ความร้อนและอุณหพลศาสตร์ · •หน่วย british...
TRANSCRIPT
บทท 6 ความรอนและอณหพลศาสตร
1 PHYSICS 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 oC หรอ 37315 K
Page 3 PHYSICS CMRU
Page 4 PHYSICS CMRU
ความสมพนธของอณหภมในสเกลตางๆ
Page 5
Ex6-1
Ex6-2
Page 6 PHYSICS CMRU
2 การขยายตวเนองจากความรอน (Thermal expansion) เมอวตถไดรบความรอนจะมการเปลยนแปลงรปรางซงโดยทวไปจะมการขยายตวขนการขยายตวม 3 แบบ คอ
21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion) 22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion) 23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)
Page 7 PHYSICS 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 8 PHYSICS CMRU
21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)
0L L T
Page 9 PHYSICS CMRU
ชองวางระหวางรอยตอของรางรถไฟ
22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion) พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา
จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2
Page 10 PHYSICS 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 11
สรป
Page 12 PHYSICS 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-1
Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C
จงหาคา ของวสดทอนน
Page 13 PHYSICS CMRU
Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 C สมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1
Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไร จากฤดหนาวเปนฤดรอน 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 14 PHYSICS CMRU
ปรมาณความรอน 1048713 ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า
1048713 ปรมาณความรอน 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 15
การแปลงหนวยความรอน 3
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 16 PHYSICS 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 17
ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง
Page 18
Q = mCน าT
Q = mCน าแขงT
ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)
การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)
Page 19 PHYSICS CMRU
VQ mL
fQ mL fQ mL
VQ mL
ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C
Page 20 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS 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 oC หรอ 37315 K
Page 3 PHYSICS CMRU
Page 4 PHYSICS CMRU
ความสมพนธของอณหภมในสเกลตางๆ
Page 5
Ex6-1
Ex6-2
Page 6 PHYSICS CMRU
2 การขยายตวเนองจากความรอน (Thermal expansion) เมอวตถไดรบความรอนจะมการเปลยนแปลงรปรางซงโดยทวไปจะมการขยายตวขนการขยายตวม 3 แบบ คอ
21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion) 22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion) 23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)
Page 7 PHYSICS 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 8 PHYSICS CMRU
21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)
0L L T
Page 9 PHYSICS CMRU
ชองวางระหวางรอยตอของรางรถไฟ
22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion) พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา
จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2
Page 10 PHYSICS 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 11
สรป
Page 12 PHYSICS 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-1
Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C
จงหาคา ของวสดทอนน
Page 13 PHYSICS CMRU
Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 C สมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1
Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไร จากฤดหนาวเปนฤดรอน 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 14 PHYSICS CMRU
ปรมาณความรอน 1048713 ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า
1048713 ปรมาณความรอน 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 15
การแปลงหนวยความรอน 3
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 16 PHYSICS 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 17
ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง
Page 18
Q = mCน าT
Q = mCน าแขงT
ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)
การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)
Page 19 PHYSICS CMRU
VQ mL
fQ mL fQ mL
VQ mL
ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C
Page 20 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
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 oC หรอ 37315 K
Page 3 PHYSICS CMRU
Page 4 PHYSICS CMRU
ความสมพนธของอณหภมในสเกลตางๆ
Page 5
Ex6-1
Ex6-2
Page 6 PHYSICS CMRU
2 การขยายตวเนองจากความรอน (Thermal expansion) เมอวตถไดรบความรอนจะมการเปลยนแปลงรปรางซงโดยทวไปจะมการขยายตวขนการขยายตวม 3 แบบ คอ
21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion) 22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion) 23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)
Page 7 PHYSICS 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 8 PHYSICS CMRU
21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)
0L L T
Page 9 PHYSICS CMRU
ชองวางระหวางรอยตอของรางรถไฟ
22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion) พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา
จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2
Page 10 PHYSICS 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 11
สรป
Page 12 PHYSICS 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-1
Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C
จงหาคา ของวสดทอนน
Page 13 PHYSICS CMRU
Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 C สมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1
Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไร จากฤดหนาวเปนฤดรอน 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 14 PHYSICS CMRU
