ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 ·...

35
บทที6 ความร้อนและ อุณหพล ศาสตร์ 1 PHYSICS CMRU

Upload: others

Post on 24-Feb-2020

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

บทท 6ความรอนและอณหพลศาสตร

1PHYSICS CMRU

2

สเปกตรมของคลนแมเหลกไฟฟา

1 ความรอนและอณหภม ความรอนและอณหภม

ความรอน (Heat) เปนพลงงานรปหนงทเกดขนเมอมการเคลอนทของโมเลกลของสสารพลงงานความรอนทถกสงออกมา จะอยในรปของคลนแมเหลกไฟฟาความถ 1013 Hz เรยกวารงสอนฟาเรด มนษยและสงมชวตตาง ๆ ลวนมประสาทสมผสหรอปฏกรยาตอบสนองทไวตอความรอน

ความรอนเปนปรมาณสเกลารมหนวยจล Joule เดมใชแคลอร(Calorie) โดย 1 cal = 4816 J

bull ความรสก บอกระดบของความรอนไมได ดงนน อณหภมเปนปรมาณทางฟสกสซงใชบอกระดบความรอนโดยใชอปกรณทมนษยประดษฐขน เรยกวา เทอรโมมเตอร (Thermometer)

bull ปจจบนไดก าหนดหนวยของอณหภมเปนอณหภมสมบรณ (absolute temperature) มหนวยเปน เคลวน K ตามชอของ Lord Kelvin โดยทแตละชองของสเกลทงสองแบบเทากน T (oC) = T(K) - 27315

bull ดงนนน าจงมจดเยอกแขงหรอจดหลอมเหลวท 0oC หรอ 27315 K และไอน ากลนตวหรอเดอดท 100 oCหรอ 37315 K

Page 3PHYSICS CMRU

Page 4PHYSICS CMRU

Page 5PHYSICS CMRU

ความสมพนธของอณหภมในสเกลตางๆ

Page 6

T( C ) = (59) [T(F) ndash 32]

T( F ) = (18)T(C) + 32

Ex6-1

Ex6-2

Page 7PHYSICS CMRU

2 การขยายตวเนองจากความรอน (Thermal expansion)เมอวตถไดรบความรอนจะมการเปลยนแปลงรปรางซงโดยทวไปจะมการขยายตวขนการขยายตวม 3 แบบ คอ

21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion)23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)

Page 8PHYSICS CMRU

bull พจารณา เดมวตถมความยาว Lo มอณหภม To เมอไดรบความรอนเพมจนอณหภมเปน T และความยาวเปน L สวนทยดออกไป L L-Lo จะเปนสดสวนโดยตรงกบความยาวเดม และอณหภม ทเปลยนไปดงสมการ

คอ สมประสทธการขยายตวเชงเสน (coefficient of linear expansionoC-1 )

สามารถหาความสมพนธของความยาวของวตถทอณหภม t ใด ๆ ไดดงน

L-Lo LoT

L Lo(1+ T)

Page 9PHYSICS CMRU

21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)

0L L T

Page 10PHYSICS CMRU

ชองวางระหวางรอยตอของรางรถไฟ

22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion)พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา

จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2

Page 11PHYSICS CMRU

0A A T

23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)bull พจารณาของแขงทมสมบตเหมอนกนทกทศทาง ปรมาตรเดม Vo เมออณหภมเปลยนไปเปน T

ปรมาตรใหมทไดจะมคาเทากบ V ในท านองเดยวกน สามารถหาความสมพนธไดดงสมการ

bull จะเหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามปรมาตร เทากบ β=3α โดยท

การขยายตวตามอณหภมส าหรบของแขงแบบไอโซทรอปก (isotropic)

Page 12

สรป

Page 13PHYSICS CMRU

0V V T

0A A T

0L L T การขยายตวเชงเสน

การขยายตวเชงพนท

การขยายตวเชงปรมาตร

Ex6-3 อณหภมตองเพมเปนเทาใดจงท าใหชองวางระหวางแทงโลหะทงสองปดพอด ใหเฉพาะ Aluminum เทานนทขยายตว ใหอณหภมเรมตนเปน 280C ของ Aluminum 23x10-6 C-1ทองเหลอก 19x10-6 C-1

Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C

จงหาคา ของวสดทอนน

Page 14PHYSICS CMRU

Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 Cสมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1

Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไรจากฤดหนาวเปนฤดรอน เมออณหภมเพมขนเปน 35 oC สมประสทธการขยายตวเชงเสนของคอนกรต = 1 10-5 (Co)-1 (5 mm )

Ex6-7 ทรงกลมอลมเนยมมรศม R = 30 mm ทอณหภม 1000o C จงหาปรมาตรท 00o C ก าหนด อลมเนยม = 72 10-5 (Co )-1 (1122 mm3)

Page 15PHYSICS CMRU

0V V T

0L L T

0V V T

ปรมาณความรอน1048713ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า

1048713ปรมาณความรอน 1 cal คอปรมาณความรอนทใชในการท าใหน า 1 กรม

มอณหภมเพม 1 C 100 cal = 419 J

หนวยของความรอน (Unit of Heat) นกวทยาศาสตรนยามความรอนในแงของการเปลยนอณหภมในวตถ

bullหนวยแคลอร (calorie) 1 cal นยามใหเปนความรอนทตองใชในการเพมอณหมของน า 1 g จาก 145 0C ไปเปน 155 0C

bullหนวย British Thermal Unit (Btu) เปนหนวยในระบบองกฤษ 1 Btu นยามใหเปนความรอนทตองใชการเพมอณหภมของน า 1 lb จาก 63 0F ไปเปน 64 0F

Page 16

การแปลงหนวยความรอน3

4

1 cal 4186 J 3968x10 Btu

1 J 02389 cal 9478x10 Btu

1 Btu 1055 J 2520 cal

ความจรอนจ าเพาะ สารตางชนดกนมความสามารถในการรบหรอคายพลงงานความรอนไดตางกน และเราเรยกคาพลงงาน

ความรอนทท าใหสารชนดหนงมอณหภมเพมขน 1 หนวยวา ความจความรอน (heat capacity)

ปรมาณความรอน(Q) ทตองการท าใหวตถมอณหภมเปลยนแปลงไปนน ขนกบ มวลของวตถ (m) อณหภมทเปลยนแปลง (ΔT) และคณสมบตทางความรอน(C)ของวตถชนดนน

ดงนน จะไดวา

Q mC ΔT ความจรอนจ าเพาะ (heat capacity C)

หนวยของ C คอ calgoC หรอ kcalkgoC

พจารณาวตถสองกอนทมมวลเทากนแตม C ตางกน ถาตองการใหวตถทงสองมอณหภมเพมขนเทากน วตถทม C มาก ตองใช Q มาก วตถทม C นอย ใช Q นอย ถาให Q แกวตถทงสองเทากน วตถทม C มาก จะมอณหภมเปลยนแปลงนอย วตถทม C นอย จะมอณหภมเปลยนแปลงมาก

Page 17PHYSICS CMRU

ความรอนแฝง (Latent Heat)ปกตการไหลของความรอนกอใหเกดการเปลยนอณหภม แตมสถานะการณหนงทมการไหลของความ

รอนซงเกดขนเมอวตถเปลยนสภาวะ เชน จากของแขงเปนของเหลว หรอของเหลวเปนแกส หรอการเปลยนโครงสรางผลกของของแขง ซงเรามกเรยกการเปลยนสภาวะนวา การเปลยนเฟส (phase transition)

bull ความรอนทใชในการเปลยนเฟสหรอความรอนทท าใหเกดการเปลยนสถานะ เรยกวา ความรอนแฝงจะก าหนดใหโดย

Q = mL เมอ L เรยกวา ความรอนแฝง (latent heat หรอ hidden heat)

ขนอยกบธรรมชาตของการเปลยนเฟส และสมบตของสาร

bull ความรอนของการหลอมเหลว (heat of fusion) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของแขงไปเปนของเหลว

bull ความรอนของการกลายเปนไอ (heat of vaporization) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของเหลวไปเปนแกส

Page 18

ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง

Page 19

Q = mCน าT

Q = mCน าแขงT

ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)

การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)

Page 20PHYSICS CMRU

VQ mL

fQ mL fQ mL

VQ mL

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 2: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

2

สเปกตรมของคลนแมเหลกไฟฟา

1 ความรอนและอณหภม ความรอนและอณหภม

ความรอน (Heat) เปนพลงงานรปหนงทเกดขนเมอมการเคลอนทของโมเลกลของสสารพลงงานความรอนทถกสงออกมา จะอยในรปของคลนแมเหลกไฟฟาความถ 1013 Hz เรยกวารงสอนฟาเรด มนษยและสงมชวตตาง ๆ ลวนมประสาทสมผสหรอปฏกรยาตอบสนองทไวตอความรอน

ความรอนเปนปรมาณสเกลารมหนวยจล Joule เดมใชแคลอร(Calorie) โดย 1 cal = 4816 J

bull ความรสก บอกระดบของความรอนไมได ดงนน อณหภมเปนปรมาณทางฟสกสซงใชบอกระดบความรอนโดยใชอปกรณทมนษยประดษฐขน เรยกวา เทอรโมมเตอร (Thermometer)

bull ปจจบนไดก าหนดหนวยของอณหภมเปนอณหภมสมบรณ (absolute temperature) มหนวยเปน เคลวน K ตามชอของ Lord Kelvin โดยทแตละชองของสเกลทงสองแบบเทากน T (oC) = T(K) - 27315

bull ดงนนน าจงมจดเยอกแขงหรอจดหลอมเหลวท 0oC หรอ 27315 K และไอน ากลนตวหรอเดอดท 100 oCหรอ 37315 K

Page 3PHYSICS CMRU

Page 4PHYSICS CMRU

Page 5PHYSICS CMRU

ความสมพนธของอณหภมในสเกลตางๆ

Page 6

T( C ) = (59) [T(F) ndash 32]

T( F ) = (18)T(C) + 32

Ex6-1

Ex6-2

Page 7PHYSICS CMRU

2 การขยายตวเนองจากความรอน (Thermal expansion)เมอวตถไดรบความรอนจะมการเปลยนแปลงรปรางซงโดยทวไปจะมการขยายตวขนการขยายตวม 3 แบบ คอ

21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion)23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)

Page 8PHYSICS CMRU

bull พจารณา เดมวตถมความยาว Lo มอณหภม To เมอไดรบความรอนเพมจนอณหภมเปน T และความยาวเปน L สวนทยดออกไป L L-Lo จะเปนสดสวนโดยตรงกบความยาวเดม และอณหภม ทเปลยนไปดงสมการ

คอ สมประสทธการขยายตวเชงเสน (coefficient of linear expansionoC-1 )

สามารถหาความสมพนธของความยาวของวตถทอณหภม t ใด ๆ ไดดงน

L-Lo LoT

L Lo(1+ T)

Page 9PHYSICS CMRU

21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)

0L L T

Page 10PHYSICS CMRU

ชองวางระหวางรอยตอของรางรถไฟ

22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion)พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา

จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2

Page 11PHYSICS CMRU

0A A T

23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)bull พจารณาของแขงทมสมบตเหมอนกนทกทศทาง ปรมาตรเดม Vo เมออณหภมเปลยนไปเปน T

ปรมาตรใหมทไดจะมคาเทากบ V ในท านองเดยวกน สามารถหาความสมพนธไดดงสมการ

bull จะเหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามปรมาตร เทากบ β=3α โดยท

การขยายตวตามอณหภมส าหรบของแขงแบบไอโซทรอปก (isotropic)

Page 12

สรป

Page 13PHYSICS CMRU

0V V T

0A A T

0L L T การขยายตวเชงเสน

การขยายตวเชงพนท

การขยายตวเชงปรมาตร

Ex6-3 อณหภมตองเพมเปนเทาใดจงท าใหชองวางระหวางแทงโลหะทงสองปดพอด ใหเฉพาะ Aluminum เทานนทขยายตว ใหอณหภมเรมตนเปน 280C ของ Aluminum 23x10-6 C-1ทองเหลอก 19x10-6 C-1

Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C

จงหาคา ของวสดทอนน

Page 14PHYSICS CMRU

Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 Cสมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1

Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไรจากฤดหนาวเปนฤดรอน เมออณหภมเพมขนเปน 35 oC สมประสทธการขยายตวเชงเสนของคอนกรต = 1 10-5 (Co)-1 (5 mm )

Ex6-7 ทรงกลมอลมเนยมมรศม R = 30 mm ทอณหภม 1000o C จงหาปรมาตรท 00o C ก าหนด อลมเนยม = 72 10-5 (Co )-1 (1122 mm3)

