หน่วย1_ พลังงานความร้อน

วทิ ยาศาสตร์SlidePPT61-NEW

ชน้ั มธั ยมศึกษาปที ่ี 1

กลมุ่ สาระการเรียนรูว้ ทิ ยาศาสตร์

หน่วยการเรยี นรูท้ ่ี 1 หน่วยการเรียนรู้ท่ี 2 หนว่ ยการเรียนรทู้ ี่ 3

Slide PowerPoint_สื่อประกอบการสอน

บริษทั อกั ษรเจรญิ ทัศน์ อจท. จำกัด : 142 ถนนตะนำว เขตพระนคร กรงุ เทพฯ 10200
Aksorn CharoenTat ACT.Co.,Ltd : 142 Tanao Rd. Pranakorn Bangkok 10200 Thailand
โทรศพั ท์ : 02 622 2999 โทรสำร : 02 622 1311-8 [email protected] / www.aksorn.com

1หน่วยการเรยี นรูท้ ่ี

พลงั งานความร้อน

ตวั ชี้วดั

• วิเครำะห์ แปลควำมหมำยข้อมูล คำนวณปริมำณควำมรอ้ นท่ที ำให้สำรเปล่ียนอณุ หภูมิและเปลี่ยนสถำนะโดยใช้สมกำร Q = mc∆t และ Q = mL

• ใชเ้ ทอรม์ อมเิ ตอร์ในกำรวดั อุณหภมู ขิ องสำร

• สร้ำงแบบจำลองทอ่ี ธิบำยกำรขยำยตวั หรือหดตัวของสำรเนื่องจำกได้รบั หรอื สญู เสยี ควำมร้อน

• ตระหนกั ถงึ ประโยชน์ของควำมรูข้ องกำรหดและขยำยตัวของสำรเนือ่ งจำกควำมร้อน โดยวิเครำะห์สถำนกำรณ์ ปญั หำ และเสนอแนะวิธีกำรนำควำมรมู้ ำแก้ปญั หำในชวี ติ ประจำวนั

• วิเครำะห์สถำนกำรณ์กำรถำ่ ยโอนควำมร้อนและคำนวณปรมิ ำณควำมร้อนทถ่ี ำ่ ยโอนระหวำ่ งสำรจนเกดิ สมดลุ ควำมรอ้ นโดยใช้สมกำร Qสูญเสยี = Q ไดร้ ับ
• สรำ้ งแบบจำลองที่อธบิ ำยกำรถำ่ ยโอนควำมรอ้ นโดยกำรนำควำมร้อน กำรพำควำมรอ้ น กำรแผร่ ังสคี วำมรอ้ น

• ออกแบบ เลอื กใชแ้ ละสร้ำงอปุ กรณเ์ พอ่ื แกป้ ัญหำในชีวิตประจำวันโดยใช้ควำมรู้เกีย่ วกบั กำรถ่ำยโอนควำมรอ้ น

อณุ หภมู ิและการวดั วธิ ีการใชง้ าน เทอรม์ อมิเตอรแ์ บบกระเปาะ

เครอ่ื งมือทีใ่ ชว้ ดั อณุ หภมู ิ เรยี กวา่ เทอรม์ อมิเตอร์ (thermometer) 1

เทอร์มอมเิ ตอร์แบบกระเปาะ จุม่ เทอร์มอมิเตอรด์ ้านทม่ี กี ระเปาะลงในสารทต่ี อ้ งการวดั
โดยไมใ่ ห้เทอร์มอมเิ ตอร์สมั ผสั กบั ภาชนะท่ีบรรจสุ าร และ
• ตวั เครื่องทาด้วยหลอดแก้ว บรเิ วณปลายหลอดเป็นกระเปาะ ให้เทอร์มอมิเตอร์อยูใ่ นลักษณะตั้งตรงในแนวด่ิง
ที่บรรจุของเหลวอย่ภู ายใน ของเหลวนั้นอาจเป็นปรอทหรือ
แอลกอฮอล์ วธิ ีกำรถอื เทอรม์ อมิเตอร์เพ่ือวัดอุณหภูมิ

