Căldura

Acest exemplu de interschimbabilitate a căldurii și a muncii ca agenți de adăugare a energiei într-un sistem poate ajuta la înlăturarea unor concepții greșite despre căldură. Ideea am găsit-o într-un mic articol al lui Mark Zemansky intitulat „The Use and Misuse of the Word ‘Heat’ in the Physics Teaching”. O idee cheie din acest exemplu este aceea că, dacă vi se prezintă un gaz la temperatură ridicată, nu puteți spune dacă a ajuns la această temperatură ridicată fiind încălzit sau prin faptul că a fost supus unui lucru asupra sa, sau printr-o combinație a celor două.

Pentru a descrie energia pe care o are un obiect la temperatură ridicată, nu este o utilizare corectă a cuvântului căldură să spunem că obiectul „posedă căldură” – este mai bine să spunem că acesta posedă energie internă ca rezultat al mișcării sale moleculare. Cuvântul căldură este mai bine rezervat pentru a descrie procesul de transfer de energie de la un obiect cu temperatură ridicată la unul cu temperatură mai scăzută. Cu siguranță că puteți lua un obiect cu energie internă scăzută și îl puteți ridica la o energie internă mai mare prin încălzire. Dar puteți, de asemenea, să-i creșteți energia internă prin efectuarea unui lucru asupra sa și, deoarece energia internă a unui obiect la temperatură ridicată rezidă în mișcarea aleatorie a moleculelor, nu puteți spune care mecanism a fost folosit pentru a-i da acea energie.

În avertizarea profesorilor și elevilor deopotrivă asupra capcanelor folosirii greșite a cuvântului „căldură”, Mark Zemansky sfătuiește să reflectăm la jingle:

Zemansky indică Prima lege a termodinamicii ca fiind o relație clarificatoare. Prima lege identifică atât căldura, cât și lucrul ca metode de transfer de energie care pot determina o modificare a energiei interne a unui sistem. După aceea, nici cuvintele lucru sau căldură nu mai au vreo utilitate în descrierea stării finale a sistemului – putem vorbi doar de energia internă a sistemului.