Page 15PHYSICS CMRU

0V V T

0L L T

0V V T

ปรมาณความรอน1048713ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า

1048713ปรมาณความรอน 1 cal คอปรมาณความรอนทใชในการท าใหน า 1 กรม

มอณหภมเพม 1 C 100 cal = 419 J

หนวยของความรอน (Unit of Heat) นกวทยาศาสตรนยามความรอนในแงของการเปลยนอณหภมในวตถ

bullหนวยแคลอร (calorie) 1 cal นยามใหเปนความรอนทตองใชในการเพมอณหมของน า 1 g จาก 145 0C ไปเปน 155 0C

bullหนวย British Thermal Unit (Btu) เปนหนวยในระบบองกฤษ 1 Btu นยามใหเปนความรอนทตองใชการเพมอณหภมของน า 1 lb จาก 63 0F ไปเปน 64 0F

Page 16

การแปลงหนวยความรอน3

4

1 cal 4186 J 3968x10 Btu

1 J 02389 cal 9478x10 Btu

1 Btu 1055 J 2520 cal

ความจรอนจ าเพาะ สารตางชนดกนมความสามารถในการรบหรอคายพลงงานความรอนไดตางกน และเราเรยกคาพลงงาน

ความรอนทท าใหสารชนดหนงมอณหภมเพมขน 1 หนวยวา ความจความรอน (heat capacity)

ปรมาณความรอน(Q) ทตองการท าใหวตถมอณหภมเปลยนแปลงไปนน ขนกบ มวลของวตถ (m) อณหภมทเปลยนแปลง (ΔT) และคณสมบตทางความรอน(C)ของวตถชนดนน

ดงนน จะไดวา

Q mC ΔT ความจรอนจ าเพาะ (heat capacity C)

หนวยของ C คอ calgoC หรอ kcalkgoC

พจารณาวตถสองกอนทมมวลเทากนแตม C ตางกน ถาตองการใหวตถทงสองมอณหภมเพมขนเทากน วตถทม C มาก ตองใช Q มาก วตถทม C นอย ใช Q นอย ถาให Q แกวตถทงสองเทากน วตถทม C มาก จะมอณหภมเปลยนแปลงนอย วตถทม C นอย จะมอณหภมเปลยนแปลงมาก

Page 17PHYSICS CMRU

ความรอนแฝง (Latent Heat)ปกตการไหลของความรอนกอใหเกดการเปลยนอณหภม แตมสถานะการณหนงทมการไหลของความ

รอนซงเกดขนเมอวตถเปลยนสภาวะ เชน จากของแขงเปนของเหลว หรอของเหลวเปนแกส หรอการเปลยนโครงสรางผลกของของแขง ซงเรามกเรยกการเปลยนสภาวะนวา การเปลยนเฟส (phase transition)

bull ความรอนทใชในการเปลยนเฟสหรอความรอนทท าใหเกดการเปลยนสถานะ เรยกวา ความรอนแฝงจะก าหนดใหโดย

Q = mL เมอ L เรยกวา ความรอนแฝง (latent heat หรอ hidden heat)

ขนอยกบธรรมชาตของการเปลยนเฟส และสมบตของสาร

bull ความรอนของการหลอมเหลว (heat of fusion) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของแขงไปเปนของเหลว

bull ความรอนของการกลายเปนไอ (heat of vaporization) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของเหลวไปเปนแกส

Page 18

ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง

Page 19

Q = mCน าT

Q = mCน าแขงT

ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)

การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)

Page 20PHYSICS CMRU

VQ mL

fQ mL fQ mL

VQ mL

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 3: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

1 ความรอนและอณหภม ความรอนและอณหภม

ความรอน (Heat) เปนพลงงานรปหนงทเกดขนเมอมการเคลอนทของโมเลกลของสสารพลงงานความรอนทถกสงออกมา จะอยในรปของคลนแมเหลกไฟฟาความถ 1013 Hz เรยกวารงสอนฟาเรด มนษยและสงมชวตตาง ๆ ลวนมประสาทสมผสหรอปฏกรยาตอบสนองทไวตอความรอน

ความรอนเปนปรมาณสเกลารมหนวยจล Joule เดมใชแคลอร(Calorie) โดย 1 cal = 4816 J

bull ความรสก บอกระดบของความรอนไมได ดงนน อณหภมเปนปรมาณทางฟสกสซงใชบอกระดบความรอนโดยใชอปกรณทมนษยประดษฐขน เรยกวา เทอรโมมเตอร (Thermometer)

bull ปจจบนไดก าหนดหนวยของอณหภมเปนอณหภมสมบรณ (absolute temperature) มหนวยเปน เคลวน K ตามชอของ Lord Kelvin โดยทแตละชองของสเกลทงสองแบบเทากน T (oC) = T(K) - 27315

bull ดงนนน าจงมจดเยอกแขงหรอจดหลอมเหลวท 0oC หรอ 27315 K และไอน ากลนตวหรอเดอดท 100 oCหรอ 37315 K

Page 3PHYSICS CMRU

Page 4PHYSICS CMRU

Page 5PHYSICS CMRU

ความสมพนธของอณหภมในสเกลตางๆ

Page 6

T( C ) = (59) [T(F) ndash 32]

T( F ) = (18)T(C) + 32

Ex6-1

Ex6-2

Page 7PHYSICS CMRU

2 การขยายตวเนองจากความรอน (Thermal expansion)เมอวตถไดรบความรอนจะมการเปลยนแปลงรปรางซงโดยทวไปจะมการขยายตวขนการขยายตวม 3 แบบ คอ

21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion)23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)

Page 8PHYSICS CMRU

bull พจารณา เดมวตถมความยาว Lo มอณหภม To เมอไดรบความรอนเพมจนอณหภมเปน T และความยาวเปน L สวนทยดออกไป L L-Lo จะเปนสดสวนโดยตรงกบความยาวเดม และอณหภม ทเปลยนไปดงสมการ

คอ สมประสทธการขยายตวเชงเสน (coefficient of linear expansionoC-1 )

สามารถหาความสมพนธของความยาวของวตถทอณหภม t ใด ๆ ไดดงน

L-Lo LoT

L Lo(1+ T)

Page 9PHYSICS CMRU

21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)

0L L T

Page 10PHYSICS CMRU

ชองวางระหวางรอยตอของรางรถไฟ

22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion)พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา

จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2

Page 11PHYSICS CMRU

0A A T

23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)bull พจารณาของแขงทมสมบตเหมอนกนทกทศทาง ปรมาตรเดม Vo เมออณหภมเปลยนไปเปน T

ปรมาตรใหมทไดจะมคาเทากบ V ในท านองเดยวกน สามารถหาความสมพนธไดดงสมการ

bull จะเหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามปรมาตร เทากบ β=3α โดยท

การขยายตวตามอณหภมส าหรบของแขงแบบไอโซทรอปก (isotropic)

Page 12

สรป

Page 13PHYSICS CMRU

0V V T

0A A T

0L L T การขยายตวเชงเสน

การขยายตวเชงพนท

การขยายตวเชงปรมาตร

Ex6-3 อณหภมตองเพมเปนเทาใดจงท าใหชองวางระหวางแทงโลหะทงสองปดพอด ใหเฉพาะ Aluminum เทานนทขยายตว ใหอณหภมเรมตนเปน 280C ของ Aluminum 23x10-6 C-1ทองเหลอก 19x10-6 C-1

Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C

จงหาคา ของวสดทอนน

Page 14PHYSICS CMRU

Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 Cสมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1

Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไรจากฤดหนาวเปนฤดรอน เมออณหภมเพมขนเปน 35 oC สมประสทธการขยายตวเชงเสนของคอนกรต = 1 10-5 (Co)-1 (5 mm )

Ex6-7 ทรงกลมอลมเนยมมรศม R = 30 mm ทอณหภม 1000o C จงหาปรมาตรท 00o C ก าหนด อลมเนยม = 72 10-5 (Co )-1 (1122 mm3)

Page 15PHYSICS CMRU

0V V T

0L L T

0V V T

ปรมาณความรอน1048713ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า

1048713ปรมาณความรอน 1 cal คอปรมาณความรอนทใชในการท าใหน า 1 กรม

มอณหภมเพม 1 C 100 cal = 419 J

หนวยของความรอน (Unit of Heat) นกวทยาศาสตรนยามความรอนในแงของการเปลยนอณหภมในวตถ

bullหนวยแคลอร (calorie) 1 cal นยามใหเปนความรอนทตองใชในการเพมอณหมของน า 1 g จาก 145 0C ไปเปน 155 0C

bullหนวย British Thermal Unit (Btu) เปนหนวยในระบบองกฤษ 1 Btu นยามใหเปนความรอนทตองใชการเพมอณหภมของน า 1 lb จาก 63 0F ไปเปน 64 0F

Page 16

การแปลงหนวยความรอน3

4

1 cal 4186 J 3968x10 Btu

1 J 02389 cal 9478x10 Btu

1 Btu 1055 J 2520 cal

ความจรอนจ าเพาะ สารตางชนดกนมความสามารถในการรบหรอคายพลงงานความรอนไดตางกน และเราเรยกคาพลงงาน

ความรอนทท าใหสารชนดหนงมอณหภมเพมขน 1 หนวยวา ความจความรอน (heat capacity)

ปรมาณความรอน(Q) ทตองการท าใหวตถมอณหภมเปลยนแปลงไปนน ขนกบ มวลของวตถ (m) อณหภมทเปลยนแปลง (ΔT) และคณสมบตทางความรอน(C)ของวตถชนดนน

ดงนน จะไดวา

Q mC ΔT ความจรอนจ าเพาะ (heat capacity C)

หนวยของ C คอ calgoC หรอ kcalkgoC

พจารณาวตถสองกอนทมมวลเทากนแตม C ตางกน ถาตองการใหวตถทงสองมอณหภมเพมขนเทากน วตถทม C มาก ตองใช Q มาก วตถทม C นอย ใช Q นอย ถาให Q แกวตถทงสองเทากน วตถทม C มาก จะมอณหภมเปลยนแปลงนอย วตถทม C นอย จะมอณหภมเปลยนแปลงมาก

Page 17PHYSICS CMRU

ความรอนแฝง (Latent Heat)ปกตการไหลของความรอนกอใหเกดการเปลยนอณหภม แตมสถานะการณหนงทมการไหลของความ

รอนซงเกดขนเมอวตถเปลยนสภาวะ เชน จากของแขงเปนของเหลว หรอของเหลวเปนแกส หรอการเปลยนโครงสรางผลกของของแขง ซงเรามกเรยกการเปลยนสภาวะนวา การเปลยนเฟส (phase transition)

bull ความรอนทใชในการเปลยนเฟสหรอความรอนทท าใหเกดการเปลยนสถานะ เรยกวา ความรอนแฝงจะก าหนดใหโดย

Q = mL เมอ L เรยกวา ความรอนแฝง (latent heat หรอ hidden heat)

ขนอยกบธรรมชาตของการเปลยนเฟส และสมบตของสาร

bull ความรอนของการหลอมเหลว (heat of fusion) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของแขงไปเปนของเหลว

bull ความรอนของการกลายเปนไอ (heat of vaporization) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของเหลวไปเปนแกส

Page 18

ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง

Page 19

Q = mCน าT

Q = mCน าแขงT

ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)

การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)

Page 20PHYSICS CMRU

VQ mL

fQ mL fQ mL

VQ mL

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 4: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

Page 4PHYSICS CMRU

Page 5PHYSICS CMRU

ความสมพนธของอณหภมในสเกลตางๆ

Page 6

T( C ) = (59) [T(F) ndash 32]

T( F ) = (18)T(C) + 32

Ex6-1

Ex6-2

Page 7PHYSICS CMRU

2 การขยายตวเนองจากความรอน (Thermal expansion)เมอวตถไดรบความรอนจะมการเปลยนแปลงรปรางซงโดยทวไปจะมการขยายตวขนการขยายตวม 3 แบบ คอ

21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion)23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)

Page 8PHYSICS CMRU

bull พจารณา เดมวตถมความยาว Lo มอณหภม To เมอไดรบความรอนเพมจนอณหภมเปน T และความยาวเปน L สวนทยดออกไป L L-Lo จะเปนสดสวนโดยตรงกบความยาวเดม และอณหภม ทเปลยนไปดงสมการ

คอ สมประสทธการขยายตวเชงเสน (coefficient of linear expansionoC-1 )

สามารถหาความสมพนธของความยาวของวตถทอณหภม t ใด ๆ ไดดงน

L-Lo LoT

L Lo(1+ T)

Page 9PHYSICS CMRU

21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)

0L L T

Page 10PHYSICS CMRU

ชองวางระหวางรอยตอของรางรถไฟ

22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion)พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา

จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2

Page 11PHYSICS CMRU

0A A T

23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)bull พจารณาของแขงทมสมบตเหมอนกนทกทศทาง ปรมาตรเดม Vo เมออณหภมเปลยนไปเปน T

ปรมาตรใหมทไดจะมคาเทากบ V ในท านองเดยวกน สามารถหาความสมพนธไดดงสมการ

bull จะเหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามปรมาตร เทากบ β=3α โดยท