ปรมาณความรอน 1048713 ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า
1048713 ปรมาณความรอน 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 15
การแปลงหนวยความรอน 3
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 16 PHYSICS 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 17
ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง
Page 18
Q = mCน าT
Q = mCน าแขงT
ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)
การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)
Page 19 PHYSICS CMRU
VQ mL
fQ mL fQ mL
VQ mL
ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C
Page 20 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
Page 4 PHYSICS CMRU
ความสมพนธของอณหภมในสเกลตางๆ
Page 5
Ex6-1
Ex6-2
Page 6 PHYSICS CMRU
2 การขยายตวเนองจากความรอน (Thermal expansion) เมอวตถไดรบความรอนจะมการเปลยนแปลงรปรางซงโดยทวไปจะมการขยายตวขนการขยายตวม 3 แบบ คอ
21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion) 22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion) 23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)
Page 7 PHYSICS 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 8 PHYSICS CMRU
21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)
0L L T
Page 9 PHYSICS CMRU
ชองวางระหวางรอยตอของรางรถไฟ
22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion) พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา
จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2
Page 10 PHYSICS 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 11
สรป
Page 12 PHYSICS 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-1
Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C
จงหาคา ของวสดทอนน
Page 13 PHYSICS CMRU
Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 C สมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1
Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไร จากฤดหนาวเปนฤดรอน 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 14 PHYSICS CMRU
ปรมาณความรอน 1048713 ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า
1048713 ปรมาณความรอน 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 15
การแปลงหนวยความรอน 3
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 16 PHYSICS 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 17
ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง
Page 18
Q = mCน าT
Q = mCน าแขงT
ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)
การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)
Page 19 PHYSICS CMRU
VQ mL
fQ mL fQ mL
VQ mL
ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C
Page 20 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
ความสมพนธของอณหภมในสเกลตางๆ
Page 5
Ex6-1
Ex6-2
Page 6 PHYSICS CMRU
2 การขยายตวเนองจากความรอน (Thermal expansion) เมอวตถไดรบความรอนจะมการเปลยนแปลงรปรางซงโดยทวไปจะมการขยายตวขนการขยายตวม 3 แบบ คอ
21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion) 22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion) 23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)
Page 7 PHYSICS 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 8 PHYSICS CMRU
21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)
0L L T
Page 9 PHYSICS CMRU
ชองวางระหวางรอยตอของรางรถไฟ
22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion) พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา
จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2
Page 10 PHYSICS 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 11
สรป
Page 12 PHYSICS 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-1
Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C
จงหาคา ของวสดทอนน
Page 13 PHYSICS CMRU
Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 C สมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1
Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไร จากฤดหนาวเปนฤดรอน 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 14 PHYSICS CMRU
ปรมาณความรอน 1048713 ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า
1048713 ปรมาณความรอน 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 15
การแปลงหนวยความรอน 3
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 16 PHYSICS 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 17
ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง
Page 18
Q = mCน าT
Q = mCน าแขงT
ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)
การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)
Page 19 PHYSICS CMRU
VQ mL
fQ mL fQ mL
VQ mL
ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C
Page 20 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
Ex6-1
Ex6-2
Page 6 PHYSICS CMRU
2 การขยายตวเนองจากความรอน (Thermal expansion) เมอวตถไดรบความรอนจะมการเปลยนแปลงรปรางซงโดยทวไปจะมการขยายตวขนการขยายตวม 3 แบบ คอ
21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion) 22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion) 23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)
Page 7 PHYSICS 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 8 PHYSICS CMRU
21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)
0L L T
Page 9 PHYSICS CMRU
ชองวางระหวางรอยตอของรางรถไฟ
22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion) พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา
จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2
Page 10 PHYSICS 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 11
สรป
Page 12 PHYSICS 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-1
Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C
