e-book 2

E-Book
สือ่ การสอนออนไลน์ในรายวชิ าการทา

ความเยน็ และเคร่ืองปรับอากาศ

;l’; Online teaching materials for refrigeration

‘;[;’]]]

courses

รหัสวชิ า DIPEE408

Administrator

[ชอ่ื บรษิ ทั ]

บทท่ี1

หลักพ้ืนฐานการทาความเย็น

ในปจั จุบนั เครอ่ื งทำควำมเยน็ และเครื่องปรบั อำกำศนับวำ่ เปน็ สงิ่ สำคัญสำหรับกำรดำรงชวี ติ ของมนุษย์มำก
เชน่ ตู้เย็นและตแู้ ช่ท่ใี ชต้ ำมบ้ำนเรือน ก็เปน็ ส่งิ จำเปน็ สำหรับกำรเกบ็ รักษำและ ถนอมอำหำรไมใ่ ห้เน่ำเสียเรว็
เคร่ืองปรับอำกำศที่ใชใ้ นอำคำรท่ีอยู่อำศัย สำนักงำน ศูนย์กำรคำ้ โรงภำพยนตร์ ใช้สำหรบั ปรบั อำกำศเพื่อ
ควำมสขุ สบำยของคน นอกจำกน้ีเคร่ืองปรับอำกำศใน รถยนตแ์ ละรถโดยสำรปรับอำกำศ กจ็ ะช่วยให้กำร
เดนิ ทำงของคนมคี วำมสบำยมำกขน้ึ เพรำะ ไม่ต้องหงดุ หงิด อำรมณเ์ สียในขณะท่ีกำรจรำจรตดิ ขัดและอำกำศ

รอ้ นจัด ซ่งึ จะช่วยเพิ่มประสิทธภิ ำพ ในกำรทำงำนของคนใหส้ ูงขนึ้

เคร่อื งทำควำมเยน็ และเคร่ืองปรับอำกำศ ยงั มีบทบำทสำคัญต่อกระบวนกำรผลติ ทำงอตุ สำหกรรมหลำยๆ
ประเภท เช่น กำรควบคุมอุณหภมู ิและควำมชื้นจะมผี ลต่อคุณภำพของเส้นดำ้ ยทน่ี ำมำ ทอผำ้ ในโรงงำนทอผ้ำ
หรอื ในโรงงำนผลติ อุปกรณท์ ำงอเิ ล็กทรอนิกส์ นอกจำกจะต้องกำรกำรควบคุม อุณหภมู แิ ละควำมชืน้ ให้ได้
อย่ำงดแี ลว้ กำรควบคุมควำมสะอำดของอำกำศยังเป็นสิ่งสำคญั มำก ดงั นั้นควำมตอ้ งกำรช่ำงฝีมอื ทำงด้ำน

เครอ่ื งทำควำมเยน็ และเครื่องปรบั อำกำศ นบั วันจะทวมี ำกขน้ึ

1.1วิวฒั นาการของการทาความเย็นและปรับอากาศ

ในสมยั โบรำณ มนษุ ยร์ ู้จกั กำรเกบ็ รักษำและถนอมอำหำรไม่ให้เนำ่ เสยี เร็ว โดยกำรนำอำหำรไปแช่
น้ำแข็งหรือหมกหิมะไวต้ ำมธรรมชำติ วิธีกำรน้ีใช้กันอย่ำงแพร่หลำยในประเทศแถบท่ีมอี ำกำศในสมัยโบรำณ
มนุษยร์ ู้จกั กำรเก็บรักษำและถนอมอำหำรไม่ให้เน่ำเสียเร็ว โดยหนำวเยน็ จนกระท่งั ประมำณ พ.ศ. 2343 มี
กำรตัดนำ้ แข็งท่ีเกดิ ตำมธรรมชำติช่วงฤดูหนำวในแม่น้ำ ลำคลอง ไปเก็บไวใ้ นหอ้ งท่ีมีฉนวนกันควำมร้อนบุ
โดยรอบเพ่ือเอำไว้ใช้ในฤดูร้อน และมกี ำรขนส่ง น้ำแข็งก้อนโตๆ ทไ่ี ดจ้ ำกธรรมชำตนิ ้ี จำกแถบท่ีมีอำกำศหนำว
ไปใชใ้ นแถบทอี่ ำกำศรอ้ น เม่ือประมำณ 70 ปีทผ่ี ำ่ นมำน้ี ชำวต่ำงชำตทิ มี่ ำอยใู่ นประเทศไทยและประเทศใน
เอเชยี ยังตอ้ งสัง่ นำ้ แข็งก้อนมำ ทำงเรือจำกประเทศอังกฤษหรือทำงยโุ รปเพื่อนำมำแชเ่ บียร์ดื่ม เพรำะสมัยน้ัน
ประเทศในเอเชยี ยงั ไม่รู้จกั ตู้เยน็ หรอื เคร่ืองทำควำมเยน็ รนำอำหำร ไปแช่นำ้ แข็งหรือหมกหมิ ะไวต้ ำมธรรมชำติ

วิธกี ำรนี้ใช้กนั อยำ่ งแพร่หลำยในประเทศแถบที่มีอำกำศ

น้ำแขง็ ไดผ้ ลิตขนึ้ สำเร็จเป็นครง้ั แรกประมำณปี พ.ศ. 2363 แต่เปน็ เพยี งกำรทดลองเท่ำน้ัน จนกระทง่ั ปี พ.ศ.
2377 จำคอบ เพอร์กนิ ส์ (Jacob Perkins) วิศวกรชำวอเมริกนั จงึ ได้ประดิษฐ์ เคร่ืองทำควำมเย็นระบบ
คอมเพรสเซอร์อัดไอ (Compression System) ขนึ้ เป็นเครือ่ งแรกใน โลก และต่อมำในปี พ.ศ. 2398

นกั วิทยำศำสตรช์ ำวเยอรมันไดป้ ระดิษฐเ์ ครื่องทำควำมเย็นระบบ แอบซอร์ปชนั (Absorption System) ขนึ้
โดยอำศยั หลักทฤษฎีท่ีไมเคลิ ฟำรำเดย์ (Michale Faraday) นักวทิ ยำศำสตรช์ ำวอเมรกิ ันไดค้ ้นพบไวเ้ ม่ือปี

พ.ศ. 2367

ตู้เยน็ ท่ีใช้ในบำ้ นถูกสรำ้ งขึ้นเปน็ ครง้ั แรกในปี พ.ศ. 2453 ทงั้ ทีส่ ำมำรถผลิตน้ำแข็งได้ต้ังแต่ ต้นปี พ.ศ. 2363
ในปี พ.ศ. 2456 เจ.เอ็ม. ลำร์เซน (J.M. Lasen) ได้ผลิตเคร่ืองทำควำมเยน็ ควบคุม ด้วยมือข้ึนเปน็ คร้ังแรก
และในปี พ.ศ. 2461 บริษัทเคลวิเนเตอร์ (Kelvinator Company) ได้ผลิต ต้เู ยน็ ซ่ึงควบคมุ ได้โดยอัตโนมัติขนึ้
เป็นครงั้ แรก และผลิตออกจำหนำ่ ยในสหรัฐฯ ในปนี ัน้ สำมำรถ จำหนำ่ ยได้ประมำณ 67 ตู้ แต่ในระยะต่อมำ

ยอดกำรผลติ ก็ลดต่ำลง และในปี พ.ศ. 2463 มีกำร จำหนำ่ ยไปแลว้ เพียง 200 ตู้เท่ำนั้น

รำวต้นปี พ.ศ. 2463 อุตสำหกรรมกำรผลติ ตเู้ ยน็ ทใ่ี ช้ในบ้ำนเร่ิมมีควำมสำคญั ขึ้น และเป็น ทน่ี ิยมแพรห่ ลำยใน
สหรฐั ฯ และยุโรป ต่อมำในปี พ.ศ. 2469 บริษัทเจเนอรลั อิเล็กทรกิ (General Electric) ไดเ้ ร่มิ ผลติ ตเู้ ยน็

ออกมำจำหนำ่ ย หลังจำกค้นควำ้ ทดลองกนั กว่ำ 10 ปี จงึ ได้ผลิตต้เู ยน็ ที่ ใชม้ อเตอร์คอมเพรสเซอร์แบบเฮอรเ์ ม
ติกข้นึ เป็นตู้แรก และในปี พ.ศ. 2470 บริษัทอิเล็กโทรลักซ์ (Electrolux) ไดผ้ ลิตตู้เยน็ ระบบแอบซอรป์ ชนั
ควบคุมโดยอัตโนมัตจิ ำหนำ่ ยในสหรฐั ฯ