การขยายตวตามอณหภมส าหรบของแขงแบบไอโซทรอปก (isotropic)

Page 12

สรป

Page 13PHYSICS CMRU

0V V T

0A A T

0L L T การขยายตวเชงเสน

การขยายตวเชงพนท

การขยายตวเชงปรมาตร

Ex6-3 อณหภมตองเพมเปนเทาใดจงท าใหชองวางระหวางแทงโลหะทงสองปดพอด ใหเฉพาะ Aluminum เทานนทขยายตว ใหอณหภมเรมตนเปน 280C ของ Aluminum 23x10-6 C-1ทองเหลอก 19x10-6 C-1

Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C

จงหาคา ของวสดทอนน

Page 14PHYSICS CMRU

Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 Cสมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1

Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไรจากฤดหนาวเปนฤดรอน เมออณหภมเพมขนเปน 35 oC สมประสทธการขยายตวเชงเสนของคอนกรต = 1 10-5 (Co)-1 (5 mm )

Ex6-7 ทรงกลมอลมเนยมมรศม R = 30 mm ทอณหภม 1000o C จงหาปรมาตรท 00o C ก าหนด อลมเนยม = 72 10-5 (Co )-1 (1122 mm3)

Page 15PHYSICS CMRU

0V V T

0L L T

0V V T

ปรมาณความรอน1048713ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า

1048713ปรมาณความรอน 1 cal คอปรมาณความรอนทใชในการท าใหน า 1 กรม

มอณหภมเพม 1 C 100 cal = 419 J

หนวยของความรอน (Unit of Heat) นกวทยาศาสตรนยามความรอนในแงของการเปลยนอณหภมในวตถ

bullหนวยแคลอร (calorie) 1 cal นยามใหเปนความรอนทตองใชในการเพมอณหมของน า 1 g จาก 145 0C ไปเปน 155 0C

bullหนวย British Thermal Unit (Btu) เปนหนวยในระบบองกฤษ 1 Btu นยามใหเปนความรอนทตองใชการเพมอณหภมของน า 1 lb จาก 63 0F ไปเปน 64 0F

Page 16

การแปลงหนวยความรอน3

4

1 cal 4186 J 3968x10 Btu

1 J 02389 cal 9478x10 Btu

1 Btu 1055 J 2520 cal

ความจรอนจ าเพาะ สารตางชนดกนมความสามารถในการรบหรอคายพลงงานความรอนไดตางกน และเราเรยกคาพลงงาน

ความรอนทท าใหสารชนดหนงมอณหภมเพมขน 1 หนวยวา ความจความรอน (heat capacity)

ปรมาณความรอน(Q) ทตองการท าใหวตถมอณหภมเปลยนแปลงไปนน ขนกบ มวลของวตถ (m) อณหภมทเปลยนแปลง (ΔT) และคณสมบตทางความรอน(C)ของวตถชนดนน

ดงนน จะไดวา

Q mC ΔT ความจรอนจ าเพาะ (heat capacity C)

หนวยของ C คอ calgoC หรอ kcalkgoC

พจารณาวตถสองกอนทมมวลเทากนแตม C ตางกน ถาตองการใหวตถทงสองมอณหภมเพมขนเทากน วตถทม C มาก ตองใช Q มาก วตถทม C นอย ใช Q นอย ถาให Q แกวตถทงสองเทากน วตถทม C มาก จะมอณหภมเปลยนแปลงนอย วตถทม C นอย จะมอณหภมเปลยนแปลงมาก

Page 17PHYSICS CMRU

ความรอนแฝง (Latent Heat)ปกตการไหลของความรอนกอใหเกดการเปลยนอณหภม แตมสถานะการณหนงทมการไหลของความ

รอนซงเกดขนเมอวตถเปลยนสภาวะ เชน จากของแขงเปนของเหลว หรอของเหลวเปนแกส หรอการเปลยนโครงสรางผลกของของแขง ซงเรามกเรยกการเปลยนสภาวะนวา การเปลยนเฟส (phase transition)

bull ความรอนทใชในการเปลยนเฟสหรอความรอนทท าใหเกดการเปลยนสถานะ เรยกวา ความรอนแฝงจะก าหนดใหโดย

Q = mL เมอ L เรยกวา ความรอนแฝง (latent heat หรอ hidden heat)

ขนอยกบธรรมชาตของการเปลยนเฟส และสมบตของสาร

bull ความรอนของการหลอมเหลว (heat of fusion) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของแขงไปเปนของเหลว

bull ความรอนของการกลายเปนไอ (heat of vaporization) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของเหลวไปเปนแกส

Page 18

ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง

Page 19

Q = mCน าT

Q = mCน าแขงT

ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)

การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)

Page 20PHYSICS CMRU

VQ mL

fQ mL fQ mL

VQ mL

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 5: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

Page 5PHYSICS CMRU

ความสมพนธของอณหภมในสเกลตางๆ

Page 6

T( C ) = (59) [T(F) ndash 32]

T( F ) = (18)T(C) + 32

Ex6-1

Ex6-2

Page 7PHYSICS CMRU

2 การขยายตวเนองจากความรอน (Thermal expansion)เมอวตถไดรบความรอนจะมการเปลยนแปลงรปรางซงโดยทวไปจะมการขยายตวขนการขยายตวม 3 แบบ คอ

21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion)23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)

Page 8PHYSICS CMRU

bull พจารณา เดมวตถมความยาว Lo มอณหภม To เมอไดรบความรอนเพมจนอณหภมเปน T และความยาวเปน L สวนทยดออกไป L L-Lo จะเปนสดสวนโดยตรงกบความยาวเดม และอณหภม ทเปลยนไปดงสมการ

คอ สมประสทธการขยายตวเชงเสน (coefficient of linear expansionoC-1 )

สามารถหาความสมพนธของความยาวของวตถทอณหภม t ใด ๆ ไดดงน

L-Lo LoT

L Lo(1+ T)

Page 9PHYSICS CMRU

21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)

0L L T

Page 10PHYSICS CMRU

ชองวางระหวางรอยตอของรางรถไฟ

22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion)พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา

จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2

Page 11PHYSICS CMRU

0A A T

23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)bull พจารณาของแขงทมสมบตเหมอนกนทกทศทาง ปรมาตรเดม Vo เมออณหภมเปลยนไปเปน T

ปรมาตรใหมทไดจะมคาเทากบ V ในท านองเดยวกน สามารถหาความสมพนธไดดงสมการ

bull จะเหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามปรมาตร เทากบ β=3α โดยท

การขยายตวตามอณหภมส าหรบของแขงแบบไอโซทรอปก (isotropic)

Page 12

สรป

Page 13PHYSICS CMRU

0V V T

0A A T

0L L T การขยายตวเชงเสน

การขยายตวเชงพนท

การขยายตวเชงปรมาตร

Ex6-3 อณหภมตองเพมเปนเทาใดจงท าใหชองวางระหวางแทงโลหะทงสองปดพอด ใหเฉพาะ Aluminum เทานนทขยายตว ใหอณหภมเรมตนเปน 280C ของ Aluminum 23x10-6 C-1ทองเหลอก 19x10-6 C-1

Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C

จงหาคา ของวสดทอนน

Page 14PHYSICS CMRU

Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 Cสมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1

Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไรจากฤดหนาวเปนฤดรอน เมออณหภมเพมขนเปน 35 oC สมประสทธการขยายตวเชงเสนของคอนกรต = 1 10-5 (Co)-1 (5 mm )

Ex6-7 ทรงกลมอลมเนยมมรศม R = 30 mm ทอณหภม 1000o C จงหาปรมาตรท 00o C ก าหนด อลมเนยม = 72 10-5 (Co )-1 (1122 mm3)

Page 15PHYSICS CMRU

0V V T

0L L T

0V V T

ปรมาณความรอน1048713ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า

1048713ปรมาณความรอน 1 cal คอปรมาณความรอนทใชในการท าใหน า 1 กรม

มอณหภมเพม 1 C 100 cal = 419 J

หนวยของความรอน (Unit of Heat) นกวทยาศาสตรนยามความรอนในแงของการเปลยนอณหภมในวตถ

bullหนวยแคลอร (calorie) 1 cal นยามใหเปนความรอนทตองใชในการเพมอณหมของน า 1 g จาก 145 0C ไปเปน 155 0C

bullหนวย British Thermal Unit (Btu) เปนหนวยในระบบองกฤษ 1 Btu นยามใหเปนความรอนทตองใชการเพมอณหภมของน า 1 lb จาก 63 0F ไปเปน 64 0F

Page 16

การแปลงหนวยความรอน3

4

1 cal 4186 J 3968x10 Btu

1 J 02389 cal 9478x10 Btu

1 Btu 1055 J 2520 cal

ความจรอนจ าเพาะ สารตางชนดกนมความสามารถในการรบหรอคายพลงงานความรอนไดตางกน และเราเรยกคาพลงงาน

ความรอนทท าใหสารชนดหนงมอณหภมเพมขน 1 หนวยวา ความจความรอน (heat capacity)

ปรมาณความรอน(Q) ทตองการท าใหวตถมอณหภมเปลยนแปลงไปนน ขนกบ มวลของวตถ (m) อณหภมทเปลยนแปลง (ΔT) และคณสมบตทางความรอน(C)ของวตถชนดนน

ดงนน จะไดวา

Q mC ΔT ความจรอนจ าเพาะ (heat capacity C)

หนวยของ C คอ calgoC หรอ kcalkgoC

พจารณาวตถสองกอนทมมวลเทากนแตม C ตางกน ถาตองการใหวตถทงสองมอณหภมเพมขนเทากน วตถทม C มาก ตองใช Q มาก วตถทม C นอย ใช Q นอย ถาให Q แกวตถทงสองเทากน วตถทม C มาก จะมอณหภมเปลยนแปลงนอย วตถทม C นอย จะมอณหภมเปลยนแปลงมาก

Page 17PHYSICS CMRU

ความรอนแฝง (Latent Heat)ปกตการไหลของความรอนกอใหเกดการเปลยนอณหภม แตมสถานะการณหนงทมการไหลของความ

รอนซงเกดขนเมอวตถเปลยนสภาวะ เชน จากของแขงเปนของเหลว หรอของเหลวเปนแกส หรอการเปลยนโครงสรางผลกของของแขง ซงเรามกเรยกการเปลยนสภาวะนวา การเปลยนเฟส (phase transition)

bull ความรอนทใชในการเปลยนเฟสหรอความรอนทท าใหเกดการเปลยนสถานะ เรยกวา ความรอนแฝงจะก าหนดใหโดย

Q = mL เมอ L เรยกวา ความรอนแฝง (latent heat หรอ hidden heat)

ขนอยกบธรรมชาตของการเปลยนเฟส และสมบตของสาร

bull ความรอนของการหลอมเหลว (heat of fusion) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของแขงไปเปนของเหลว

bull ความรอนของการกลายเปนไอ (heat of vaporization) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของเหลวไปเปนแกส

Page 18

ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง

Page 19

Q = mCน าT

Q = mCน าแขงT

ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)

การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)

Page 20PHYSICS CMRU

VQ mL

fQ mL fQ mL

VQ mL

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 6: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

ความสมพนธของอณหภมในสเกลตางๆ

Page 6

T( C ) = (59) [T(F) ndash 32]

T( F ) = (18)T(C) + 32

Ex6-1

Ex6-2

Page 7PHYSICS CMRU

2 การขยายตวเนองจากความรอน (Thermal expansion)เมอวตถไดรบความรอนจะมการเปลยนแปลงรปรางซงโดยทวไปจะมการขยายตวขนการขยายตวม 3 แบบ คอ

21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion)23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)

Page 8PHYSICS CMRU

bull พจารณา เดมวตถมความยาว Lo มอณหภม To เมอไดรบความรอนเพมจนอณหภมเปน T และความยาวเปน L สวนทยดออกไป L L-Lo จะเปนสดสวนโดยตรงกบความยาวเดม และอณหภม ทเปลยนไปดงสมการ

คอ สมประสทธการขยายตวเชงเสน (coefficient of linear expansionoC-1 )

สามารถหาความสมพนธของความยาวของวตถทอณหภม t ใด ๆ ไดดงน

L-Lo LoT

L Lo(1+ T)

Page 9PHYSICS CMRU

21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)

0L L T

Page 10PHYSICS CMRU

ชองวางระหวางรอยตอของรางรถไฟ

22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion)พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา

จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2

Page 11PHYSICS CMRU

0A A T

23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)bull พจารณาของแขงทมสมบตเหมอนกนทกทศทาง ปรมาตรเดม Vo เมออณหภมเปลยนไปเปน T

ปรมาตรใหมทไดจะมคาเทากบ V ในท านองเดยวกน สามารถหาความสมพนธไดดงสมการ

bull จะเหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามปรมาตร เทากบ β=3α โดยท

