6 thermounit1

2019 หลกั การและความหมาย ทางเทอรโ์ มไดนามิกส์ THAWATCHAI LIMSUWAN SURATTHANI TECHNICAL COLLEGE

11 หน่วยท่ี 1 หลักการและนิยามทางอุณหพลศาสตร์ คาชีแ้ จงการจดั การเรียนการสอนของหน่วยท่ี 1 1. หน่วยที่ 1 หลกั การและนิยามทางอุณหพลศาสตร์ ใชเ้ วลาจานวน 6 ชวั่ โมง 2. แบ่งเน้ือหาในการเรียนเป็น 2 คร้ัง ๆ ละ 3 ชว่ั โมง 3. คร้ังที่ 1 ใชแ้ ผนการจดั การเรียนรู้ท่ี 1 โดยมีกิจกรรมหลกั ๆ ดงั น้ี 3.1 ปฐมนิเทศการจดั การเรียนการสอน 3.2 ทดสอบความรู้ก่อนเรียนหน่วยที่ 1 3.3 จดั กิจกรรมการเรียนการสอนตามแผนการจดั การเรียนรู้ท่ี 1 ในหวั ขอ้ เรื่อง หลกั การทางอณุ หพลศาสตร์ 3.4 ผเู้ รียนทาบตั รกิจกรรมที่ 1.1 3.5 ผเู้ รียนทาแบบฝึกหดั หน่วยที่ 1 ขอ้ 1 4. คร้ังที่ 2 ใชแ้ ผนการจดั การเรียนรู้ที่ 2 โดยมกี ิจกรรมหลกั ๆ ดงั น้ี 4.1 จดั กิจกรรมการเรียนการสอนตามแผนการจดั การเรียนรู้ที่ 2 ในหวั ขอ้ เร่ือง นิยาม ทางอุณหพลศาสตร์ 4.2 ผเู้ รียนทาบตั รกิจกรรมท่ี 1.2 4.3 ผเู้ รียนทาแบบฝึกหดั หน่วยท่ี 1 ขอ้ 2 ถงึ ขอ้ 5 4.4 สรุปบทเรียนหน่วยท่ี 1 โดยใชส้ ่ือคอมพิวเตอร์ PowerPoint หน่วยที่ 1 เร่ือง หลกั การและนิยามทางอุณหพลศาสตร์ 4.5 ทดสอบความรู้หลงั เรียนหน่วยที่ 1

12 รหัสวชิ า 3100-0111 จานวน 3 ชั่วโมง แผนการจดั การเรียนรู้ท่ี 1 ชื่อวชิ า เทอร์โมไดนามกิ ส์ หน่วยท่ี 1 เร่ือง หลกั การและนยิ ามทางอณุ หพลศาสตร์ หวั ข้อเรื่อง 1. ปฐมนิเทศการเรียนการสอน 2. หลกั การทางอุณหพลศาสตร์ สาระสาคญั อุณหพลศาสตร์ หรื อ เทอร์โมไดนามิกส์ เป็ นศาสตร์ท่ีว่าด้วยเรื่องของพลงั งานและ ความสัมพนั ธร์ ะหว่างปริมาณเชิงฟิ สิกส์ต่างๆ ของสสาร ซ่ึงไดร้ ับผลกระทบจากการเปลี่ยนรูป พลงั งานหรือเป็นเหตุใหพ้ ลงั งานเกิดการเปล่ยี นรูปการถ่ายโอนพลงั งาน จุดประสงค์เชงิ พฤตกิ รรม 1. บอกรูปแบบการจดั การเรียนการสอนวชิ าเทอร์โมไดนามิกส์ได้ 2. อธิบายหลกั การทางอุณหพลศาสตร์ได้ กจิ กรรมการเรียนการสอน ข้นั นาเข้าสู่บทเรียน 1. ปฐมนิเทศการจดั การเรียนการสอน ดา้ นเน้ือหา ดา้ นการจดั กิจกรรมการเรียนการสอน และการวดั ผลประเมินผลในรายวิชาเทอร์โมไดนามิกส์โดยใชส้ ื่อแผน่ ภาพท่ี 1.1 2. ช้ีแจงรายละเอียดเก่ียวกับการใช้ชุดการสอนประกอบคาบรรยายวิชาเทอร์โม- ไดนามิกส์ในส่วนของผเู้ รียน 3. ใหผ้ เู้ รียนทาแบบทดสอบก่อนเรียนหน่วยที่ 1 4. ผสู้ อนสนทนาซักถามความรู้พ้ืนฐานของผูเ้ รียนเกี่ยวกบั ความรู้ด้านหลกั การทาง อณุ หพลศาสตร์เพื่อนาเขา้ สู่บทเรียน ข้ันดาเนนิ การสอน 1. แจง้ จุดประสงคเ์ ชิงพฤติกรรมแก่ผเู้ รียน 2. ให้ผูเ้ รียนศึกษาใบความรู้หน่วยท่ี 1 เร่ืองหลกั การและนิยามทางอุณหพลศาสตร์ ในหวั ขอ้ 1.1 หลกั การเบ้ืองตน้ ทางอุณหพลศาสตร์ 3. ใหผ้ เู้ รียนทากิจกรรมในบตั รกิจกรรมท่ี 1.1 4. คดั เลอื กตวั แทนผเู้ รียนใหน้ าเสนอและร่วมกนั อภิปราย

13 ข้ันดาเนนิ การสอน (ต่อ) 5. ผเู้ รียนสลบั กนั ตรวจ ใหค้ ะแนนบตั รกิจกรรมที่ 1.1 6. ผสู้ อนสรุปเสริมดว้ ยส่ือแผนภาพท่ี 1.2 และเปิ ดโอกาสใหผ้ เู้ รียนไดแ้ สดงออก ซกั ถาม ตอบปัญหาและแสดงความคิดเห็น โดยผสู้ อนสงั เกตพฤติกรรมการแสดงออกและการมีส่วนร่วม 7. ผเู้ รียนทาแบบฝึ กหัดหน่วยท่ี 1 ข้อ 1 และร่วมกนั เฉลยพร้อมให้คะแนนตามเกณฑ์ ที่กาหนด ข้ันสรุป 1. ผสู้ อนและผเู้ รียนร่วมกนั สรุปบทเรียน 2. ผูส้ อนมอบหมายงานให้ศึกษาเน้ื อหาหน่วยท่ี 1 เร่ื องหลักการและนิ ยามทาง อุณหพลศาสตร์ ในหวั ขอ้ 1.2 นิยามทางอณุ หพลศาสตร์ สื่อ/โสต/นวตั กรรม 1. ใบความรู้หน่วยที่ 1 2. บตั รกิจกรรมท่ี 1.1 3. สื่อแผน่ ภาพที่ 1.1 และ 1.2 4. เคร่ืองเสียง 5. เครื่องคอมพิวเตอร์ 6. เครื่องฉายทึบแสง 7. เคร่ืองฉายภาพ การวดั ผลประเมนิ ผล 1. คะแนนจากแบบฝึกหดั 2. คะแนนจากบตั รกิจกรรม 3. คะแนนจากแบบสงั เกตพฤติกรรม บนั ทึกการสอน ผลการใช้แผนการจดั การเรียนรู้ ระยะที่ใชส้ อน  พอดี  มาก  นอ้ ย เน้ือหา  เหมาะสม  มาก  นอ้ ย  ยาก  ง่าย