ในอตุ สำหกรรมกำรเกบ็ รักษำและถนอมอำหำรสมัยใหม่ ได้ใชว้ ธิ กี ำรแช่ฟรีซอยำ่ งรวดเรว็ ดงั น้นั เครอื่ งทำควำม
เย็นในระบบฟรซี อย่ำงรวดเร็ว จงึ ไดถ้ ูกพัฒนำข้ึนมำเมื่อประมำณปี พ.ศ. 2466 สำหรบั เครอ่ื งปรบั อำกำศ

เครอื่ งแรกผลติ ออกสู่ท้องตลำดในปี พ.ศ. 2470 และเครื่องปรบั อำกำศ รถยนต์ถูกผลิตขึ้นในปี พ.ศ. 2483 แต่
ในระยะนนั้ ยังไมม่ ีกำรเก็บสถิตทิ ี่แนน่ อนของจำนวนรถยนต์ทตี่ ดิ ตั้งเครื่องปรับอำกำศแบบน้ี แต่กอ่ นที่

สงครำมโลกครั้งท่ี 2 จะยตุ ิ ประมำณได้ว่ำมรี ถยนต์ท่ี ติดตงั้ เคร่ืองทำควำมเย็นเพ่ือปรบั อำกำศอยปู่ ระมำณ
3,000–4,000 คนั

ในกำรศึกษำเกีย่ วกบั กำรทำควำมเย็น ส่ิงสำคัญประกำรแรกคอื ผ้ศู ึกษำจะต้องทำควำมเข้ำใจ ในหลกั วิชำข้ัน
พืน้ ฐำนทีจ่ ะได้กล่ำวถงึ ในบทนี้ใหด้ เี สียก่อน หลักวิชำเบ้ืองตน้ เหลำ่ นี้ จะเป็นกำรกล่ำว ทบทวนหลกั ทำงฟิสิกส์
และทำงเคมที ี่เกี่ยวข้อง เพ่ือเป็นกำรปพู ้นื ฐำนนำเข้ำสกู่ ำรประยุกต์ทำงปฏิบตั ิ ในหลักวิชำของกำรทำควำมเย็น

ตอ่ ไป

1.3 แรง

แรง (Force) คอื อำนำจชนิดหนึง่ ซึง่ สำมำรถเปล่ยี นหรือพยำยำมเปลยี่ นสถำนภำพของวัตถุ เชน่ ทำใหว้ ตั ถทุ ่ี
หยดุ นง่ิ อยเู่ คล่ือนที่ หรือทำให้วัตถทุ เี่ คลื่อนที่อยู่แลว้ หยดุ นิ่ง หรือเปล่ยี นทศิ ทำง หรอื เคลื่อนท่เี ร็วขึน้ หรือ
เคลื่อนท่ชี ำ้ ลง และแรงอำจทำให้เกดิ กำรเปลย่ี นแปลงรปู ร่ำงหรอื ขนำดของวัตถุ เช่น ยดึ หดตวั หรือบิดโค้ง

แรงจะมหี น่วยในกำรวดั เป็น นิวตนั (newton)

แรง 1 นวิ ตัน คอื แรงท่ีทำใหว้ ัตถุทม่ี ีมวล 1 กโิ ลกรมั เคล่ือนทีด่ ้วยควำมเร็ว 1 เมตร/(วินำที)2

สตู รสำหรบั คำนวณหำคำ่ แรงมดี งั น้ี

F = ma

โดยที่ F = แรง มีหนว่ ยเป็นนวิ ตนั (N)

m = มวลวัตถุ มีหนว่ ยเปน็ กโิ ลกรมั (kg)
a = ควำมเร่งของวัตถุ มีหน่วยเป็นเมตร/วินำที 2 (m/s2)

ตัวอย่างท่ี 1.1 จงหำค่ำของแรงทีก่ ระทำต่อวตั ถทุ ่ีมีมวล 15 kg ให้เคลือ่ นทีไ่ ปด้วยควำมเรว็ 10 m/s2 ใน
ทศิ ทำงทีถ่ ูกแรงกระทำ

วธิ ที ำ จำกสตู ร F = ma

ในท่ีนี้ F = ? N

m = 15 kg

a = 10 m/s2
แทนค่ำจำกสูตรได้ดังนี้

F = 15 × 10
= 150 N

1.3 ความดนั
ควำมดัน (Pressure) หมำยถึง แรงทก่ี ระทำต่อหน่วยของพื้นที่ ซง่ึ อำจอธบิ ำยได้วำ่ เป็นกำร วดั ควำมหนำแนน่
ของแรงทจี่ ุดใดจุดหนง่ึ บนพ้นื ที่ผิวของวัตถุ ขณะใดกต็ ำมที่มีแรงกระทำบนพื้นที่ผิว ทัง้ หมดเทำ่ กนั แล้ว ควำม
ดันทกุ จดุ บนพน้ื ทผ่ี วิ นั้นจะมีค่ำเทำ่ กันดว้ ย และสำมำรถคำนวณได้ โดยเอำ แรงทั้งหมดที่กระทำบนพนื้ ทผี่ ิว

หำรด้วยพน้ื ที่ผวิ ทงั้ หมดที่รบั แรงน้นั
สูตรสำหรบั คำนวณมดี งั นี้
P =F

A

โดยที่ P = ควำมดนั มหี น่วยเป็นนิวตัน/ตำรำงเมตร ( /m2)
F = แรง มหี น่วยเปน็ นิวตัน (N)

A = พน้ื ที่ มีหนว่ ยเป็นตำรำงเมตร (m2)

ตวั อยา่ งที่ 1.2 ถังรปู ส่ีเหลีย่ มผนื ผา้ ใบหนง่ึ บรรจุน้าไว้เต็ม วัดขนาดก้นถังได้กวา้ ง 2 m ยาว 3 m ถา้ มวลของ
น้าท้ังหมดหนกั 18,000 kg จงคานวณหาค่าของ

ก. แรงท่ีกระทาบนกน้ ถงั ในหน่วยของนิวตัน (N)

ข. ความดันทกี่ ระทาบนก้นถงั ในหน่วยของปาสคาล (Pa)

วธิ ที ำ ก. จำกสูตร F = ma

ในท่ีน้ี F = ? N

m = 18,000 kg

a = แรงโน้มถ่วงทีร่ ะดบั น้าทะเลมีคา่ 9.807 /s2

แทนคำ่ จำกสตู รได้ดังน้ี

F = 18,000 × 9.807

= 176,526 N

จำกสตู ร P =F
ในทีน่ ้ี
A

P = ? /m2 หรือ Pa

F = 176,526 N

A = 2 × 3 m2

แทนค่ำจำกสูตรไดด้ ังนี้ P = 176,526
= 29,421 /m2 หรอื Pa
6

ตอบ

จำกตัวอย่ำงจะเห็นได้วำ่ หนว่ ยของควำมดันจะมคี ำ่ เป็น นวิ ตัน/ตำรำงเมตร (N/m2) หรือ ปำสคำล (Pa) ซง่ึ
หน่วยของควำมดันยังสำมำรถวดั ได้เป็นบำร์ (bar) โดยควำมดนั 1 บำร์ = 100,000 ปำสคำล หรือนวิ ตัน/

ตำรำงเมตร

1.4 งาน

งำน (Work) จะเกดิ ข้นึ เม่ือมีแรงจำนวนหนึ่งกระทำตอ่ วัตถุ แลว้ ทำใหว้ ตั ถนุ ั้นเคล่ือนท่ไี ป เป็นระยะทำง
ชว่ งหนึ่งในทิศทำงที่ขนำนกับแรง ปริมำณงำนท่ีได้คือ ปริมำณผลคูณระหวำ่ งแรงกับ ระยะทำงท่ขี นำนกับแรง

สตู รท่ีใชใ้ นกำรคำนวณมีดังนี้
W = F×d

ในท่ีน้ี W = งำน มหี นว่ ยเป็นจูล (J)
F = แรง มหี นว่ ยเปน็ นวิ ตัน (N)

d = ระยะทำง มหี นว่ ยเปน็ เมตร (m)

ตวั อย่างที่ 1.3 พัดลมระบำยอำกำศตวั หน่งึ มมี วลหนัก 165 kg จะต้องยกข้นึ ไปตดิ ตงั้ บนหลงั คำ ของอำคำรท่ี
สูงจำกพ้ืนดนิ 96 m จงคำนวณหำค่ำของงำนทีต่ ้องกระทำ

วิธที ำ จำกสูตร W = F×d

ในท่ีน้ี W = ? J

F = 165 kg × 9.807 N/kg

d = 96 m

แทนคำ่ จำกสตู รได้ดังนี้

W = 165 × 9.807 × 96

= 155,343 J หรอื 155.34 kJ ตอบ

1.5 กาลังงาน

กำลงั งำน (Power) คอื อตั รำกำรทำงำนในช่วงระยะเวลำหนง่ึ หน่วยของกำลังวัดเป็นวตั ต์ (Watt) กำลังงำน 1
วตั ต์ คืองำนที่ทำไดจ้ ำนวน 1 จลู ต่อวินำที (J/s)

