หน่วยที่ 5 พลังงานความร้อน

ความร้อนจาเพาะของสสาร

ความร้อนจาเพาะของสสาร

ความร้อนจาเพาะของสสาร

ความร้อนจาเพาะของสสาร

ความร้อนจาเพาะของสสาร

ความร้อนจาเพาะของสสาร

การเปลย่ี นหน่วยอุณหภูมิ

การเปลย่ี นหน่วยอุณหภูมิ

98.6

ความร้อนกบั การขยายตวั หรือหดตวั ของสสาร

ความร้อนกบั การขยายตัวหรือหดตวั ของแก๊ส อนุภาคของสสารในสถานะแก๊สจะอยู่ห่างกนั มากและเคลื่อนทไี่ ด้อย่างอสิ ระ เม่ืออนุภาคของแก๊สได้รับความร้อน เกดิ เหตุการณ์ ดงั นี้ - จะมพี ลงั งานเพม่ิ ขนึ้ - ทาให้เคลื่อนทไ่ี ด้เร็วขนึ้ - มแี รงยดึ เหนี่ยวระกว่างอนุภาคน้อยลง - ระยะระหว่างอนุภาคเพม่ิ ขนึ้ - แก๊สจึงขยายตวั มปี ริมาตรเพม่ิ ขนึ้

ความร้อนกบั การขยายตวั หรือหดตวั ของของเหลว อนุภาคของของเหลวอยู่ใกล้กนั มากกว่าอนุภาคของแก๊ส อนุภาคของของเหลวสามารถ เคลื่อนทไี่ ด้แต่ไม่เป็ นอสิ ระ โดยจะเคล่ือนทร่ี อบ ๆ อนุภาคข้างเคยี ง เมื่ออนุภาคของ ของเหลวได้รับความร้อน จะเกดิ เหตุการณ์ ดงั นี้ - อนุภาคจะมพี ลงั งานเพม่ิ ขนึ้ - ทาให้เคล่ือนทไ่ี ด้เร็วขนึ้ - มแี รงยดึ เหนี่ยวระหว่างอนุภาคน้อยลง - ระยะระหว่างอนุภาคเพม่ิ ขนึ้ - ของเหลวจึงขยายตวั มปี ริมาตรเพมิ่ ขนึ้

ความร้อนกบั การขยายตัวหรือหดตวั ของของแขง็ อนุภาคของของแขง็ เรียงชิดติดกนั และส่ันอยู่กบั ที่ เมื่ออนุภาคของของแขง็ ได้รับความร้อน จะเกดิ เหตุการณ์ ดงั นี้ - อนุภาคจะมพี ลงั งานเพมิ่ ขนึ้ - ทาให้อนุภาคส่ันเร็วขนึ้ - มแี รงยดึ เหน่ียวระหว่างอนุภาคน้อยลง - ระยะห่างระหว่างอนุภาคเพม่ิ ขนึ้ - ของแขง็ จึงขยายตัวมปี ริมาตรเพม่ิ ขนึ้



-เม่ือสสารมกี ารเปลยี่ นสถานะ ความร้อนท้งั หมดทสี่ สารได้รับหรือสูญเสียจะถูกใช้เปลย่ี นสถานะโดย อุณหภูมไิ ม่เปลยี่ นแปลง ความร้อนดงั กล่าวเป็ นความร้อนแฝง มหี น่วยเป็ นแคลอรีหรือจูล -เม่ือของแขง็ ได้รับความร้อน ความร้อนจะทาให้อนุภาคของของแขง็ มพี ลงั งานเพม่ิ ขนึ้ และสั่นมากขนึ้ จนเคล่ือนทอ่ี อกจากตาแหน่งเดมิ ทาให้อนุภาคอยู่ห่างกนั มากขนึ้ ดงั ภาพ 5.28 แรงยดึ เหนี่ยวระหว่าง อนุภาคลดลง ของแขง็ จะเปลยี่ นสถานะเป็ นของเหลว โดยช่วงนีอ้ ุณหภูมขิ องสสารจะคงที่ ความร้อนที่ ใช้ในการเปลยี่ นสถานะจากของแขง็ เป็ นของเหลวเรียกว่า ความร้อนแฝงของการหลอมเหลว ปริมาณ ความร้อนทสี่ สารรับเข้าไปเพื่อใช้ในการเปลยี่ นสถานะจากของแขง็ เป็ นของเหลวจะเท่ากบั ปริมาณ ความร้อนทสี่ ารสูญเสียเมื่อสสารมกี ารเปลย่ี นสถานะจากของเหลวเป็ นของแขง็