14 ผลการเรียนของผ้เู รียน การมสี ่วนร่วม  มาก  ปานกลาง  นอ้ ย ความเขา้ ใจเน้ือหา  มาก  ปานกลาง  นอ้ ย ผลสมั ฤทธ์ิทางการเรียน  สูง  ปานกลาง  ต่า ผลการสอนของครู กิจกรรมการสอน  เป็นไปตามกิจกรรม  ไมเ่ ป็นไปตามกิจกรรม ผลสมั ฤทธ์ิทางการสอน  สูง  ปานกลาง  ต่า ปัญหา/อุปสรรคและข้อเสนอแนะ 1. ผเู้ รียนยงั ยึดติดรูปแบบการเรียนการสอนแบบเดิม คือ ครูเป็ นผูบ้ รรยายและ ผเู้ รียนเป็นผฟู้ ัง 2. จากขอ้ 1 ทาให้การมีส่วนร่วมของผเู้ รียนในการดาเนินกิจกรรมยงั อยู่ในระดับ ปานกลาง ผสู้ อนพยายามกระตุน้ ให้เห็นความสาคญั ของการเรียนแบบมีส่วนร่วมทาใหผ้ เู้ รียน มคี วามเขา้ ใจมากข้ึน

แผนการจดั การเรียนรู้ที่ 2 15 ช่ือวชิ า เทอร์โมไดนามกิ ส์ รหสั วชิ า 3100-0111 หน่วยที่ 1 เรื่อง หลกั การและนยิ ามทางอณุ หพลศาสตร์ จานวน 3 ช่ัวโมง หัวข้อเร่ือง 1. นิยามทางอณุ หพลศาสตร์ สาระสาคญั ศาสตร์ทุกแขนงต่างมีนิยามและศพั ท์เฉพาะท่ีใชใ้ นศาสตร์น้ันๆ สาหรับอุณหพลศาสตร์ กเ็ ช่นเดียวกนั ก็จะมกี ารกาหนดนิยามที่เก่ียวขอ้ งกบั อุณหพลศาสตร์เพือ่ เป็นขอ้ กาหนดหรือขอ้ ตกลง ที่เข้าใจตรงกัน เช่น อุณหภูมิ ความร้อน สารทางาน สารบริ สุ ทธ์ิ สมบัติ สภาวะ สถานะ กระบวนการ วฏั จกั ร ระบบ และสมบตั ิจาเพาะเป็นตน้ จุดประสงค์เชิงพฤตกิ รรม 1. อธิบายนิยามทางอุณหพลศาสตร์ได้ 2. อธิบายความสมั พนั ธข์ องนิยามทางอุณหพลศาสตร์ได้ 3. บอกช่ือเคร่ืองจกั รหรืออุปกรณ์ท่ีทางานตามหลกั การของอุณหพลศาสตร์ได้ 4. คานวณหาค่าสมบตั ิจาเพาะของสารทางานได้ กจิ กรรมการเรียนการสอน ข้นั นาเข้าสู่บทเรียน 1. ผสู้ อนสนทนาซกั ถามถึงเน้ือหาเก่ียวกบั เรื่องนิยามทางอุณหพลศาสตร์ที่ใหไ้ ปศึกษา มาล่วงหนา้ 2. นาเขา้ สู่บทเรียนโดยการถามนาถึงความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งหลกั การทางอุณหพลศาสตร์ และนิยามทางอุณหพลศาสตร์ ข้ันดาเนนิ การสอน 1. แจง้ จุดประสงคเ์ ชิงพฤติกรรมแก่ผเู้ รียน 2. ผูส้ อนบรรยายเน้ือหาหน่วยที่ 1 ในหัวขอ้ 1.2 นิยามทางอุณหพลศาสตร์ และใชส้ ื่อ แผน่ ภาพที่ 1.3 ประกอบ 3. ให้ผูเ้ รียนสรุปประเด็นตามบัตรกิจกรรมที่ 1.2 และวิเคราะห์ความสัมพนั ธ์โดย เช่ือมโยงเน้ือหาในแต่ละประเด็น 4. คดั เลอื กตวั แทนผเู้ รียนใหส้ รุปและร่วมกนั อภิปราย

16 ข้ันดาเนินการสอน (ต่อ) 5. ผเู้ รียนสลบั กนั ตรวจใหค้ ะแนนบตั รกิจกรรมท่ี 1.2 6. ผูส้ อนสรุปเสริมและเปิ ดโอกาสให้ผูเ้ รียนได้แสดงออก ซักถาม ตอบปัญหาและ แสดงความคิดเห็นโดยผสู้ อนสงั เกตพฤติกรรมการแสดงออกและการมีส่วนร่วม 7. ผเู้ รียนทาแบบฝึกหดั หน่วยที่ 1 ขอ้ 2 , 3, 4 และ 5 และร่วมกนั เฉลยพร้อมใหค้ ะแนน ตามเกณฑท์ ี่กาหนด ข้ันสรุป 1. ผสู้ อนสรุปบทเรียนโดยใชส้ ื่อคอมพวิ เตอร์ PowerPoint หน่วยที่ 1 2. ผเู้ รียนทาแบบทดสอบหลงั เรียนหน่วยท่ี 1 3. ผสู้ อนมอบหมายงานใหศ้ กึ ษาเน้ือหาหน่วยท่ี 2 สื่อ/โสต/นวตั กรรม 1. ใบความรู้หน่วยท่ี 1 2. บตั รกิจกรรมท่ี 1.2 3. สื่อคอมพวิ เตอร์ PowerPoint หน่วยที่ 1 4. ส่ือแผน่ ภาพท่ี 1.3 5. เคร่ืองคอมพวิ เตอร์ 6. เครื่องเสียง 7. เครื่องฉายทึบแสง 8. เครื่องฉายภาพ การวดั ผลประเมนิ ผล 1. คะแนนจากแบบฝึกหดั 2. คะแนนจากบตั รกิจกรรม 3. คะแนนจากแบบทดสอบ 4. คะแนนจากแบบสงั เกตพฤติกรรม บันทกึ การสอน ผลการใช้แผนการจดั การเรียนรู้ ระยะที่ใชส้ อน  พอดี  มาก  นอ้ ย เน้ือหา  เหมาะสม  มาก  นอ้ ย  ยาก  ง่าย