จงหาคา ของวสดทอนน
Page 13 PHYSICS CMRU
Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 C สมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1
Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไร จากฤดหนาวเปนฤดรอน 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 14 PHYSICS CMRU
ปรมาณความรอน 1048713 ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า
1048713 ปรมาณความรอน 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 15
การแปลงหนวยความรอน 3
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 16 PHYSICS 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 17
ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง
Page 18
Q = mCน าT
Q = mCน าแขงT
ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)
การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)
Page 19 PHYSICS CMRU
VQ mL
fQ mL fQ mL
VQ mL
ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C
Page 20 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
2 การขยายตวเนองจากความรอน (Thermal expansion) เมอวตถไดรบความรอนจะมการเปลยนแปลงรปรางซงโดยทวไปจะมการขยายตวขนการขยายตวม 3 แบบ คอ
21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion) 22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion) 23 การขยายตวเชงปรมาตร (Volume expansion)
Page 7 PHYSICS 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 8 PHYSICS CMRU
21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)
0L L T
Page 9 PHYSICS CMRU
ชองวางระหวางรอยตอของรางรถไฟ
22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion) พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา
จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2
Page 10 PHYSICS 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 11
สรป
Page 12 PHYSICS 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-1
Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C
จงหาคา ของวสดทอนน
Page 13 PHYSICS CMRU
Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 C สมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1
Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไร จากฤดหนาวเปนฤดรอน 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 14 PHYSICS CMRU
ปรมาณความรอน 1048713 ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า
1048713 ปรมาณความรอน 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 15
การแปลงหนวยความรอน 3
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 16 PHYSICS 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 17
ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง
Page 18
Q = mCน าT
Q = mCน าแขงT
ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)
การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)
Page 19 PHYSICS CMRU
VQ mL
fQ mL fQ mL
VQ mL
ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C
Page 20 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS 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 8 PHYSICS CMRU
21 การขยายตวเชงเสน (Linear expansion)
0L L T
Page 9 PHYSICS CMRU
ชองวางระหวางรอยตอของรางรถไฟ
22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion) พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา
จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2
Page 10 PHYSICS 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 11
สรป
Page 12 PHYSICS 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-1
Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C
จงหาคา ของวสดทอนน
Page 13 PHYSICS CMRU
Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 C สมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1
Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไร จากฤดหนาวเปนฤดรอน 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 14 PHYSICS CMRU
ปรมาณความรอน 1048713 ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า
1048713 ปรมาณความรอน 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 15
การแปลงหนวยความรอน 3
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 16 PHYSICS 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 17
ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง
Page 18
Q = mCน าT
Q = mCน าแขงT
ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)
การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)
Page 19 PHYSICS CMRU
VQ mL
fQ mL fQ mL
VQ mL
ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C
Page 20 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
Page 9 PHYSICS CMRU
ชองวางระหวางรอยตอของรางรถไฟ
22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion) พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา
จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2
Page 10 PHYSICS 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 11
สรป
Page 12 PHYSICS 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-1
Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C
จงหาคา ของวสดทอนน
Page 13 PHYSICS CMRU
Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 C สมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1
Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไร จากฤดหนาวเปนฤดรอน 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 14 PHYSICS CMRU
ปรมาณความรอน 1048713 ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า
1048713 ปรมาณความรอน 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 15
การแปลงหนวยความรอน 3
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 16 PHYSICS 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 17
ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง
Page 18
Q = mCน าT
Q = mCน าแขงT
ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)
การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)
Page 19 PHYSICS CMRU
VQ mL
fQ mL fQ mL
VQ mL
ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C
Page 20 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
22 การขยายตวเชงพนท (Area expansion) พจารณาวตถรปสเหลยมผนผา กวาง a ยาว b ทอณหภม T ใด ๆ จะไดความสมพนธวา
จะเ เหนไดวา สมประสทธการขยายตวตามพนท() มคาเทากบ 2
Page 10 PHYSICS 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 11
สรป
Page 12 PHYSICS 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-1
Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C
จงหาคา ของวสดทอนน
Page 13 PHYSICS CMRU
Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 C สมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1
Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไร จากฤดหนาวเปนฤดรอน 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 14 PHYSICS CMRU
ปรมาณความรอน 1048713 ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า
1048713 ปรมาณความรอน 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 15
การแปลงหนวยความรอน 3
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 16 PHYSICS 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 17
ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง
Page 18
Q = mCน าT
Q = mCน าแขงT
ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)
การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)
Page 19 PHYSICS CMRU
VQ mL
fQ mL fQ mL
VQ mL
ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C
Page 20 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
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 11
สรป
Page 12 PHYSICS 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-1
Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C
จงหาคา ของวสดทอนน
Page 13 PHYSICS CMRU
Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 C สมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1
Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไร จากฤดหนาวเปนฤดรอน 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 14 PHYSICS CMRU
ปรมาณความรอน 1048713 ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า
1048713 ปรมาณความรอน 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 15
การแปลงหนวยความรอน 3
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 16 PHYSICS 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 17
ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง
Page 18
Q = mCน าT
Q = mCน าแขงT
ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)
การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)
Page 19 PHYSICS CMRU
VQ mL
fQ mL fQ mL
VQ mL
ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C
Page 20 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
สรป
Page 12 PHYSICS 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-1
Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C
จงหาคา ของวสดทอนน
Page 13 PHYSICS CMRU
Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 C สมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1
Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไร จากฤดหนาวเปนฤดรอน 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 14 PHYSICS CMRU
ปรมาณความรอน 1048713 ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า
1048713 ปรมาณความรอน 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 15
การแปลงหนวยความรอน 3
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 16 PHYSICS 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 17
ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง
Page 18
Q = mCน าT
Q = mCน าแขงT
ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)
การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)
Page 19 PHYSICS CMRU
VQ mL
fQ mL fQ mL
VQ mL
ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C
Page 20 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
Ex6-3 อณหภมตองเพมเปนเทาใดจงท าใหชองวางระหวางแทงโลหะทงสองปดพอด ใหเฉพาะ Aluminum เทานนทขยายตว ใหอณหภมเรมตนเปน 280C ของ Aluminum 23x10-6 C-1
Ex6-4 ทอนวตถยาว 30 เมตร มความยาวเพมขน 0091 cm เมออณหภมสงขน 60 C
จงหาคา ของวสดทอนน
Page 13 PHYSICS CMRU
Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 C สมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1
Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไร จากฤดหนาวเปนฤดรอน 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 14 PHYSICS CMRU
ปรมาณความรอน 1048713 ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า
1048713 ปรมาณความรอน 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 15
การแปลงหนวยความรอน 3
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 16 PHYSICS 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 17
ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง
Page 18
Q = mCน าT
Q = mCน าแขงT
ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)
การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)
Page 19 PHYSICS CMRU
VQ mL
fQ mL fQ mL
VQ mL
ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C
Page 20 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
Ex6-5 จงค านวณปรมาตรทเพมขนของปรอท 100 cm3 เมออณหภมของมนเปลยนจาก 10 C เปน 35 C สมประสทธการขยายตวเชงปรมาตรของปรอทเทากบ 000018 C-1
Ex6-6 แผนคอนกรตยาว 12 m ทอณหภม -5 oC ในฤดหนาวอนเยนยะเยอก ความยาวจะเปลยนไปเทาไร จากฤดหนาวเปนฤดรอน 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 14 PHYSICS CMRU
ปรมาณความรอน 1048713 ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า
1048713 ปรมาณความรอน 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 15
