Совершение работы против силы трения, температуры и тепла

Во введении Фейнмана ко второму закону термодинамики он сказал:

Мы знаем, что если мы совершаем работу, скажем, против трения, потерянная для нас работа равна произведенному теплу. Если мы работаем в помещении при температуре Т , а работу мы совершаем достаточно медленно , температура в помещении сильно не меняется, и мы преобразовали работу в теплоту при данной температуре.

Я предполагаю, что если температура не меняется, то проделанная работа должна перейти в часть потенциальной энергии внутренней энергии газа в комнате, но тогда почему мы должны совершать работу медленно ?

Последнее утверждение также весьма запутанно. Насколько я понимаю, работа и теплота по сути одно и то же: механизм передачи энергии от одной системы к другой. Значит, это просто злоупотребление языком, когда он говорит: «Мы превратили работу в тепло»?

Работа и теплота сильно различаются. Разве в тексте не обсуждается разница?
Процесс осуществляется медленно, чтобы свести к минимуму потери энергии. Вы можете прочитать об обратимых термодинамических процессах. en.wikipedia.org/wiki/Reversible_process_(термодинамика)
@AaronStevens Не совсем так.
@Sam Под потерями энергии вы имеете в виду преобразование в тепловую энергию (т.е. повышение температуры в комнате)?
Да, на самом деле, если вы будете делать это бесконечно медленно в течение бесконечного времени, вся энергия будет преобразована в работу, а тепло не будет произведено.
@sam Feynman использует «тепло» для обозначения передачи тепловой энергии . Он говорит о том, что работа превращается в тепло (передается тепловая энергия), и в этой ситуации это всегда будет 100%. Трение здесь не преобразует энергию в работу.

Ответы (1)

Фейнман хочет говорить о постоянной температуре, потому что это упрощает физику: « мы преобразовали работу в теплоту при данной температуре » .

Если трение быстро передает много энергии, материал, на который воздействует трение, нагревается: эти части нагреваются, и это больше не ситуация с постоянной температурой.

Таким образом, вам нужно, чтобы трение действовало медленно , давая время для того, чтобы энергия, потерянная из-за трения, распространилась в комнату и, в конечном итоге, в окружающую среду комнаты. Поскольку они довольно большие, их температура существенно не меняется, когда энергия добавляется ко всему этому материалу.

Что касается работы и тепла, если они одинаковы: нет, это не так. В этом-то и дело. Позже, в книге, вы увидите больше об этом.

Его «преобразование работы в теплоту при данной температуре» говорит о том, что работа, механическая передача энергии, превратилась в теплоту, тепловую передачу энергии. (Позже вы узнаете, что, хотя и можно пойти таким путем, пойти другим путем сложнее)

Если вы обнаружите, что думаете, что Фейнман совершает « злоупотребление языком», это хороший признак того, что вы действуете на основе неверного предположения или недопонимания. Его познания в физике и в том, как ее объяснить, были выше среднего.

Знания Феймана в физике и в том, как ее объяснить, были выше среднего. но это не означает, что он всегда был совершенен в своих формулировках. Он был человеком своего времени и иногда употреблял язык, признанный ныне не оптимальным для избежания непонимания и заблуждений. Это один из таких случаев. В процитированном предложении Фейнман использует слово «тепло» для обозначения внутренней энергии. Еще яснее это становится через несколько строк после процитированных предложений. Он сказал: «... никто не мог преобразовать тепловую энергию в работу». Он явно использовал тепло и тепловую энергию на месте ... (продолжение)
@ Боб Якобсен Я должен был сказать подобное , а не то же самое. И теплота, и работа являются средствами передачи энергии. Я заметил, что он часто говорил о теплоте как о свойстве объекта; например, сказал он, «мы могли бы подумать, что тепловая энергия, такая как энергия колебательных движений молекул, может обеспечить хороший запас полезной энергии». И если мы интерпретируем тепло как свойство/энергию объекта, то, я думаю, «преобразование работы в тепло», безусловно, имеет больше смысла.
@GiorgioP Точно, рассмотрение тепла как формы внутренней энергии теперь все проясняет.
... внутренней энергии. В настоящее время исследования в области физического образования признали важность использования слов, которые могут свести к минимуму путаницу между теплом и внутренней энергией. Фейнмана нельзя винить в том, что он читал свои лекции гораздо раньше, тем не менее важно отметить, что в преподавании произошла некоторая эволюция.
Лекции по физике @Hilbert Feynman, безусловно, являются отличным источником понимания и вдохновения. Однако я бы рекомендовал использовать их параллельно с каким-нибудь более свежим учебником. Нам уже более полувека, и где-то в лекциях можно увидеть признаки старения. Физика не остановилась после 1963 года.
Я должен признать, что это еще больше сбивает с толку теперь, когда я нашел другую цитату, где он обсуждает первый закон, он сказал: «Тепло Вопрос поставить в систему, плюс работа Вт на систему, является увеличение энергии U системы; последняя энергия иногда называется внутренней энергией». Таким образом, он четко проводит различие между внутренней энергией и теплотой, и эта теплота — это то, что течет в систему. Но тогда цитата, которую я разместил в своем вопросе, явно противоречит этой идее, поскольку теперь он считает теплоту свойством системы («...превращает работу в теплоту»).
Я думаю, что речь всегда шла о двух формах передачи энергии: механической (работа) и тепловой (тепло). У @giorgioP есть мнение об изменениях в языке, но Фейнман уже использовал современную форму IIRC. Я обновил предпоследний абзац, чтобы попытаться сделать его более ясным.
@BobJacobsen Но это все еще не объясняет цитату, в которой он сказал: «Мы можем подумать, что тепловая энергия , такая как энергия колебательных движений молекул, может обеспечить хороший запас полезной энергии». тепло здесь явно является формой внутренней энергии, которую мы можем использовать.
«тепло» — это не то же самое, что «тепловая энергия»; разные языки для разных вещей. Здесь точка зрения @GiorgioP верна: «тепловая энергия» может быть сбивающим с толку термином, который соблазняет вас сократить до «тепла»; это было бы ошибкой. «Тепловая энергия» лучше, потому что «тепловая» — это не то слово, которое мы используем само по себе. (И дело в том, что «тепловая энергия» — это форма энергии, к которой вы не можете подключиться, не так ли?)
@BobJacobsen На самом деле, да, это было очень глупо с моей стороны. Весь смысл второго закона в том, что мы не можем свободно передавать энергию от холодного объекта к горячему.
Совершение работы против силы трения, температуры и тепла
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v