17 ผลการเรียนของผู้เรียน การมสี ่วนร่วม  มาก  ปานกลาง  นอ้ ย ความเขา้ ใจเน้ือหา  มาก  ปานกลาง  นอ้ ย ผลสมั ฤทธ์ิทางการเรียน  สูง  ปานกลาง  ต่า ผลการสอนของครู กิจกรรมการสอน  เป็นไปตามกิจกรรม  ไมเ่ ป็นไปตามกิจกรรม ผลสมั ฤทธ์ิทางการสอน  สูง  ปานกลาง  ต่า ปัญหา/อปุ สรรคและข้อเสนอแนะ ผเู้ รียนให้ความร่วมมือในการดาเนินการจัดกิจกรรมการเรียนการสอนโดยเฉพาะ การทาบตั รกิจกรรม ซ่ึงผูเ้ รียนนาเสนอในช้นั เรียนว่าก่อใหเ้ กิดความคิดสร้างสรรคเ์ ริ่มคุน้ เคย และ บูรณาการกบั เน้ือหาไดม้ ากข้ึน

18 แบบทดสอบก่อนเรียน หน่วยที่ 1 หลกั การและนยิ ามทางอุณหพลศาสตร์ คาชี้แจง ใหเ้ ลอื กคาตอบท่ีถูกตอ้ งท่ีสุดแลว้ ทาเครื่องหมาย  ลงในกระดาษคาตอบ 1. อณุ หพลศาสตร์เป็นการศกึ ษาที่เกี่ยวขอ้ งกบั เร่ืองอะไร ก. การสร้างพลงั งาน ข. การสร้างความร้อน ค. การถา่ ยเทของพลงั งาน ง. การถา่ ยเทอณุ หภูมิ 2. การทางานของตูเ้ ยน็ เป็นการถา่ ยเทความร้อนในลกั ษณะใด ก. อณุ หภูมิสูงสู่อณุ หภูมิต่า ข. อณุ หภูมติ ่าสู่อุณหภูมิสูง ค. ภายในสู่ภายนอก ง. ภายนอกสู่ภายใน 3. สารที่โครงสร้างไมผ่ นั แปรคือขอ้ ใด ก. สารคงท่ี ข. สารทางาน ค. สารอนุพนั ธ์ ง. สารบริสุทธ์ิ 4. ขอ้ ใดคือสมบตั ิของสารทางาน ก. ปริมาตร ข. ความร้อน ข. ความเยน็ ง. ถกู ทุกขอ้ 5. สมบตั ิและสภาวะสมั พนั ธก์ นั อยา่ งไร ก. สมบตั ิไมเ่ ปลีย่ นสภาวะเปลย่ี น ข. สมบตั ิเปลีย่ นสภาวะเปล่ยี น ค. สภาวะไม่เปลี่ยนสมบตั ิเปล่ยี น ง. สภาวะเปล่ยี นสมบตั ิเปลย่ี น 6. กระบวนการกบั วฎั จกั รมีความสมั พนั ธก์ นั อยา่ งไร ก. เกิดกระบวนการแลว้ เกิดวฎั จกั ร ข. เกิดวฎั จกั รแลว้ เกิดกระบวนการ ค. วฎั จกั รเกดิ จากหลายกระบวนการ ง. กระบวนการเกิดจากหลายวฎั จกั ร 7. อุปกรณ์ใดท่ีทางานโดยการเปล่ียนแปลงจากพลงั งานความร้อนเป็นพลงั งานกล ก. เคร่ืองปรับอากาศ ข. แบตเตอร่ี ค. เคร่ืองยนต์ ง. ไดนาโม 8. สารมวล 3 kg ปริมาตร 6 m3 ค่าปริมาตรจาเพาะเท่ากบั เท่าไร ก. 0.5 m3/kg ข. 2 m3 /kg ค. 0.5 kg /m3 ง. 2 kg/m3

19 ใบความรู้ หน่วยที่ 1 หลักการและนิยามทางอุณหพลศาสตร์ 1.1 หลกั การเบื้องต้นทางอุณหพลศาสตร์ อุณหพลศาสตร์ หรื อ เทอร์โมไดนามิกส์ เป็ นศาสตร์ท่ีว่าด้วยเร่ืองของพลงั งานและ ความสัมพนั ธร์ ะหว่างปริมาณเชิงฟิ สิกส์ต่างๆ ของสสาร ซ่ึงได้รับผลกระทบจากการเปล่ียนรูป พลงั งานหรือเป็ นเหตุให้พลงั งานเกิดการเปล่ียนรูป การถ่ายโอนพลงั งาน รวมท้งั สมบตั ิต่างๆ ของ สสารท่ีใชเ้ ป็ นตวั กลางในการท่ีจะให้เครื่องจกั รเปล่ียนแปลงหรือถ่ายโอนพลงั งานจากพลงั งาน รูปหน่ึงไปเป็ นพลงั งานอีกรูปหน่ึง ตวั อย่างดงั รูปท่ี 3 อุปกรณ์หรือเครื่องจกั รท่ีทางานแลว้ มีการ เปลย่ี นแปลงทางดา้ นความร้อนหรือถา่ ยโอนพลงั งาน เช่น ตูเ้ ยน็ หรือ ตูแ้ ช่มกี ารถ่ายเทความร้อนจาก แหล่งอุณหภูมิต่าสู่แหลง่ อุณหภูมสิ ูง หรือรถยนตม์ ีการเปล่ยี นแปลงพลงั งานจากพลงั งานความร้อน เป็นพลงั งานกล เป็นตน้ ซ่ึงลว้ นแต่ทางานตามหลกั การของอุณหพลศาสตร์ท้งั สิ้น ตูเ้ ยน็ (1) รถยนต์ (2) รูปที่ 1-1 แสดงอุปกรณ์ เครื่องจกั รที่ทางานตามหลกั การทางอณุ หพลศาสตร์ ท่ีมา : www.apache.co.th (1) และ www.gt-globalwarming-awareness2007.org (2) ในการทางานของอุปกรณ์หรือเครื่องจกั รท่ีอาศยั การเปล่ียนแปลงพลงั งานจากพลงั งาน รู ปแบบหน่ึงไปเป็ นพลังงานอีกรู ปแบบหน่ึ งน้ัน มีท้ังท่ีทางานแลว้ ได้งานจากระบบ เช่น เคร่ืองกงั หนั ไอน้าเป็นการทางานโดยการเปล่ียนพลงั งานความร้อนของไอน้าไปขบั กงั หนั ให้หมุน เพอ่ื ขบั เยนเนอร์เรเตอร์ นัน่ แสดงว่าทางานแลว้ ไดง้ านจากระบบ หรืออปุ กรณ์และเครื่องจกั รที่ตอ้ ง ให้งานจึงจะทางานได้ เช่น ป๊ัมลม จะตอ้ งอาศยั กาลงั งานจากมอเตอร์เพื่อขบั ใหล้ ูกสูบเคลื่อนที่ใน การเพ่ิมแรงดนั ใหอ้ ากาศเพื่อนาไปใชง้ านเป็นตน้