สตู รทใ่ี ชใ้ นกำรคำนวณมดี งั นี้
w
P=t

ในท่นี ้ี P = กำลงั งำน มีหน่วยเปน็ วตั ต์ (W)
W = งำน มีหน่วยเป็นจลู (J)
T = เวลำ มหี นว่ ยเป็นวินำที (s)

ตวั อย่างที่ 1.4 จำกตัวอยำ่ งที่ 1.3 จงคำนวณหำค่ำของกำลังงำนท่ีต้องใชใ้ นกำรยกพัดลมระบำย อำกำศขน้ึ บน
หลังคำภำยในเวลำ 5 นำที

วิธีทำ จำกสตู ร P =w
ในท่ีน้ี
t

P = ?W

W = 155,343 J

t = 5 × 60 s

แทนค่ำจำกสตู รได้ดังน้ี

155,343 ตอบ
P = 300

= 517.81 W

1.6 พลังงาน

พลังงำน (Energy) คอื ควำมสำมำรถในกำรทำงำนได้ พลงั งำนจะถูกสะสมไวใ้ นตวั วตั ถุ และ เมอ่ื ถูกนำออกมำ
ใชก้ จ็ ะได้เป็นงำน จำนวนพลังงำนทีถ่ ูกใช้จะเท่ำกับจำนวนของงำนท่ีได้เสมอ หน่วย ของพลงั งำนก็เชน่ เดยี วกับ

งำน คอื มหี น่วยเป็นจูล

พลงั งำนแบง่ ออกไดเ้ ป็น 2 ชนดิ คือ

1.6.1 พลังงานจลน์ (Kinetic Energy)
พลังงำนจลน์ (Kinetic Energy) เป็นพลงั งำนท่ีเกิดขึ้นกบั วัตถุทก่ี ำลังเคลือ่ นที่ เช่น เมือ่ กระสุนปนื กำลงั พุง่ เขำ้

สเู่ ป้ำหมำย ลูกกระสนุ ปืนจะมีพลังงำนจลน์อยภู่ ำยในตวั

1.6.2 พลังงานศกั ย์ (Potential Energy)
พลังงำนศักย์ (Potential Energy) เป็นพลงั งำนทส่ี ะสมอยู่ในตัววัตถุ เชน่ ถ้ำไขลำนนำฬิกำ ให้แนน่ เม่ือสปริง
ลำนนำฬกิ ำคลำยตัวออกกจ็ ะหมนุ เข็มนำฬกิ ำให้เดินซ่งึ จะเป็นกำรทำงำน พลงั งำน ของลำนนำฬกิ ำน้ีจะเปน็

พลังงำนศักย์

1.6.2 พลังงานศักย์ (Potential Energy)
พลังงำนศักย์ (Potential Energy) เป็นพลังงำนท่ีสะสมอยู่ในตัววัตถุ เช่น ถ้ำไขลำนนำฬิกำ ใหแ้ นน่ เมื่อสปรงิ
ลำนนำฬกิ ำคลำยตัวออกกจ็ ะหมนุ เข็มนำฬิกำให้เดินซงึ่ จะเป็นกำรทำงำน พลังงำน ของลำนนำฬิกำนี้จะเปน็

พลังงำนศักย์

1.7 ความร้อน
ควำมรอ้ น (Heat) เป็นพลงั งำนชนดิ หน่ึงซ่ึงสำมำรถทำงำนได้ และสำมำรถเปลย่ี นเป็นพลังงำนรูปอนื่ ๆ หรือ
พลงั งำนรูปอืน่ ๆ สำมำรถเปล่ียนกลับเปน็ พลงั งำนควำมร้อนได้ พลงั งำนควำมร้อนจะถ่ำยเทจำกวัตถหุ น่งึ ไปยงั
อกี วัตถุหนึง่ ซึ่งมีอุณหภูมติ ่ำงกัน กล่ำวคือ ควำมร้อนจะถำ่ ยเทจำกวตั ถทุ ี่มอี ุณหภูมิสูงไปยังวตั ถุท่มี ีอุณหภูมิตำ่

กวำ่ และจะหยุดกำรถำ่ ยเทเมื่อวตั ถทุ ั้งสองมีอุณหภูมิเทำ่ กนั

1.8 สสาร
สสำร (Matter) หมำยถงึ ส่งิ ที่ตอ้ งกำรทอ่ี ยู่อำศัยและมีน้ำหนัก สิง่ ตำ่ งๆ รอบตัวเรำประกอบ ด้วยสสำรซงึ่ อยู่ใน
สถำนะของของแขง็ ของเหลว หรือแก๊ส ตัวอย่ำงเชน่ น้ำ โดยธรรมชำตขิ อง น้ำจะมสี ถำนะเปน็ ของเหลว ถำ้
ควำมรอ้ นถูกถ่ำยเทออกจำกน้ำจนถึงจุดหน่ึง นำ้ จะเปล่ยี นสถำนะ เป็นน้ำแข็ง ซึ่งเปน็ ของแข็งหรือในอีกทำง

หน่ึง กำรต้มนำ้ อนั เปน็ กำรเพิ่มปรมิ ำณควำมรอ้ นให้กับน้ำ อณุ หภมู ขิ องน้ำจะสงู ขนึ้ จนถึงจุดเดือด เปลี่ยน
สถำนะกลำยเป็นไอน้ำซึ่งเป็นแกส๊

โครงสร้างของสสาร สสำรประกอบด้วยสว่ นทีเ่ ลก็ ๆ เรยี กว่ำ โมเลกุล แต่ละโมเลกุลของ สสำรเปน็ ส่วนที่เล็ก
ทสี่ ดุ ของวตั ถทุ ยี่ ังคงไวซ้ ง่ึ สมบัติของสสำรนั้น ในแตล่ ะโมเลกลุ ยงั ประกอบด้วย ส่วนทเ่ี ลก็ ลงอกี เรียกวำ่ อะตอม
อะตอมแตกตำ่ งจำกโมเลกลุ ตรงทีจ่ ะไมค่ งที่ (Stable) เสมอไป อะตอมมักจะมีควำมโน้มเอียง ที่จะจบั ตัวกบั

อะตอมของสำรอน่ื เพ่ือสร้ำงเป็นโมเลกลุ และวัตถใุ หมท่ ่ีตำ่ งออกไป
กำรจดั ตัวและกำรเคลื่อนท่ีของโมเลกลุ โมเลกุลในวตั ถชุ นิดเดยี วกันจะเหมือนกนั ทง้ั หมด วัตถุทต่ี ่ำงกนั จะมี
โมเลกลุ ต่ำงกัน ลักษณะและสมบตั ขิ องวตั ถทุ ่ีแตกต่ำงกนั ขึ้นอย่กู ับธรรมชำตแิ ละ กำรจดั ตัวของโมเลกลุ จำนวน

ล้ำนๆ โมเลกลุ ซง่ึ สรำ้ งขึ้นเป็นวตั ถุ
ตวั อยำ่ งเชน่ โมเลกลุ ของมเี ทน (Methane) จะมโี ครงสร้ำงทปี่ ระกอบด้วยอะตอมของ ไฮโดรเจน 4 อะตอม
และอะตอมของคำร์บอน 1 อะตอม หรือโมเลกลุ ของน้ำประกอบดว้ ย อะตอม ของไฮโดรเจน 2 อะตอม และ

อะตอมของออกซเิ จน 1 อะตอม
โมเลกลุ จะเคล่ือนท่สี มำ่ เสมอ กำรเคล่ือนทเี่ กดิ จำกพลังงำนทเ่ี รียกว่ำพลงั งำนจลน์ กำรเพ่ิม พลงั งำนควำมร้อน
ใหก้ บั ของแขง็ เปน็ กำรเพ่ิมพลังงำนจลน์ของโมเลกุลในของแข็ง กำรเคล่ือนไหว ของโมเลกุลเป็นไปในรปู ของ

กำรสน่ั สะเทือน (Vibration) ซ่ึงส่วนทีเ่ ล็กๆ เหล่ำน้ีจะไมเ่ คล่อื นทหี่ ่ำง จำกตำแหน่งคงท่ขี องตัวเอง

เครือ่ งทำควำมเย็นและปรบั อำกำศ สมศักดิ์ สโุ มตยกลุ
รปู ท่ี 1.1 โครงสร้ำงของสสำร

4 อะตอมของไฮโดรเจนจับตวั กับ 2 อะตอมของไฮโดรเจนจับตวั กบั

1 อะตอมของคำร์บอน 1 อะตอมของออกซิเจน

เคร่อื งทำควำมเยน็ และปรับอำกำศ สมศักดิ์ สโุ มตยกุล

รูปท่ี 1.2 โมเลกลุ

เครอ่ื งทำควำมเย็นและปรบั อำกำศ สมศักด์ิ สุโมตยกุล
รปู ท่ี 1.3 สภำพอสิ ระของโมเลกุลในสถำนะต่ำงๆ ของสสำร

