หน่วยที่ 5 พลังงานความร้อน

5หนว่ ยการเรยี นรูท้ ี่ พลังงาน
ความร้ อน
พลังงานความร้อนกับชวี ิตประจาวัน

เทอร์มอมเิ ตอร์และหน่วยวัดอุณหภมู ิ

ผลของความร้อนท่มี ีต่อการเปล่ียนแปลง
ของสารและสมดุลความร้ อน
การถ่ ายโอนพลังงานความร้ อนและการใช้
ประโยชน์

1. พลังงานความร้อนกับชวี ติ ประจาวนั

พลังงานความร้อนซ่งึ เป็ นพลังงานรูปหน่ึง ไม่สามารถมองเหน็ ได้
แต่รับรู้ได้จากการสัมผัส
ส่ิงมีชีวติ ได้รับพลังงานความร้อนจากหลายแหล่ง เช่น พลังงาน
ความร้อนจากดวงอาทติ ย์ พลังงานความร้อนจากปฏกิ ริ ิยาเคมี
พลังงานความร้อนใต้พภิ พ พลังงานความร้อนจากเชือ้ เพลิงชนิดต่าง ๆ

พลังงานความร้อนท่เี ก่ียวข้องกับชวี ติ ประจาวัน

แก๊สหุงต้ม เชือ้ เพลิงแต่ละชนิดจะให้พลงั งานความร้อนไม่เท่ากัน นา้ มนั ดิบ
นา้ มนั เบนซิน ถ่าน
นา้ มนั ก๊าด แก๊สหงุ ต้ม 11,158 (kcal/kg)
นา้ มันดเี ซล นา้ มันเบนซิน 10,444 (kcal/kg) แอลกอฮอล์
นา้ มันก๊าด 10,313 (kcal/kg) ฟื น
นา้ มันดีเซล 10,235 (kcal/kg)
นา้ มันดบิ 10,093 (kcal/kg)
ถ่าน 6,900 (kcal/kg)
แอลกอฮอล์ 6,460 (kcal/kg)
ฟื น 3,820 (kcal/kg)

บอมบ์แคลอริมิเตอร์ (bomb calorimeter)
คอื เคร่ืองมือวัดค่าความร้อนในเชอื้ เพลิง

ปริมาณความร้อนของสารวดั เป็ นหน่วยแคลอรี
โดยกาหนดให้ 1 แคลอรี หมายถงึ

ปริมาณความร้อนท่ีทาให้นา้ มวล 1 กรัม (g) มีอุณหภมู ิเพ่มิ ขนึ้ 1ºC
1 แคลอรี (cal) มีค่าประมาณ 4.2 จูล (J)

2. เทอร์มอมเิ ตอร์และหน่วยวดั อุณหภมู ิ

เคร่ืองมือท่ใี ช้วดั ระดับความร้อน เยน็ คอื เทอร์มอมเิ ตอร์ และระดับ
ความร้อน เยน็ ในวตั ถุเรียกว่า อุณหภมู ิ

เทอร์มอมเิ ตอร์มลี ักษณะเป็ นแท่งแก้วใส มรี ูเล็ก ๆ เป็ นหลอด
ตรงกลาง ส่วนปลายล่างของเทอร์มอมเิ ตอร์ทาเป็ นกระเปาะ
ส่วนใหญ่จะบรรจุปรอทหรือแอลกอฮอล์ผสมสี

เม่อื ปลายกระเปาะของเทอร์มอมเิ ตอร์ไปสัมผัสกับส่งิ ใด
ของเหลวท่บี รรจุอย่ภู ายในจะได้รับการถ่ายโอนความร้อน แล้วเกดิ
การขยายตวั ขึน้ ไปตามหลอดตรงกลางของเทอร์มอมเิ ตอร์