20 1.2 นยิ ามทางอุณหพลศาสตร์ ศาสตร์ทุกแขนงต่างมีนิยามและศพั ท์เฉพาะที่ใชใ้ นศาสตร์น้ันๆ สาหรับอุณหพลศาสตร์ ก็เช่นเดียวกนั ก็จะมีการกาหนดนิยามท่ีเกี่ยวขอ้ งกับอุณหพลศาสตร์ เพ่ือเป็ นข้อกาหนด หรือ ขอ้ ตกลงที่เขา้ ใจตรงกนั เช่น อุณหภูมิ ความร้อน สารทางาน สารบริสุทธ์ิ สมบตั ิ สภาวะ สถานะ กระบวนการ วฏั จกั ร ระบบ และสมบตั ิจาเพาะ เป็นตน้ 1.2.1 อุณหภูมิ (Temperature) อุณหภูมิ หมายถงึ สมบตั ิของสารทางานที่ใชบ้ อกความร้อนเยน็ ของวตั ถุ มีหน่วยวดั เป็นองศาเซนเซียส องศาเคลวนิ และองศาฟาเรนไฮด์ เป็นตน้ 1.2.2 ความร้อน (Heat) ความร้อน หมายถึง พลังงานรู ปหน่ึงที่สามารถถ่ายเทข้ามขอบเขตระบบไปยงั ส่ิงแวดลอ้ มหรือเคล่ือนท่ีขา้ มขอบเขตจากสิ่งแวดลอ้ มเขา้ สู่ระบบอนั เนื่องจากความแตกต่างของ อณุ หภูมิ 1.2.3 สารทางาน (Working substance) สารทางาน หมายถงึ ของไหลซ่ึงสามารถขยายตวั และอดั ตวั ไดใ้ ชเ้ ป็ นตวั กลางในการ ถ่ายเทพลงั งาน เพ่ือให้ระบบอุณหพลศาสตร์ทุกระบบสามารถทางานได้ เช่น อากาศหรือไอดี ท่ีบรรจุในกระบอกสูบเม่ือมีการเผาไหมห้ รือจุดระเบิดก็จะมีการขยายตวั และเป็นตวั กลางในการรับ และเปลี่ยนแปลงพลงั งานจากพลงั งานความร้อนเป็นพลงั งานกลหรืองานเป็นตน้ อากาศ(สารทางาน) งาน รูปที่ 1-2 แสดงสารทางานที่บรรจุในกระบอกสูบเพื่อเป็นตวั กลางในการทางาน ท่ีมา : ดดั แปลงจาก www.bartleby.com/images/A4images/A4piston.jpg 1.2.4 สารบริสุทธ์ิ (Pure substance) สารบริ สุทธ์ิ หมายถึง สารที่เป็ นเน้ือเดียวกัน มีองค์ประกอบทางเคมีคงท่ีและ เหมือนกันในทุกๆ สถานะ เช่น น้ า (H2O) ไนโตรเจน (N2) ออกซิเจน (O2) เป็ นต้น ในกรณี ที่

21 สารบริสุทธ์ิชนิดเดียวกนั แต่มีสถานะต่างกนั รวมอยู่ในระบบเดียวกนั เช่น ไอน้า ซ่ึงเกิดจากของ ผสมระหว่างของเหลวและแก๊ส โดยทัว่ ไปสามารถพิจารณาว่าสารในระบบดังกล่าวยงั คงเป็ น สารบริสุทธ์ิเพราะไมว่ ่าน้าจะอยใู่ นสถานะใดก็ตามจะยงั คงมีองคป์ ระกอบเป็น H2O เหมือนกนั 1.2.5 สมบตั ิ (Property) สมบตั ิ หมายถึง ลกั ษณะใดๆ ท่ีวดั หรือคานวณค่าได้ โดยสมบตั ิจะข้ึนกบั สภาวะของ ระบบ สาหรับในทางอุณหพลศาสตร์สามารถแบ่งสมบตั ิไดเ้ ป็น 2 ประเภท คือ 1. สมบตั ิท่ีไม่ข้ึนกบั มวลของระบบ (Intensive property) เช่น ความหนาแน่น ความดนั และอุณหภูมิ เป็นตน้ 2. สมบตั ิที่ข้ึนกบั มวลของระบบ (Extensive property) เช่น น้าหนกั ปริมาตร เอนทลั ปี พลงั งานภายใน เป็นตน้ น้า 1 kg น้า 0.5 kg สาหรับการพิจารณาว่า สมบัติใดเป็ น อุณหภูมิ 50ºC อุณหภูมิ 50ºC สมบตั ิที่ข้ึนกบั มวลของระบบหรือสมบัติ ใดไม่ข้ึ นกับมวลของระบ บมีวิธีการ น้า 0.5 kg ตรวจสอบ คือ ทาการแบ่งระบบเพื่อให้ อุณหภูมิ 50ºC มวลเปล่ียนแปลงหากสมบตั ิแต่ละส่วนมี ค่าเท่าเดิมถือเป็ นสมบตั ิท่ีไม่ข้ึนกบั มวล รูปที่ 1-3 ของระบบ แต่ถา้ หากสมบตั ิแต่ละส่วนมีค่า ลกั ษณะของสมบตั ิที่ไมข่ ้ึนกบั มวลของระบบ เปล่ียนแปลงไปถือว่าสมบัติดังกล่าว เป็นสมบตั ิที่ข้ึนกบั มวลระบบ เช่น น้ า มวล 1 kg บรรจุในภาชนะวดั อุณหภูมิได้ 50ºC จากน้ันแบ่งเป็ น 2 ส่วนเท่ากันวดั ค่า อุณหภูมิจะยงั คงมอี ุณหภูมเิ ป็น 50ºC แสดงว่า แมม้ วลของระบบจะเปล่ยี นแปลงไปแต่ไม่ไดท้ าให้ อณุ หภูมเิ ปลยี่ นแปลงไปดว้ ย ดงั น้นั อุณหภูมิจึงเป็นสมบตั ิที่ไมข่ ้ึนกบั มวลของระบบ สาหรับสมบตั ิที่ข้ึนกบั มวลของระบบ เช่น น้า มีมวล 40 kg ปริมาตร 0.04 m3 ถา้ ทาการแบ่ง มวลของสารออกเป็ น 2 ส่วนเท่ากนั พบว่า ปริมาตรจะถูกแบ่งออกเป็ นส่วนละ 0.02 m3 แสดงว่า เม่อื มวลของสารเปล่ียนไปจะทาให้ปริมาตรของสารเปล่ยี นไปดว้ ย ดงั น้นั ปริมาตรจึงเป็ นสมบตั ิที่ ข้ึนกบั มวลของระบบ รายละเอียดดงั รูปท่ี 1-4