สถำนะของสสำร สสำรสำมำรถคงตัวอยู่ได้ 3 สถำนะด้วยกันคือ ของแขง็ ของเหลว และ แกส๊ ส่ิงตำ่ งๆ รอบตัว
เรำอำจเปล่ียนแปลงจำกสถำนะหนง่ึ ไปยังอีกสถำนะหนึ่งได้ เชน่ น้ำซงึ่ อยู่ในสถำนะของของเหลว จะไหลและมี

รปู ร่ำงเปลี่ยนแปลงไปตำมภำชนะท่ีบรรจุ ของเหลวจะไมส่ ำมำรถ คงรปู ของตัวเองได้

เคร่ืองทำควำมเย็นและปรับอำกำศ สมศักดิ์ สโุ มตยกลุ
รูปที่ 1.4 สถำนะท้งั สำมของสสำร

รปู ที่ 1.4 สถำนะทั้งสำมของสสำรเมือ่ น้ำถูกดงึ ปริมำณควำมร้อนออกจนถงึ จดุ หนึง่ จะกลำยเปน็ น้ำแข็ง ซง่ึ มี
รปู ร่ำงและมีขนำด สำมำรถคงรปู รำ่ งของตัวเองได้ ในทำงตรงขำ้ ม ถ้ำให้ปรมิ ำณควำมร้อนแกน่ ้ำจนถงึ จดุ หน่ึง
น้ำก็จะ เปลยี่ นสถำนะกลำยเป็นไอ (หรือแก๊ส) ซงึ่ ไอหรือแกส๊ น้ถี ้ำไม่บรรจุไวใ้ นภำชนะก็จะฟงุ้ กระจำยไปใน

อำกำศรอบๆ โดยทวั่ ไป
ผลของควำมร้อนท่ีมตี อ่ สถำนะของสสำร สสำรภำยใตค้ วำมกดดันและอุณหภูมิ ณ จดุ หน่ึงจะคงตวั อยู่ได้ใน
สถำนะใดสถำนะหนงึ่ ในจำนวนทงั้ 3 สถำนะของสสำร สถำนะของสสำรจะ ถูกเปล่ียนแปลงได้โดยกำรเพิม่ หรือ
ลดปรมิ ำณควำมร้อน ตวั อยำ่ งเชน่ ถ้ำนำเอำนำ้ แข็งซง่ึ อย่ใู น สถำนะของแข็งมำเพิ่มปริมำณควำมร้อน น้ำแขง็

จะหลอมละลำยกลำยเปน็ น้ำก็จะเปลย่ี นสถำนะเปน็ ของเหลว และถ้ำยังคงต้มนำ้ น้ีต่อไปอีก อณุ หภูมขิ องน้ำ
จะสงู ข้นึ เร่ือยๆ จนถงึ จุดเดือดและเปลี่ยน สถำนะกลำยเป็นไอนำ้ ซ่ึงมีสถำนะเปน็ แกส๊

ในทำงตรงข้ำม ถ้ำนำไอนำ้ เดือดซ่ึงมีสถำนะเปน็ แก๊สมำคำยควำมรอ้ นออก ไอน้ำน้ีจะควบแนน่ กลำยเป็นนำ้ ซง่ึ
เป็นของเหลว และถ้ำยงั คงดงึ ควำมรอ้ นออกจำกนำ้ ต่อไป อุณหภูมิของนำ้ จะลดลง เร่ือยๆ จนถงึ จดุ เยือกแข็ง

น้ำกจ็ ะเปลี่ยนสถำนะเป็นน้ำแข็ง

1.9 อุณหภูมิ
อุณหภมู ิ (Temperature) เป็นขดี บอกควำมรสู้ ึกร้อนหนำว หรอื เปน็ กำรวัดระดับควำมหนำแนน่ ของควำม
ร้อน ถ้ำอุณหภูมสิ งู เปน็ เคร่ืองช้ีวำ่ ระดบั ของควำมร้อนมมี ำก ทำให้รำ่ งกำยมีควำมรู้สึกร้อน ในทำงตรงข้ำม ถำ้

อุณหภมู ิต่ำเป็นเครือ่ งชว้ี ำ่ ระดับของควำมร้อนมนี ้อย ทำใหร้ ่ำงกำยมีควำมร้สู ึกเย็น
1.10 เทอร์โมมเิ ตอร์ เทอรโ์ มมิเตอร์ (Thermometer) เป็นเครื่องมอื ที่ใช้สำหรับวดั อุณหภูมิ เทอรโ์ มมเิ ตอร์
ส่วน มำกอำศัยหลักกำรขยำยตัวและหดตัวของของเหลวในหลอดแก้วเมื่อไดร้ ับควำมร้อน ส่วนใหญ่จะ ใช้
ของเหลวท่ใี ชบ้ รรจใุ นหลอดแกว้ แอลกอฮอลห์ รอื ปรอท แต่ทน่ี ิยมใชม้ ำกก็คือปรอท ท้งั นเ้ี พรำะ ปรอทมจี ดุ
เดอื ดสูงกวำ่ แอลกอฮอลม์ ำก ทำใหช้ ว่ งผลกำรขยำยตวั ทีจ่ ะนำมำใชว้ ัดอุณหภูมิมีมำกกวำ่ แอลกอฮอลด์ ว้ ย
อย่ำงไรก็ตำม เทอรโ์ มมิเตอร์ท่ีใชป้ รอทก็มขี ้อเสยี อยู่ทร่ี ำคำสงู และอ่ำนค่ำได้ยำก สว่ นท่ใี ชแ้ อลกอฮอล์น้นั มี

รำคำถูกกว่ำและสำมำรถย้อมสีเพื่อทำใหอ้ ำ่ นคำ่ ได้ง่ำยกว่ำ

เครอื่ งทำควำมเย็นและปรับอำกำศ สมศักด์ิ สุโมตยกลุ
รปู ท่ี 1.5 เทอรโ์ มมิเตอร์

เทอรโ์ มมิเตอรท์ ่ีใชโ้ ดยทวั่ ไปแบง่ ออกเป็น 2 ชนดิ คือ ชนิดเซลเซยี สหรอื เซนตเิ กรด (Celcius or Centigrade)
และชนิดฟำเรนไฮต์ (Fahrenheit)
1.10.1 เทอรโ์ มมิเตอรช์ นิดเซลเซยี ส

เทอรโ์ มมเิ ตอร์ชนิดเซลเซยี ส กำหนดให้จดุ เยือกแขง็ ของนำ้ ภำยใต้ควำมดนั บรรยำกำศอยู่ที่ 0 องศำ และจุด
เดอื ดของนำ้ อย่ทู ่ี 100 องศำ ชว่ งระหวำ่ งจุดทงั้ สองแบง่ ออกเปน็ 100 ช่วงเทำ่ ๆ กัน แต่ละช่องมีคำ่ เปน็ 1
องศำ ฉะน้ันระยะระหวำ่ งจุดเยือกแขง็ และจุดเดือดของนำ้ บนสเกลของ เทอรโ์ มมเิ ตอร์ชนิดเซลเซียสจึงมีค่ำ

เป็น 100 องศำ จุดเยือกแข็งของน้ำอยู่ที่ 0 องศำเซลเซยี ส และจดุ เดือดอยู่ที่ 100 องศำเซลเซียส
1.10.2 เทอรโ์ มมิเตอร์ชนิดฟาเรนไฮต์

เทอร์โมมิเตอรช์ นิดฟำเรนไฮต์ กำหนดให้จุดเยอื กแขง็ ของน้ำอยูท่ ี่ 32 องศำ และจดุ เดือด ของน้ำอยทู่ ี่ 212
องศำ ภำยใต้ควำมดันบรรยำกำศ ช่วงระหว่ำงจดุ เยือกแข็งและจดุ เดือดของน้ำ แบ่งออกเปน็ 180 ส่วนเท่ำๆ

กัน จุด 0 บนสเกลของเทอร์โมมิเตอร์ชนดิ ฟำเรนไฮต์กำหนดไวท้ ่ีตำ่ กวำ่ จุดเยือกแข็งของนำ้ ลงไปอีก 32 ชอ่ ง
จดุ เยือกแข็งของนำ้ อย่ทู ี่ 32 องศำฟำเรนไฮต์ และจดุ เดือด อยูท่ ี่ 212 องศำฟำเรนไฮต์

1.11 การแปลงค่าอุณหภูมิ

ค่ำอุณหภมู ิท่ีอ่ำนไดบ้ นสเกลใดสเกลหนงึ่ สำมำรถแปลงคำ่ อุณหภมู ิ (TemperatureConversion) เปน็ สเกลอน่ื
ไดโ้ ดยใช้สูตรต่อไปน้ี

c f − 32
5= 9

ตัวอยา่ งที่ 1.5 ถ้ำเทอรโ์ มมเิ ตอร์ชนดิ เซลเซียสอำ่ นคำ่ ได้ 50 ํC ถ้ำเป็นชนิดฟำเรนไฮตจ์ ะอำ่ นคำ่ ได้เท่ำไร

วิธที ำ จำกสตู ร c = f−32
ในท่นี ี้
59

F=?

