工作(work)和熱(heat)的區別

功和熱的關鍵區別在於功是一個方向上的有序運動，而熱是分子的隨機運動。

功和熱是熱力學中最重要的兩個概念。功和熱是高度相關的，但它們並不完全相同。對功和熱的理解可以追溯到很久以前。隨著這兩個概念的澄清，經典熱力學成為物理學中“完整”的領域之一。熱和功都是能量的概念。熱和功理論在熱力學、電機力學和機械中有著巨大的意義。

什麼是工作(work)？

在物理學中，我們把功定義為一個力通過一段距離所傳遞的能量。功是一個標量，這意味著只有一個量值可以做功，沒有方向。考慮一個我們在粗糙表面上拖動的物體。物體上有摩擦力。對於給定的點A和B，它們之間存在著無限多條路徑，因此從A到B有無限多條路徑。如果物體在某條路徑上移動的距離為，s，則長方體上摩擦力所做的功為F.s（僅考慮標量值）。不同的路徑有不同的x值。因此，所做的工作是不同的。

圖01：用“F”力移動物體“s”距離時所做的功

我們可以證明功取決於所走的路徑，也就是說功是路徑的函數。對於保守力場，我們可以把所做的功看作是狀態的函數。國際單位制單位是焦耳，以紀念英國物理學家詹姆斯·焦耳命名。CGS的工作單位是erg。在熱力學中，當我們說功時，我們通常指的是壓力功，因為內部或外部的壓力是做功的力發生器。在恆定壓力的情況下，所做的功是P。ΔV，其中P是壓力，ΔV是體積變化。

什麼是熱(heat)？

熱是能量的一種形式。我們可以用焦耳來測量。熱力學第一定律是關於能量守恆的。它指出，供給系統的熱量等於該系統的內能增量加上系統對周圍環境所做的功。因此，這表明我們可以將熱轉化為功，反之亦然。

圖02：火產生熱能

此外，我們可以把熱定義為分子或原子隨機運動所儲存的能量。系統中的熱量只取決於系統所處的狀態；因此，熱量是狀態的函數。