หลักปฏบิ ตั ใิ นการใช้เทอร์มอมเิ ตอร์วัดอุณหภมู ิ

1. ใช้กระเปาะเทอร์มอมิเตอร์จุ่มหรือสัมผัสกับส่ิงท่ตี ้องการจะวดั อุณหภมู ิเสมอ และ
ระมัดระวงั ไม่ให้กระเปาะแตะด้านข้างหรือก้นภาชนะ

2. ให้ก้านเทอร์มอมิเตอร์ตงั้ ตรงในแนวด่งิ
3. อ่านค่าอุณหภมู ิเม่ือระดบั ของเหลวขนึ้ ไปจนหยุดน่ิงแล้ว
4. ขณะอ่านค่าอุณหภมู ิ ต้องให้สายตาอย่ใู นระดับเดยี วกบั ระดบั ของเหลวใน
เทอร์มอมิเตอร์ เพ่อื ให้อ่านค่าได้ถกู ต้อง ไม่คลาดเคล่ือน
5. อ่านอุณหภมู ิขณะท่กี ระเปาะเทอร์มอมิเตอร์ยงั สัมผัสส่ิงท่ีวัดอยู่

ข้อควรระวังในการใช้เทอร์มอมเิ ตอร์

1. เน่ืองจากกระเปาะของเทอร์มอมิเตอร์บางและแตกง่าย เวลาใช้จงึ ควรระมัดระวัง
ไม่ให้กระเปาะไปกระทบกบั ของแขง็ ๆ แรง ๆ

2. ไม่ควรใช้เทอร์มอมิเตอร์วัดส่งิ ท่มี ีอุณหภมู ิแตกต่างกันมาก ๆ ในเวลาต่อเน่ืองกัน
เพราะกระเปาะจะขยายตวั และหดตวั อย่างรวดเร็วทาให้เสียหายได้

3. เม่ือใช้เสร็จแล้วควรล้างทาความสะอาด เช็ดให้แห้ง แล้วเกบ็ รักษาไว้ในท่ปี ลอดภยั

หน่วยท่ใี ช้ในการวัดอุณหภมู ิ

1. หน่วยองศาเซลเซยี ส (ºC) ท่แี บ่งมาตราส่วนโดย º º K ºR
C Fนักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดนช่ืออันเดอร์ส เซลซอิ ัส (Anders
Celsius)

2. หน่วยองศาฟาเรนไฮต์ (ºF) คดิ แบ่งมาตราส่วนโดย
นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันช่ือ กาบริเอล ดานิเอล
ฟาเรนไฮต์ (Gabriel Daniel Fahrenheit)

3. หน่วยเคลวนิ (K) เป็ นหน่วยในระบบเอสไอ
คิดแบ่ งมาตราส่ วนโดยนักวิทยาศาสตร์ ชาวอังกฤษช่ ือ
ลอร์ด เคลวนิ (Lord Kelvin)

4. หน่วยองศาโรเมอร์ (ºR) คดิ แบ่งมาตราส่วนโดย
นักวิทยาศาสตร์ชาวฝร่ังเศสช่ือ เรอเน่ อังตวน เฟโชต์ เดอ
โรเมอร์ (René Antoine Ferchault de Réaumur)

จุดเยอื กแขง็ จุดเดือดของนา้ และจานวนช่องของการแบ่งมาตราส่วน
ของหน่วยวดั อุณหภมู ิของเทอร์มอมิเตอร์ในหน่วย ºC ºF K และ ºR

หน่วย จุดเยือกแขง็ จุดเดอื ด จานวนช่องของการแบ่งมาตราส่วน
ของนา้ ของนา้ (ช่อง)
องศาเซลเซียส 0 100 100
องศาฟาเรนไฮต์ 32 212 180
เคลวนิ 273 373 100
องศาโรเมอร์ 0 80
80

เราสามารถเปล่ียนหน่วยวดั อุณหภมู ขิ องระบบหน่ึงไปเป็ นหน่วยวดั อุณหภมู ขิ อง
อีกระบบหน่ึงได้ โดยใช้วธิ ีการเทยี บบัญญัตไิ ตรยางศ์ ดงั ตวั อย่าง ดงั นี้



