วันพฤหัสบดีที่ 21 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2556

คณะผู้จัดทำบล็อก

                คณะผู้จัดทำบล็อก

1. นางสาวนิธิพร        ทองยวญ  ชั้น ม.6/1  เลขที่   6
2. นางสาวเปรมจิตต์   ศุขนิคม    ชั้น ม.6/1  เลขที่   9
3. นางสาวภาวิณี       ต่อติด       ชั้น ม.6/1  เลขที่ 11
4. นางสาวศิรประภา   แซ่ตัน       ชั้น ม.6/1  เลขที่ 12

วันจันทร์ที่ 4 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2556

ความร้อน : เฉลย

เฉลยแบบฝึกหัดเรื่องความร้อน












ความร้อน : แบบฝึกหัด

แบบฝึกหัดเรื่องความร้อน












พลังงานภายในระบบ : เฉลย

เฉลยแบบฝึกหัดเรื่องพลังงานภายในระบบ












พลังงานภายในระบบ : แบบฝึกหัด

แบบฝึกหัดเรื่องพลังงานภายในระบบ














วันศุกร์ที่ 25 มกราคม พ.ศ. 2556

ความร้อน (Thermal)

                ความร้อน เป็นพลังงานรูปหนึ่งที่เปลี่ยนมาจากพลังงานรูปอื่น เช่น พลังงานไฟฟ้า พลังงานกล (พลังงานศักย์และพลังงานจลน์) พลังงานเคมี พลังงานนิวเคลียร์ หรืองาน เป็นต้น

                พลังงานความร้อนมีหน่วยเป็นจูล (Joule, J ) ในระบบเอสไอ (SI) แต่บางครั้งอาจบอกเป็นหน่วยอื่นได้ เช่น แคลอรี (cal) และบีทียู (BTU)
                พลังงานความร้อน 1 แคลอรี คือพลังงานความร้อนที่ทำให้น้ำมวล  1  กรัม มีอุณหภูเพิ่มขึ้น  1 
 องศาเซลเซียส (°) ในช่วง  14.5 °ถึง  15.5 °C
               พลังงานความร้อน 1 บีทียู คือ พลังงานความร้อนที่ทำให้น้ำที่มีมวล  1  ปอนด์ มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 องศาฟาเรนไฮต์ (°F) ในช่วง  58.1 °ถึง  59.1 °F
                จากการทดลองพบว่า
                1  cal        =        4.186  J
                1  BTU      =        252  cal        =       1055  J

อุณหภูมิ

                นักวิทยาศาสตร์ได้กำหนดว่าอุณหภูมิ คือ ปริมาณที่แปรผันโดยตรงกับพลังงานจลน์เฉลี่ยของแก๊ส  การที่เราจะบอกว่าวัตถุใดร้อนมากหรือน้อย เราสามารถบอกได้ด้วยอุณหภูมิของวัตถุนั้น คือ วัตถุที่มีระดับความร้อนมากจะมีอุณหภูมิสูง วัตถุที่มีระดับความร้อนน้อยจะมีอุณหภูมิต่ำ  ดังนั้นถ้าเราเอาวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงมาสัมผัสวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำ พลังงานความร้อนจะถูกถ่ายโอนจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงไปยังวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำ จนวัตถุทั้งสองมีอุณหภูมิเท่ากัน
  อุปกรณ์ที่ใช้วัดอุณหภูมิเรียกว่า เทอร์โมมิเตอร์   เทอร์โมมิเตอร์มีหลายชนิด เช่น
1.  สเกลองศาเซลเซียส (Celsius, °C) หรือบางที่เรียกว่าองศาเซนติเกรด (ที่ความดัน 1 บรรยากาศ จุดเยือกแข็งของน้ำเป็น 0  เซลเซียสและจุดเดือดเป็น 100  เซลเซียส ระหว่างจุดเยือกแข็งและจุดเดือดแบ่งเป็น 100 ส่วนเท่าๆ กัน )
2.  สเกลองศาเคลวิน (Kelvin, °K) เป็นหน่วยของอุณหภูมิสัมบูรณ์ (ที่ความดัน 1 บรรยากาศ จุดเยือกแข็งของน้ำเป็น 273.16 เคลวินและจุดเดือดเป็น 373.16 เคลวิน ระหว่างจุดเยือกแข็งและจุดเดือดแบ่งเป็น 100 ส่วนเท่าๆ กัน) ##หน่วยเคลวินเป็นหน่วยมาตรฐานในระบบเอสไอ

ปริมาณความร้อนของวัตถุ (HEAT, Q)
เป็นพลังงานความร้อนที่วัตถุรับเข้ามาหรือคายออกไป จากการศึกษาผลของความร้อนต่อสสารหรือวัตถุในชั้นนี้จะศึกษาเพียงสองด้าน คือ
1. ความร้อนจำเพาะ (Specific  heat )  หมายถึง พลังงานความร้อนที่ทำให้วัตถุมีอุณหภูมิสูงขึ้นหรือต่ำลงโดยสถานะยังคงรูปเดิม
2. ความร้อนแฝง (Latent  Heat) หมายถึง พลังงานความร้อนที่ทำให้วัตถุเปลี่ยนสถานะโดยอุณหภูมิคงที่ 