22 น้า 40 kg น้า 20 kg ปริมาตร 0.04 m3 ปริมาตร 0.02 m3 น้า 20 kg ปริมาตร 0.02 m3 รูปที่ 1-4 ลกั ษณะของสมบตั ิทีข่ ้ึนกบั มวลของระบบ 1.2.6 สภาวะ (Stage) สภาวะ หมายถึง สภาพของระบบที่ถูกกาหนดโดยชุดของสมบัติของระบบ เช่น อุณหภูมิ ความดนั ปริมาตร และพลงั งานของระบบ เป็ นตน้ โดยที่สภาวะหน่ึงๆ สมบตั ิของระบบ จะมีค่าคงท่ี หากมีการเปลย่ี นแปลงสมบตั ิเพียงอยา่ งหน่ึงอยา่ งใดจะถือว่าระบบมกี ารเปลี่ยนแปลง สภาวะไปสู่สภาวะใหม่ทนั ที ตวั อย่าง เช่น สารทางานบรรจุในภาชนะปิ ดที่มีสมบัติความดัน 10 N/m2 ปริมาตร 10 m3 อุณหภูมิ 50ºC เมื่อทาให้ปริมาตรภายในภาชนะเปลี่ยนแปลงเป็ น 5 m3 ความดนั เปลีย่ นแปลงเป็ น 20 N/m3 และอณุ หภูมิคงที่เท่าเดิมน้นั แสดงวา่ ระบบมีการเปล่ียนแปลง สภาวะไปสู่สภาวะใหม่ท่ีแตกต่างจากเดิม แมว้ ่าสมบตั ิบางตวั จะคงที่เท่าเดิมก็ตาม รายละเอียด ดงั รูปที่ 1-5 ความดนั 10 N/m2 ความดนั 20 N/m2 ปริมาตร 10 m3 ปริมาตร 5 m3 อณุ หภมู ิ 50ºC อุณหภูมิ 50ºC สภาวะ 1 สภาวะ2 รูปท่ี 1-5 การเปลยี่ นแปลงสภาวะของระบบ 1.2.7 สถานะ (Phase) สถานะ หมายถงึ การกาหนดลาดบั การเปล่ียนแปลงของสารทางาน โดยถา้ สารทางาน มีสถานะเดียวกนั ตลอดท้งั หมด เช่น อยใู่ นสถานะของแขง็ ของเหลว และแก๊สในรูปหน่ึงรูปใดใน สามรูปน้ีเราเรียกสารทางานน้ันว่าอยใู่ นสถานะเดียวกนั ถา้ เกิดสองสถานะผสมกนั เช่น น้าแข็ง ซ่ึง อยใู่ นสถานะของแข็งที่กาลงั หลอมละลายเป็ นน้าซ่ึงอยใู่ นสถานะของเหลว หรือเมอื่ ของเหลวกาลงั กลายเป็นไอ เรียกสารทางานเป็นของผสมสองสถานะ โดยการเปล่ียนแปลงดงั กล่าว เมอ่ื สารทางาน

23 อยู่ในลกั ษณะสถานะเดียว เม่ือมีการถ่ายเทพลงั งานอุณหภูมิจะมีการเปลี่ยนแปลง และเมื่อสาร ทางานอยใู่ นลกั ษณะของผสมสองสถานะ เมือ่ มกี ารถ่ายเทพลงั งานอุณหภูมิจะคงที่ ซ่ึงลกั ษณะการ เปลี่ยนแปลงสถานะของสารทางานเป็นไปตามรูปที่ 1-6 น้าแขง็ (สถานะเดียว) หลอมละลาย(สองสถานะ) น้า(สถานะเดียว) อณุ หภมู ิเปลีย่ นแปลง อุณหภูมิคงท่ี อณุ หภมู เิ ปลีย่ นแปลง รูปท่ี 1-6 แสดงสถานะของสารทางาน ท่ีมา : ดดั แปลงจาก www.jjglass.com 1.2.8กระบวนการ (Process) กระบวนการ หมายถึง การเปลี่ยนแปลงสภาวะของระบบจากสภาวะหน่ึงไปยงั อีก สภาวะหน่ึง ซ่ึงถอื ว่ามกี ารเปล่ียนแปลงสภาวะหรือมกี ระบวนการเกิดข้ึน ให้ความร้อน อากาศปริมาตร 1m3 อากาศปริมาตร 1.5 m3 รูปท่ี 1-7 แสดงการเกิดกระบวนการของระบบ 1.2.9 วฎั จกั ร (Cycle) วฏั จกั ร หมายถงึ การเกิดกระบวนการจากสภาวะเริ่มตน้ โดยระบบดาเนินผ่านสภาวะ ต่างๆ แลว้ สามารถกลบั สู่สภาวะเร่ิมตน้ ไดอ้ กี โดยเมื่อระบบกลบั สู่สภาวะเริ่มตน้ สมบตั ิของระบบ จะเหมอื นกบั สมบตั ิที่สภาวะเร่ิมตน้ ทุกประการ โดยส่วนมากจะเรียกวา่ ทางานครบวฎั จกั ร วฎั จกั รท่ี ใชใ้ นเคร่ืองจกั รมีหลายแบบดว้ ยกนั เช่น วฏั จกั รการทางานของเครื่องยนต์ ประกอบดว้ ย จงั หวะดูด

24 จงั หวะอดั จงั หวะระเบิดและจงั หวะคาย แลว้ กลบั มาจงั หวะดูดอีกคร้ัง เรียกวา่ เครื่องยนต์ทางาน ครบวฏั จกั ร รูปที่ 1-8 แสดงการทางานของเครื่องยนตใ์ น 1 วฏั จกั ร ที่มา : http://www.amsoil.com/graphs/4_cycle_schem_640px.jpg 1.2.10 ระบบ (System) ระบบ หมายถึง การกาหนดขอบเขตของสารทางานในรูปแบบใดรูปแบบหน่ึงเพื่อใช้ ในการศึกษาหรือทดลอง ระบบจะประกอบดว้ ยส่ิงต่างๆ เหล่าน้ี คือ การจดั ตวั ภายในขอบเขต ของสารทางานเรียกว่า ระบบ สิ่งที่กาหนดรูปแบบของระบบ เรียกว่า ขอบเขต และภายนอก ขอบเขตคือส่ิงแวดลอ้ ม สิ่งแวดล้อม ระบบ อากาศ ขอบเขต มวล 5 kg รูปที่ 1-9 แสดงความสมั พนั ธร์ ะหว่างระบบกบั สิ่งแวดลอ้ ม ขอบเขตไม่จาเป็ นตอ้ งคงที่เสมอไปอาจขยายตวั หรือหดตวั ก็ได้ และสารทางานอาจจะอยู่ ในระบบ อาจจะไหลเขา้ หรือไหลออกจากระบบไดเ้ ช่นกนั ถา้ ไม่มีการถ่ายโอนมวลผ่านขอบเขต ของระบบหรือมวลคงท่ีเท่าเดิม มีการถ่ายเทเฉพาะพลงั งาน เรียกระบบน้ีว่า ระบบปิ ด ในทาง ตรงกนั ข้าม ถา้ มีการถ่ายโอนท้ังมวลและพลงั งานผา่ นขอบเขตของระบบ เรียกระบบแบบน้ีว่า

