อุณหภูมิและการวัด

SCIENCE เอกสารประกอบการเรียนรายวิชาพนื้ ฐานวทิ ยาศาสตร อุณหภมู แิ ละการวัด ครผู ูสอน : นางรอบียะ ไกรชิต โรงเรียนกสณิ ธรเซนตปเ ตอร จงั หวดั นนทบรุ ี ชอื ............................................................... เลขท.ี ........... ม.1/...... 0

อณุ หภูมแิ ละการวัด เคร่อื งมือที่ใชว ดั อณุ หภูมิ เรียกวา เทอรมอมิเตอร (thermometer) เทอรมอมิเตอรแบบกระเปาะ • ตัวเครอื่ งทําดวยหลอดแกว บริเวณปลายหลอดเปน กระเปาะ ที่บรรจุของเหลวอยูภ ายใน ของเหลวนั้นอาจเปนปรอทหรอื แอลกอฮอล • เมอ่ื นาํ ไปวัดอุณหภูมขิ องสาร หากสารนน้ั มีความรอนสูงกวา เทอรม อมเิ ตอร ความรอ นจากสารก็จะถายโอนไปสเู ทอรม อมิเตอร บรเิ วณกระเปาะทมี่ ขี องเหลวบรรจุอยู • เมื่อของเหลวไดร ับความรอนจะขยายตวั และไหลไปตามหลอดแกวทีม่ สี เกลบอก ระดับอณุ หภูมิไว จนกระทัง่ เขา สูส มดุลความรอน ของเหลวกจ็ ะเกิดการขยายตัว จงึ อา นคาอุณหภมู ิของสารนัน้ ได เทอรม อมิเตอรแ บบดจิ ทิ ัล • ภายในมไี มโครชปิ ที่ทําหนาทเี่ ปล่ยี นกระแสไฟฟาเปน ตวั เลข วธิ ีการใชงาน เทอรม อมิเตอรแ บบกระเปาะ 1 จุม เทอรม อมิเตอรดานท่มี กี ระเปาะลงในสารที่ตองการวัด โดยไมใ หเ ทอรม อมเิ ตอรสมั ผสั กบั ภาชนะท่ีบรรจสุ าร และ ใหเทอรมอมเิ ตอรอ ยใู นลกั ษณะตงั้ ตรงในแนวดิง่ วิธีการถอื เทอรมอมเิ ตอรเ พื่อวัดอณุ หภูมิ 1

2 อา นคา อุณหภมู เิ ม่อื ระดบั ของเหลวในเทอรมอมเิ ตอร หยดุ นิ่งโดยใหส ายตาอยูระดับเดียวกับระดบั ของเหลว ในเทอรม อมิเตอร วิธกี ารอา นคาวดั อณุ หภมู ิจากเทอรมอมิเตอร 2

ผลของความรอนตอการขยายตัวหรอื หดตัวของสาร 3

สตู รคํานวณหาปริมาณความรอน ทที่ ําใหสารเปล่ียนแปลงอุณหภมู ิ Q = mc∆t Q คอื ปริมาณความรอ นทที่ าํ ใหสารเปลีย่ นแปลงอุณหภมู ิ มหี นว ยเปน จลู (J) m คอื มวลของสาร มหี นว ยเปน กโิ ลกรมั (kg) c คอื ความจคุ วามรอนจาํ เพาะของสาร มหี นว ยเปน จลู /กิโลกรัม • เคล ∆t วิน (J/kg • K) คอื อณุ หภมู ทิ เี่ ปล่ยี นแปลงไป มหี นวยเปน เคลวิน (K) ตัวอยา ง จงหาปริมาณความรอนทที่ ําใหน้าํ มวล 100 กรมั ท่อี ณุ หภมู ิ 25 องศาเซลเซียส มอี ุณหภูมิ สูงข้ึนเปน 35 องศาเซลเซียส (ความจุความรอ นจําเพาะของนาํ้ มีคาเทากับ 4,186 J/kg • K) วธิ ที ํา น้าํ มวล 100 g = 0.1 kg จากสตู ร Q = mc∆t แทนคา Q = 0.1 x 4,186 x (35 - 25) Q = 4,186 J ดังน้นั จะตอ งใชความรอ น 4,186 จูล เพ่ือทาํ ใหน ้าํ มวล 100 กรมั มอี ณุ หภมู เิ พิ่มขนึ้ จาก 25 องศาเซลเซยี สไปเปน 35 องศาเซลเซยี ส หมายเหตุ สามารถนาํ ผลตา งอณุ หภมู ิหนวยองศาเซลเซยี สมาคาํ นวณไดเ ลย เน่ืองจากหนึ่งหนวยขององศาเซลเซียสและ เคลวินมขี นาดสเกลเทากัน เชน อุณหภูมิ 25 °c คือ 25 + 273 = 298 K อณุ หภูมิ 35 °c คือ 35 + 273 = 308 K ผลตา ง คอื 308 – 298 = 10 K ซ่ึงมีคา เทากบั 35 – 25 = 10 °c ดงั น้นั จงึ ไมจ ะเปน ตองเปลยี่ นหนวย 4