C = 50

แทนคำ่ จำกสูตรไดด้ ังนี้

50 86 − 32
5= 9

10 × 9 = F – 32

∴ F = 90 + 32

= 122 ํF

ตวั อยา่ งที่ 1.6 ถ้ำเทอร์โมมเิ ตอร์ซงึ่ ตดิ บนผนงั ห้องอำ่ นค่ำได้ 86 ํF อุณหภมู ชิ นดิ เซลเซยี สจะมีค่ำ

เท่ำไร

วิธีทำ จำกสูตร = 86−32
ในทีน่ ้ี
59

C=?

F = 86 ํF

แทนคำ่ จำกสูตรได้ดังนี้

= 86−32

59

∴ = 54 × 5

9

= 30 ํC

1.12 อณุ หภูมสิ ัมบูรณ์

อณุ หภมู สิ มั บรู ณ์ (Absolute Temperature) มีหนว่ ยวัดเป็นองศำเคลวิน (K) ซึ่งสำมำรถ เทียบหน่วยองศำ
เซลเซียส ( ํC) เป็นองศำเคลวนิ ได้จำกสูตร

K = C + 273

ตัวอย่างที่ 1.7 ถำ้ อณุ หภมู ิของแก๊สชนิดหนง่ึ วัดได้เป็น 100 ํC ต้องกำรทรำบว่ำแกส๊ น้ีจะมีอณุ หภมู เิ ป็นเท่ำใด
ในหนว่ ยของเคลวิน

วธิ ที ำ จำกสูตร K = C + 273

ในท่ีนี้ K = ?

แทนค่ำจำกสตู รได้ดังนี้

K = 100 + 273

= 373 K

ตวั อยา่ งที่ 1.8 ในระบบเครื่องทำควำมเย็น อณุ หภูมขิ องนำ้ ยำในสถำนะแกส๊ ที่ถูกดดู กลับเขำ้ ทำงท่อซักช่ัน วัด
ได้ –30 ํC จะมีค่ำอุณหภมู ิสมั บรู ณ์ในหน่วยของเคลวินเป็นเทำ่ ใด

วธิ ที ำ จำกสตู ร K = C + 273

ในทนี่ ี้ K = ?

C = –30 ํC

แทนคำ่ จำกสตู รจะได้

K = –30 + 273

= 243 K

1.13 การถา่ ยเทความร้อน

ควำมร้อนจะถ่ำยเทจำกที่หนึ่งไปยังอีกท่หี นึง่ ได้ 3 ทำงคือ

1.การนาความรอ้ น (Conduction) เป็นวธิ กี ำรเคล่อื นท่ีของควำมร้อน ซง่ึ ควำมรอ้ นจะส่งผ่ำนจำกโมเลกลุ
หน่งึ ไปยงั อกี โมเลกุลหนงึ่ ที่มีอุณหภมู ติ ำ่ กวำ่ ในเนื้อวัตถุเดยี วกันหรือตำ่ งกันควำมร้อนจะไหลผ่ำนของแขง็ โดย

วธิ นี ้ี

ตวั อย่ำงเช่น ถ้ำจบั ปลำยขำ้ งหนึ่งของแท่งโลหะไว้ แลว้ นำปลำยอีกข้ำงหนง่ึ ของโลหะนั้นเผำ ไฟ ในไม่ช้ำจะรสู้ กึ
วำ่ มคี วำมร้อนมำถึงมือทีจ่ ับโลหะ ท่ีเป็นเชน่ น้เี พรำะโมเลกุลของโลหะตรงจุดที่ ถูกไฟเผำไดร้ บั ปริมำณควำม
รอ้ นมำก และมีอุณหภูมสิ งู ขน้ึ ส่งผำ่ นไปให้โมเลกลุ ท่ีอยขู่ ำ้ งเคยี ง จำก โมเลกุลแรกไปยงั โมเลกลุ ทส่ี อง และ
ตอ่ ๆ ไปจนถงึ ปลำยอีกข้ำงหน่ึงของโลหะทีม่ ือจบั อยู่ ซง่ึ เรียกว่ำ เกิดกำรนำควำมร้อนในแทง่ โลหะนัน้ โดยที่

โมเลกุลของแท่งโลหะไมไ่ ดเ้ คลื่อนทไ่ี ปด้วย

กำรนำควำมร้อนเกิดขึ้นในของแขง็ ไดด้ ีกวำ่ ของเหลวและแกส๊ โลหะทเ่ี ป็นตวั นำควำมร้อน ได้ดีทีส่ ุดคือ เงนิ
รองลงมำคอื ทองแดง ทอง และทองเหลือง ตำมลำดบั จำกควำมรใู้ นเรอื่ ง ของกำรนำควำมร้อนนีส้ ำมำรถ
นำมำเลอื กชนิดของโลหะที่ทำทอ่ ทำงเดินนำ้ ยำของระบบเครอ่ื งทำ ควำมเย็นซ่งึ จะใชท้ องแดง เพรำะทองแดง

เปน็ ตัวนำควำมร้อนท่ีดีเกือบเท่ำเงิน แต่รำคำถูกกวำ่ กันมำก

2. การพาความร้อน (Convection) เป็นวธิ กี ำรถ่ำยเทควำมร้อนท่ีเกิดขึ้นในของไหลซ่ึงโมเลกุลมีอสิ ระท่ี
เคล่อื นไหวไปรอบๆ ได้ เม่ือควำมร้อนเคล่ือนท่โี ดยวิธีนี้ จำนวนของปริมำณควำมร้อนจะไหลโดยตดิ ไปกับ

โมเลกลุ ซงึ่ กำลงั เคลอื่ นท่ีอยนู่ ั้น

เครอ่ื งทำควำมเยน็ และปรับอำกำศ สมศักด์ิ สุโมตยกุล

รูปท่ี 1.6 กำรนำควำมร้อน รูปท่ี 1.7 กำรพำควำมร้อน

กำรพำควำมรอ้ นจะเกิดข้ึนในของเหลวหรือแกส๊ ซงึ่ เปน็ ของไหลเทำ่ นนั้ แตจ่ ะไม่เกิดข้นึ ใน ของแขง็ ทั้งนเี้ พรำะ
โมเลกลุ ของของแข็งอยกู่ ับที่ กำรพำควำมรอ้ นเกดิ ขนึ้ โดยหลักทวี่ ่ำ เมือ่ โมเลกุล ของของเหลวหรอื แกส๊ ไดร้ บั
ควำมร้อนจะขยำยตวั และมคี วำมหนำแนน่ นอ้ ยลง จึงเบำและลอยตัว สูงข้นึ พำเอำควำมรอ้ นเคลือ่ นทต่ี ดิ ไปด้วย
ของเหลวหรือแก๊สบริเวณใกลเ้ คยี งซ่งึ เยน็ กว่ำและมี ควำมหนำแน่นมำกกว่ำจะไหลเขำ้ มำแทนท่ี เกดิ กำร

ไหลวนเวียนขึ้นในของเหลวหรอื แก๊สน้นั ทำให้ ควำมร้อนไหลวนเวยี นตำมโมเลกลุ ไปดว้ ย

3. การแผ่รังสคี วามร้อน (Radiation)

เป็นวธิ กี ำรเคล่อื นที่ของควำมร้อนโดยไม่ไดข้ น้ึ อยูก่ บั โมเลกุล วธิ นี ี้ควำมรอ้ นเคลือ่ นที่ทำงเดียวกับแสงเดนิ ทำง
จำกดวงไฟซ่งึ เปน็ วธิ เี ดียวกับท่คี วำมรอ้ นจำกดวง อำทิตยส์ ่งผำ่ นมำยงั ผิวโลก

เคร่ืองทำควำมเย็นและปรบั อำกำศ สมศักดิ์ สโุ มตยกุล

รปู ที่ 1.8 กำรแผ่รังสีควำมร้อน
กำรแผร่ งั สีควำมร้อนจึงเป็นกำรถ่ำยเทควำมร้อนโดยไม่ตอ้ งอำศัยตัวกลำงใดๆ แต่กำรแผ่รงั สีจะเกิดขน้ึ ในรปู