การแปลงหนวยความรอน 3
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 16 PHYSICS 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 17
ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง
Page 18
Q = mCน าT
Q = mCน าแขงT
ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)
การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)
Page 19 PHYSICS CMRU
VQ mL
fQ mL fQ mL
VQ mL
ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C
Page 20 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
ปรมาณความรอน 1048713 ความรอนเปนพลงงานรปหนงซงถกสงผานจากระบบทมอณหภมสงไปยงระบบทอณหภมต า
1048713 ปรมาณความรอน 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 15
การแปลงหนวยความรอน 3
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 16 PHYSICS 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 17
ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง
Page 18
Q = mCน าT
Q = mCน าแขงT
ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)
การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)
Page 19 PHYSICS CMRU
VQ mL
fQ mL fQ mL
VQ mL
ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C
Page 20 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
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 16 PHYSICS 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 17
ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง
Page 18
Q = mCน าT
Q = mCน าแขงT
ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)
การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)
Page 19 PHYSICS CMRU
VQ mL
fQ mL fQ mL
VQ mL
ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C
Page 20 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS 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 17
ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง
Page 18
Q = mCน าT
Q = mCน าแขงT
ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)
การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)
Page 19 PHYSICS CMRU
VQ mL
fQ mL fQ mL
VQ mL
ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C
Page 20 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
ความจความรอนจ าเพาะและความรอนแฝง
Page 18
Q = mCน าT
Q = mCน าแขงT
ความรอนทใชในการเปลยนสถานะ (mL)
การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)
Page 19 PHYSICS CMRU
VQ mL
fQ mL fQ mL
VQ mL
ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C
Page 20 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
การเปลยนสถานะและความรอนแฝง (Phase changes and Latent heat)
Page 19 PHYSICS CMRU
VQ mL
fQ mL fQ mL
VQ mL
ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C
Page 20 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
ความจความรอนจ าเพาะ เมอความดนคงท ในชวงอณหภม 0o C ถง 100o C
Page 20 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
ความรอนแฝงจ าเพาะของการหลอมเหลวและการกลายเปนไอ
Page 21
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
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 22 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
สมดลความรอน ถามการผสมกนระหวางสารทมอณหภมสงกบสารทมอณหภมต า จะเกดการถายโอนพลงงานความรอน
ระหวางวตถขน และความรอนจะถายโอนจากท ๆ มอณหภมสงกวาไปสท ๆ มอณหภมต ากวา และจะหยดการถายโอนเมอระดบอณหภมเทากนและเรยกอณหภมทเทากนนวา ldquoอณหภมผสมrdquo
bull การถายโอนพลงงานความรอน เมอไมมการสญเสยพลงงานแลว จะเปนไปตามกฎการอนรกษพลงงาน คอ
ผลบวกของการเปลยนแปลงความรอนของวตถทงหมดรวมกน = 0
ความรอนทเพมขน = ความรอนทลดลง
Qgain = Qlose
Page 23 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS 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 24 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
Ex6-13 กระตกน ารอนบรรจกาแฟ 250 g ท 90 C เอานม 20 g ท 5 C เตมลงไป หลงสมดลของเหลวมอณหภมเทาใด (กาแฟและนมมคา c 1 calg C)
Page 25 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
การถายโอนความรอน การถายโอนความรอนจะเกดขนเมอเกดความแตกตางกนระหวางอณหภม 2 บรเวณ โดยความรอนจะถายโอนจากบรเวณทมอณหภมสงไปสบรเวณทมอณหภมต า ถายโอนจนกระทงทง 2 บรเวณมอณหภมเทากน ซงเราสามารถแบงการถายโอนความรอนออกเปน 3 ลกษณะ คอ
Page 26 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
การน าความรอน (conduction)
Page 27
การถายเทความรอนเกดจากการชนกน ของโมเลกลทผวสมผส
การน าความรอน เปนการสงผานพลงงานความรอนไปในเนอวตถ เมอมความแตกตางระหวางอณหภม โดยทเนอวตถหรอตวกลางไมมการเคลอนท
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 28
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
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 29 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนการสงผานพลงงานความรอน 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 30
การพาความรอน (convection)
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
อตราการถายเทความรอน (Heat Current H หนวย watt)
Page 31 PHYSICS CMRU
1048713 การพาความรอนเปนสดสวนโดยตรงกบความแตกตางระหวางอณหภมของของไหลทเปนตวพาความรอนกบอณหภมของพนทผว A ทอยตดกบของไหล เขยนเปนสมการไดวา
ตาราง สมประสทธการพาความรอนตามธรรมชาตในอากาศ ณ ความดนบรรยากาศ
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
การพาความรอน 1048713 การพาความรอนเปนขบวนการทส าคญส าหรบสภาพอากาศของโลกเราเชน ลมบก ลมทะเล กระแสน าอน หรออากาศหนาวจากจนถกพาลงมาถงประเทศไทยได
Page 32 PHYSICS CMRU ใชในการใหความรอน 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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU
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 33 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS 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) มสมบตการดดกลนรงส ทงหมดทตกกระทบวตถ คา e ของวตถด ามคาเทากบ 1
Page 34 PHYSICS CMRU