热和功是能量传递的相关形式。它们在热力学中扮演着至关重要的角色。热是由于系统之间的温差而传递的能量,而功是通过在距离上施加力而传递的能量。在许多热力学过程中,热和功都参与了系统状态的变化。
在本文中,我们将讨论热和功的区别。
热是由于温差而在物体之间传递的热能。它的测量单位是焦耳 (J) 或卡路里 (cal)。热量从较热的物体流向较冷的物体,寻求热平衡。这是热力学中的一个核心概念。
传递的热量 (Q) 可以使用以下公式计算:
> Q = mc ΔT
>
>
>
> 其中
>
>
>
> – m 是质量,
> – c 是比热容,
> – ΔT 是温度变化。
热的用途
- 加热器、炉灶和烤箱依靠可控的热传递来运行。
- 空调系统调节热传递以保持建筑物的舒适度。
- 用于冶金、精炼和化学合成等过程。
- 过多的热量生成会导致全球变暖和气候变化。
- 太阳的热量通过太阳能板被用来发电。
功是一种由力的作用产生的能量传递形式。 当力导致在力的方向上发生位移时,就做了功。它取决于力的大小、位移以及它们之间的角度。它的测量单位是焦耳 (J) 或牛顿米(N·m)。
功 (W) 计算如下:
> W = F × d × cos θ
在热力学中,功是理解系统内部能量相互作用的一个重要概念。
我们可以通过下表来理解热和功的区别:
热
—
热是由于温差而在两个系统之间传递的能量。
热是一种与原子和分子的运动有关的能量形式。
热总是从较热的物体流向较冷的物体。
由系统之间的温度梯度引起。
热通过介质(固体、液体、气体或辐射)传递。
以焦耳 (J) 或卡路里 为单位测量。
热传递会增加或减少系统的内能。
例如热量从炉灶传递到锅,或太阳温暖地球。
热与功的示例
让我们通过一个例子来理解热和功的区别。
考虑一个被限制在活塞-气缸装置中的气体。当气体膨胀时,它可以通过在一段距离上施加力来对活塞做功。这个功由以下公式给出:
> W =P⋅ΔV
其中W 是所做的功,P 是气体施加的压强,ΔV 是气体体积的变化。
相反,当我们通过对其施加热量 Q 来加热气体时。温度的升高导致气体分子运动得更快,从而导致其内能增加。这种热传递由以下公式给出:
> Q=mcΔT
其中 Q 是热传递,m 是气体的质量,c 是它的比热容,ΔT 是温度变化。
在这个例子中,
- 功和热都是能量传递的形式。
- 功是由于活塞的位移而传递的能量,而热是由于气体与其周围环境之间的温差而传递的能量。
- 主要区别在于,功涉及通过位移进行的机械能传递,而热涉及通过温度变化进行的热能传递。
延伸阅读,
> – 热、内能和功
> – [能量守恒定律](https://www.geeksforgeeks.org/physics/law-of