การขยายตวตามอณหภมส าหรบของแขงแบบไอโซทรอปก (isotropic)

Page 12

สรป

Page 13PHYSICS CMRU

0V V T

0A A T

0L L T การขยายตวเชงเสน

การขยายตวเชงพนท

การขยายตวเชงปรมาตร

Ex6-3 อณหภมตองเพมเปนเทาใดจงท าใหชองวางระหวางแทงโลหะทงสองปดพอด ใหเฉพาะ Aluminum เทานนทขยายตว ใหอณหภมเรมตนเปน 280C ของ Aluminum 23x10-6 C-1ทองเหลอก 19x10-6 C-1

Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C

จงหาคา ของวสดทอนน

Page 14PHYSICS CMRU

Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 Cสมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1

Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไรจากฤดหนาวเปนฤดรอน เมออณหภมเพมขนเปน 35 oC สมประสทธการขยายตวเชงเสนของคอนกรต = 1 10-5 (Co)-1 (5 mm )

Ex6-7 ทรงกลมอลมเนยมมรศม R = 30 mm ทอณหภม 1000o C จงหาปรมาตรท 00o C ก าหนด อลมเนยม = 72 10-5 (Co )-1 (1122 mm3)

Page 15PHYSICS CMRU

0V V T

0L L T

0V V T

ปรมาณความรอน1048713ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า

1048713ปรมาณความรอน 1 cal คอปรมาณความรอนทใชในการท าใหน า 1 กรม

มอณหภมเพม 1 C 100 cal = 419 J

หนวยของความรอน (Unit of Heat) นกวทยาศาสตรนยามความรอนในแงของการเปลยนอณหภมในวตถ

bullหนวยแคลอร (calorie) 1 cal นยามใหเปนความรอนทตองใชในการเพมอณหมของน า 1 g จาก 145 0C ไปเปน 155 0C

bullหนวย British Thermal Unit (Btu) เปนหนวยในระบบองกฤษ 1 Btu นยามใหเปนความรอนทตองใชการเพมอณหภมของน า 1 lb จาก 63 0F ไปเปน 64 0F

Page 16

การแปลงหนวยความรอน3

4

1 cal 4186 J 3968x10 Btu

1 J 02389 cal 9478x10 Btu

1 Btu 1055 J 2520 cal

ความจรอนจ าเพาะ สารตางชนดกนมความสามารถในการรบหรอคายพลงงานความรอนไดตางกน และเราเรยกคาพลงงาน

ความรอนทท าใหสารชนดหนงมอณหภมเพมขน 1 หนวยวา ความจความรอน (heat capacity)

ปรมาณความรอน(Q) ทตองการท าใหวตถมอณหภมเปลยนแปลงไปนน ขนกบ มวลของวตถ (m) อณหภมทเปลยนแปลง (ΔT) และคณสมบตทางความรอน(C)ของวตถชนดนน

ดงนน จะไดวา

Q mC ΔT ความจรอนจ าเพาะ (heat capacity C)

หนวยของ C คอ calgoC หรอ kcalkgoC

พจารณาวตถสองกอนทมมวลเทากนแตม C ตางกน ถาตองการใหวตถทงสองมอณหภมเพมขนเทากน วตถทม C มาก ตองใช Q มาก วตถทม C นอย ใช Q นอย ถาให Q แกวตถทงสองเทากน วตถทม C มาก จะมอณหภมเปลยนแปลงนอย วตถทม C นอย จะมอณหภมเปลยนแปลงมาก

Page 17PHYSICS CMRU

ความรอนแฝง (Latent Heat)ปกตการไหลของความรอนกอใหเกดการเปลยนอณหภม แตมสถานะการณหนงทมการไหลของความ

รอนซงเกดขนเมอวตถเปลยนสภาวะ เชน จากของแขงเปนของเหลว หรอของเหลวเปนแกส หรอการเปลยนโครงสรางผลกของของแขง ซงเรามกเรยกการเปลยนสภาวะนวา การเปลยนเฟส (phase transition)

bull ความรอนทใชในการเปลยนเฟสหรอความรอนทท าใหเกดการเปลยนสถานะ เรยกวา ความรอนแฝงจะก าหนดใหโดย

Q = mL เมอ L เรยกวา ความรอนแฝง (latent heat หรอ hidden heat)

ขนอยกบธรรมชาตของการเปลยนเฟส และสมบตของสาร

bull ความรอนของการหลอมเหลว (heat of fusion) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของแขงไปเปนของเหลว

bull ความรอนของการกลายเปนไอ (heat of vaporization) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของเหลวไปเปนแกส

Page 18

ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง

Page 19

Q = mCน าT

Q = mCน าแขงT

ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)

การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)

Page 20PHYSICS CMRU

VQ mL

fQ mL fQ mL

VQ mL

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 7: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

Ex6-1

Ex6-2

Page 7PHYSICS CMRU

2 การขยายตวเนองจากความรอน (Thermal expansion)เมอวตถไดรบความรอนจะมการเปลยนแปลงรปรางซงโดยทวไปจะมการขยายตวขนการขยายตวม 3 แบบ คอ

21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion)23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)

Page 8PHYSICS CMRU

bull พจารณา เดมวตถมความยาว Lo มอณหภม To เมอไดรบความรอนเพมจนอณหภมเปน T และความยาวเปน L สวนทยดออกไป L L-Lo จะเปนสดสวนโดยตรงกบความยาวเดม และอณหภม ทเปลยนไปดงสมการ

คอ สมประสทธการขยายตวเชงเสน (coefficient of linear expansionoC-1 )

สามารถหาความสมพนธของความยาวของวตถทอณหภม t ใด ๆ ไดดงน

L-Lo LoT

L Lo(1+ T)

Page 9PHYSICS CMRU

21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)

0L L T

Page 10PHYSICS CMRU

ชองวางระหวางรอยตอของรางรถไฟ

22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion)พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา

จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2

Page 11PHYSICS CMRU

0A A T

23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)bull พจารณาของแขงทมสมบตเหมอนกนทกทศทาง ปรมาตรเดม Vo เมออณหภมเปลยนไปเปน T

ปรมาตรใหมทไดจะมคาเทากบ V ในท านองเดยวกน สามารถหาความสมพนธไดดงสมการ

bull จะเหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามปรมาตร เทากบ β=3α โดยท

การขยายตวตามอณหภมส าหรบของแขงแบบไอโซทรอปก (isotropic)

Page 12

สรป

Page 13PHYSICS CMRU

0V V T

0A A T

0L L T การขยายตวเชงเสน

การขยายตวเชงพนท

การขยายตวเชงปรมาตร

Ex6-3 อณหภมตองเพมเปนเทาใดจงท าใหชองวางระหวางแทงโลหะทงสองปดพอด ใหเฉพาะ Aluminum เทานนทขยายตว ใหอณหภมเรมตนเปน 280C ของ Aluminum 23x10-6 C-1ทองเหลอก 19x10-6 C-1

Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C

จงหาคา ของวสดทอนน

Page 14PHYSICS CMRU

Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 Cสมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1

Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไรจากฤดหนาวเปนฤดรอน เมออณหภมเพมขนเปน 35 oC สมประสทธการขยายตวเชงเสนของคอนกรต = 1 10-5 (Co)-1 (5 mm )

Ex6-7 ทรงกลมอลมเนยมมรศม R = 30 mm ทอณหภม 1000o C จงหาปรมาตรท 00o C ก าหนด อลมเนยม = 72 10-5 (Co )-1 (1122 mm3)

Page 15PHYSICS CMRU

0V V T

0L L T

0V V T

ปรมาณความรอน1048713ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า

1048713ปรมาณความรอน 1 cal คอปรมาณความรอนทใชในการท าใหน า 1 กรม

มอณหภมเพม 1 C 100 cal = 419 J

หนวยของความรอน (Unit of Heat) นกวทยาศาสตรนยามความรอนในแงของการเปลยนอณหภมในวตถ

bullหนวยแคลอร (calorie) 1 cal นยามใหเปนความรอนทตองใชในการเพมอณหมของน า 1 g จาก 145 0C ไปเปน 155 0C

bullหนวย British Thermal Unit (Btu) เปนหนวยในระบบองกฤษ 1 Btu นยามใหเปนความรอนทตองใชการเพมอณหภมของน า 1 lb จาก 63 0F ไปเปน 64 0F

Page 16

การแปลงหนวยความรอน3

4

1 cal 4186 J 3968x10 Btu

1 J 02389 cal 9478x10 Btu

1 Btu 1055 J 2520 cal

ความจรอนจ าเพาะ สารตางชนดกนมความสามารถในการรบหรอคายพลงงานความรอนไดตางกน และเราเรยกคาพลงงาน

ความรอนทท าใหสารชนดหนงมอณหภมเพมขน 1 หนวยวา ความจความรอน (heat capacity)

ปรมาณความรอน(Q) ทตองการท าใหวตถมอณหภมเปลยนแปลงไปนน ขนกบ มวลของวตถ (m) อณหภมทเปลยนแปลง (ΔT) และคณสมบตทางความรอน(C)ของวตถชนดนน

ดงนน จะไดวา

Q mC ΔT ความจรอนจ าเพาะ (heat capacity C)

หนวยของ C คอ calgoC หรอ kcalkgoC

พจารณาวตถสองกอนทมมวลเทากนแตม C ตางกน ถาตองการใหวตถทงสองมอณหภมเพมขนเทากน วตถทม C มาก ตองใช Q มาก วตถทม C นอย ใช Q นอย ถาให Q แกวตถทงสองเทากน วตถทม C มาก จะมอณหภมเปลยนแปลงนอย วตถทม C นอย จะมอณหภมเปลยนแปลงมาก

Page 17PHYSICS CMRU

ความรอนแฝง (Latent Heat)ปกตการไหลของความรอนกอใหเกดการเปลยนอณหภม แตมสถานะการณหนงทมการไหลของความ

รอนซงเกดขนเมอวตถเปลยนสภาวะ เชน จากของแขงเปนของเหลว หรอของเหลวเปนแกส หรอการเปลยนโครงสรางผลกของของแขง ซงเรามกเรยกการเปลยนสภาวะนวา การเปลยนเฟส (phase transition)

bull ความรอนทใชในการเปลยนเฟสหรอความรอนทท าใหเกดการเปลยนสถานะ เรยกวา ความรอนแฝงจะก าหนดใหโดย

Q = mL เมอ L เรยกวา ความรอนแฝง (latent heat หรอ hidden heat)

ขนอยกบธรรมชาตของการเปลยนเฟส และสมบตของสาร

bull ความรอนของการหลอมเหลว (heat of fusion) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของแขงไปเปนของเหลว

bull ความรอนของการกลายเปนไอ (heat of vaporization) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของเหลวไปเปนแกส

Page 18

ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง

Page 19

Q = mCน าT

Q = mCน าแขงT

ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)

การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)

Page 20PHYSICS CMRU

VQ mL

fQ mL fQ mL

VQ mL

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 8: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

2 การขยายตวเนองจากความรอน (Thermal expansion)เมอวตถไดรบความรอนจะมการเปลยนแปลงรปรางซงโดยทวไปจะมการขยายตวขนการขยายตวม 3 แบบ คอ

21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion)23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)

Page 8PHYSICS CMRU

bull พจารณา เดมวตถมความยาว Lo มอณหภม To เมอไดรบความรอนเพมจนอณหภมเปน T และความยาวเปน L สวนทยดออกไป L L-Lo จะเปนสดสวนโดยตรงกบความยาวเดม และอณหภม ทเปลยนไปดงสมการ

คอ สมประสทธการขยายตวเชงเสน (coefficient of linear expansionoC-1 )

สามารถหาความสมพนธของความยาวของวตถทอณหภม t ใด ๆ ไดดงน

L-Lo LoT

L Lo(1+ T)

Page 9PHYSICS CMRU

21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)

0L L T

Page 10PHYSICS CMRU

ชองวางระหวางรอยตอของรางรถไฟ

22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion)พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา

จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2

Page 11PHYSICS CMRU

0A A T

23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)bull พจารณาของแขงทมสมบตเหมอนกนทกทศทาง ปรมาตรเดม Vo เมออณหภมเปลยนไปเปน T

ปรมาตรใหมทไดจะมคาเทากบ V ในท านองเดยวกน สามารถหาความสมพนธไดดงสมการ

bull จะเหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามปรมาตร เทากบ β=3α โดยท

การขยายตวตามอณหภมส าหรบของแขงแบบไอโซทรอปก (isotropic)

Page 12

สรป

Page 13PHYSICS CMRU

0V V T

0A A T

0L L T การขยายตวเชงเสน

การขยายตวเชงพนท

การขยายตวเชงปรมาตร

Ex6-3 อณหภมตองเพมเปนเทาใดจงท าใหชองวางระหวางแทงโลหะทงสองปดพอด ใหเฉพาะ Aluminum เทานนทขยายตว ใหอณหภมเรมตนเปน 280C ของ Aluminum 23x10-6 C-1ทองเหลอก 19x10-6 C-1

Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C

จงหาคา ของวสดทอนน

Page 14PHYSICS CMRU

Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 Cสมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1

Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไรจากฤดหนาวเปนฤดรอน เมออณหภมเพมขนเปน 35 oC สมประสทธการขยายตวเชงเสนของคอนกรต = 1 10-5 (Co)-1 (5 mm )

Ex6-7 ทรงกลมอลมเนยมมรศม R = 30 mm ทอณหภม 1000o C จงหาปรมาตรท 00o C ก าหนด อลมเนยม = 72 10-5 (Co )-1 (1122 mm3)

Page 15PHYSICS CMRU

0V V T

0L L T

0V V T

ปรมาณความรอน1048713ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า

1048713ปรมาณความรอน 1 cal คอปรมาณความรอนทใชในการท าใหน า 1 กรม

มอณหภมเพม 1 C 100 cal = 419 J

หนวยของความรอน (Unit of Heat) นกวทยาศาสตรนยามความรอนในแงของการเปลยนอณหภมในวตถ

bullหนวยแคลอร (calorie) 1 cal นยามใหเปนความรอนทตองใชในการเพมอณหมของน า 1 g จาก 145 0C ไปเปน 155 0C

bullหนวย British Thermal Unit (Btu) เปนหนวยในระบบองกฤษ 1 Btu นยามใหเปนความรอนทตองใชการเพมอณหภมของน า 1 lb จาก 63 0F ไปเปน 64 0F

Page 16

การแปลงหนวยความรอน3

4

1 cal 4186 J 3968x10 Btu

1 J 02389 cal 9478x10 Btu

1 Btu 1055 J 2520 cal

ความจรอนจ าเพาะ สารตางชนดกนมความสามารถในการรบหรอคายพลงงานความรอนไดตางกน และเราเรยกคาพลงงาน

ความรอนทท าใหสารชนดหนงมอณหภมเพมขน 1 หนวยวา ความจความรอน (heat capacity)

ปรมาณความรอน(Q) ทตองการท าใหวตถมอณหภมเปลยนแปลงไปนน ขนกบ มวลของวตถ (m) อณหภมทเปลยนแปลง (ΔT) และคณสมบตทางความรอน(C)ของวตถชนดนน

ดงนน จะไดวา

Q mC ΔT ความจรอนจ าเพาะ (heat capacity C)

หนวยของ C คอ calgoC หรอ kcalkgoC

พจารณาวตถสองกอนทมมวลเทากนแตม C ตางกน ถาตองการใหวตถทงสองมอณหภมเพมขนเทากน วตถทม C มาก ตองใช Q มาก วตถทม C นอย ใช Q นอย ถาให Q แกวตถทงสองเทากน วตถทม C มาก จะมอณหภมเปลยนแปลงนอย วตถทม C นอย จะมอณหภมเปลยนแปลงมาก

Page 17PHYSICS CMRU

ความรอนแฝง (Latent Heat)ปกตการไหลของความรอนกอใหเกดการเปลยนอณหภม แตมสถานะการณหนงทมการไหลของความ

รอนซงเกดขนเมอวตถเปลยนสภาวะ เชน จากของแขงเปนของเหลว หรอของเหลวเปนแกส หรอการเปลยนโครงสรางผลกของของแขง ซงเรามกเรยกการเปลยนสภาวะนวา การเปลยนเฟส (phase transition)

bull ความรอนทใชในการเปลยนเฟสหรอความรอนทท าใหเกดการเปลยนสถานะ เรยกวา ความรอนแฝงจะก าหนดใหโดย

Q = mL เมอ L เรยกวา ความรอนแฝง (latent heat หรอ hidden heat)

ขนอยกบธรรมชาตของการเปลยนเฟส และสมบตของสาร

bull ความรอนของการหลอมเหลว (heat of fusion) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของแขงไปเปนของเหลว

bull ความรอนของการกลายเปนไอ (heat of vaporization) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของเหลวไปเปนแกส

Page 18

ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง

Page 19

Q = mCน าT

Q = mCน าแขงT

ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)

การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)

Page 20PHYSICS CMRU

VQ mL

fQ mL fQ mL

VQ mL

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 9: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

bull พจารณา เดมวตถมความยาว Lo มอณหภม To เมอไดรบความรอนเพมจนอณหภมเปน T และความยาวเปน L สวนทยดออกไป L L-Lo จะเปนสดสวนโดยตรงกบความยาวเดม และอณหภม ทเปลยนไปดงสมการ

คอ สมประสทธการขยายตวเชงเสน (coefficient of linear expansionoC-1 )

สามารถหาความสมพนธของความยาวของวตถทอณหภม t ใด ๆ ไดดงน

L-Lo LoT

L Lo(1+ T)

Page 9PHYSICS CMRU

21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)

0L L T

Page 10PHYSICS CMRU

ชองวางระหวางรอยตอของรางรถไฟ

22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion)พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา

จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2

Page 11PHYSICS CMRU

0A A T

23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)bull พจารณาของแขงทมสมบตเหมอนกนทกทศทาง ปรมาตรเดม Vo เมออณหภมเปลยนไปเปน T

ปรมาตรใหมทไดจะมคาเทากบ V ในท านองเดยวกน สามารถหาความสมพนธไดดงสมการ

bull จะเหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามปรมาตร เทากบ β=3α โดยท

การขยายตวตามอณหภมส าหรบของแขงแบบไอโซทรอปก (isotropic)

Page 12

สรป

Page 13PHYSICS CMRU

0V V T

0A A T

0L L T การขยายตวเชงเสน

การขยายตวเชงพนท

การขยายตวเชงปรมาตร

Ex6-3 อณหภมตองเพมเปนเทาใดจงท าใหชองวางระหวางแทงโลหะทงสองปดพอด ใหเฉพาะ Aluminum เทานนทขยายตว ใหอณหภมเรมตนเปน 280C ของ Aluminum 23x10-6 C-1ทองเหลอก 19x10-6 C-1

Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C

จงหาคา ของวสดทอนน

Page 14PHYSICS CMRU

Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 Cสมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1

Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไรจากฤดหนาวเปนฤดรอน เมออณหภมเพมขนเปน 35 oC สมประสทธการขยายตวเชงเสนของคอนกรต = 1 10-5 (Co)-1 (5 mm )

Ex6-7 ทรงกลมอลมเนยมมรศม R = 30 mm ทอณหภม 1000o C จงหาปรมาตรท 00o C ก าหนด อลมเนยม = 72 10-5 (Co )-1 (1122 mm3)

Page 15PHYSICS CMRU

0V V T

0L L T

0V V T

ปรมาณความรอน1048713ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า

1048713ปรมาณความรอน 1 cal คอปรมาณความรอนทใชในการท าใหน า 1 กรม

มอณหภมเพม 1 C 100 cal = 419 J

หนวยของความรอน (Unit of Heat) นกวทยาศาสตรนยามความรอนในแงของการเปลยนอณหภมในวตถ

bullหนวยแคลอร (calorie) 1 cal นยามใหเปนความรอนทตองใชในการเพมอณหมของน า 1 g จาก 145 0C ไปเปน 155 0C

bullหนวย British Thermal Unit (Btu) เปนหนวยในระบบองกฤษ 1 Btu นยามใหเปนความรอนทตองใชการเพมอณหภมของน า 1 lb จาก 63 0F ไปเปน 64 0F

Page 16

การแปลงหนวยความรอน3

4

1 cal 4186 J 3968x10 Btu

1 J 02389 cal 9478x10 Btu

1 Btu 1055 J 2520 cal

ความจรอนจ าเพาะ สารตางชนดกนมความสามารถในการรบหรอคายพลงงานความรอนไดตางกน และเราเรยกคาพลงงาน

ความรอนทท าใหสารชนดหนงมอณหภมเพมขน 1 หนวยวา ความจความรอน (heat capacity)

ปรมาณความรอน(Q) ทตองการท าใหวตถมอณหภมเปลยนแปลงไปนน ขนกบ มวลของวตถ (m) อณหภมทเปลยนแปลง (ΔT) และคณสมบตทางความรอน(C)ของวตถชนดนน

ดงนน จะไดวา

Q mC ΔT ความจรอนจ าเพาะ (heat capacity C)

หนวยของ C คอ calgoC หรอ kcalkgoC

พจารณาวตถสองกอนทมมวลเทากนแตม C ตางกน ถาตองการใหวตถทงสองมอณหภมเพมขนเทากน วตถทม C มาก ตองใช Q มาก วตถทม C นอย ใช Q นอย ถาให Q แกวตถทงสองเทากน วตถทม C มาก จะมอณหภมเปลยนแปลงนอย วตถทม C นอย จะมอณหภมเปลยนแปลงมาก

Page 17PHYSICS CMRU

ความรอนแฝง (Latent Heat)ปกตการไหลของความรอนกอใหเกดการเปลยนอณหภม แตมสถานะการณหนงทมการไหลของความ

รอนซงเกดขนเมอวตถเปลยนสภาวะ เชน จากของแขงเปนของเหลว หรอของเหลวเปนแกส หรอการเปลยนโครงสรางผลกของของแขง ซงเรามกเรยกการเปลยนสภาวะนวา การเปลยนเฟส (phase transition)

bull ความรอนทใชในการเปลยนเฟสหรอความรอนทท าใหเกดการเปลยนสถานะ เรยกวา ความรอนแฝงจะก าหนดใหโดย

Q = mL เมอ L เรยกวา ความรอนแฝง (latent heat หรอ hidden heat)

ขนอยกบธรรมชาตของการเปลยนเฟส และสมบตของสาร

bull ความรอนของการหลอมเหลว (heat of fusion) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของแขงไปเปนของเหลว

bull ความรอนของการกลายเปนไอ (heat of vaporization) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของเหลวไปเปนแกส

Page 18

ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง

Page 19

Q = mCน าT

Q = mCน าแขงT

ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)

การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)

Page 20PHYSICS CMRU

VQ mL

fQ mL fQ mL

VQ mL

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 10: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

Page 10PHYSICS CMRU

ชองวางระหวางรอยตอของรางรถไฟ

22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion)พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา

จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2

Page 11PHYSICS CMRU

0A A T

23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)bull พจารณาของแขงทมสมบตเหมอนกนทกทศทาง ปรมาตรเดม Vo เมออณหภมเปลยนไปเปน T

ปรมาตรใหมทไดจะมคาเทากบ V ในท านองเดยวกน สามารถหาความสมพนธไดดงสมการ

bull จะเหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามปรมาตร เทากบ β=3α โดยท

การขยายตวตามอณหภมส าหรบของแขงแบบไอโซทรอปก (isotropic)

Page 12

สรป

Page 13PHYSICS CMRU

0V V T

0A A T

0L L T การขยายตวเชงเสน

การขยายตวเชงพนท

การขยายตวเชงปรมาตร

Ex6-3 อณหภมตองเพมเปนเทาใดจงท าใหชองวางระหวางแทงโลหะทงสองปดพอด ใหเฉพาะ Aluminum เทานนทขยายตว ใหอณหภมเรมตนเปน 280C ของ Aluminum 23x10-6 C-1ทองเหลอก 19x10-6 C-1

Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C

จงหาคา ของวสดทอนน

Page 14PHYSICS CMRU

Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 Cสมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1

Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไรจากฤดหนาวเปนฤดรอน เมออณหภมเพมขนเปน 35 oC สมประสทธการขยายตวเชงเสนของคอนกรต = 1 10-5 (Co)-1 (5 mm )

Ex6-7 ทรงกลมอลมเนยมมรศม R = 30 mm ทอณหภม 1000o C จงหาปรมาตรท 00o C ก าหนด อลมเนยม = 72 10-5 (Co )-1 (1122 mm3)

Page 15PHYSICS CMRU

0V V T

0L L T

0V V T

ปรมาณความรอน1048713ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า

1048713ปรมาณความรอน 1 cal คอปรมาณความรอนทใชในการท าใหน า 1 กรม

มอณหภมเพม 1 C 100 cal = 419 J

หนวยของความรอน (Unit of Heat) นกวทยาศาสตรนยามความรอนในแงของการเปลยนอณหภมในวตถ

bullหนวยแคลอร (calorie) 1 cal นยามใหเปนความรอนทตองใชในการเพมอณหมของน า 1 g จาก 145 0C ไปเปน 155 0C

bullหนวย British Thermal Unit (Btu) เปนหนวยในระบบองกฤษ 1 Btu นยามใหเปนความรอนทตองใชการเพมอณหภมของน า 1 lb จาก 63 0F ไปเปน 64 0F

Page 16

การแปลงหนวยความรอน3

4

1 cal 4186 J 3968x10 Btu

1 J 02389 cal 9478x10 Btu

1 Btu 1055 J 2520 cal

ความจรอนจ าเพาะ สารตางชนดกนมความสามารถในการรบหรอคายพลงงานความรอนไดตางกน และเราเรยกคาพลงงาน

