หน่วย1_ พลังงานความร้อน

วทิ ยาศาสตร์SlidePPT61-NEW ชน้ั มธั ยมศึกษาปีท่ี 1 กลมุ่ สาระการเรียนรูว้ ทิ ยาศาสตร์ หน่วยการเรยี นร้ทู ี่ 1 หนว่ ยการเรียนรู้ที่ 2 หนว่ ยการเรียนรทู้ ี่ 3 Slide PowerPoint_สื่อประกอบการสอน บริษทั อกั ษรเจรญิ ทศั น์ อจท. จำกดั : 142 ถนนตะนำว เขตพระนคร กรงุ เทพฯ 10200 Aksorn CharoenTat ACT.Co.,Ltd : 142 Tanao Rd. Pranakorn Bangkok 10200 Thailand โทรศัพท์ : 02 622 2999 โทรสำร : 02 622 1311-8 [email protected] / www.aksorn.com

1หน่วยการเรียนรู้ท่ี พลงั งานความร้อน ตวั ชี้วัด • วเิ ครำะห์ แปลควำมหมำยขอ้ มูล คำนวณปรมิ ำณควำมร้อนที่ทำให้สำรเปลีย่ นอณุ หภูมแิ ละเปลย่ี นสถำนะโดยใช้สมกำร Q = mc∆t และ Q = mL • ใชเ้ ทอร์มอมเิ ตอรใ์ นกำรวัดอุณหภมู ขิ องสำร • สรำ้ งแบบจำลองทีอ่ ธบิ ำยกำรขยำยตวั หรือหดตวั ของสำรเนอื่ งจำกไดร้ ับหรอื สญู เสียควำมร้อน • ตระหนกั ถึงประโยชน์ของควำมรู้ของกำรหดและขยำยตัวของสำรเนอ่ื งจำกควำมรอ้ น โดยวิเครำะห์สถำนกำรณ์ ปญั หำ และเสนอแนะวิธกี ำรนำควำมรมู้ ำแกป้ ัญหำในชีวิตประจำวนั • วเิ ครำะห์สถำนกำรณ์กำรถ่ำยโอนควำมร้อนและคำนวณปรมิ ำณควำมรอ้ นทีถ่ ำ่ ยโอนระหว่ำงสำรจนเกดิ สมดลุ ควำมรอ้ นโดยใชส้ มกำร Qสญู เสีย = Q ไดร้ บั • สรำ้ งแบบจำลองที่อธิบำยกำรถ่ำยโอนควำมรอ้ นโดยกำรนำควำมร้อน กำรพำควำมรอ้ น กำรแผ่รงั สีควำมร้อน • ออกแบบ เลือกใช้และสร้ำงอปุ กรณ์เพ่ือแก้ปัญหำในชีวติ ประจำวันโดยใชค้ วำมรูเ้ ก่ยี วกบั กำรถำ่ ยโอนควำมรอ้ น

อณุ หภูมแิ ละการวดั วิธีการใชง้ าน เทอร์มอมิเตอรแ์ บบกระเปาะ เครือ่ งมอื ท่ีใช้วดั อุณหภมู ิ เรยี กวา่ เทอรม์ อมเิ ตอร์ (thermometer) 1 เทอร์มอมเิ ตอรแ์ บบกระเปาะ จุม่ เทอรม์ อมิเตอรด์ ้านทม่ี กี ระเปาะลงในสารทต่ี อ้ งการวดั โดยไม่ให้เทอรม์ อมิเตอร์สมั ผัสกบั ภาชนะท่ีบรรจุสาร และ • ตวั เครื่องทาดว้ ยหลอดแก้ว บรเิ วณปลายหลอดเป็นกระเปาะ ใหเ้ ทอรม์ อมิเตอร์อยูใ่ นลักษณะต้งั ตรงในแนวดง่ิ ที่บรรจุของเหลวอยภู่ ายใน ของเหลวนั้นอาจเป็นปรอทหรือ แอลกอฮอล์ วิธกี ำรถอื เทอร์มอมิเตอรเ์ พือ่ วัดอุณหภมู ิ • เมอื่ นาไปวดั อณุ หภมู ขิ องสาร หากสารนนั้ มีความรอ้ นสงู กวา่ 2 เทอรม์ อมิเตอร์ ความรอ้ นจากสารกจ็ ะถา่ ยโอนไปสเู่ ทอรม์ อมเิ ตอร์ บริเวณกระเปาะที่มขี องเหลวบรรจอุ ยู่ อา่ นค่าอุณหภูมิเม่ือระดับของเหลวในเทอรม์ อมเิ ตอร์ หยดุ นงิ่ โดยให้สายตาอยรู่ ะดับเดียวกบั ระดบั ของเหลว • เม่อื ของเหลวได้รบั ความรอ้ นจะขยายตวั และไหลไปตามหลอดแกว้ ทีม่ สี เกลบอกระดับ ในเทอรม์ อมเิ ตอร์ อุณหภูมิไว้ จนกระทั่งเขา้ สูส่ มดลุ ความร้อน ของเหลวก็จะเกิดการขยายตวั จึงอา่ นค่า อุณหภูมิของสารน้นั ได้ วธิ ีกำรอ่ำนค่ำวัดอณุ หภูมจิ ำกเทอรม์ อมิเตอร์ เทอร์มอมเิ ตอร์แบบดิจทิ ัล • ภายในมีไมโครชิปท่ที าหนา้ ท่เี ปลย่ี นกระแสไฟฟ้าเปน็ ตวั เลข