• เมื่อนาไปวัดอุณหภูมขิ องสาร หากสารนน้ั มคี วามร้อนสงู กว่า 2
เทอร์มอมิเตอร์ ความรอ้ นจากสารก็จะถ่ายโอนไปสู่เทอร์มอมเิ ตอร์
บรเิ วณกระเปาะทม่ี ขี องเหลวบรรจอุ ยู่ อา่ นค่าอุณหภูมิเม่ือระดับของเหลวในเทอร์มอมเิ ตอร์
หยุดนงิ่ โดยให้สายตาอยรู่ ะดบั เดยี วกบั ระดับของเหลว
• เม่ือของเหลวไดร้ ับความรอ้ นจะขยายตัวและไหลไปตามหลอดแก้วท่มี สี เกลบอกระดบั ในเทอร์มอมิเตอร์
อณุ หภูมิไว้ จนกระทั่งเข้าสสู่ มดลุ ความร้อน ของเหลวกจ็ ะเกิดการขยายตวั จึงอ่านค่า
อณุ หภมู ิของสารนน้ั ได้ วิธีกำรอ่ำนค่ำวัดอณุ หภูมิจำกเทอรม์ อมิเตอร์

เทอร์มอมิเตอร์แบบดจิ ิทัล

• ภายในมีไมโครชปิ ที่ทาหน้าท่ีเปลี่ยนกระแสไฟฟา้ เป็นตัวเลข

หนว่ ยวัดอณุ หภูมิ

จุดเดือด 100 212 373 80

จดุ เยอื กแขง็ 0 32 273 0

℃ ℉ K °R

องศาเซลเซยี ส องศาฟาเรนไฮต์ เคลวิน องศาโรเมอร์

สมการการเปลี่ยนหน่วยวัดอุณหภมู ิ = − .
คา่ อณุ หภมู ขิ องสาร−จดุ หลอมเหลว
จดุ เดือด−จดุ หลอมเหลว . − .

= ° − 273 ° − 32 °
5= 5 = 9 =4

ผลของความร้อนตอ่ การขยายตวั หรอื หดตวั ของสาร

ผลของความรอ้ นตอ่ การเปล่ียนแปลงอณุ หภมู ิของสาร

สตู รคานวณหาปริมาณความร้อน ทท่ี าใหส้ ารเปลี่ยนแปลงอุณหภมู ิ ตวั อย่าง

Q = mc∆t จงหาปรมิ าณความร้อนทีท่ าให้นา้ มวล 100 กรมั ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส มีอุณหภมู ิ
สูงขนึ้ เปน็ 35 องศาเซลเซียส (ความจุความร้อนจาเพาะของน้ามีค่าเทา่ กับ 4,186 J/kg • K)
Q คอื ปริมำณควำมรอ้ นทีท่ ำให้สำรเปลีย่ นแปลงอุณหภมู ิ มีหนว่ ยเปน็ จลู (J)
m คือ มวลของสำร มีหน่วยเป็น กิโลกรมั (kg) วธิ ีทา นา้ มวล 100 g = 0.1 kg
c คือ ควำมจุควำมรอ้ นจำเพำะของสำร มีหนว่ ยเป็น จลู /กิโลกรัม • เคลวนิ
จากสตู ร Q = mc∆t
(J/kg • K)
แทนค่า Q = 0.1 x 4,186 x (35 - 25)
∆t คอื อุณหภมู ิทเ่ี ปลีย่ นแปลงไป มหี น่วยเป็น เคลวิน (K)
Q = 4,186 J

ดงั นน้ั จะตอ้ งใช้ควำมรอ้ น 4,186 จลู เพอ่ื ทำใหน้ ำมวล 100 กรัม มีอณุ หภูมิเพิ่มขึนจำก 25
องศำเซลเซียสไปเปน็ 35 องศำเซลเซียส

หมายเหตุ สำมำรถนำผลตำ่ งอณุ หภมู ิหน่วยองศำเซลเซียสมำคำนวณไดเ้ ลย เน่ืองจำกหนึ่งหนว่ ยขององศำเซลเซียสและ
เคลวินมขี นำดสเกลเทำ่ กนั เช่น อณุ หภูมิ 25 °c คอื 25 + 273 = 298 K อณุ หภมู ิ 35 °c คือ 35 + 273
= 308 K ผลตำ่ ง คอื 308 – 298 = 10 K ซ่งึ มคี ำ่ เท่ำกบั 35 – 25 = 10 °c ดงั นนั จงึ ไม่จะเปน็ ต้องเปลี่ยนหน่วย

ผลของความร้อนท่ีมีต่อการเปลย่ี นแปลงสถานะของสาร

สตู รคานวณหาปริมาณความรอ้ น ทที่ าใหส้ ารเปล่ียนสถานะ ตัวอยา่ ง

Q = mL เมอื่ ตอ้ งการให้นา้ แข็งมวล 10 กรัม หลอมเหลวกลายเปน็ ของเหลวหมดพอดี จะต้องใช้
ความร้อนเท่าใด (ความรอ้ นแฝงจาเพาะของการหลอมเหลวของน้ามคี ่าเท่ากับ 333 x 103
Q คอื ปริมำณควำมร้อนที่ทำให้สำรเปลี่ยนสถำนะ มหี นว่ ยเปน็ จลู (J) J/kg)
m คอื มวลของสำร มหี นว่ ยเป็น กิโลกรมั (kg)
L คือ ควำมร้อนแฝงจำเพำะ มีหน่วยเป็น จูลตอ่ กโิ ลกรมั (J/kg) ซ่ึงเป็นควำมรอ้ น วธิ ีทา นา้ แขง็ มวล 10 g = 0.01 kg