เม่ือวัดอุณหภมู ิ จากระบบองศาเซลเซยี สได้ 50C และจากระบบ

องศาฟาเรนไฮต์ได้ 122F พบว่า อัตราส่วนระหว่าง อุณหภมู ทิ ่อี ่านได้

ลบด้วยจุดเยอื กแขง็ ต่อจุดเดือดลบด้วยจุดเยอื กแขง็ ของทงั้ สองระบบ

จะมีค่าเท่ากัน 50 - 0 122 - 32
100 - 0 212 - 32
คือ =

อุณหภูมิท่อี ่านได้ - จุดเยอื กแขง็ ของ C = อุณหภมู ทิ ่อี ่านได้ - จุดเยอื กแขง็ ของ F = อุณหภมู ทิ ่อี ่านได้ - จุดเยือกแข็ง ของ K = อุณหภมู ิท่อี ่านได้ - จุดเยอื กแข็ง ของ R
จุดเดอื ด - จุดเยอื กแขง็ จุดเดอื ด - จุดเยือกแขง็ จุดเดือด - จุดเยอื กแข็ง
จุดเดือด - จุดเยอื กแขง็



3. ผลของความร้อนท่มี ีต่อการเปล่ยี นแปลงของสารและสมดุลความร้อน

3.1 ผลของความร้อนท่มี ีต่อการหดตัวและขยายตวั ของสาร

สารเม่อื ได้รับความร้อนหรือคายความร้อน ปริมาตรจะเกดิ การเปล่ียนแปลง
หากได้รับความร้อนเกดิ การขยายตัวกจ็ ะมีปริมาตรเพ่มิ ขนึ้
เม่อื คายความร้อนเกดิ การหดตวั ก็จะมีปริมาตรลดลง
ดงั นัน้ เม่อื นาฝาขวดท่ปี ิ ดแน่นไปแช่ในนา้ ร้อน จะเกดิ การขยายตัวทาให้ฝาเปิ ดได้ดังภาพ

ลักษณะของฝาขวดก่อนและหลังแช่นา้ ร้อน

3.2 ปริมาณความร้อนท่ใี ช้ในการเปล่ียนแปลงของสาร

การท่สี ารได้รับความร้อน (ดดู ความร้อน) หรือสูญเสียความร้อน (คายความร้อน)
ส่งผลให้สารเปล่ียนสถานะได้

การเปล่ียนแปลงอุณหภมู ิของนา้ เม่ือได้รับความร้อนและคายความร้อน

นา้ แขง็  นา้
ถ้าต้องการทาให้นา้ แขง็ มวล 1 กรัม เกดิ การหลอมเหลวกลายเป็ น
ของเหลวได้หมด โดยท่อี ุณหภมู ไิ ม่เปล่ียนแปลง จะต้องให้ปริมาณ
ความร้อน 80 แคลอรี เรียกค่าปริมาณความร้อนนีว้ ่า ความร้อนแฝง
จาเพาะของการหลอมเหลวของนา้

ปริมาณความร้อนแฝงของการหลอมเหลวสามารถคานวณได้จากผลคณู ระหว่างมวลของสาร
กับความร้อนแฝงจาเพาะของการหลอมเหลว สรุปเป็ นสมการได้ ดงั นี้

นา้ กลายเป็ นไอ
ความร้อนแฝงจาเพาะของการกลายเป็ นไอนา้  ปริมาณความร้อนท่ีทาให้นา้ มวล 1 กรัม
กลายเป็ นไอได้หมด โดยท่ีอุณหภมู ิไม่เปล่ียนแปลง มีค่า 540 แคลอรีต่อกรัม

ความร้อนแฝงของการหลอมเหลว หมายถงึ ปริมาณพลังงานความร้อนท่ใี ช้ในการ
เปล่ียนสถานะของของแขง็ เป็ นของเหลว โดยอุณหภมู ไิ ม่เปล่ียนแปลง