สตู รคํานวณหาปริมาณความรอ น ท่ที ําใหส ารเปลี่ยนสถานะ Q = mL Q คอื ปรมิ าณความรอ นทีท่ าํ ใหสารเปลี่ยนสถานะ มหี นวยเปน จูล (J) m คือ มวลของสาร มีหนว ยเปน กิโลกรัม (kg) L คือ ความรอนแฝงจาํ เพาะ มีหนวยเปน จูลตอ กโิ ลกรัม (J/kg) ซ่ึงเปน ความรอ น ที่ทําใหส ารมวลหน่ึงหนวยเปล่ียนสถานะไปจนหมด ซงึ มคี าคงทีแ่ ละแตกตา งกัน ในสารแตละชนิด ตวั อยาง เมือ่ ตองการใหน ํา้ แขง็ มวล 10 กรมั หลอมเหลวกลายเปนของเหลวหมดพอดี จะตองใชค วาม รอนเทาใด (ความรอ นแฝงจําเพาะของการหลอมเหลวของนํา้ มีคา เทากบั 333 x J/kg) วธิ ีทาํ นา้ํ แข็งมวล 10 g = 0.01 kg จากสตู ร Q = mL แทนคา Q = 0.01 x 333 x 103 Q = 3,330 J ดงั น้นั จะตอ งใชความรอน 3,330 จลู เพ่ือทาํ ใหน้ําแข็งมวล 10 กรมั หลอมเหลวหมดพอดี 5

แบบฝก หดั เรอื่ ง การเปลีย่ นหนวยวัดอุณหภูมิ คาํ ชแ้ี จง : ใหนักเรยี นแสดงวิธกี ารเปลีย่ นหนวยวดั อณุ หภูมเิ ดิมใหเปนหนวยวดั อื่น ตามทีโ่ จทยกาํ หนด 1. ถา วดั อณุ หภูมิได 35 ํC อุณหภมู นิ ีจ้ ะมคี าเทาใดในหนวยองศาฟาเรนไฮต 2. ถา วัดอณุ หภูมิได 30 ํC อณุ หภมู นิ จี้ ะมีคา เทา ใดในหนว ยองศาโรเมอร 3. ถา วัดอณุ หภูมิได 90 ํF อณุ หภูมิน้ีจะมคี า เทาใดในหนวยองศาเซลเซยี ส 6

เฉลยแบบฝก หัด เรือ่ ง การเปลยี่ นหนวยวัดอณุ หภูมิ คําช้ีแจง : ใหนักเรยี นแสดงวิธีการเปลีย่ นหนว ยวดั อณุ หภูมเิ ดิมใหเ ปนหนวยวัดอ่นื ตามที่โจทยกาํ หนด 1. ถาวดั อณุ หภมู ิได 35 ํC อณุ หภมู ิน้ีจะมีคา เทา ใดในหนวยองศาฟาเรนไฮต สูตร F - 32 = C F -932 5 แทนคา = 35 F -932 = 75 9 F = 63 + 32 F = 95 ดังนัน้ อุณหภูมิ 35 องศาเซลเซียส มคี าเทากับ 95 องศาฟาเรนไฮต 2. ถา วัดอณุ หภูมิได 30 ํC อุณหภูมนิ ้จี ะมีคาเทาใดในหนวยองศาโรเมอร C R สตู ร 5 = 4 แทนคา 30 = R 54 R = 6 4 R = 24 ดังนั้น อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส มีคา เทากับ 24 องศาโรเมอร 3. ถา วัดอณุ หภูมิได 90 ํF อณุ หภมู นิ จี้ ะมคี า เทาใดในหนวยองศาเซลเซยี ส สตู ร F - 32 = C แทนคา 9 5 90 - 32 = C 9 = 558 5 9 C C = 32.22 ดงั นนั้ อุณหภูมิ 90 องศาฟาเรนไฮต มีคาเทากบั 32.22 องศาเซลเซยี ส 7