ของคล่นื เช่นเดียวกบั คลนื่ แสง ตวั อยำ่ งทสี่ ำมำรถอธิบำยใหเ้ ห็นไดง้ ่ำยๆ คือ หลอด ไฟฟำ้ ซึง่ ภำยในเปน็
สญุ ญำกำศ เมอ่ื ผ่ำนกระแสไฟฟ้ำเข้ำในไสห้ ลอดจะเกดิ ควำมร้อนและแสงสวำ่ ง ทีไ่ สห้ ลอดน้นั ถำ้ เอำมือจบั ที่
ผิวหลอดไฟจะรู้สึกรอ้ น ทเี่ ป็นเชน่ น้เี พรำะควำมรอ้ นจำกไส้หลอดส่งผ่ำน สุญญำกำศในหลอดมำยังผวิ หลอดได้
ในรูปของคลน่ื เช่นเดียวกับคลน่ื แสงนัน่ เอง ซ่ึงกำรถ่ำยเท ควำมรอ้ นโดยวธิ นี ีเ้ รียกว่ำ กำรแผ่รังสคี วำมรอ้ น

1.14 ทิศทางและอัตราการไหลของความร้อน
ควำมร้อนจะไหลจำกวัตถุหนงึ่ ไปยังอีกวัตถุหน่ึงเมอื่ วตั ถุทง้ั สองนั้นมีอณุ หภูมิต่ำงกัน ถ้ำ อุณหภมู ขิ องวัตถทุ งั้

สองเท่ำกัน ควำมร้อนจะหยุดกำรถ่ำยเท
ควำมรอ้ นจะไหลจำกวัตถุท่มี ีอณุ หภมู ิสูงไปยังวตั ถุที่มีอุณหภูมติ ่ำกวำ่ เสมอ อัตรำกำรถำ่ ยเทควำมรอ้ นขึ้นอยู่กบั

องค์ประกอบทสี่ ำคญั ดงั นี้

1. ความแตกตา่ งของอณุ หภูมิ จะมผี ลต่อ ควำมเร็วในกำรไหลของควำมร้อนน่ันคือ ถ้ำวัตถมุ ี อุณหภูมิ
แตกตำ่ งกนั มำก จำนวนของแคลอรจี ะไหล จำกวัตถทุ ่ีมีอุณหภูมิสูงไปยงั วัตถทุ ี่มีอุณหภมู ิตำ่ กว่ำได้ เร็ว แตถ่ ำ้
อุณหภมู แิ ตกตำ่ งกนั นอ้ ย จำนวนของแคลอรี จะไหลช้ำ และถำ้ อุณหภมู ิไมแ่ ตกตำ่ งกนั เลยก็จะไม่มี กำรไหล

ของควำมรอ้ นเกดิ ข้นึ

เครอ่ื งทำควำมเย็นและปรับอำกำศ สมศักดิ์ สโุ มตยกุล
รูปที่ 1.9 ควำมแตกต่ำงของอุณหภมู มิ ผี ลตอ่ ควำมเรว็ ในกำรถ่ำยเทควำมร้อน

2. พนื้ ที่ผิว ส่วนท่จี ะมีผลตอ่ อตั รำกำรไหลของควำมร้อนคือ พื้นท่ีผิวสัมผัสระหวำ่ งวตั ถุท่ี ร้อนและวตั ถุอืน่
โดยทว่ั ไปถ้ำพนื้ ท่ผี วิ ถูกสัมผสั มำก อตั รำกำรไหลของควำมร้อนจะมีมำก ตวั อย่ำง เช่น แก้วน้ำ 2 ใบท่ีมปี ริมำตร
และอุณหภูมทิ ี่เท่ำกัน ถำ้ ใสน่ ้ำแขง็ ลงในแก้วท้งั สองให้มีปริมำณเทำ่ ๆ กัน แตแ่ ก้วหน่ึงใส่ทง้ั ก้อน อีกแกว้ หนึง่
ทบุ ให้เป็นเกล็ด สังเกตดจู ะเห็นว่ำน้ำในแกว้ ท่ีพบเปน็ เกลด็ จะเย็นเร็วกว่ำนำ้ ในแก้วทใ่ี สน่ ้ำแขง็ ท้ังก้อน ที่เป็น

เช่นน้ีเพรำะนำ้ แขง็ เกลด็ มีพืน้ ที่ผวิ สมั ผสั มำกกว่ำ น้ำแข็งก้อน

เคร่ืองทำควำมเย็นและปรับอำกำศ สมศักด์ิ สโุ มตยกลุ
รูปที่ 1.10 พืน้ ทผ่ี ิว

3. ชนดิ ของวัตถุ จะมีผลต่ออัตรำกำรไหลของควำมร้อนคือ ชนิดของวตั ถุซ่ึงควำมร้อนจำเปน็ ต้องผ่ำน วัตถุ
บำงชนิดจำพวกตวั นำจะปล่อยใหค้ วำมรอ้ นผำ่ นไปอย่ำงรวดเรว็ แตก่ ย็ ังมีวตั ถุอีกหลำยชนดิ เชน่ โฟม ไม่ยอมให้
ควำมรอ้ นไหลผ่ำนโดยงำ่ ย วัตถุที่ไม่ยอมใหค้ วำมร้อนไหลผ่ำนโดยง่ำยจดั เป็นตัวนำควำมร้อนท่เี ลวหรือฉนวน

ควำมรอ้ น (Insulator)

ในงำนเคร่ืองทำควำมเยน็ วตั ถปุ ระเภททเี่ ป็นตวั นำควำมร้อน เช่น ทองแดงหรืออะลูมเิ นียม ถูกนำมำใช้เปน็ ท่อ
ทำงเดินน้ำยำของระบบเครื่องทำควำมเยน็ ครีบอะลมู เิ นยี มก็เป็นวตั ถุตัวนำท่ีช่วย เพม่ิ พื้นที่ผิวในกำรระบำย
ควำมรอ้ นให้กับคอนเดนเซอร์และคอยล์เย็น สว่ นวตั ถุประเภทฉนวนกนั ควำมรอ้ น เชน่ โฟมหรอื ใยแกว้ ถูก
นำมำใช้เปน็ ฉนวนท่ีบุโดยรอบตเู้ ย็นและหอ้ งเย็น ในหอ้ งปรับ อำกำศมักจะนำเอำไมโครไฟเบอร์ซึ่งเปน็ สำร

ประเภทใยแกว้ มำบุบฝำ้ เพดำนห้อง เพื่อลดค่ำปริมำณ ควำมรอ้ นทจ่ี ะรวั่ ผำ่ นจำกหลงั คำเข้ำมำในบรเิ วณที่ปรบั
อำกำศ

เคร่อื งทำควำมเยน็ และปรับอำกำศ สมศักดิ์ สุโมตยกุล
รปู ที่ 1.11 ชนดิ ของวัตถุที่มีผลตอ่
อตั รำกำรไหลของควำมร้อน

1.15 แคลอรี
แคลอรี (Calory) เปน็ หน่วยที่ใช้วัดปรมิ ำณควำมร้อน ดังที่อธบิ ำยไว้แล้ว่ำเทอร์โมมิเตอร์เป็นเครอ่ื งมือทใ่ี ช้วดั
ระดับอุณหภมู ิ ซ่ึงจะใชว้ ดั ไดเ้ ฉพำะระดบั ควำมหนำแน่นของควำมรอ้ นเท่ำน้ันอย่ำงไรกต็ ำม ในกำรปฏบิ ัตงิ ำน

เกี่ยวกับควำมร้อน บำงคร้ังจำเป็นต้องวัดคำ่ ปริมำณควำมร้อนดว้ ย
เนอ่ื งจำกควำมร้อนเป็นพลงั งำนซ่งึ ไม่มตี ัวตนจงึ ไมส่ ำมำรถวดั ได้โดยตรง แต่จะวัดได้จำกผลของควำมร้อนท่ี
กระทำตอ่ วัตถุ เชน่ ทำใหว้ ตั ถุมีอณุ หภมู เิ ปล่ยี นแปลงไป หรือเปลยี่ นสถำนะ เปลยี่ นสี เปล่ยี นขนำด เป็นต้น
เนือ่ งจำกควำมร้อนเปน็ พลงั งำนซง่ึ ไม่มตี ัวตนจึงไมส่ ำมำรถวัดไดโ้ ดยตรง แตจ่ ะวดั ได้จำกผลของควำมร้อนที่
กระทำต่อวัตถุ เช่น ทำให้วัตถุมอี ณุ หภูมิเปลีย่ นแปลงไป หรือเปลย่ี นสถำนะ เปลย่ี นสี เปลยี่ นขนำด เป็นตน้

เครื่องทำควำมเยน็ และปรบั อำกำศ สมศักดิ์ สุโมตยกลุ
รปู ท่ี 1.12 หนว่ ยแคลอรี

แคลอรีคือ คำ่ ผลรวมของปรมิ ำณควำมร้อนทม่ี ีอย่ใู นตัววตั ถุ จึงกล่ำวไดว้ ่ำวัตถใุ ดท่ีมีค่ำแคลอรมี ำก วัตถุนนั้
ย่อมมีค่ำผลรวมของปรมิ ำณควำมร้อนในตัวมำก