ความจุความร้อน ( Heat capacity, C )

ความจุความร้อน คือความร้อนที่ทำให้สารทั้งหมดที่กำลังพิจารณามีอุณหภูมิเปลี่ยนไปหนึ่งหน่วย โดยสถานะไม่เปลี่ยน
ถ้าให้ปริมาณความร้อน ΔQ แก่วัตถุ ทำให้อุณหภูมิของวัตถุเปลี่ยนไป ΔT  ดังนั้นถ้าอุณหภูมิของวัตถุเปลี่ยนไป  1  หน่วย จะใช้ความร้อน  C คือ
C =  ΔQ/ΔT   มีหน่วยเป็น จูล/เคลวิน (J/K)       

                 ความจุความร้อนจำเพาะ  (Specific  Heat capacity , c ) คือความร้อนที่ทำให้สาร(วัตถุ) มวลหนึ่งหน่วยมีอุณหภูมิเปลี่ยนไปหนึ่งเคลวิน คือ ความจุความร้อนจำเพาะของสาร(J/kg-K) 
c = ΔQ/mΔT   
                 นั่นคือ เมื่อสารมวล m มีอุณหภูมิเพิ่มจาก T1 เป็น T2 และความจุความร้อนจำเพาะมีค่าคงตัว ความร้อนที่สารได้รับ คือ    ΔQ = mcΔT

การเปลี่ยนสถานะของสาร

            สารและสิ่งของที่อยู่รอบตัวเราจะพบว่ามีอยู่  3  สถานะ คือ ของแข็ง (น้ำแข็ง) ของเหลว (น้ำ) และแก๊ส (ไอน้ำ) ได้
I. ของแข็ง แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลมีค่ามาก ทำให้โมเลกุลอยู่ใกล้กัน จึงทำให้รูปทรงของของแข็งไม่เปลี่ยนแปลงมากเมื่อมีแรงขนาดไม่มากนักมากระทำ ตามคำจำกัดความนี้ เหล็ก คอนกรีต ก้อนหิน เป็นของแข็ง
II. ของเหลว แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลมีค่าน้อย โมเลกุลจึงเคลื่อนที่ไปมาได้บ้าง จึงทำให้รูปทรงของของเหลวเปลี่ยนแปลงไปตามภาชนะที่ที่บรรจุ น้ำ น้ำมัน ปรอท เป็นของเหลว
III. แก๊ส แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลมีค่าน้อยมาก จนโมเลกุลของแก๊สอยู่ห่างกันมากและเคลื่อนที่ได้สะเปะสะปะ ฟุ้งกระจายเต็มภาชนะที่บรรจุ เช่นอากาศและแก๊สชนิดต่างๆ
     

การขยายตัวของวัตถุเนื่องจากความร้อน

วัตถุโดยทั่วไปเมื่อได้รับความร้อนจะขยายตัว การขยายตัวของวัตถุจะขึ้นอยู่กับรูปร่างคือ


  • วัตถุที่มีความยาวมีลักษณะเป็นเส้นหรือแท่งยาว จะมีการขยายตัวตามเส้น (การขยายตัวตามยาว)
  • วัตถุที่เป็นแผ่นจะมีการขยายตัวตามพื้นที่
  • วัตถุที่มีรูปร่างเป็นปริมาตรจะมีการขยายตัวตามปริมาตร
 ในทางกลับกันถ้าวัตถุสูญเสียความร้อนก็จะหดตัว

                    ขยายตัวตามเส้น              ขยายตัวตามพื้นที่         ขยายตัวตามปริมาตร

สมบัติที่สำคัญๆ เกี่ยวกับการขยายของของแข็ง ได้แก่
            1.  ของแข็งต่างชนิดกัน ถ้าเดิมมีความยาวเท่ากัน เมื่อร้อนขึ้นเท่ากันจะมีส่วนขยายตัวเพิ่มขึ้นไม่เท่ากัน
            2.  ของแข็งชนิดเดียวกัน ถ้าเดิมมีความยาวเท่ากัน เมื่อร้อนขึ้นเท่ากันจะมีส่วนขยายตัวเพิ่มขึ้นเท่ากัน
            3.  การขยายตัวของวัตถุเป็นเรื่องที่สำคัญมากในทางวิศวกรรม เช่น การวางเหล็กรางรถไฟ การขึงสายไฟฟ้าแรงสูงเป็นต้น

การถ่ายโอนความร้อน (Heat Transfer)

ความร้อนจะถ่ายโอนหรือส่งผ่านจากวัตถุที่ระดับความร้อนสูง (อุณหภูมิสูง) ไปสู่วัตถุที่มีระดับความร้อนต่ำ (อุณหภูมิต่ำ) การถ่ายโอนความร้อนมี  3  แบบ คือ

