Hő

Ez a példa a hő és a munka felcserélhetőségére, mint egy rendszer energiával való ellátásának eszközei, segíthet eloszlatni néhány tévhitet a hővel kapcsolatban. Az ötletet Mark Zemansky “The Use and Misuse of the Word ‘Heat’ in Physics Teaching” című kis cikkében találtam. Az egyik kulcsgondolat ebből a példából az, hogy ha egy magas hőmérsékletű gázt mutatnak be, nem lehet megmondani, hogy ezt a magas hőmérsékletet úgy érte el, hogy felmelegítették, vagy úgy, hogy munkát végeztek rajta, vagy a kettő kombinációjával.

A magas hőmérsékletű tárgy energiájának leírására nem helyes a hő szó használata, ha azt mondjuk, hogy a tárgy “hőt birtokol” – jobb, ha azt mondjuk, hogy belső energiával rendelkezik a molekuláris mozgásának eredményeként. A hő szó jobb, ha a magas hőmérsékletű tárgyból egy alacsonyabb hőmérsékletű tárgyba történő energiaátadás folyamatát írjuk le. Bizonyára lehet venni egy alacsony belső energiájú tárgyat, és melegítéssel magasabb belső energiára emelni. De növelhetjük a belső energiáját úgy is, hogy munkát végzünk rajta, és mivel egy magas hőmérsékletű tárgy belső energiája a molekulák véletlenszerű mozgásában rejlik, nem tudjuk megmondani, hogy melyik mechanizmust használtuk az energia átadására.

A tanárokat és a diákokat egyaránt figyelmeztetve a “hő” szó helytelen használatának buktatóira, Mark Zemansky azt tanácsolja, hogy gondolkodjunk el a dalocskán:

Zemansky a termodinamika első törvényére mutat rá, mint tisztázó összefüggésre. Az első törvény mind a hőt, mind a munkát olyan energiaátadási módokként azonosítja, amelyek egy rendszer belső energiájának változását idézhetik elő. Ezután sem a munka, sem a hő szavaknak nincs hasznuk a rendszer végső állapotának leírásában – csak a rendszer belső energiájáról beszélhetünk.