ท่ที ำให้สำรมวลหนงึ่ หน่วยเปล่ียนสถำนะไปจนหมด ซึงมีคำ่ คงทีแ่ ละแตกต่ำงกนั จากสตู ร Q = mL
ในสำรแตล่ ะชนิด
แทนคา่ Q = 0.01 x 333 x 103

Q = 3,330 J

ดงั นั้น จะตอ้ งใชค้ วำมร้อน 3,330 จูล เพื่อทำให้นำแข็งมวล 10 กรมั หลอมเหลวหมดพอดี

การถ่ายโอนความรอ้ น

ปจั จัยที่มีผลต่อการดูดกลืนและการคายความรอ้ นของวัตถุ

1 สี 2 อณุ หภมู ิ
รังสคี วำมรอ้ น
ท่อี ณุ หภมู ิหอ้ ง (25 °c )

อณุ หภูมิต่ำกว่ำ ดดู กลนื ควำมร้อนได้เร็วกวำ่ อุณหภูมสิ ูงกวำ่ คำยควำมรอ้ นได้เร็วกว่ำ

วตั ถุท่ีมีสเี ข้มจะสามารถดดู กลนื และคายความรอ้ นได้ดกี วา่ วตั ถุทม่ี สี อี อ่ น 20 °c 15 °c 70 °c 30 °c

3 ผิวของวัตถุ อุณหภมู ิท่ีตา่ งจากสง่ิ แวดลอ้ มมีผลต่อการดูดกลืนและคายความรอ้ น ยงิ่ วตั ถมุ ีอุณหภูมิ
แตกต่างกบั สิ่งแวดลอ้ มมากจะย่งิ ดดู กลืนหรือคายความรอ้ นไดเ้ รว็ ยิ่งขน้ึ

ผิวเรียบ ผิวหยาบดา้ น 4 พ้ืนที่ผวิ

วตั ถุทม่ี ีผิวหยาบและด้านจะดดู กลนื และคายความร้อนไดด้ ีกวา่ วตั ถุทีม่ ีผิวเรยี บ วัตถุที่มีพื้นที่ผิวมากจะดดู กลืน
และมนั และคายความร้อนไดด้ กี วา่ วัตถุ
ที่มีพื้นท่ผี วิ นอ้ ย

วตั ถทุ ่ีมพี ้ืนผวิ น้อย วตั ถทุ มี่ ีพื้นผิวมาก

สมดลุ ความรอ้ น

อุณหภมู สิ งู กวา่

อณุ หภูมิตา่ กวา่ อุณหภูมิอาหาร = อากาศ

• เมือ่ เราเตรยี มรบั ประทานอาหารที่รอ้ น เรามักจะเปา่ • การท่อี าหารเยน็ ลงนั้นเนือ่ งมาจากมกี ารถ่ายโอนความรอ้ น • สภาพของสารทั้งสองทมี่ อี ุณหภมู ิเท่ากันหลงั จากการถา่ ยโอน
หรอื ปล่อยให้อาหารเย็นลงกอ่ น จากอาหารไปส่อู ากาศ หากปลอ่ ยอาหารไว้สกั พกั อณุ หภมู ิ
ของอาหารจะเรมิ่ คงท่ีและเท่ากบั อุณหภูมขิ องอากาศ พลงั งานความรอ้ นนวี้ ่า สมดลุ ความรอ้ น
โดยความร้อนทลี่ ดลงของสารที่มีอณุ หภมู ติ า่ กวา่ จะเท่ากับ
ความร้อนที่เพิ่มข้ึนของสารท่ีอณุ หภูมติ า่ กว่า

สูตรการถ่ายโอนความร้อน

Q Q=สญู เสีย ไดร้ บั โดยที่ Qสญู เสยี หมายถงึ พลังงานความรอ้ นท่สี ารหนง่ึ สูญเสยี ใหอ้ ีกสารหนง่ึ
Qสญู เสีย หมายถงึ พลงั งานความรอ้ นที่สารหน่งึ ไดร้ บั มาจากสารทส่ี ญู เสยี ความรอ้ น