Ciepło

Ten przykład zamienności ciepła i pracy jako czynników dodających energię do systemu może pomóc w rozwianiu niektórych błędnych przekonań na temat ciepła. Znalazłem ten pomysł w małym artykule Marka Zemansky’ego zatytułowanym „The Use and Misuse of the Word 'Heat’ in Physics Teaching”. Jednym z kluczowych pomysłów z tego przykładu jest to, że jeśli masz do czynienia z gazem o wysokiej temperaturze, nie możesz powiedzieć, czy osiągnął on tę wysoką temperaturę przez bycie ogrzewanym, czy przez pracę nad nim, czy przez kombinację tych dwóch rzeczy.

Aby opisać energię, którą posiada obiekt o wysokiej temperaturze, nie jest poprawnym użyciem słowa ciepło, aby powiedzieć, że obiekt „posiada ciepło” – lepiej powiedzieć, że posiada energię wewnętrzną w wyniku jego ruchu molekularnego. Słowo ciepło jest lepiej zarezerwowane do opisu procesu przekazywania energii z obiektu o wysokiej temperaturze do obiektu o niższej temperaturze. Z pewnością można wziąć obiekt o niskiej energii wewnętrznej i podnieść go do wyższej energii wewnętrznej poprzez ogrzanie go. Ale możesz również zwiększyć jego energię wewnętrzną poprzez wykonanie pracy nad nim, a ponieważ energia wewnętrzna obiektu o wysokiej temperaturze znajduje się w przypadkowym ruchu molekuł, nie możesz powiedzieć, który mechanizm został użyty do nadania mu tej energii.

W ostrzeganiu zarówno nauczycieli, jak i studentów o pułapkach związanych z niewłaściwym używaniem słowa „ciepło”, Mark Zemansky radzi zastanowić się nad jinglem:

Zemansky wskazuje na Pierwsze Prawo Termodynamiki jako związek wyjaśniający. Pierwsze Prawo identyfikuje zarówno ciepło jak i pracę jako metody transferu energii, które mogą spowodować zmianę w energii wewnętrznej układu. Następnie ani słowa praca ani ciepło nie mają żadnej użyteczności w opisie stanu końcowego układu – możemy mówić jedynie o energii wewnętrznej układu.