ความร้อนแฝงจาเพาะของการหลอมเหลว หมายถงึ ปริมาณพลังงานความร้อน
ท่ที าให้สารท่เี ป็ นของแขง็ มวล 1 หน่วย เปล่ียนสถานะเป็ นของเหลว 1 หน่วย โดยอุณหภมู ิ
ไม่เปล่ียนแปลง ซ่งึ ความร้อนแฝงจาเพาะของนา้ แขง็ มีค่าประมาณ 80 แคลอรีต่อกรัม

ความร้อนแฝงของการกลายเป็ นไอ หมายถงึ ปริมาณพลังงานความร้อนท่ใี ช้ในการ
เปล่ียนสถานะของของเหลวกลายเป็ นไอ โดยอุณหภมู ิไม่เปล่ียนแปลง

ความร้อนแฝงจาเพาะของการกลายเป็ นไอ หมายถงึ ปริมาณพลังงานความร้อน
ท่ที าให้สารท่เี ป็ นของเหลวมวล 1 หน่วย เปล่ียนสถานะเป็ นแก๊ส โดยอุณหภมู ิไม่เปล่ียนแปลง
ซ่ึงความร้อนแฝงจาเพาะของการกลายเป็ นไอของนา้ เดอื ด มีค่าประมาณ 540 แคลอรีต่อกรัม

ปริมาณความร้อนท่ีใช้ในการลดหรือเพ่มิ อุณหภมู ขิ องสาร สามารถคานวณได้จาก

ผลคูณระหว่างมวลของสารกับความจุความร้อนจาเพาะของสารกับอุณหภมู ิท่ี

เปล่ียนแปลงไป สรุปเป็ นสมการได้ ดงั นี้ Q = mct

เม่ือ Q = ปริมาณความร้อนใช้ในการลดหรือเพ่มิ อุณหภมู ิของสารนัน้ (แคลอรี)
m = มวลของสาร (กรัม)
c = ความจุความร้อนจาเพาะของสาร (แคลอรี/กรัม-องศาเซลเซยี ส)
t = อุณหภูมิท่เี ปล่ียนแปลงไป อาจเพ่มิ ขนึ้ หรือลดลง

สรุปปริมาณความร้อนท่ใี ช้ในการทาให้
นา้ แข็งท่ี 0 ºC กลายเป็ นไอได้ทงั้ หมด

3.3 สมดุลความร้อน

เม่ือนาสสารท่มี ีอุณหภมู ติ ่างกันมาผสมเข้าด้วยกันหรือนามาสัมผัสกันจะมีการ
ถ่ายโอนความร้อนเกิดขนึ้ จากสสารท่มี อี ุณหภมู สิ ูงกว่าไปสู่ท่มี ีอุณหภมู ติ ่ากว่าจนกระท่ัง
มีอุณหภมู เิ ท่ากัน เรียกว่า การเกิดสมดุลความร้อน ส่วนอุณหภมู ขิ องวตั ถุขณะท่เี กิด
สมดุลความร้อน เรียกว่า อุณหภมู ผิ สม

วตั ถุท่มี อี ุณหภมู สิ ูงจะคายความร้อนออกมาแล้วมีปริมาณความร้อนลดลง
วตั ถุท่มี อี ุณหภมู ติ ่าจะรับความร้อนแล้วมีปริมาณความร้อนเพ่มิ ขึน้

สมดุลความร้ อน อุณหภมู ผิ สม

สรุปเป็ นสมการได้ ดังนี้
ปริมาณความร้อนท่ีสูญเสีย = ปริมาณความร้อนท่ีได้รับ

Q สูญเสีย = Q ได้รับ



การถ่ ายโอนพลังงานความร้ อนและการใช้ ประโยชน์

การถ่ายโอนพลังงานความร้อนนีส้ ามารถแบ่งได้เป็ น 3 ลักษณะ คอื
การพาความร้อน การนาความร้อน และ การแผ่รังสี