หนว่ ยวัดอณุ หภูมิ จุดเดือด 100 212 373 80 จดุ เยอื กแขง็ 0 32 273 0 ℃ ℉ K °R องศาเซลเซยี ส องศาฟาเรนไฮต์ เคลวิน องศาโรเมอร์ สมการการเปลี่ยนหนว่ ยวัดอุณหภมู ิ = ������−������.������ ค่าอณุ หภมู ิของสาร−จดุ หลอมเหลว จดุ เดือด−จดุ หลอมเหลว ������.������−������.������ = °������ ������ − 273 °������ − 32 °������ 5= 5 = 9 =4

ผลของความร้อนตอ่ การขยายตวั หรอื หดตวั ของสาร

ผลของความรอ้ นต่อการเปลยี่ นแปลงอณุ หภูมขิ องสาร สูตรคานวณหาปรมิ าณความรอ้ น ท่ที าให้สารเปลีย่ นแปลงอุณหภมู ิ ตัวอยา่ ง Q = mc∆t จงหาปริมาณความร้อนที่ทาให้นา้ มวล 100 กรัม ทอ่ี ณุ หภูมิ 25 องศาเซลเซียส มีอุณหภูมิ สูงขึน้ เปน็ 35 องศาเซลเซียส (ความจคุ วามรอ้ นจาเพาะของนา้ มคี า่ เท่ากับ 4,186 J/kg • K) Q คือ ปรมิ ำณควำมรอ้ นทที่ ำใหส้ ำรเปลี่ยนแปลงอณุ หภมู ิ มีหน่วยเปน็ จลู (J) m คือ มวลของสำร มหี นว่ ยเป็น กิโลกรัม (kg) วธิ ที า นา้ มวล 100 g = 0.1 kg c คือ ควำมจุควำมร้อนจำเพำะของสำร มหี นว่ ยเป็น จลู /กโิ ลกรัม • เคลวิน จากสูตร Q = mc∆t (J/kg • K) แทนคา่ Q = 0.1 x 4,186 x (35 - 25) ∆t คือ อณุ หภมู ทิ ่เี ปล่ยี นแปลงไป มีหนว่ ยเป็น เคลวนิ (K) Q = 4,186 J ดงั น้นั จะต้องใช้ควำมร้อน 4,186 จลู เพื่อทำให้นำมวล 100 กรัม มีอุณหภมู ิเพมิ่ ขนึ จำก 25 องศำเซลเซียสไปเปน็ 35 องศำเซลเซยี ส หมายเหตุ สำมำรถนำผลต่ำงอุณหภมู หิ นว่ ยองศำเซลเซียสมำคำนวณได้เลย เนอ่ื งจำกหนึ่งหน่วยขององศำเซลเซยี สและ เคลวนิ มขี นำดสเกลเท่ำกัน เชน่ อณุ หภูมิ 25 °c คอื 25 + 273 = 298 K อณุ หภมู ิ 35 °c คือ 35 + 273 = 308 K ผลตำ่ ง คือ 308 – 298 = 10 K ซ่งึ มีคำ่ เท่ำกบั 35 – 25 = 10 °c ดังนนั จึงไม่จะเปน็ ตอ้ งเปลี่ยนหน่วย

