Diferença entre trabalho e calor

o diferença chave entre trabalho e calor é que trabalho é o movimento ordenado em uma direção, enquanto o calor é o movimento aleatório de moléculas.

Trabalho e calor são os dois conceitos mais importantes da termodinâmica. Trabalho e calor estão altamente inter-relacionados, mas não são exatamente iguais. A busca para entender o trabalho e o calor remonta à época. Com esses dois conceitos esclarecidos, a termodinâmica clássica se tornou um dos campos "completos" da física. Tanto o calor quanto o trabalho são conceitos de energia. As teorias do calor e do trabalho têm um enorme significado em termodinâmica, mecânica de automóveis e máquinas.

CONTEÚDO

1. Visão geral e principais diferenças
2. O que é trabalho
3. O que é calor
4. Comparação lado a lado - trabalho versus calor em forma de tabela
5. Resumo

O que é trabalho?

Em física, definimos trabalho como a quantidade de energia transferida por uma força que atua a distância. O trabalho é uma quantidade escalar, o que significa que existe apenas uma magnitude para trabalhar, uma direção não está presente. Considere um objeto que arrastamos em uma superfície áspera. Há atrito agindo sobre o objeto. Para os pontos A e B, existe um número infinito de caminhos entre eles; portanto, existem infinitas rotas para levar a caixa de A a B. Se a distância que o objeto percorre quando o levamos a um determinado caminho é, s, o trabalho realizado por fricção na caixa é Fs (considerando apenas os valores escalares). Caminhos diferentes têm valores x diferentes. Portanto, o trabalho realizado é diferente.

Figura 01: Trabalho realizado ao mover a distância do objeto “s” com a força “F”

Podemos provar que o trabalho depende do caminho percorrido, o que significa que o trabalho é uma função do caminho. Para um campo de força conservador, podemos aceitar o trabalho realizado em função do estado. A unidade de trabalho do SI é Joule, nomeada em homenagem ao físico inglês James Joule. A unidade de trabalho do CGS é erg. Na termodinâmica, quando dizemos trabalho, geralmente nos referimos ao trabalho sob pressão, porque a pressão interna ou externa é o gerador de força que faz o trabalho. Numa situação de pressão constante, o trabalho realizado é P.ΔV, onde P é a pressão e ΔV é a mudança de volume.

O que é calor?

O calor é uma forma de energia. Podemos medir isso em Joule. A primeira lei da termodinâmica é sobre a conservação de energia. Ele afirma que o calor fornecido a um sistema é igual ao incremento de energia interna desse sistema mais o trabalho realizado pelo sistema no ambiente. Assim, isso mostra que podemos converter calor em trabalho e vice-versa.

Figura 02: Fogo produz energia térmica

Além disso, podemos definir o calor como a energia armazenada como movimento aleatório de moléculas ou átomos. A quantidade de calor em um sistema depende apenas do estado em que o sistema está; portanto, o calor é uma função do estado.

Qual é a diferença entre trabalho e calor?

Trabalho é a quantidade de energia transferida por uma força que age a distância, enquanto o calor é uma forma de energia. A principal diferença entre trabalho e calor é que o trabalho é o movimento ordenado em uma direção, enquanto o calor é o movimento aleatório das moléculas. Além disso, o trabalho é uma função do caminho, mas o calor é uma função do estado.

Como outra diferença importante entre trabalho e calor, podemos provar que o trabalho pode ser totalmente convertido em calor, mas o calor não pode ser 100% convertido em trabalho. Além disso, o calor é uma forma de energia, enquanto o trabalho é um método de transferência de energia. O infográfico abaixo sobre a diferença entre trabalho e calor fornece uma comparação mais detalhada.

Resumo - Trabalho x Calor

Trabalho e calor são conceitos que usamos tanto na física quanto na química. Trabalho e calor estão inter-relacionados, no entanto, existem algumas diferenças entre eles também. A principal diferença entre trabalho e calor é que o trabalho é o movimento ordenado em uma direção, enquanto o calor é o movimento aleatório das moléculas.

Referência:

1. OpenStaxCollege. "Física da faculdade". Introdução à Sociologia - 1ª Edição Canadense, BCcampus, 23 de janeiro de 2012. Disponível aqui  
2. Jones, Andrew Zimmerman. "Uma maneira científica de definir a energia térmica". ThoughtCo, 11 de outubro de 2018. Disponível aqui

Cortesia da imagem:

1. ”Trabalho (física)” Por す じ に く チ ュ ー - Trabalho próprio, (CC0) via Commons Wikimedia  
2. ”624524" (CC0) via pxhere