- เม่ือของเหลวได้รับความร้อน ความร้อนจะทาให้อนุภาคของของเหลวมพี ลงั งานเพม่ิ ขนึ้ และเคล่ือนทเี่ ร็ว ขนึ้ ทาให้อนุภาคอยู่ห่างกนั มากขนึ้ ดงั ภาพ 5.29 - แรงยดึ เหน่ียวระหว่างอนุภาคลดลง - ของเหลวจะเปลยี่ นสถานะเป็ นแก๊สโดยช่วงนอี้ ุณหภูมขิ องสสารจะคงท่ี - ความร้อนทใี่ ช้ในการเปลยี่ นสถานะจากของเหลวเป็ นแก๊สเรียกว่า ความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ - ปริมาณ ความร้อนทส่ี สาร รับเข้าไปเพ่ือใช้ในการเปลยี่ นสถานะจากของเหลวเป็ นแก๊สจะเท่ากับปริมาณ ความร้อนทส่ี สารสูญเสียเมื่อสสารมกี ารเปลย่ี นสถานะจากแก๊สเป็ นของเหลว









การถ่ายโอนความร้อน

การถ่ายโอนความร้อน การถ่ายโอนความร้อนระหว่างสสารจะเกดิ จากบริเวณ ทมี่ อี ณุ หภูมสิ ูงกว่าไปยงั บริเวณทมี่ อี ณุ หภูมติ า่ กว่า โดยการถ่ายโอนความร้อนมี 3 วธิ ี คือ การนาความร้อน การพาความร้อน และการแผ่รังสีความร้อน การถ่ายโอนความร้อนเกดิ ได้ท้งั อาศัยตัวกลางและไม่อาศัยตัวกลาง

การถ่ายโอนความร้อน โดยการนาความร้อน จากภาพ 5.34 แสดงแบบจาลองการถ่ายโอนความร้อนของของแขง็ เมื่ออนุภาคไดร้ ับความ ร้อนอนุภาคจะเกิดการส่ันมากข้ึน และชนกบั อนุภาคขา้ งเคียงทาใหอ้ นุภาคที่อยตู่ ิดกนั สั่นมากข้ึน ตามไปดว้ ยอนุภาคของสสารจึงเป็นตวั กลางในการถา่ ยโอนความร้อนโดยการส่ันอยา่ งต่อเนื่อง และถา่ ยโอนความร้อนจากบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงกวา่ ไปยงั บริเวณที่มีอุณหภูมิต่ากวา่ การถ่าย โอนความร้อนวธิ ีน้ีเรียกวา่ การนาความร้อน Heat conduction สสารโดยทวั่ ไปมีสมบตั ิในการนาความร้อนไดไ้ ม่เท่ากนั โลหะสามารถนาความร้อนไดด้ ี แตส่ สารบางชนิดนาความร้อนไดไ้ ม่ดี เช่น พลาสติก น้า อากาศ เป็นตน้ สารที่นาความร้อนไดด้ ี เรียกวา่ ตวั นาความร้อน สสารท่ีนาความร้อนไดไ้ ม่ดีเรียกวา่ ฉนวนความร้อน