1.16 ความร้อนจาเพาะ
ควำมรอ้ นจำเพำะ (Specific Heat) ของวตั ถุใด หมำยถงึ ปรมิ ำณควำมร้อนที่พอดที ำใหว้ ัตถุ ซ่ึงมีมวล 1 กรัมมี

อุณหภูมิเปล่ียนแปลงไป 1 องศำเซลเซยี ส ดงั น้ันจงึ เหน็ ไดว้ ำ่ คำ่ ควำมร้อนจำเพำะ ของนำ้ จะมคี ำ่ เท่ำกบั 1
แคลอรี และคำ่ ควำมรอ้ นจำเพำะของวตั ถุอืน่ จะบอกเป็นตัวเลขทแี่ สดงให้ ทรำบว่ำวัตถุน้ันมคี วำมจุควำมร้อน
เป็นก่ีเท่ำของนำ้ อย่ำงไรกต็ ำม ถำ้ วัตถุเปลยี่ นจำกสถำนะหนึ่งไปยงั อีกสถำนะหน่งึ ค่ำควำมรอ้ นจำเพำะของ
วัตถุนนั้ ในสถำนะของแข็ง จะมีคำ่ เป็นคร่ึงหนงึ่ โดยประมำณ ของวตั ถุเดียวกันในสถำนะของเหลว เช่น ค่ำควำม

รอ้ นจำเพำะของนำ้ แขง็ จะมีค่ำ 0.5 แคลอรี ขณะ ท่ีควำมร้อนจำเพำะของน้ำมีค่ำ 1 แคลอรี ดงั น้นั
ควำมรอ้ นจำเพำะของน้ำ = 1 แคลอร/ี กรัม/ ํC

ควำมร้อนจำเพำะของน้ำแขง็ = 0.5 แคลอรี/กรัม/ ํC
1.17 การคานวณเกยี่ วกบั ปริมาณความรอ้ น

ปรมิ ำณควำมร้อนท่เี พมิ่ เขำ้ หรือดึงออกจำกตวั ของวตั ถุจะทำให้วัตถุนน้ั มอี ุณหภมู เิ ปล่ียนแปลงไป ซงึ่ สำมำรถ
คำนวณไดจ้ ำกสูตรตอ่ ไปนี้
Q = mst

โดยท่ี Q = ปริมำณควำมร้อน มีหน่วยเป็นแคลอรี (cal)
m = มวลสสำรหรือนำ้ หนกั มีหนว่ ยเปน็ กรัม (g)

s = ควำมรอ้ นจำเพำะของสำรนน้ั มีหนว่ ยเปน็ แคลอร/ี กรัม/องศำเซลเซียส (cal/g/ ํC)
t = คำ่ ของอณุ หภมู ิทเ่ี ปล่ยี นแปลงไป มหี น่วยเปน็ องศำเซลเซียส ( ํC)

ตัวอย่าง 1.9 น้ำจำนวน 100 g ท่ีอุณหภูมิ 28  ํC ถูกทำให้รอ้ นข้นึ จนถึงอณุ หภูมิเป็น 88  ํC จงหำคำ่
ปรมิ ำณควำมร้อนท่ีใชเ้ พ่ิมใหก้ ับจำนวนนี้

วธิ ีทำ จำกสูตร Q = mst

ในท่ีน้ี Q = ? cal

m = 100 g

s = 1 cal/g/ ํC

t = (88 – 28) ํC

แทนค่ำจำกสูตรดังน้ี = 100 × 1 × 60

= 6,000 cal

∴ ตอ้ งใชป้ ริมำณควำมร้อน = 6,000 cal

ตัวอยา่ งท่ี 1.10 จงหำค่ำปรมิ ำณควำมร้อนที่ถูกดงึ ออกจำกนำ้ 200 g แล้วทำใหน้ ้ำนี้มีอุณหภูมลิ ด

ต่ำลงจำก 39 ํC เปน็ 2 ํC วำ่ มีคำ่ เท่ำไร?

วธิ ีทำ จำกสตู ร Q = mst

ในท่นี ้ี Q = ? cal

m = 200 g

s = 1 cal/g/ ํC

t = (39 – 2) ํC ตอบ
แทนค่ำ Q = 200 × 1 × 37

= 7,400 cal
∴ ต้องดึงปริมำณควำมร้อนออก = 7,400 cal

ดังทไ่ี ด้กล่ำวมำแล้ววำ่ สสำรเม่ือไดร้ ับควำมร้อนจะมีอุณหภูมิสงู ขึน้ และถำ้ ยังคงให้ปรมิ ำณควำมรอ้ นเขำ้ ไป
เรอ่ื ยๆ สสำรน้นั จะถูกเปลยี่ นสถำนะ ฉะนัน้ จึงแบง่ ควำมร้อนออกได้เปน็ 2 ชนิดคือ

1. ความร้อนสมั ผัส (Sensible Heat) เป็นปริมำณควำมร้อนทท่ี ำให้สสำรมอี ุณหภมู ิเปลี่ยนแปลงไป แต่
สถำนะคงเดมิ อยู่ เช่น น้ำซง่ึ มีสถำนะเป็นของเหลว เมื่อถกู เพมิ่ ปรมิ ำณควำมร้อนเข้ำไปน้ำนัน้ จะมีอณุ หภูมิ
สงู ขึ้นเรอื่ ยๆ จนถึง 100 องศำเซลเซียส ท่ีควำมดันบรรยำกำศซ่งึ เรียกวำ่ จดุ เดอื ดของน้ำ ปริมำณควำมร้อนท่ี

ทำใหน้ ้ำมีอณุ หภมู ิสงู ข้ึนจนถงึ จุดเดอื ดนจ้ี ดั วำ่ เปน็ ควำมร้อนสมั ผัส

2. ความร้อนแฝง (Latent Heat) เปน็ ปรมิ ำณควำมร้อนที่ใช้ในกำรเปล่ียนสถำนะของ สสำร โดยมีอุณหภูมิ
คงที่อยู่ ซ่ึงควำมร้อนแฝงนยี้ ังแบ่งออกได้เป็น 2 อยำ่ งคือ

ก. ควำมรอ้ นแฝงของกำรหลอมเหลว เช่น น้ำแข็งท่ี 0 องศำเซลเซียส ถำ้ ถกู เพิม่ ปริมำณ ควำมร้อนจะหลอม
ละลำยกลำยเป็นนำ้ หมดที่ 0 องศำเซลเซยี ส

ข. ควำมรอ้ นแฝงของกำรกลำยเป็นไอ เช่น นำ้ เดือดท่ี 100 องศำเซลเซยี ส ถำ้ ถูกเพิ่มปรมิ ำณ ควำมรอ้ นจะ
กลำยเป็นไอหมดท่ี 100 องศำเซลเซียสเชน่ กัน

ในกำรคำนวณหำค่ำปริมำณควำมรอ้ นแฝง ใช้สูตรดงั น้ี

Q = mL

โดยท่ี Q = ปรมิ ำณควำมร้อน มีหน่วยเป็นแคลอรี (cal)
m = มวลสสำรหรอื นำ้ หนกั มีหนว่ ยเป็นกรมั (g)

L = ควำมร้อนแฝง มหี น่วยเปน็ แคลอรี/กรัม (cal/g)
หมำยเหตุ ควำมร้อนแฝงของกำรหลอมเหลวของนำ้ แขง็ = 79.68 แคลอรี/กรัม

ควำมร้อนแฝงของกำรกลำยเป็นไอของนำ้ = 540 แคลอร/ี กรมั

ตัวอย่างที่ 1.11 จงคำนวณหำค่ำของปรมิ ำณควำมร้อนท่ีใชใ้ นกำรหลอมละลำยน้ำแข็งจำนวน 25 g

ท่ี 0 ํC ให้กลำยเปน็ น้ำหมดที่ 0 ํC

วิธที ำ จำกสูตร Q = mL

ในท่นี ี้ Q = ? cal

m = 25 g

ควำมรอ้ นแฝงของกำรหลอมละลำยของน้ำแข็ง (L) = 79.68 cal/g

แทนค่ำจำกสตู รจะได้ดงั นี้ Q = 25 × 79.68

= 1,992 cal ตอบ

จากตวั อยา่ งที่ 1.11 จะเหน็ ได้ว่ำคำ่ ปรมิ ำณควำมรอ้ นทีใ่ ช้ในกำรหลอมละลำยนำ้ แข็ง25 กรัม ท่ี 0 องศำ
เซลเซียสใหก้ ลำยเป็นนำ้ หมดท่ี 0 องศำเซลเซียส ตอ้ งใชป้ ริมำณควำมร้อน 1,992แคลอรี ในทำงตรงข้ำม ถ้ำดึง
ปริมำณควำมร้อนออกจำกน้ำ 25 กรัมที่ 0 องศำเซลเซียส จำนวน1,992 แคลอรี นำ้ น้ีก็จะถูกเปล่ียนสถำนะ

