La diferencia clave entre el trabajo y el calor es que el trabajo es el movimiento ordenado en una dirección, mientras que el calor es el movimiento aleatorio de las moléculas.
El trabajo y el calor son los dos conceptos más importantes de la termodinámica. El trabajo y el calor están muy interrelacionados entre sí, pero no son lo mismo. La búsqueda para comprender el trabajo y el calor se remonta a mucho tiempo atrás. Con estos dos conceptos aclarados, la termodinámica clásica se convirtió en uno de los campos “completados” de la física. Tanto el calor como el trabajo son conceptos de energía. Las teorías del calor y el trabajo tienen una gran importancia en la termodinámica, la mecánica del motor y la maquinaria.
¿Qué es el trabajo?
En física, definimos el trabajo como la cantidad de energía transferida por una fuerza que actúa a lo largo de una distancia. El trabajo es una cantidad escalar, lo que significa que solo hay una magnitud para trabajar, una dirección no está presente. Considere un objeto que arrastramos sobre una superficie rugosa. Hay fricción actuando sobre el objeto. Para los puntos A y B dados, existe un número infinito de caminos entre ellos, por lo tanto, hay infinitas rutas para llevar la caja de A a B. Si la distancia que recorre el objeto cuando lo llevamos por un camino determinado es, s, el trabajo realizado por la fricción sobre la caja es F.s, (considerando solo los valores escalares). Diferentes caminos tienen diferentes valores de x. Por lo tanto, el trabajo realizado es diferente.
Figura 01: Trabajo realizado durante el movimiento del objeto distancia "s" con fuerza "F"
Podemos probar que el trabajo depende del camino tomado, lo que significa que el trabajo es una función del camino. Para un campo de fuerza conservativo, podemos tomar el trabajo realizado como una función del estado. La unidad de trabajo del SI es Joule, nombrada así en honor al físico inglés James Joule. La unidad de trabajo CGS es el ergio. En termodinámica, cuando decimos trabajo, generalmente nos referimos al trabajo de presión, porque la presión interna o externa es el generador de fuerza que realiza el trabajo. En una situación de presión constante, el trabajo realizado es P. ΔV, donde P es la presión y ΔV es el cambio de volumen.
¿Qué es el calor?
El calor es una forma de energía. Podemos medirlo en Joule. La primera ley de la termodinámica trata sobre la conservación de la energía. Establece que el calor suministrado a un sistema es igual al incremento de energía interna de ese sistema más el trabajo realizado por el sistema en los alrededores. Por lo tanto, esto demuestra que podemos convertir el calor en trabajo y viceversa.
Figura 02: El fuego produce energía térmica
Además, podemos definir el calor como la energía almacenada como movimiento aleatorio de moléculas o átomos. La cantidad de calor en un sistema solo depende del estado en el que se encuentra el sistema; por lo tanto, el calor es una función de estado.
¿Cuál es la diferencia entre trabajo y calor?
El trabajo es la cantidad de energía transferida por una fuerza que actúa a lo largo de una distancia, mientras que el calor es una forma de energía. La diferencia clave entre el trabajo y el calor es que el trabajo es el movimiento ordenado en una dirección, mientras que el calor es el movimiento aleatorio de las moléculas. Además, el trabajo es función de la trayectoria, pero el calor es función del estado.
Como otra diferencia importante entre el trabajo y el calor, podemos demostrar que el trabajo se puede convertir totalmente en calor, pero el calor no se puede convertir al 100 % en trabajo. Además, el calor es una forma de energía, mientras que el trabajo es un método de transferencia de energía. La siguiente infografía sobre la diferencia entre trabajo y calor ofrece una comparación más detallada.
Resumen: trabajo frente a calor
El trabajo y el calor son conceptos que usamos tanto en física como en química. El trabajo y el calor están interrelacionados, sin embargo, también existen algunas diferencias entre ellos. La diferencia clave entre el trabajo y el calor es que el trabajo es el movimiento ordenado en una dirección, mientras que el calor es el movimiento aleatorio de las moléculas.