การถ่ายโอนความร้อน โดยการพาความร้อน ภาพ 5.36 แสดงแบบจาลองการถ่ายโอนความร้อนของของเหลวซ่ึงเม่ืออนุภาคของเหลวท่ี จดั เรียงตวั กนั อยา่ งหลวมหลวมไดร้ ับความร้อน (บริเวณสีแดง) อนุภาคจะมีพลงั งานสูงข้ึน เคล่ือนท่ีเร็วข้ึน และอนุภาคอยหู่ ่างกนั มากข้ึน ทาใหข้ องเหลวมีปริมาตรมากข้ึน ความหนาแน่น ของของเหลวบริเวณดา้ นลา่ งน้นั จะลดลง อนุภาคของของเหลวที่มีอุณหภูมิสูงกวา่ จึงเคล่ือนที่ ข้ึนมาดา้ นบนพร้อมกบั เป็นตวั กลางพาความร้อนไปดว้ ย อนุภาคของของเหลวท่ีมีอุณหภูมิต่า กวา่ บริเวณสีฟ้าซ่ึงอยขู่ า้ งเคียงจะเคลื่อนท่ีเขา้ มาแทนท่ี และเมื่ออนุภาคของของเหลวท่ีเขา้ มา แทนท่ีไดร้ ับความร้อนกจ็ ะเกิดกระบวนการแบบเดียวกบั ท่ีกลา่ วมาซ้าอีกอยา่ งต่อเนื่อง

การถ่ายโอนความร้อน โดยการพาความร้อน ความร้อนถูกถ่ายโอนไปพร้อมกบั การเคลื่อนที่ของอนุภาคของของเหลวจากบริเวณท่ีมี อุณหภูมิสูงกวา่ ไปยงั บริเวณที่มีอุณหภูมิต่ากวา่ ดว้ ยการถ่ายโอนความร้อนวธิ ีน้ีวา่ การพาความร้อน heat convection สสารอื่นๆที่เป็นของเหลวกม็ ีการถา่ ยโอนความร้อน โดย การพาความร้อนเช่นกนั เม่ืออากาศหรือสสารในสถานะแก๊สไดร้ ับความร้อนอนุภาคของแก๊สที่อยหู่ ่างกนั จะมีพลงั งาน สูงข้ึนเคลื่อนท่ีเร็วข้ึน อนุภาคอยหู่ ่างกนั มากข้ึน แก๊สจึงมีปริมาตรมากข้ึน ทาใหค้ วามหนาแน่นของแกส๊ ลดลง แกส๊ ท่ีมีอุณหภูมิสูงจะลอยตวั สูงข้ึนพร้อมกบั พาความ ร้อนไปดว้ ย ดงั น้นั สสารท้งั ในสถานะของเหลวและแก๊สจึงมีการถ่ายโอนความร้อนโดยการ พาความร้อนซ่ึงอนุภาคของสสารเป็นตวั กลางในการพาความร้อนไปพร้อมกบั การเคล่ือนที่ ของอนุภาค

การถ่ายโอนความร้อน โดยการแผ่รังสีความร้อน สสารท่ีมีพลงั งานความร้อนจะสามารถแผค่ วามร้อนออกมาในรูปของรังสีอินฟราเรดซ่ึงเป็น คล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้าโดยไม่ตอ้ งอาศยั ตวั กลางในการเคล่ือนที่ระหวา่ งดวงอาทิตยก์ บั โลกมี บริเวณท่ีเป็นสุญญากาศคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้ากย็ งั สามารถแทนจากดวงอาทิตยม์ ายงั โลกไดจ้ ึง ทาใหโ้ ลกมีอุณหภูมิสูงข้ึนเรียกการถา่ ยโอนความร้อนโดยการแผค่ ลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้าซ่ึงไม่ ตอ้ งอาศยั ตวั กลางท่ีวา่ การแผร่ ังสีความร้อน Heat radiation