25 ระบบเปิ ด ซ่ึงระบบเปิ ดแบ่งเป็นระบบเปิ ดไหลทางเดียวและระบบเปิ ดไหลสองทาง เช่น การทางาน ของเคร่ืองยนตใ์ นจงั หวะอดั ลิ้นไอดีและล้ินไอเสียปิ ดแสดงว่าเป็ นระบบปิ ด และการทางานของ เคร่ืองอดั อากาศเป็ นระบบเปิ ด เป็นตน้ สาหรับระบบท่ีถูกแยกจากส่ิงแวดลอ้ มโดยส้ินเชิง กล่าวคือ ไม่มีการโอนท้งั มวลและพลงั งานผา่ นขอบเขตของระบบ เรียบวา่ ระบบโดดเดี่ยว เช่น หลอดบรรจุ แก๊สที่ปิ ดสนิทและมีฉนวนหุม้ ลกั ษณะของระบบปิ ด ระบบเปิ ด และระบบโดดเดี่ยว รายละเอียด ดงั รูปท่ี 1-10 พลังงานถ่ายเท พลงั งานถ่ายเท พลงั งาน ไม่มีการ พลงั งานถ่ายเท ถ่ายเท ระบบโดดเดย่ี ว รูปที่ 1-10 แสดงระบบปิ ด ระบบเปิ ดและระบบโดดเด่ียว 1.2.11 สมบตั ิจาเพาะ (Specific property) สมบตั ิจาเพาะ หมายถึง สมบตั ิที่ข้ึนกบั มวลของระบบที่พิจารณา โดยการนาสมบตั ิ ของสารมาหารดว้ ยมวลของระบบน้ันๆ หรืออาจกล่าวว่าเป็นการพิจารณาสมบตั ิต่อสารทางานมวล 1 kg โดยใชค้ าว่า จาเพาะเป็นคาขยายสมบตั ิน้นั เช่น ปริมาตร/มวล = ปริมาตรจาเพาะ พลงั งานภายใน/มวล = พลงั งานภายในจาเพาะ เอนทลั ปี /มวล = เอนทลั ปี จาเพาะ ดงั ตวั อยา่ ง ถา้ ปริมาตรท้งั หมดของสารทางานเท่ากบั 4 m3 ขณะท่ีมีมวล 2 kg ดงั น้ัน ปริมาตรจาเพาะเท่ากบั 4 m3/2 kg = 2 m3/kg สมบตั ิจาเพาะอื่นๆ กจ็ ะเป็นไปในลกั ษณะเดียวกนั คือ คิดสมบตั ิต่อมวล 1 kg เหมอื นกนั 1.2.12 ระบบหน่วย (Unit) หน่วยสาหรับปริมาณต่างๆ ที่ใชป้ ระกอบในการกาหนดหรือคานวณหาค่า ในปัจจุบนั จะใชห้ น่วยในระบบ SI หรือ หน่วยระหว่างชาติ ซ่ึงประกอบดว้ ยรายละเอยี ดโดยสงั เขปดงั น้ี

26 ตาราง 1-1 ปริมาณและหน่วยในระบบ SI ที่มา : ทรงศกั ด์ิ รามการุณ , 2547 : 17-19 ปริมาณ หน่วย ความยาว (L) เมตร (m) มวล (m) กิโลกรัม (kg) เวลา (t) วินาที (s) อุณหภูมิ (T) เคลวนิ (K) พ้ืนที่ (A) ตารางเมตร (m2) ปริมาตร (V) ลูกบาศกเ์ มตร (m3) น้าหนกั (W) นิวตนั (N) ความดนั (P) พาสคาล (Pa) ความหนาแน่น (  ) ลูกบาศกเ์ มตร/กิโลกรัม (m3/kg) ความเร็ว (V) เมตร/วินาที (m/s) และในระบบ SI ไดม้ กี ารกาหนดคาอปุ สรรคเพอ่ื ความสะดวกในการบอกค่าตวั เลขในกรณีที่ค่าใน หน่วยดงั กลา่ วมีค่าสูงหรือต่ามากๆ ดงั น้ี ตาราง 1-2 ตวั คูณและคาอปุ สรรคในระบบ SI ท่ีมา : ทรงศกั ด์ิ รามการุณ , 2547 : 21 ตวั คณู คาอุปสรรค 1012 เตตระ (T) 109 จิกะ (G) 106 เมกะ (M) 103 กิโล (k) 10-2 เซนติ (c) 10-3 มิลลิ (m) 10-6 ไมโคร (μ ) 10-9 นาโน (n) 10-12 พโิ ก (p)

27 บัตรกิจกรรมที่ 1.1 หน่วยท่ี 1 หลักการและนิยามทางอุณหพลศาสตร์ คาชี้แจง 1. จากรูปท่ีกาหนดใหม้ าใหน้ ักศึกษาสรุปว่ารูปใดที่ถ่ายเทความร้อนจากแหล่งอุณหภูมิ ต่าสู่แหล่งอุณหภูมิสูง หรือรูปใดที่ทางานโดยการถ่ายเทความร้อนจากแหล่งอุณหภูมิสูงสู่แหล่ง อุณหภูมติ ่า รูปท่ี 1-11 หมอ้ น้ารถยนต์ รูปที่ 1-12 เครื่องปรับอากาศ ที่มา : www.istockphoto.com ท่มี า : www. Tarad.com การถา่ ยเทความร้อน...................................... การถ่ายเทความร้อน.................................... เน่ืองจากอุปกรณ์มอี ุณหภูมิ ..สูง/ต่า.. เนื่องจากอุปกรณ์มีอุณหภูมิ ..สูง/ต่า.. สิ่งแวดลอ้ มรอบอุปกรณ์มีอุณหภูมิ..สูง/ต่า.. ส่ิงแวดลอ้ มรอบอุปกรณ์มอี ณุ หภูม.ิ .สูง/ต่า. 2. จากรูปท่ีให้มาใหน้ ักเรียนสรุปว่ารูปใดที่เมื่อทางานแลว้ ไดง้ านหรือตอ้ งใหง้ านจึงจะ ทางาน ที่มาร:ูปwทw่ี w1-.s1p3rinปk๊ัมleนt้hาai.com รูปที่ 1-14 เคร่ืองยนต์ การทางาน ..ไดง้ าน/ใหง้ าน.. ท่ีมา : www.weekendhobby.com การทางาน ..ไดง้ าน/ใหง้ าน ช่ือ.................................................................รหสั ประจาตวั .................................หอ้ ง......................

28 บัตรกิจกรรมท่ี 1.2 หน่วยท่ี 1 หลักการและนิยามทางอุณหพลศาสตร์ คาชี้แจง ให้นักศึกษาศึกษาใบความรู้หน่วยที่ 1 เรื่ อง หลกั การและนิยามทางอุณหพลศาสตร์ ในหวั ขอ้ นิยามทางอณุ หพลศาสตร์และสรุปเน้ือหาโดยยอ่ แต่ละประเดน็ ลงในช่อง และใหโ้ ยงลกู ศร ในประเดน็ ที่สมั พนั ธก์ นั หลงั จากน้นั ใหส้ ลบั กนั อ่านอยา่ งนอ้ ย 5 คน แบบสรุป สารทางาน สมบตั ิ สารบริสทุ ธิ์ ....................................... ....................................... ....................................... ....................................... ....................................... ....................................... ....................................... ....................................... ..................................... . ..... กระบวนการ ....................................... สถานะ สภาวะ ....................................... ...................................... ....................................... ....................................... ...................................... ....................................... ...................................... ....................................... ... ...... .. วฏั จกั ร ....................................... สมบตั จิ าเพาะ ....................................... ....................................... ....................................... ....................................... ....................................... ... ... ชื่อ.........................................................................รหสั ประจาตวั .............................หอ้ ง....................