เป็นของแขง็ หมดพอดีที่ 0 องศำเซลเซยี ส

ตัวอยา่ งท่ี 1.12 ถ้ำให้ปรมิ ำณควำมร้อนแกน่ ้ำแข็ง 75 g ที่ 0 ํC จำนวน 3,600 cal จงหำว่ำนำ้ แข็งจะถูก
หลอมละลำยไปเปน็ จำนวนเท่ำไร

วิธที ำ จำกสตู ร Q = mL

ในทน่ี ้ี Q = 3,600 cal

m =?g

L = 79.68 cal/g

แทนค่ำจำกสตู รจะได้ดงั นี้ 3,600 = m × 79.68

∴ = 3600 = 45.8

79.68

น่ันคอื น้ำแขง็ ถูกหลอมละลำย = 45.18 g ตอบ

ตัวอย่างท่ี 1.13 จงหำคำ่ ปรมิ ำณควำมร้อนท่ีใชใ้ นกำรเปลีย่ นแปลงสถำนะของน้ำเดอื ด 100 ํC

จำนวน 100 g ใหก้ ลำยเปน็ ไอหมดพอดีที่ 100 ํC

วธิ ที ำ จำกสูตร Q = mL

ในท่ีน้ี Q = ? cal

m = 100 g

ควำมร้อนแฝงของกำรกลำยเปน็ ไอของน้ำ (L) = 540 cal/g

แทนค่ำจำกสูตรจะไดด้ งั น้ี Q = 100 × 540

∴ ตอ้ งใชป้ ริมำณควำมรอ้ น = 54,000 cal ตอบ

ตวั อยา่ งท่ี 1.14 ถ้ำดึงปริมำณควำมรอ้ นออกจำกไอนำ้ เดือด 75 g ท่ีควำมดนั บรรยำกำศ เป็นจำนวน
10,800 cal จงหำว่ำไอน้ำนีจ้ ะถกู กลนั่ ตัวเปน็ นำ้ เดือดจำนวนเทำ่ ไร

วธิ ีทำ จำกสตู ร Q = mL

ในที่น้ี Q = 10,800 cal

m =?g

L = 540 cal/g

แทนค่ำจำกสตู รจะไดด้ งั นี้ 10,800 = m × 540

10800 = 20 g ตอบ
= 540

∴ ไอน้ำจะกลั่นตัวเป็นนำ้ เดอื ด

1.18 ผลรวมของปริมาณความรอ้ น
ผลรวมควำมร้อนของสสำรใด ขน้ึ อยู่กับกำรนำค่ำปริมำณควำมรอ้ นในแต่ละสถำนะของสสำรนนั้ มำรวมกนั ท้ัง

ควำมร้อนสัมผสั และควำมร้อนแฝง

ตวั อยา่ งท่ี 1.15 จงหำค่ำผลรวมของปริมำณควำมร้อนท่ตี อ้ งใชใ้ นกำรทำใหน้ ้ำแข็ง 1 g ท่ี –273 ํC
ใหก้ ลำยเปน็ นำ้ เดือดหมดที่ 100 ํC

วธิ ที ำ ก. หำคำ่ ปรมิ ำณควำมร้อนทใ่ี ชใ้ นกำรทำใหน้ ำ้ แข็ง 1 g มีอุณหภมู สิ ูงขนึ้ จำก –273 ํC เป็น
0 ํC (สมมตเิ ป็น Q1)

สตู ร Q1 = mst
แทนค่ำจำกสตู รจะได้ดงั นี้ = 1 × 0.5 × 0 – (–273)

= 1 × 0.5 × 273
= 136.5 cal

ข. หำคำ่ ปริมำณควำมรอ้ นทใ่ี ช้ในกำรหลอมละลำยน้ำแข็ง 1 ท่ี 0 ํC ให้กลำยเปน็ นำ้ หมดท่ี
0 ํC (สมมติเปน็ Q2)

สูตร Q2 = Ml
แทนคำ่ จำกสูตรจะไดด้ ังนี้ = 1 × 79.68

= 79.68 cal
ค. หำค่ำปรมิ ำณควำมร้อนท่ีทำให้นำ้ 1 g ท่ี 0 ํC มีอณุ หภูมิสูงข้นึ เป็น 100 ํC (สมมตเิ ป็น

Q3)
สตู ร Q3 = mst
แทนค่ำจำกสูตรจะไดด้ งั น้ี = 1 × 1 × (100 – 0)

= 100 cal
ง. หำค่ำปริมำณควำมร้อนที่ทำให้น้ำเดอื ด 1 g ท่ี 100 ํC กลำยเป็นไอหมดพอดีท่ี 100 ํC

(สมมตเิ ป็น Q4)
สูตร Q4 = mL
แทนคำ่ จำกสูตรจะไดด้ ังนี้ = 1 × 540

= 540 cal

จ. หำค่ำผลรวมของปริมำณควำมรอ้ นท้ังหมด
จำก Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

= 136.5 + 79.68 + 100 + 540

= 856.18 cal ตอบ

A ปรมิ ำณควำมร้อนสมั ผัสท่ีทำใหน้ ้ำแขง็ 1 g มีอุณหภูมิสงู ข้นึ จำก –273 ํC เป็น 0 ํC
B ปริมำณควำมร้อนแฝงท่ใี ช้ในกำรหลอมละลำยนำ้ แข็ง 1 g

C ปรมิ ำณควำมร้อนสัมผสั ทท่ี ำให้นำ้ 1 g มีอณุ หภูมสิ ูงข้นึ จำก 0 ํC เป็น 100 ํC
D ปริมำณควำมร้อนแฝงที่ใชใ้ นกำรกลำยเปน็ ไอของน้ำ 1 g

รปู ท่ี 1.13 กรำฟแสดงควำมสัมพันธร์ ะหว่ำงผลของปริมำณควำมร้อน อุณหภมู ิ และสถำนะของสสำร

1.19 ตันของการทาความเย็น
ก่อนทำควำมเขำ้ ใจถึงเรือ่ งตันของกำรทำควำมเยน็ (Ton of Refrigeration) จำเปน็ ต้องทรำบ
เสียก่อนวำ่ จำนวนปรมิ ำณควำมร้อนแฝงของกำรหลอมละลำยของนำ้ แขง็ หนัก 1 กรัมที่อณุ หภมู ิ
0 องศำเซลเซยี ส หลอมละลำยกลำยเป็นน้ำหมด 1 กรัมท่ี 0 องศำเซลเซียส จะต้องใชป้ ริมำณ

ควำมรอ้ นแฝง 79.68 แคลอรี

1 ตันของกำรทำควำมเยน็ ได้มำจำกกำรนำนำ้ แข็งหนัก 1 ตนั (1,000 กิโลกรมั ) ที่ 0 องศำ
เซลเซียส มำหลอมละลำยดูดรับปริมำณควำมร้อนกลำยเป็นนำ้ 1 ตันที่ 0 องศำเซลเซียสหมดพอดี

ในเวลำ 1 วนั

เครือ่ งทำควำมเยน็ และปรับอำกำศ สมศักดิ์ สุโมตยกลุ
รปู ที่ 1.14 นำ้ แข็งหลอมละลำยในเวลำ 24 ชัว่ โมง

จำกสตู ร Q = Ml

โดยท่ี Q คอื ปริมำณควำมร้อน = ? กิโลแคลอรี (kcal)

M คือมวลหรอื น้ำหนักของนำ้ แขง็ = 1,000 กโิ ลกรมั (kg)

L คือควำมร้อนแฝงของกำรหลอมละลำยของน้ำแขง็ มีค่ำ 79.68 แคลอรี

แทนคำ่ Q = 1,000 × 79.68 kcal/วนั

= 79,680 kcal/วนั (288,000 Btu/วนั )

หรอื = 10800 kcal/ชม.
= 3,320
540

kcal/ชม. (12,000 Btu/ชม.)

นนั่ คอื 1 ตนั ของกำรทำควำมเยน็ มีคำ่ เทำ่ กับควำมสำมำรถในกำรดดู รับปริมำณควำมร้อน

ของเครื่อง 3,320 กิโลแคลอรี/ชัว่ โมง (12,000 บที ีย/ู ช่วั โมง)

ในปัจจบุ ัน กำรกำหนดขนำดของเครื่องทำควำมเยน็ มักกำหนดเป็นกโิ ลแคลอรมี ำกกวำ่ ทจี่ ะ

กำหนดขนำดของเคร่ืองเปน็ ตันหรอื เป็นแรงม้ำ แต่ถ้ำกำหนดเปน็ ตันกจ็ ะต้องบอกค่ำเป็นกโิ ลแคลอรี
กำกับไว้ดว้ ยเสมอ เชน่ เครอ่ื งปรบั อำกำศขนำด 1 ตัน หรอื 3,320 กโิ ลแคลอรี/ชวั่ โมง เป็นตน้

แบบทดสอบกอ่ นเรยี น

บทท1ี่
หลกั การพื้นฐาน