La chaleur et le travail sont deux manières différentes de transférer l'énergie d'un système à un autre. La distinction entre chaleur et travail est importante dans le domaine de la thermodynamique. La chaleur est le transfert d'énergie thermique entre les systèmes, tandis que le travail est le transfert d'énergie mécanique entre deux systèmes. La chaleur et le travail sont les moyens par lesquels l'énergie peut se déplacer entre les objets.
Quand on pense aux molécules, la différence entre le travail et la chaleur est très simple. Le travail implique un mouvement ordonné des molécules, comme toutes les molécules d'un objet se déplaçant dans la même direction. La chaleur implique des mouvements désordonnés ou aléatoires des molécules. En revanche, la chaleur est le transfert d'énergie thermique entre les systèmes.
Le travail peut être transformé en chaleur et vice versa. Il est essentiel de faire la différence entre le mouvement macroscopique (travail) et microscopique (chaleur) et est essentiel au fonctionnement des processus thermodynamiques. Lorsque vous travaillez sur un objet, une partie de votre énergie est transférée à l'objet. Vous pouvez considérer le travail comme un transfert d'énergie mécanique.
La chaleur est le transfert d'énergie thermique. Le travail nécessite de la force et du déplacement et la chaleur nécessite une différence de température En effet, le travail, la chaleur et l'énergie sont mesurés dans la même unité, le joule. Toutefois, la chaleur et le travail ne sont pas considérés comme de l'énergie ou des formes d'énergie. La chaleur et le travail ne sont que des méthodes de transfert d'énergie.
Au niveau microscopique, le travail entraîne un mouvement ordonné des particules tandis que la chaleur entraîne un mouvement aléatoire et désordonné des particules. L'utilisation du terme « flux de chaleur » rappelle la notion erronée du XVIIIe siècle selon laquelle la chaleur est une substance appelée « calorique » qui pourrait s'écouler comme un liquide. Les changements de ces variables ne sont pas réellement mesurables physiquement par l'utilisation d'un seul processus thermodynamique adiabatique simple ; ce sont des processus qui ne se produisent ni par travail thermodynamique ni par transfert de matière, et qui se produisent donc par transfert de chaleur. Au niveau macroscopique, il n'y a pas de différence entre le travail et la chaleur et ils sont tous deux définis comme des modes qui transfèrent l'énergie (thermique ou mécanique) d'un objet à un autre.
Une telle conversion d'énergie, grâce à un travail effectué relativement rapidement, dans un moteur thermique pratique, par un système thermodynamique sur son environnement, ne peut être idéalisée, même presque, comme réversible. Les processus thermodynamiques réellement possibles, qui se produisent à des rythmes pratiques, même lorsqu'ils ne se produisent que par des travaux évalués dans l'environnement comme adiabatiques, sans transfert de chaleur, entraînent toujours des frictions au sein du système et sont donc toujours irréversibles. Cette équation reflète le fait que la chaleur transférée et le travail effectué ne sont pas des propriétés de l'état du système. Lorsque le travail, par exemple un travail en pression-volume, est effectué sur son environnement par un système fermé qui ne peut pas faire entrer ou sortir la chaleur parce qu'il est confiné par une paroi adiabatique, le travail est dit adiabatique pour le système ainsi que pour l'environnement.
Oui, tant que le travail effectué est égal à la chaleur ajoutée, il n'y aura aucun changement d'énergie interne et donc aucun changement de température. Le travail thermodynamique ne tient pas compte de l'énergie transférée entre les systèmes sous forme de chaleur ou de transfert de matière. La deuxième loi de la thermodynamique stipule que la conversion complète de la chaleur en travail est impossible. Même lorsqu'ils ne se produisent que par des travaux jugés adiabatiques dans l'environnement, sans transfert de chaleur, de tels écarts entraînent toujours une production d'entropie.
