For et konservativt kraftfelt kan vi tage det udførte arbejde som en funktion af staten. SI-arbejdet er Joule, opkaldt til ære for den engelske fysiker James Joule. CGS-arbejdsenheden er erg. I termodynamik, når vi siger arbejde, refererer vi norm alt til trykarbejdet, fordi det indre eller ydre tryk er den kraftgenerator, der udfører arbejdet. I en situation med konstant tryk er det udførte arbejde P. ΔV, hvor P er trykket og ΔV er ændringen i volumen.
Hvad er varme?
Varme er en form for energi. Vi kan måle det i Joule. Termodynamikkens første lov handler om bevarelse af energi. Den angiver, at den varme, der leveres til et system, er lig med den interne energitilvækst af det pågældende system plus det arbejde, som systemet udfører på omgivelserne. Dette viser således, at vi kan omdanne varme til arbejde og omvendt.
Figur 02: Ild producerer varmeenergi
Yderligere kan vi definere varmen som energien lagret som tilfældig bevægelse af molekyler eller atomer. Mængden af varme i et system afhænger kun af den tilstand systemet er i; derfor er varme en funktion af tilstand.
Hvad er forskellen mellem arbejde og varme?
Arbejde er den mængde energi, der overføres af en kraft, der virker gennem en afstand, mens varme er en form for energi. Den vigtigste forskel mellem arbejde og varme er, at arbejde er den ordnede bevægelse i én retning, mens varme er den tilfældige bevægelse af molekyler. Ydermere er arbejde en funktion af stien, men varme er en funktion af tilstand.
Som en anden vigtig forskel mellem arbejde og varme kan vi bevise, at arbejde fuldstændigt kan omdannes til varme, men varme kan ikke 100 % omdannes til arbejde. Desuden er varme en form for energi, mens arbejde er en metode til at overføre energi. Nedenstående infografik om forskellen mellem arbejde og varme giver en mere detaljeret sammenligning.
Opsummering – arbejde vs. varme
Arbejde og varme er begreber, som vi bruger i både fysik og kemi. Arbejde og varme hænger sammen, men der er også nogle forskelle mellem dem. Den vigtigste forskel mellem arbejde og varme er, at arbejde er den ordnede bevægelse i én retning, hvorimod varme er den tilfældige bevægelse af molekyler.