ผลของความรอ้ นท่ีมีต่อการเปลย่ี นแปลงสถานะของสาร สตู รคานวณหาปริมาณความรอ้ น ทที่ าใหส้ ารเปล่ียนสถานะ ตัวอยา่ ง Q = mL เมอื่ ตอ้ งการใหน้ า้ แข็งมวล 10 กรัม หลอมเหลวกลายเปน็ ของเหลวหมดพอดี จะต้องใช้ ความร้อนเทา่ ใด (ความรอ้ นแฝงจาเพาะของการหลอมเหลวของน้ามคี ่าเท่ากับ 333 x 103 Q คอื ปรมิ ำณควำมร้อนทีท่ ำใหส้ ำรเปลี่ยนสถำนะ มหี นว่ ยเปน็ จูล (J) J/kg) m คอื มวลของสำร มีหนว่ ยเปน็ กิโลกรมั (kg) L คือ ควำมร้อนแฝงจำเพำะ มีหน่วยเป็น จูลตอ่ กโิ ลกรมั (J/kg) ซึ่งเปน็ ควำมรอ้ น วิธที า นา้ แขง็ มวล 10 g = 0.01 kg ทท่ี ำให้สำรมวลหนึง่ หน่วยเปล่ยี นสถำนะไปจนหมด ซึงมีค่ำคงทีแ่ ละแตกต่ำงกนั จากสตู ร Q = mL ในสำรแต่ละชนิด แทนคา่ Q = 0.01 x 333 x 103 Q = 3,330 J ดังนั้น จะตอ้ งใชค้ วำมร้อน 3,330 จูล เพื่อทำให้นำแข็งมวล 10 กรมั หลอมเหลวหมดพอดี

การถ่ายโอนความรอ้ น

ปจั จัยที่มีผลต่อการดูดกลืนและการคายความรอ้ นของวตั ถุ 1 สี รังสคี วำมรอ้ น 2 อุณหภมู ิ ทอ่ี ุณหภมู ิหอ้ ง (25 °c ) อณุ หภูมิต่ำกว่ำ ดดู กลนื ควำมร้อนไดเ้ รว็ กวำ่ อณุ หภูมสิ ูงกวำ่ คำยควำมร้อนได้เร็วกวำ่ วตั ถุท่ีมีสเี ข้มจะสามารถดดู กลนื และคายความรอ้ นได้ดกี วา่ วัตถุทม่ี สี อี อ่ น 20 °c 15 °c 70 °c 30 °c 3 ผิวของวัตถุ อุณหภมู ิท่ีตา่ งจากสิง่ แวดลอ้ มมผี ลต่อการดูดกลืนและคายความรอ้ น ยงิ่ วตั ถมุ อี ุณหภูมิ แตกต่างกบั สิ่งแวดลอ้ มมากจะย่ิงดดู กลนื หรือคายความรอ้ นไดเ้ รว็ ยิ่งขึ้น ผิวเรียบ ผิวหยาบดา้ น 4 พ้ืนที่ผวิ วตั ถุทม่ี ีผิวหยาบและด้านจะดดู กลนื และคายความร้อนไดด้ กี วา่ วตั ถุทีม่ ีผิวเรยี บ วัตถุที่มีพื้นทผี่ ิวมากจะดดู กลืน และมนั และคายความร้อนไดด้ กี วา่ วัตถุ ทมี่ ีพื้นท่ผี วิ นอ้ ย วตั ถทุ ่ีมพี ้ืนผวิ นอ้ ย วตั ถุที่มพี ื้นผิวมาก

สมดลุ ความร้อน อุณหภูมิสงู กวา่ อุณหภมู ติ า่ กว่า อุณหภูมิอาหาร = อากาศ • เม่อื เราเตรยี มรับประทานอาหารที่รอ้ น เรามักจะเปา่ • การท่อี าหารเย็นลงนั้นเนือ่ งมาจากมกี ารถา่ ยโอนความร้อน • สภาพของสารทั้งสองทมี่ ีอุณหภูมเิ ทา่ กนั หลังจากการถา่ ยโอน หรอื ปล่อยให้อาหารเย็นลงกอ่ น จากอาหารไปสูอ่ ากาศ หากปล่อยอาหารไว้สักพัก อุณหภูมิ ของอาหารจะเรมิ่ คงท่ีและเท่ากบั อณุ หภมู ขิ องอากาศ พลงั งานความรอ้ นนวี้ ่า สมดลุ ความรอ้ น โดยความร้อนท่ีลดลงของสารที่มอี ุณหภมู ติ า่ กวา่ จะเท่ากบั ความร้อนที่เพ่ิมข้ึนของสารท่ีอณุ หภูมติ า่ กวา่ สูตรการถ่ายโอนความร้อน Q Q=สูญเสยี ไดร้ บั โดยที่ Qสญู เสีย หมายถงึ พลังงานความรอ้ นที่สารหนึง่ สญู เสยี ใหอ้ ีกสารหนง่ึ Qสญู เสยี หมายถงึ พลงั งานความร้อนท่ีสารหนง่ึ ไดร้ บั มาจากสารทส่ี ญู เสยี ความรอ้ น