การพาความร้อน การนาความร้อน การแผ่รังสี

การพาความร้ อน

เม่ือต้ มน้า ในส่ วนล่ างจะได้ รั บ
ความร้ อนก่ อน เกิดการขยายตัวแล้ ว
เคล่ือนท่ีขึน้ ไปด้านบน นา้ ส่วนท่ีเย็นกว่า
ความหนาแน่ นมากกว่ าก็จะจมลงมา
แทนท่ี ทาให้ เกิดการเคล่ือนท่ีของนา้
ไปท่ัวทัง้ ภาชนะท่ีใช้ต้มนา้ และมีการพา
ความร้ อนเคล่ื อนท่ีไปด้ วย เรี ยกว่ า
การพาความร้ อน ซ่ึงต้องอาศัยตัวกลาง
ท่ีได้ รับความร้ อนแล้ วเคล่ือนท่ีมาเอา
ความร้ อนนั้นไปด้ วยเรี ยกว่ า ตัวพา
ความร้ อน

การพาความร้ อน เม่ืออนุภาคของของเหลวและแก๊สได้รับความร้อน มีพลังงานจลน์สูงขนึ้
เคล่ือนท่ีเร็ว เรียกว่า ตวั พาความร้อน และอนุภาคห่างจากกันมากขนึ้ ทาให้มี
อากาศร้ อนออก ความหนาแน่นลดลงจะลอยตวั ขนึ้ ไปด้านบนโดยพาความร้อนไปด้วย อนุภาคท่ี
อย่ขู ้างเคยี งจะเคล่ือนท่เี ข้ามาแทนท่ี เกดิ การพาความร้อน หลักการนีส้ ามารถ
นาไปใช้ประโยชน์ในชวี ติ ประจาวนั ได้

อากาศเยน็ เข้า

 การสร้างปล่องควันจากเตาไฟ  พัดลมระบายอากาศตดิ ตัง้ ใน
โรงงานอุตสาหกรรม
 การออกแบบบ้านให้ระบายความร้อนได้ดี

การนาความร้ อน การถ่ายโอนพลังงานความร้อน จากท่ีท่ีมีอุณหภูมิสูงไปยังท่ี
ท่ีมีอุณหภูมิต่ากว่า โดยอาศัยวัตถุตัวกลางซ่งึ ไม่ได้เคล่ือนท่ีไปด้วย
เรียกว่า การนาความร้อน วัตถุตัวกลางท่ยี อมให้พลังงานความร้อน
ผ่านได้ดีเรียกว่า ตัวนาความร้ อน ได้แก่ โลหะต่าง ๆ ส่วนวัตถุ
ตัวกลางท่ีไม่ ยอมให้ พลังงานความร้ อ นผ่ านได้ ดีเรี ยกว่ า
ฉนวนความร้อน ได้แก่ อโลหะต่าง ๆ

 อุปกรณ์ในครัวท่เี ป็ นโลหะนาความร้อน  การทาอาหารท่หี ้มุ ด้วยกระดาษฟอยล์
และท่มี ือจบั เป็ นฉนวนความร้อน

การแผ่รังสี การถ่ายโอนพลังงานความร้อนออกไปโดยรอบ โดยไม่ต้อง
อาศัยตัวกลางใดๆ ทงั้ สนิ้ เรียกว่า การแผ่รังสี

 วัตถุท่มี สี ีมดื คลา้ จะดดู กลืนรังสีความร้อนได้มากกว่าวัตถุสีขาว

 วัตถุท่มี ีผวิ เรียบหรือเป็ นมันเงา และมีสีสว่าง เช่น กระจก จะสะท้อน
รังสีความร้อนได้ดี ส่วนวตั ถุท่มี ผี ิวขรุขระและสีมืด ๆ คลา้ ๆ จะดดู กลืน
รังสีความร้ อนได้ ดี