รูป แสดงการถ่ายโอนความร้อนแบบต่าง ๆ

        1. การนำ เป็นการถ่ายโอนพลังงานความร้อนผ่านตัวกลางซึ่งโดยมากจะเป็นพวกโลหะต่างๆ เช่น เราเอามือไปจับช้อนโลหะที่ปลายข้างหนึ่งแช่อยู่ในน้ำร้อน มือเราจะรู้สึกร้อน เพราะความร้อนถูกส่งผ่านจากน้ำร้อนมายังมือเราโดยมีช้อนโลหะเป็นตัวนำความร้อน
        2. การพา เป็นการถ่ายโอนความร้อนโดยการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของตัวกลางเป็นตัวพาความร้อนไปจากบริเวณที่ระดับความร้อนสูง (อุณหภูมิสูง) ไปสู่บริเวณที่มีระดับความร้อนต่ำ (อุณหภูมิต่ำ) เช่นเวลาต้มน้ำ ความร้อนจากเตาทำให้น้ำที่ก้นภาชนะร้อนจะขยายตัวทำให้มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำด้านบนจึงลอยตัวสูงขึ้นส่วนน้ำด้านบนที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าและความหนาแน่นมากก็จะจมลงมาแทนที่ การหมุนวนของน้ำทำให้เกิดการพาความร้อน
        3. การแผ่รังสี เป็นการส่งพลังงานความร้อนที่อยู่ในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (รังสีอินฟราเรด) ดังนั้นจึงไม่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ เช่นการแผ่รังสีความร้อนจากดวงอาทิตย์มายังโลก โดยทั่วไปวัตถุที่แผ่รังสีได้ดีก็จะรับ (ดูดกลืน) รังสีได้ดีด้วย วัตถุชนิดนั้นเราเรียกว่าวัตถุดำ (Black Body) วัตถุดำไม่มีในธรรมชาติ มีแต่ในอุดมคติ ดังนั้นวัตถุที่มีลักษณะใกล้เคียงวัตถุดำคือ วัตถุที่มีสีดำ ในทางกลับกันวัตถุขาวจะไม่ดูดกลืนรังสีและ ไม่แผ่รังสีที่ตกกระทบ มีแต่ในอุดมคติเท่านั้น




แบบฝึกหัดเรื่องความร้อน
เฉลยแบบฝึกหัดเรื่องความร้อน





วันอังคารที่ 22 มกราคม พ.ศ. 2556

พลังงานภายในระบบ

พลังงานภายในระบบ  ( Internal  energy  of  system )

พลังงานภายในระบบ คือ ผลรวมของพลังงานจลน์เฉลี่ยทั้งหมดของแก๊สในระบบปิด
เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ “ U ”

การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในระบบ  คือ ผลต่างของพลังงานภายในระบบหลังเปลี่ยนแปลง  ( U2 ) กับพลังงานภายในระบบก่อนเปลี่ยนแปลง  ( U1 ) เขียนแทนด้วย DU” เขียนความสัมพันธ์ได้ดังนี้

            ขึ้นอยู่กับ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (DT) , การเปลี่ยนแปลงความดันและปริมาตรD(PV)

                งานกับการเปลี่ยนแปลงปริมาตร   เมื่อความดันคงตัว   ผลจะทำให้แก๊สมีการขยายตัวและหดตัว โดยให้   DW คือ งานที่เกิดจากแก๊สกระทำหรืองานที่เกิดจากแรงภายนอกกระทำต่อแก๊ส  นั่นคือ ค่า DW เป็นบวก ( + ) เมื่อ เกิดงานที่แก๊สกระทำ จะมีผลให้แก๊สขยายตัว  ถ้าค่า DW เป็นลบ ( - ) เมื่อ งานนั้นเกิดจากแรงภายนอกกระทำต่อแก๊ส จะมีผลให้แก๊สหดตัว

                จาก        
DW   =  FDs
                                DW   =  PADs
                                DW   =  P(ADs)
                จะได้      DW   =  PDV
                                DW   =  P(V2 – V1 )
                                DW   =  P(V2 – V1 )   เป็น บวก ( + )  เมื่อ แก๊สขยายตัว จะได้ V2 > V1
                                DW   =  P(V2 – V1 )   เป็น ลบ   ( - )   เมื่อ แก๊สหดตัว     จะได้ V1 > V2     

กฎข้อที่ 1 ของเทอร์โมไดนามิกส์    เป็นกฎการอนุรักษ์พลังงาน กล่าวว่า พลังงานความร้อนทั้งหมดที่ให้แก่ระบบจะต้องมีค่าเท่ากับผลรวมของพลังงานภายในระบบที่เพิ่มขึ้นกับงานที่ทำโดยระบบนั้นสามารถเขียนความสัมพันธ์ได้ดังนี้
DQ        =         DU  +  DW
เมื่อ         DQ        แทนพลังงานความร้อนที่ให้แก่ระบบ
DU        แทนพลังงานภายในระบบที่เพิ่มขึ้น
DW       แทนงานที่ระบบทำ
                แต่ความเป็นจริง  ระบบของแก๊สใดๆ อาจจะมีการเปลี่ยนแปลงของระบบในกรณีอื่นๆได้ด้วย และเป็นไปตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน และกำหนดค่าเครื่องหมายได้ดังนี้