29 แบบฝึ กหัดหน่วยที่ 1 หลักการและนิยามทางอุณหพลศาสตร์ คาชีแ้ จง จงแสดงวธิ ีทาเพอื่ ใหไ้ ดค้ าตอบที่ถกู ตอ้ งดา้ นลา่ งโจทยท์ ่ีกาหนดให้ 1. ให้อธิบายหลกั การเบ้ืองตน้ ทางอุณหพลศาสตร์ และยกตัวอย่างเคร่ืองจกั รกลท่ีทางานตาม หลกั การทางอุณหพลศาสตร์มา 3 ชนิด …......................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 2. ใหอ้ ธิบายนิยามทางอุณหพลศาสตร์ของ สารทางาน และสมบตั ิ …......................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. .

30 3. ใหอ้ ธิบายความสมั พนั ธร์ ะหว่าง สภาวะ และสถานะว่ามีความสมั พนั ธก์ นั อยา่ งไร …......................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. . 4. จงยกตวั อยา่ งเครื่องมือ เคร่ืองจกั รหรืออุปกรณ์เคร่ืองใชท้ ่ีทางานในลกั ษณะระบบปิ ด ระบบเปิ ด มาระบบละ 2 อยา่ ง ระบบปิ ด ระบบเปิ ด 1. …................................. 1. ….................................. 2. …................................. 2. …................................. 5. น้ าบรรจุในภาชนะทรงกระบอกขนาดเส้นผ่านศูนยก์ ลาง 0.05 m สูง 1.2 m มวล 8 kg จงคานวณหาวา่ น้ามีปริมาตรจาเพาะเท่ากบั เท่าไร …......................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................

31 สื่อแผ่นภาพท่ี 1.1 คาอธิบายรายวชิ า ศึกษาหลักการและความหมายทางอุณหพลศาสตร์ สมบัตขิ องสารบริสุทธ์ิ สถานะแก๊สอุดมคติ กฎของอุณหพลศาสตร์ สเกลอุณหภูมิ พลงั งาน ระบบควบคุม เอนทลั ปี เอนโทรปี กระบวนการ วฏั จกั รและวฏั จกั รทวน วฏั จกั รกาลังเบื้องต้น วฏั จกั รเครื่องอดั อากาศ จุดประสงค์รายวชิ า 1. เพื่อให้มีความเข้าใจหลักอุณหพลศาสตร์ พลงั งานและกระบวนการ 2. เพ่ือให้สามารถวเิ คราะห์กระบวนการและวฏั จกั รทางอุณหพลศาสตร์ 3. เพื่อให้มเี จตคตทิ ่ีดีในการสืบเสาะหาความรู้เกยี่ วกบั อุณหพลศาสตร์ และ ตระหนักถึงประสิทธิภาพของการใช้พลงั งาน มาตรฐานรายวชิ า 1. เข้าใจหลกั อุณหพลศาสตร์ พลงั งานและกระบวนการ 2. วเิ คราะห์กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ 3. วเิ คราะห์วฏั จกั รทางอุณหพลศาสตร์ การวดั ผลประเมินผล – วดั ผลประเมนิ ผลตามสภาพจริง คะแนน 3 ด้าน คือ ด้านจติ พสิ ัย ด้านทกั ษะพสิ ัย และด้าน พทุ ธิพสิ ัย และประเมนิ ผลตามเกณฑ์ทวี่ ทิ ยาลยั กาหนด

32 สื่อแผ่นภาพที่ 1.2 อณุ หพลศาสตร์ หลกั การ นิยาม อณุ หพลศาสตร์หรือ เทอร์โมไดนามิกส์ อุณหภมู ิ + การเปลย่ี นแปลง เป็ นศาสตร์ทีว่ ่าด้วยเร่ือง ของพลังงาน การเปลยี่ นรูปของพลงั งาน ถ่ายเทความร้อน ถ่ายโอนพลังงาน

33 ส่ือแผ่นภาพท่ี 1.3 อณุ หพลศาสตร์ หลกั การ นิยาม อณุ หภมู ิ ความรอ้ น สารทางาน สารบรสิ ทุ ธิ์ สภาวะ สถานะ กระบวนการ วฏั จกั ร ระบบ สมบตั ิ สมบตั ิจาเพาะ

34 สื่อคอมพวิ เตอร์ PowerPoint หน่วยที่ 1 หลักการและนิยามทางอุณหพลศาสตร์ คาชีแ้ จง 1. ใส่แผ่นซีดีในเคร่ื องคอมพิวเตอร์จะปรากฏเมนูหลกั ให้ทาการคลิกเลือกหัวข้อ 1. หลกั การและนิยามทางอณุ หพลศาสตร์ 1. หลักการและนิยามทางอุณหพลศาสตร์ 2. โปรแกรมจะนาเสนอรายละเอียดในการสรุปหน่วยท่ี 1 จานวน 15 เฟรม การนาเสนอ ภาพโดยการคลกิ เมาท์ ส่ือคอมพวิ เตอร์ PowerPoint วชิ าเทอร์โมไดนามิกส์ 3100-0111 หน่วยที่ 1 หลกั การและนิยามทางอณุ หพลศาสตร์ นายธวชั ไชย ลมิ้ สุวรรณ วทิ ยาลยั เทคนิคสุราษฎร์ธานี 3. รายละเอียดท้งั 15 เฟรม ปรากฏอยใู่ นภาคผนวก ค−1

35 แบบทดสอบหลังเรียน หน่วยท่ี 1 หลกั การและนยิ ามทางอุณหพลศาสตร์ คาชีแ้ จง ใหเ้ ลอื กคาตอบที่ถูกตอ้ งท่ีสุดแลว้ ทาเคร่ืองหมาย  ลงในกระดาษคาตอบ 1. อปุ กรณ์ใดที่ทางานโดยการเปลี่ยนแปลงจากพลงั งานความร้อนเป็นพลงั งานกล ก. แบตเตอร่ี ข. เครื่องปรับอากาศ ค. ไดนาโม ง. เครื่องยนต์ 2. การทางานของตูเ้ ยน็ เป็นการถา่ ยเทความร้อนในลกั ษณะใด ก. ภายนอกสู่ภายใน ข. ภายในสู่ภายนอก ค. อณุ หภูมิต่าสู่อณุ หภูมสิ ูง ง. อุณหภูมิสูงสู่อุณหภูมิต่า 3. สมบตั ิและสภาวะสมั พนั ธก์ นั อยา่ งไร ก. สมบตั ิเปลย่ี นสภาวะเปล่ียน ข. สภาวะเปลย่ี นสมบตั ิเปลี่ยน ค. สภาวะไมเ่ ปล่ียนสมบตั ิเปล่ยี น ง. สมบตั ิไม่เปล่ียนสภาวะเปลย่ี น 4. สารท่ีโครงสร้างไม่ผนั แปรคือขอ้ ใด ก. สารทางาน ข. สารคงที่ ค. สารอนุพนั ธ์ ง. สารบริสุทธ์ิ 5. อณุ หพลศาสตร์เป็นการศึกษาท่ีเก่ียวขอ้ งกบั เร่ืองอะไร ก. การสร้างพลงั งาน ข. การถ่ายเทของพลงั งาน ค. การสร้างความร้อน ง. การถา่ ยเทอณุ หภูมิ 6. ขอ้ ใดคือสมบตั ิของสารทางาน ก. ความร้อน ข. ความเยน็ ค. ปริมาตร ง. ถกู ทุกขอ้ 7. สารมวล 3 kg ปริมาตร 6 m3 ค่าปริมาตรจาเพาะเท่ากบั เท่าไร ก. 0.5kg /m3 ข. 2 kg/m3 ค. 0.5 m3/kg ง. 2 m3/kg 8. กระบวนการกบั วฎั จกั รมีความสมั พนั ธก์ นั อยา่ งไร ก. วฎั จกั รเกิดจากหลายกระบวนการ ข. เกิดวฎั จกั รแลว้ เกิดกระบวนการ ค. เกิดกระบวนการแลว้ เกิดวฎั จกั ร ง. กระบวนการเกิดจากหลายวฎั จกั ร