ความรอนทท าใหสารชนดหนงมอณหภมเพมขน 1 หนวยวา ความจความรอน (heat capacity)

ปรมาณความรอน(Q) ทตองการท าใหวตถมอณหภมเปลยนแปลงไปนน ขนกบ มวลของวตถ (m) อณหภมทเปลยนแปลง (ΔT) และคณสมบตทางความรอน(C)ของวตถชนดนน

ดงนน จะไดวา

Q mC ΔT ความจรอนจ าเพาะ (heat capacity C)

หนวยของ C คอ calgoC หรอ kcalkgoC

พจารณาวตถสองกอนทมมวลเทากนแตม C ตางกน ถาตองการใหวตถทงสองมอณหภมเพมขนเทากน วตถทม C มาก ตองใช Q มาก วตถทม C นอย ใช Q นอย ถาให Q แกวตถทงสองเทากน วตถทม C มาก จะมอณหภมเปลยนแปลงนอย วตถทม C นอย จะมอณหภมเปลยนแปลงมาก

Page 17PHYSICS CMRU

ความรอนแฝง (Latent Heat)ปกตการไหลของความรอนกอใหเกดการเปลยนอณหภม แตมสถานะการณหนงทมการไหลของความ

รอนซงเกดขนเมอวตถเปลยนสภาวะ เชน จากของแขงเปนของเหลว หรอของเหลวเปนแกส หรอการเปลยนโครงสรางผลกของของแขง ซงเรามกเรยกการเปลยนสภาวะนวา การเปลยนเฟส (phase transition)

bull ความรอนทใชในการเปลยนเฟสหรอความรอนทท าใหเกดการเปลยนสถานะ เรยกวา ความรอนแฝงจะก าหนดใหโดย

Q = mL เมอ L เรยกวา ความรอนแฝง (latent heat หรอ hidden heat)

ขนอยกบธรรมชาตของการเปลยนเฟส และสมบตของสาร

bull ความรอนของการหลอมเหลว (heat of fusion) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของแขงไปเปนของเหลว

bull ความรอนของการกลายเปนไอ (heat of vaporization) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของเหลวไปเปนแกส

Page 18

ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง

Page 19

Q = mCน าT

Q = mCน าแขงT

ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)

การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)

Page 20PHYSICS CMRU

VQ mL

fQ mL fQ mL

VQ mL

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 11: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion)พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา

จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2

Page 11PHYSICS CMRU

0A A T

23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)bull พจารณาของแขงทมสมบตเหมอนกนทกทศทาง ปรมาตรเดม Vo เมออณหภมเปลยนไปเปน T

ปรมาตรใหมทไดจะมคาเทากบ V ในท านองเดยวกน สามารถหาความสมพนธไดดงสมการ

bull จะเหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามปรมาตร เทากบ β=3α โดยท

การขยายตวตามอณหภมส าหรบของแขงแบบไอโซทรอปก (isotropic)

Page 12

สรป

Page 13PHYSICS CMRU

0V V T

0A A T

0L L T การขยายตวเชงเสน

การขยายตวเชงพนท

การขยายตวเชงปรมาตร

Ex6-3 อณหภมตองเพมเปนเทาใดจงท าใหชองวางระหวางแทงโลหะทงสองปดพอด ใหเฉพาะ Aluminum เทานนทขยายตว ใหอณหภมเรมตนเปน 280C ของ Aluminum 23x10-6 C-1ทองเหลอก 19x10-6 C-1

Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C

จงหาคา ของวสดทอนน

Page 14PHYSICS CMRU

Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 Cสมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1

Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไรจากฤดหนาวเปนฤดรอน เมออณหภมเพมขนเปน 35 oC สมประสทธการขยายตวเชงเสนของคอนกรต = 1 10-5 (Co)-1 (5 mm )

Ex6-7 ทรงกลมอลมเนยมมรศม R = 30 mm ทอณหภม 1000o C จงหาปรมาตรท 00o C ก าหนด อลมเนยม = 72 10-5 (Co )-1 (1122 mm3)

Page 15PHYSICS CMRU

0V V T

0L L T

0V V T

ปรมาณความรอน1048713ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า

1048713ปรมาณความรอน 1 cal คอปรมาณความรอนทใชในการท าใหน า 1 กรม

มอณหภมเพม 1 C 100 cal = 419 J

หนวยของความรอน (Unit of Heat) นกวทยาศาสตรนยามความรอนในแงของการเปลยนอณหภมในวตถ

bullหนวยแคลอร (calorie) 1 cal นยามใหเปนความรอนทตองใชในการเพมอณหมของน า 1 g จาก 145 0C ไปเปน 155 0C

bullหนวย British Thermal Unit (Btu) เปนหนวยในระบบองกฤษ 1 Btu นยามใหเปนความรอนทตองใชการเพมอณหภมของน า 1 lb จาก 63 0F ไปเปน 64 0F

Page 16

การแปลงหนวยความรอน3

4

1 cal 4186 J 3968x10 Btu

1 J 02389 cal 9478x10 Btu

1 Btu 1055 J 2520 cal

ความจรอนจ าเพาะ สารตางชนดกนมความสามารถในการรบหรอคายพลงงานความรอนไดตางกน และเราเรยกคาพลงงาน

ความรอนทท าใหสารชนดหนงมอณหภมเพมขน 1 หนวยวา ความจความรอน (heat capacity)

ปรมาณความรอน(Q) ทตองการท าใหวตถมอณหภมเปลยนแปลงไปนน ขนกบ มวลของวตถ (m) อณหภมทเปลยนแปลง (ΔT) และคณสมบตทางความรอน(C)ของวตถชนดนน

ดงนน จะไดวา

Q mC ΔT ความจรอนจ าเพาะ (heat capacity C)

หนวยของ C คอ calgoC หรอ kcalkgoC

พจารณาวตถสองกอนทมมวลเทากนแตม C ตางกน ถาตองการใหวตถทงสองมอณหภมเพมขนเทากน วตถทม C มาก ตองใช Q มาก วตถทม C นอย ใช Q นอย ถาให Q แกวตถทงสองเทากน วตถทม C มาก จะมอณหภมเปลยนแปลงนอย วตถทม C นอย จะมอณหภมเปลยนแปลงมาก

Page 17PHYSICS CMRU

ความรอนแฝง (Latent Heat)ปกตการไหลของความรอนกอใหเกดการเปลยนอณหภม แตมสถานะการณหนงทมการไหลของความ

รอนซงเกดขนเมอวตถเปลยนสภาวะ เชน จากของแขงเปนของเหลว หรอของเหลวเปนแกส หรอการเปลยนโครงสรางผลกของของแขง ซงเรามกเรยกการเปลยนสภาวะนวา การเปลยนเฟส (phase transition)

bull ความรอนทใชในการเปลยนเฟสหรอความรอนทท าใหเกดการเปลยนสถานะ เรยกวา ความรอนแฝงจะก าหนดใหโดย

Q = mL เมอ L เรยกวา ความรอนแฝง (latent heat หรอ hidden heat)

ขนอยกบธรรมชาตของการเปลยนเฟส และสมบตของสาร

bull ความรอนของการหลอมเหลว (heat of fusion) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของแขงไปเปนของเหลว

bull ความรอนของการกลายเปนไอ (heat of vaporization) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของเหลวไปเปนแกส

Page 18

ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง

Page 19

Q = mCน าT

Q = mCน าแขงT

ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)

การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)

Page 20PHYSICS CMRU

VQ mL

fQ mL fQ mL

VQ mL

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 12: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)bull พจารณาของแขงทมสมบตเหมอนกนทกทศทาง ปรมาตรเดม Vo เมออณหภมเปลยนไปเปน T

ปรมาตรใหมทไดจะมคาเทากบ V ในท านองเดยวกน สามารถหาความสมพนธไดดงสมการ

bull จะเหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามปรมาตร เทากบ β=3α โดยท

การขยายตวตามอณหภมส าหรบของแขงแบบไอโซทรอปก (isotropic)

Page 12

สรป

Page 13PHYSICS CMRU

0V V T

0A A T

0L L T การขยายตวเชงเสน

การขยายตวเชงพนท

การขยายตวเชงปรมาตร

Ex6-3 อณหภมตองเพมเปนเทาใดจงท าใหชองวางระหวางแทงโลหะทงสองปดพอด ใหเฉพาะ Aluminum เทานนทขยายตว ใหอณหภมเรมตนเปน 280C ของ Aluminum 23x10-6 C-1ทองเหลอก 19x10-6 C-1

Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C

จงหาคา ของวสดทอนน

Page 14PHYSICS CMRU

Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 Cสมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1

Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไรจากฤดหนาวเปนฤดรอน เมออณหภมเพมขนเปน 35 oC สมประสทธการขยายตวเชงเสนของคอนกรต = 1 10-5 (Co)-1 (5 mm )

Ex6-7 ทรงกลมอลมเนยมมรศม R = 30 mm ทอณหภม 1000o C จงหาปรมาตรท 00o C ก าหนด อลมเนยม = 72 10-5 (Co )-1 (1122 mm3)

Page 15PHYSICS CMRU

0V V T

0L L T

0V V T

ปรมาณความรอน1048713ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า

1048713ปรมาณความรอน 1 cal คอปรมาณความรอนทใชในการท าใหน า 1 กรม

มอณหภมเพม 1 C 100 cal = 419 J

หนวยของความรอน (Unit of Heat) นกวทยาศาสตรนยามความรอนในแงของการเปลยนอณหภมในวตถ

bullหนวยแคลอร (calorie) 1 cal นยามใหเปนความรอนทตองใชในการเพมอณหมของน า 1 g จาก 145 0C ไปเปน 155 0C

bullหนวย British Thermal Unit (Btu) เปนหนวยในระบบองกฤษ 1 Btu นยามใหเปนความรอนทตองใชการเพมอณหภมของน า 1 lb จาก 63 0F ไปเปน 64 0F

Page 16

การแปลงหนวยความรอน3

4

1 cal 4186 J 3968x10 Btu

1 J 02389 cal 9478x10 Btu

1 Btu 1055 J 2520 cal

ความจรอนจ าเพาะ สารตางชนดกนมความสามารถในการรบหรอคายพลงงานความรอนไดตางกน และเราเรยกคาพลงงาน

ความรอนทท าใหสารชนดหนงมอณหภมเพมขน 1 หนวยวา ความจความรอน (heat capacity)

ปรมาณความรอน(Q) ทตองการท าใหวตถมอณหภมเปลยนแปลงไปนน ขนกบ มวลของวตถ (m) อณหภมทเปลยนแปลง (ΔT) และคณสมบตทางความรอน(C)ของวตถชนดนน

ดงนน จะไดวา

Q mC ΔT ความจรอนจ าเพาะ (heat capacity C)

หนวยของ C คอ calgoC หรอ kcalkgoC

พจารณาวตถสองกอนทมมวลเทากนแตม C ตางกน ถาตองการใหวตถทงสองมอณหภมเพมขนเทากน วตถทม C มาก ตองใช Q มาก วตถทม C นอย ใช Q นอย ถาให Q แกวตถทงสองเทากน วตถทม C มาก จะมอณหภมเปลยนแปลงนอย วตถทม C นอย จะมอณหภมเปลยนแปลงมาก

Page 17PHYSICS CMRU

ความรอนแฝง (Latent Heat)ปกตการไหลของความรอนกอใหเกดการเปลยนอณหภม แตมสถานะการณหนงทมการไหลของความ

รอนซงเกดขนเมอวตถเปลยนสภาวะ เชน จากของแขงเปนของเหลว หรอของเหลวเปนแกส หรอการเปลยนโครงสรางผลกของของแขง ซงเรามกเรยกการเปลยนสภาวะนวา การเปลยนเฟส (phase transition)

bull ความรอนทใชในการเปลยนเฟสหรอความรอนทท าใหเกดการเปลยนสถานะ เรยกวา ความรอนแฝงจะก าหนดใหโดย

Q = mL เมอ L เรยกวา ความรอนแฝง (latent heat หรอ hidden heat)

ขนอยกบธรรมชาตของการเปลยนเฟส และสมบตของสาร

bull ความรอนของการหลอมเหลว (heat of fusion) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของแขงไปเปนของเหลว

bull ความรอนของการกลายเปนไอ (heat of vaporization) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของเหลวไปเปนแกส

Page 18

ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง

Page 19

Q = mCน าT

Q = mCน าแขงT

ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)

การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)

Page 20PHYSICS CMRU

VQ mL

fQ mL fQ mL

VQ mL

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 13: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

สรป

Page 13PHYSICS CMRU

0V V T

0A A T

0L L T การขยายตวเชงเสน

การขยายตวเชงพนท

การขยายตวเชงปรมาตร

Ex6-3 อณหภมตองเพมเปนเทาใดจงท าใหชองวางระหวางแทงโลหะทงสองปดพอด ใหเฉพาะ Aluminum เทานนทขยายตว ใหอณหภมเรมตนเปน 280C ของ Aluminum 23x10-6 C-1ทองเหลอก 19x10-6 C-1

Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C

จงหาคา ของวสดทอนน

Page 14PHYSICS CMRU

Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 Cสมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1

Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไรจากฤดหนาวเปนฤดรอน เมออณหภมเพมขนเปน 35 oC สมประสทธการขยายตวเชงเสนของคอนกรต = 1 10-5 (Co)-1 (5 mm )

Ex6-7 ทรงกลมอลมเนยมมรศม R = 30 mm ทอณหภม 1000o C จงหาปรมาตรท 00o C ก าหนด อลมเนยม = 72 10-5 (Co )-1 (1122 mm3)

Page 15PHYSICS CMRU

0V V T

0L L T

0V V T

ปรมาณความรอน1048713ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า

1048713ปรมาณความรอน 1 cal คอปรมาณความรอนทใชในการท าใหน า 1 กรม

มอณหภมเพม 1 C 100 cal = 419 J

หนวยของความรอน (Unit of Heat) นกวทยาศาสตรนยามความรอนในแงของการเปลยนอณหภมในวตถ

bullหนวยแคลอร (calorie) 1 cal นยามใหเปนความรอนทตองใชในการเพมอณหมของน า 1 g จาก 145 0C ไปเปน 155 0C

bullหนวย British Thermal Unit (Btu) เปนหนวยในระบบองกฤษ 1 Btu นยามใหเปนความรอนทตองใชการเพมอณหภมของน า 1 lb จาก 63 0F ไปเปน 64 0F

Page 16

การแปลงหนวยความรอน3

4

1 cal 4186 J 3968x10 Btu

1 J 02389 cal 9478x10 Btu

1 Btu 1055 J 2520 cal

ความจรอนจ าเพาะ สารตางชนดกนมความสามารถในการรบหรอคายพลงงานความรอนไดตางกน และเราเรยกคาพลงงาน

ความรอนทท าใหสารชนดหนงมอณหภมเพมขน 1 หนวยวา ความจความรอน (heat capacity)

ปรมาณความรอน(Q) ทตองการท าใหวตถมอณหภมเปลยนแปลงไปนน ขนกบ มวลของวตถ (m) อณหภมทเปลยนแปลง (ΔT) และคณสมบตทางความรอน(C)ของวตถชนดนน

ดงนน จะไดวา

Q mC ΔT ความจรอนจ าเพาะ (heat capacity C)

หนวยของ C คอ calgoC หรอ kcalkgoC

พจารณาวตถสองกอนทมมวลเทากนแตม C ตางกน ถาตองการใหวตถทงสองมอณหภมเพมขนเทากน วตถทม C มาก ตองใช Q มาก วตถทม C นอย ใช Q นอย ถาให Q แกวตถทงสองเทากน วตถทม C มาก จะมอณหภมเปลยนแปลงนอย วตถทม C นอย จะมอณหภมเปลยนแปลงมาก

Page 17PHYSICS CMRU

ความรอนแฝง (Latent Heat)ปกตการไหลของความรอนกอใหเกดการเปลยนอณหภม แตมสถานะการณหนงทมการไหลของความ

รอนซงเกดขนเมอวตถเปลยนสภาวะ เชน จากของแขงเปนของเหลว หรอของเหลวเปนแกส หรอการเปลยนโครงสรางผลกของของแขง ซงเรามกเรยกการเปลยนสภาวะนวา การเปลยนเฟส (phase transition)

bull ความรอนทใชในการเปลยนเฟสหรอความรอนทท าใหเกดการเปลยนสถานะ เรยกวา ความรอนแฝงจะก าหนดใหโดย

Q = mL เมอ L เรยกวา ความรอนแฝง (latent heat หรอ hidden heat)

ขนอยกบธรรมชาตของการเปลยนเฟส และสมบตของสาร

bull ความรอนของการหลอมเหลว (heat of fusion) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของแขงไปเปนของเหลว

bull ความรอนของการกลายเปนไอ (heat of vaporization) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของเหลวไปเปนแกส

Page 18

ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง

Page 19

Q = mCน าT

Q = mCน าแขงT

ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)

การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)

Page 20PHYSICS CMRU

VQ mL

fQ mL fQ mL

VQ mL

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 14: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

Ex6-3 อณหภมตองเพมเปนเทาใดจงท าใหชองวางระหวางแทงโลหะทงสองปดพอด ใหเฉพาะ Aluminum เทานนทขยายตว ใหอณหภมเรมตนเปน 280C ของ Aluminum 23x10-6 C-1ทองเหลอก 19x10-6 C-1

Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C

จงหาคา ของวสดทอนน

Page 14PHYSICS CMRU

Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 Cสมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1

Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไรจากฤดหนาวเปนฤดรอน เมออณหภมเพมขนเปน 35 oC สมประสทธการขยายตวเชงเสนของคอนกรต = 1 10-5 (Co)-1 (5 mm )

Ex6-7 ทรงกลมอลมเนยมมรศม R = 30 mm ทอณหภม 1000o C จงหาปรมาตรท 00o C ก าหนด อลมเนยม = 72 10-5 (Co )-1 (1122 mm3)

Page 15PHYSICS CMRU

0V V T

0L L T

0V V T

ปรมาณความรอน1048713ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า

1048713ปรมาณความรอน 1 cal คอปรมาณความรอนทใชในการท าใหน า 1 กรม

มอณหภมเพม 1 C 100 cal = 419 J

หนวยของความรอน (Unit of Heat) นกวทยาศาสตรนยามความรอนในแงของการเปลยนอณหภมในวตถ

bullหนวยแคลอร (calorie) 1 cal นยามใหเปนความรอนทตองใชในการเพมอณหมของน า 1 g จาก 145 0C ไปเปน 155 0C

bullหนวย British Thermal Unit (Btu) เปนหนวยในระบบองกฤษ 1 Btu นยามใหเปนความรอนทตองใชการเพมอณหภมของน า 1 lb จาก 63 0F ไปเปน 64 0F

Page 16

การแปลงหนวยความรอน3

4

1 cal 4186 J 3968x10 Btu

1 J 02389 cal 9478x10 Btu

1 Btu 1055 J 2520 cal

ความจรอนจ าเพาะ สารตางชนดกนมความสามารถในการรบหรอคายพลงงานความรอนไดตางกน และเราเรยกคาพลงงาน

ความรอนทท าใหสารชนดหนงมอณหภมเพมขน 1 หนวยวา ความจความรอน (heat capacity)

ปรมาณความรอน(Q) ทตองการท าใหวตถมอณหภมเปลยนแปลงไปนน ขนกบ มวลของวตถ (m) อณหภมทเปลยนแปลง (ΔT) และคณสมบตทางความรอน(C)ของวตถชนดนน

ดงนน จะไดวา

Q mC ΔT ความจรอนจ าเพาะ (heat capacity C)

หนวยของ C คอ calgoC หรอ kcalkgoC

พจารณาวตถสองกอนทมมวลเทากนแตม C ตางกน ถาตองการใหวตถทงสองมอณหภมเพมขนเทากน วตถทม C มาก ตองใช Q มาก วตถทม C นอย ใช Q นอย ถาให Q แกวตถทงสองเทากน วตถทม C มาก จะมอณหภมเปลยนแปลงนอย วตถทม C นอย จะมอณหภมเปลยนแปลงมาก

Page 17PHYSICS CMRU

ความรอนแฝง (Latent Heat)ปกตการไหลของความรอนกอใหเกดการเปลยนอณหภม แตมสถานะการณหนงทมการไหลของความ

รอนซงเกดขนเมอวตถเปลยนสภาวะ เชน จากของแขงเปนของเหลว หรอของเหลวเปนแกส หรอการเปลยนโครงสรางผลกของของแขง ซงเรามกเรยกการเปลยนสภาวะนวา การเปลยนเฟส (phase transition)

bull ความรอนทใชในการเปลยนเฟสหรอความรอนทท าใหเกดการเปลยนสถานะ เรยกวา ความรอนแฝงจะก าหนดใหโดย

Q = mL เมอ L เรยกวา ความรอนแฝง (latent heat หรอ hidden heat)

ขนอยกบธรรมชาตของการเปลยนเฟส และสมบตของสาร

bull ความรอนของการหลอมเหลว (heat of fusion) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของแขงไปเปนของเหลว

bull ความรอนของการกลายเปนไอ (heat of vaporization) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของเหลวไปเปนแกส

Page 18

ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง

Page 19

Q = mCน าT

Q = mCน าแขงT

ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)

การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)

Page 20PHYSICS CMRU

VQ mL

fQ mL fQ mL

VQ mL

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 15: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 Cสมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1

Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไรจากฤดหนาวเปนฤดรอน เมออณหภมเพมขนเปน 35 oC สมประสทธการขยายตวเชงเสนของคอนกรต = 1 10-5 (Co)-1 (5 mm )

Ex6-7 ทรงกลมอลมเนยมมรศม R = 30 mm ทอณหภม 1000o C จงหาปรมาตรท 00o C ก าหนด อลมเนยม = 72 10-5 (Co )-1 (1122 mm3)

Page 15PHYSICS CMRU

0V V T

0L L T

0V V T

ปรมาณความรอน1048713ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า

1048713ปรมาณความรอน 1 cal คอปรมาณความรอนทใชในการท าใหน า 1 กรม

มอณหภมเพม 1 C 100 cal = 419 J

หนวยของความรอน (Unit of Heat) นกวทยาศาสตรนยามความรอนในแงของการเปลยนอณหภมในวตถ

bullหนวยแคลอร (calorie) 1 cal นยามใหเปนความรอนทตองใชในการเพมอณหมของน า 1 g จาก 145 0C ไปเปน 155 0C

bullหนวย British Thermal Unit (Btu) เปนหนวยในระบบองกฤษ 1 Btu นยามใหเปนความรอนทตองใชการเพมอณหภมของน า 1 lb จาก 63 0F ไปเปน 64 0F

Page 16

การแปลงหนวยความรอน3

4

1 cal 4186 J 3968x10 Btu

1 J 02389 cal 9478x10 Btu

1 Btu 1055 J 2520 cal

ความจรอนจ าเพาะ สารตางชนดกนมความสามารถในการรบหรอคายพลงงานความรอนไดตางกน และเราเรยกคาพลงงาน

ความรอนทท าใหสารชนดหนงมอณหภมเพมขน 1 หนวยวา ความจความรอน (heat capacity)

ปรมาณความรอน(Q) ทตองการท าใหวตถมอณหภมเปลยนแปลงไปนน ขนกบ มวลของวตถ (m) อณหภมทเปลยนแปลง (ΔT) และคณสมบตทางความรอน(C)ของวตถชนดนน

ดงนน จะไดวา

Q mC ΔT ความจรอนจ าเพาะ (heat capacity C)

หนวยของ C คอ calgoC หรอ kcalkgoC

พจารณาวตถสองกอนทมมวลเทากนแตม C ตางกน ถาตองการใหวตถทงสองมอณหภมเพมขนเทากน วตถทม C มาก ตองใช Q มาก วตถทม C นอย ใช Q นอย ถาให Q แกวตถทงสองเทากน วตถทม C มาก จะมอณหภมเปลยนแปลงนอย วตถทม C นอย จะมอณหภมเปลยนแปลงมาก

Page 17PHYSICS CMRU

ความรอนแฝง (Latent Heat)ปกตการไหลของความรอนกอใหเกดการเปลยนอณหภม แตมสถานะการณหนงทมการไหลของความ

รอนซงเกดขนเมอวตถเปลยนสภาวะ เชน จากของแขงเปนของเหลว หรอของเหลวเปนแกส หรอการเปลยนโครงสรางผลกของของแขง ซงเรามกเรยกการเปลยนสภาวะนวา การเปลยนเฟส (phase transition)

bull ความรอนทใชในการเปลยนเฟสหรอความรอนทท าใหเกดการเปลยนสถานะ เรยกวา ความรอนแฝงจะก าหนดใหโดย

Q = mL เมอ L เรยกวา ความรอนแฝง (latent heat หรอ hidden heat)

ขนอยกบธรรมชาตของการเปลยนเฟส และสมบตของสาร

bull ความรอนของการหลอมเหลว (heat of fusion) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของแขงไปเปนของเหลว

bull ความรอนของการกลายเปนไอ (heat of vaporization) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของเหลวไปเปนแกส

Page 18

ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง

Page 19

Q = mCน าT

Q = mCน าแขงT

ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)

การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)

Page 20PHYSICS CMRU

VQ mL

fQ mL fQ mL

VQ mL

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 16: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