36 แบบเฉลยแบบฝึ กหัด หน่วยที่ 1 หลักการและนิยามทางอุณหพลศาสตร์ คาชีแ้ จง จงแสดงวธิ ีทาเพอื่ ใหไ้ ดค้ าตอบท่ีถูกตอ้ งดา้ นล่างโจทยท์ ่ีกาหนดให้ 1. ให้อธิบายหลกั การเบ้ืองตน้ ทางอุณหพลศาสตร์ และยกตัวอย่างเครื่องจกั รกลที่ทางานตาม หลกั การทางอุณหพลศาสตร์มา 3 ชนิด คาตอบ หลักการเบ้ืองต้นทางอุณหพลศาสตร์ คือการศึกษาเกี่ยวกับเร่ื องของพลังงานและ ความสัมพนั ธร์ ะหว่างปริมาณเชิงฟิ สิกส์ต่างๆ ของสสาร ซ่ึงไดร้ ับผลกระทบจากการเปล่ียนรูป พลงั งานหรือเป็ นเหตุให้พลงั งานเกิดการเปล่ียนรูปการถ่ายโอนพลงั งาน รวมท้งั สมบตั ิต่างๆ ของ สสารท่ีใชเ้ ป็ นตวั กลางในการที่จะให้เคร่ืองจกั รเปลี่ยนแปลงหรือถ่ายโอนพลงั งานจากพลงั งาน รูปหน่ึงไปเป็นพลงั งานอีกรูปหน่ึง (1 คะแนน) ตวั อยา่ งเครื่องจกั รกลที่ทางานตามหลกั การของอณุ หพลศาสตร์ ไดแ้ ก่ เคร่ืองยนต์ โรงจกั รไอน้า เคร่ืองทาความเยน็ (1คะแนน) 2. ใหอ้ ธิบายนิยามทางอณุ หพลศาสตร์ของ สารทางาน และสมบตั ิ คาตอบ สารทางาน หมายถึง ของไหลซ่ึงสามารถขยายตวั และอดั ตวั ไดใ้ ชเ้ ป็นตวั กลางในการถ่ายเท พลงั งาน เพ่อื ใหร้ ะบบอุณหพลศาสตร์ทุกระบบสามารถทางานได้ (1 คะแนน) สมบตั ิ หมายถึง ลกั ษณะใดๆ ที่วดั หรือคานวณค่าได้ โดยสมบตั ิจะข้ึนกบั สภาวะของระบบ (1 คะแนน) 3. ใหอ้ ธิบายความสมั พนั ธร์ ะหวา่ ง สภาวะ และสถานะวา่ มคี วามสมั พนั ธก์ นั อยา่ งไร คาตอบ สภาวะ หมายถึง สภาพของระบบท่ีถูกกาหนดโดยชุดของสมบตั ิของระบบ เช่น อุณหภูมิ ความดนั ปริมาตร และพลงั งานของระบบ เป็นตน้ โดยท่ีสภาวะหน่ึงๆ สมบตั ิของระบบจะมคี ่าคงท่ี หากมีการเปลี่ยนแปลงสมบตั ิเพียงอยา่ งหน่ึงอยา่ งใด จะถือว่าระบบมีการเปลี่ยนแปลงสภาวะไปสู่ สภาวะใหมท่ นั ที (1 คะแนน)

37 สถานะ หมายถึง การกาหนดลาดบั การเปล่ียนแปลงของสารทางาน โดยถา้ สารทางานมี สถานะเดียวกนั ตลอดท้งั หมด เรียกสารทางานน้ันวา่ อยใู่ นสถานะเดียวกนั ถา้ เกิดสองสถานะผสม กนั เช่น น้าแข็งซ่ึงอยใู่ นสถานะของแขง็ ท่ีกาลงั หลอมละลายเป็ นน้าซ่ึงอยใู่ นสถานะของเหลว หรือ เมือ่ ของเหลวกาลงั กลายเป็นไอ เรียกสารทางานเป็นของผสมสองสถานะ (1 คะแนน) ดงั น้ันท้งั สภาวะ และสถานะจึงมีความสัมพนั ธ์กนั คือเมื่อพิจารณาสารทางานที่จุดหน่ึง จุดใด เช่น ขณะที่เป็ นน้าแสดงว่าอยู่ในลกั ษณะสถานะเดียวคือสถานะของของเหลว ถา้ ให้ความ ร้อนจนปริมาตรของน้าเพิ่มข้ึนนน่ั คือสารเปล่ยี นแปลงสมบตั ิ แสดงวา่ น้าหรือสารทางานน้ัน มีการ เปล่ยี นแปลงสภาวะดว้ ย (1 คะแนน) 4. จงยกตวั อยา่ งเคร่ืองมือ เครื่องจกั รหรืออุปกรณ์เคร่ืองใชท้ ่ีทางานในลกั ษณะระบบปิ ด ระบบเปิ ด มาระบบละ 2 อยา่ ง คาตอบ ระบบปิ ด ระบบเปิ ด 1. ตูเ้ ยน็ 1 .ปั๊มน้า 2. ระบบเบรก 2. ปั๊มลม (1 คะแนน) 5. น้ าบรรจุในภาชนะทรงกระบอกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.05 m สู ง 1.2 m มวล 8 kg จงคานวณหาวา่ น้ามีปริมาตรจาเพาะเท่ากบั เท่าไร คาตอบ หาปริมาตรท้งั หมดของน้าแขง็ = πd 2 x L 4 0.052 = π x 4 x 1.2 = 0.002355 m3 (1 คะแนน) และมวลของน้าแขง็ = 8 kg ดงั น้นั ปริมาตรจาเพาะ V = m = 0.0082355 = 0.0002944 m3/kg ตอบ (1 คะแนน)

38 หน่วยท่ี 1 หลกั การและนยิ ามทางอุณหพลศาสตร์ แบบเฉลยแบบทดสอบก่อนเรียน ข้อ ก ข ค ง 1 2 3 4 5 6 7 8 แบบเฉลยแบบทดสอบหลงั เรียน ข้อ ก ข ค ง 1 2 3 4 5 6 7 8