ปรมาณความรอน1048713ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า

1048713ปรมาณความรอน 1 cal คอปรมาณความรอนทใชในการท าใหน า 1 กรม

มอณหภมเพม 1 C 100 cal = 419 J

หนวยของความรอน (Unit of Heat) นกวทยาศาสตรนยามความรอนในแงของการเปลยนอณหภมในวตถ

bullหนวยแคลอร (calorie) 1 cal นยามใหเปนความรอนทตองใชในการเพมอณหมของน า 1 g จาก 145 0C ไปเปน 155 0C

bullหนวย British Thermal Unit (Btu) เปนหนวยในระบบองกฤษ 1 Btu นยามใหเปนความรอนทตองใชการเพมอณหภมของน า 1 lb จาก 63 0F ไปเปน 64 0F

Page 16

การแปลงหนวยความรอน3

4

1 cal 4186 J 3968x10 Btu

1 J 02389 cal 9478x10 Btu

1 Btu 1055 J 2520 cal

ความจรอนจ าเพาะ สารตางชนดกนมความสามารถในการรบหรอคายพลงงานความรอนไดตางกน และเราเรยกคาพลงงาน

ความรอนทท าใหสารชนดหนงมอณหภมเพมขน 1 หนวยวา ความจความรอน (heat capacity)

ปรมาณความรอน(Q) ทตองการท าใหวตถมอณหภมเปลยนแปลงไปนน ขนกบ มวลของวตถ (m) อณหภมทเปลยนแปลง (ΔT) และคณสมบตทางความรอน(C)ของวตถชนดนน

ดงนน จะไดวา

Q mC ΔT ความจรอนจ าเพาะ (heat capacity C)

หนวยของ C คอ calgoC หรอ kcalkgoC

พจารณาวตถสองกอนทมมวลเทากนแตม C ตางกน ถาตองการใหวตถทงสองมอณหภมเพมขนเทากน วตถทม C มาก ตองใช Q มาก วตถทม C นอย ใช Q นอย ถาให Q แกวตถทงสองเทากน วตถทม C มาก จะมอณหภมเปลยนแปลงนอย วตถทม C นอย จะมอณหภมเปลยนแปลงมาก

Page 17PHYSICS CMRU

ความรอนแฝง (Latent Heat)ปกตการไหลของความรอนกอใหเกดการเปลยนอณหภม แตมสถานะการณหนงทมการไหลของความ

รอนซงเกดขนเมอวตถเปลยนสภาวะ เชน จากของแขงเปนของเหลว หรอของเหลวเปนแกส หรอการเปลยนโครงสรางผลกของของแขง ซงเรามกเรยกการเปลยนสภาวะนวา การเปลยนเฟส (phase transition)

bull ความรอนทใชในการเปลยนเฟสหรอความรอนทท าใหเกดการเปลยนสถานะ เรยกวา ความรอนแฝงจะก าหนดใหโดย

Q = mL เมอ L เรยกวา ความรอนแฝง (latent heat หรอ hidden heat)

ขนอยกบธรรมชาตของการเปลยนเฟส และสมบตของสาร

bull ความรอนของการหลอมเหลว (heat of fusion) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของแขงไปเปนของเหลว

bull ความรอนของการกลายเปนไอ (heat of vaporization) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของเหลวไปเปนแกส

Page 18

ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง

Page 19

Q = mCน าT

Q = mCน าแขงT

ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)

การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)

Page 20PHYSICS CMRU

VQ mL

fQ mL fQ mL

VQ mL

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 17: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

ความจรอนจ าเพาะ สารตางชนดกนมความสามารถในการรบหรอคายพลงงานความรอนไดตางกน และเราเรยกคาพลงงาน

ความรอนทท าใหสารชนดหนงมอณหภมเพมขน 1 หนวยวา ความจความรอน (heat capacity)

ปรมาณความรอน(Q) ทตองการท าใหวตถมอณหภมเปลยนแปลงไปนน ขนกบ มวลของวตถ (m) อณหภมทเปลยนแปลง (ΔT) และคณสมบตทางความรอน(C)ของวตถชนดนน

ดงนน จะไดวา

Q mC ΔT ความจรอนจ าเพาะ (heat capacity C)

หนวยของ C คอ calgoC หรอ kcalkgoC

พจารณาวตถสองกอนทมมวลเทากนแตม C ตางกน ถาตองการใหวตถทงสองมอณหภมเพมขนเทากน วตถทม C มาก ตองใช Q มาก วตถทม C นอย ใช Q นอย ถาให Q แกวตถทงสองเทากน วตถทม C มาก จะมอณหภมเปลยนแปลงนอย วตถทม C นอย จะมอณหภมเปลยนแปลงมาก

Page 17PHYSICS CMRU

ความรอนแฝง (Latent Heat)ปกตการไหลของความรอนกอใหเกดการเปลยนอณหภม แตมสถานะการณหนงทมการไหลของความ

รอนซงเกดขนเมอวตถเปลยนสภาวะ เชน จากของแขงเปนของเหลว หรอของเหลวเปนแกส หรอการเปลยนโครงสรางผลกของของแขง ซงเรามกเรยกการเปลยนสภาวะนวา การเปลยนเฟส (phase transition)

bull ความรอนทใชในการเปลยนเฟสหรอความรอนทท าใหเกดการเปลยนสถานะ เรยกวา ความรอนแฝงจะก าหนดใหโดย

Q = mL เมอ L เรยกวา ความรอนแฝง (latent heat หรอ hidden heat)

ขนอยกบธรรมชาตของการเปลยนเฟส และสมบตของสาร

bull ความรอนของการหลอมเหลว (heat of fusion) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของแขงไปเปนของเหลว

bull ความรอนของการกลายเปนไอ (heat of vaporization) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของเหลวไปเปนแกส

Page 18

ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง

Page 19

Q = mCน าT

Q = mCน าแขงT

ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)

การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)

Page 20PHYSICS CMRU

VQ mL

fQ mL fQ mL

VQ mL

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 18: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

ความรอนแฝง (Latent Heat)ปกตการไหลของความรอนกอใหเกดการเปลยนอณหภม แตมสถานะการณหนงทมการไหลของความ

รอนซงเกดขนเมอวตถเปลยนสภาวะ เชน จากของแขงเปนของเหลว หรอของเหลวเปนแกส หรอการเปลยนโครงสรางผลกของของแขง ซงเรามกเรยกการเปลยนสภาวะนวา การเปลยนเฟส (phase transition)

bull ความรอนทใชในการเปลยนเฟสหรอความรอนทท าใหเกดการเปลยนสถานะ เรยกวา ความรอนแฝงจะก าหนดใหโดย

Q = mL เมอ L เรยกวา ความรอนแฝง (latent heat หรอ hidden heat)

ขนอยกบธรรมชาตของการเปลยนเฟส และสมบตของสาร

bull ความรอนของการหลอมเหลว (heat of fusion) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของแขงไปเปนของเหลว

bull ความรอนของการกลายเปนไอ (heat of vaporization) เปนความรอนแฝงทใชในการเปลยนเฟสจากของเหลวไปเปนแกส

Page 18

ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง

Page 19

Q = mCน าT

Q = mCน าแขงT

ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)

การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)

Page 20PHYSICS CMRU

VQ mL

fQ mL fQ mL

VQ mL

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 19: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง

Page 19

Q = mCน าT

Q = mCน าแขงT

ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)

การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)

Page 20PHYSICS CMRU

VQ mL

fQ mL fQ mL

VQ mL

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 20: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)

Page 20PHYSICS CMRU

VQ mL

fQ mL fQ mL

VQ mL

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 21: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C

Page 21PHYSICS CMRU

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 22: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ

Page 22

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 23: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

Ex6-8 จงหาพลงงานความรอนทใชในการตมน า 1 กโลกรม ซงมอณหภมเรมตน 20 องศาเซลเซยส ใหเดอดและระเหยกลายเปนไอทงหมด (2636 กโลจล)

ก าหนดให คาความรอนแฝงจ าเพาะของการกลายเปนไอของน าเทากบ 2300 กโลจลตอกโลกรม และคาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 42 กโลจลตอกโลกรมตอเคลวน

Page 23PHYSICS CMRU

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 24: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน

ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo

bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงานคอ

ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0

ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง

Qgain = Qlose

Page 24PHYSICS CMRU

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 25: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

Ex6-12 น าเดอด 200 กรม ผสมกบน าแขง 100 กรม ท -5 องศาเซลเซยส จงหาอณหภมผสม ก าหนดความรอนแฝง และความจความรอนจ าเพาะน าแขงเทากบ 80 แคลอรกรม และ 05 แคลอรกรม องศาเซลเซยส คาความจความรอนจ าเพาะของน าเทากบ 1 แคลอรกรม องศาเซลเซยส (3917)

Page 25PHYSICS CMRU

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 26: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)

Page 26PHYSICS CMRU

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 27: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

การถายโอนความรอนการถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความ

รอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ

Page 27PHYSICS CMRU

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 28: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

การน าความรอน (conduction)

Page 28

การถายเทความรอนเกดจากการชนกนของโมเลกลทผวสมผส

การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 29: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 29

อตราการน าความรอนของแผนวตถ(H)

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 30: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

Ex 6-15 กลองโฟมส าหรบใชปคนก มพนทผนงทงหมด 04 m2 หนา 20 cm ถาน าน าแขงอณหภม 00C เกบไวในกลองโฟม และวดอณหภมภายนอกไดเทากบ 30 0C จงค านวณวาในเวลา 1 วน น าแขงจะละลายไปเทาใด(15 กโลกรม) ให k = 97x10-3 WmoC

Page 30PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 31: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

1048713การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน โดยโมเลกลของตวกลางทรบความรอนเปนตวเคลอนทพาไป แบงเปน 2 กรณ

1 การพาความรอนอยางอสระ (Free convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลาง เคลอนทไปไดเนองจากความหนาแนนของตวกลางแตกตางกน เชน การเกดลมพด การระบายอากาศจากปลองโรงงาน

2 การพาความรอนอยางไมอสระ (Forced convection)

bullการพาโดยโมเลกลของตวกลางทพาถกแรงภายนอกกระท าใหเคลอนท เชนการระบายความรอนของหมอน ารถยนต พดลม และเครองท าความเยน

ถงแมวากาซและของเหลวจะไมเปนตวน าความรอนทด แตทงคสามารถพาความรอนไดอยางรวดเรว เพราะวาโมเลกลของกาซและของเหลวสามารถเคลอนทไปไดในระยะไกลๆ และน าพลงงานไปกบมนดวย

Page 31

การพาความรอน (convection)

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 32: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)

Page 32PHYSICS CMRU

1048713การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา

ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 33: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

การพาความรอน1048713การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได

Page 33PHYSICS CMRUใชในการใหความรอน ความเยนภายในบาน

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 34: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

Ex6-17 อณหภมของอากาศ 20 องศาเซลเซยส ไหลผานแผนวสดยาวดานละ 05 เมตร มอณหภม 250 องศาเซลเซยส ถา สปส การพาความรอนเปน 25 wm2K จงหาความรอนทถกพาไป

(หนวยวตต)

ก 1000 ข 1437 ค 2000 ง 2156

Page 34PHYSICS CMRU

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU

Page 35: ความร้อนและอณุหพลศาสตร์ · 2016-11-21 · •หน่วย British Thermal Unit (Btu) เป็นหน่วยในระบบอังกฤษ

การแผรงส (radiation) การแผรงส คอการทวตถรอนสงผานพลงงานความรอนออกจากผววตถในรปคลนแมเหลกไฟฟา ท

เรยกวารงสอนฟาเรด จงเคลอนทดวยความเรวเทากบความเรวแสง โดยไมอาศยตวกลางในการเคลอนท

การแผรงสความรอน เกดกบวตถทกชนดทมอณหภมสงกวา ศนยองศาสมบรณ ในรปของคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกมา มความยาวคลนตาง ๆ กน ท าใหมพลงงานแตกตางกน

วตถทกชนดทมอณหภมเหนอศนยองศาสมบรณ ปลดปลอยพลงงานจากผวของวตถ อตราการแผรงสจากผวเปนสดสวนโดยตรงกบพนทผว A และอณหภมสมบรณยกก าลงส(หนวยเปนเคลวน) นอกจากนยงขนอยกบคา e เปนคาสภาพสงรงส (emissivity) ซงขนกบธรรมชาตของพนผวนนๆ โดยคา e มคาระหวาง 0 ถง 1

ถาวตถอยในสภาวะสมดลทางความรอนกบสงแวดลอม มการแผและดดกลนพลงงานในอตราเดยวกน จงท าใหอณหภมไมเปลยนแปลง แตถาวตถนนรอนกวา (อณหภมสงกวา) สงทอยรอบๆ ท าใหอตราการแผรงสความรอน มากกวา อตราการดดกลน

ตวแผรงสในอดมคตหรอวตถด า (black body) มสมบตการดดกลนรงสทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1

Page 35PHYSICS CMRU