วิชา วิทย์ฯ ฟิสิกส์ ม. ต้น ตอนที่ 05 - 06
เรื่อง ความร้อน โดย พี่ฟาร์ม ปิยะวัฒน์ วินุราช สถาบันกวดวิชา We By The Brain
อุณหภูมิ (Temperature) คือ ระดับของความร้อน
วัตถุที่มีอุณหภูมิสูง มีพลังงานความร้อนมาก
วัตถุที่มีอุณหภูมิต่่า มีพลังงานความร้อนน้อย
เครื่องมือวัดอุณหภูมิ คือ เทอร์โมมิเตอร ์
อุณหภูมิคืออะไร
เทอร์โมมิเตอร์ในหน่วยต่าง ๆ จุดเดือด ค่าที่อ่านได ้
จุดเยือกแข็ง
100 ๐C
C
0 ๐C
๐C
212 ๐F 80 ๐R
F R K
32 ๐C 0 ๐R
K X
๐F ๐R K X
B.P
F.P
373 K
273 K
F.P. หรือ Freezing Point หรือ จุดเยือกแข็ง B.P. หรือ Boling Point หรือ จุดเดือด
ถ้าต้องการเปลี่ยนหน่วยจากระบบหนึ่งไปเป็นอกีระบบหนึง่ สามารถท่าได้โดยใช้หลัก ค่าที่อ่านได้ - จุดเยือกแข็ง
จ่านวนช่องสเกล **สัดส่วนของ จะมีค่าเท่ากันเสมอทกุระบบอณุหภูม*ิ*
จะได้สูตรการเปลี่ยนหน่วยอุณหภูม ิ
**สัดส่วนของ X – F.P. B.P – F.P.
= = = =
C F - 32 R K - 273 20(X – F.P.) 5 9 4 5 B.P. – F.P.
= = = =
1. อุณหภูม ิ30๐C มีค่าเป็นกี่องศาฟาเรนไฮต์ องศาโรเมอร์และกี่เคลวิน
อุณหภูม ิBATTLE
C F - 32 R K - 273 20(X – F.P.) 5 9 4 5 B.P. – F.P.
= = = =
2. เทอร์โมมิเตอร์ของพี่ฟาร์มมี่ น่าไปวัดจุดเยือกแข็งของน้่า พบว่า เยือกแข็งที่ -20 องศา และวัดจุดเดือดของน้่าได้ 130 องศา ถ้าน่าเทอร์โมมิเตอร์ฟาร์มม่ีมาวัดอุณหภูมิของเหลว X พบว่า ได้ค่า 55 องศา จงหาค่าอุณหภูมิในหน่วย ๐C
3. อังศุมาลินวัดอุณหภูมิของน้่าโดยอ่านคา่เป็นแบบเซลเซียส และโรเมอร์รวมกันได้ 45 องศา ถามว่าอุณหภูมิของน้่ามีค่ากี่ ๐C
เมื่อให้ความร้อนแก่สารบริสุทธิ์จะเกิดการเปลี่ยนแปลงตามแผนภาพ
ดูดความร้อน
คายความร้อน
แก๊ส ของเหลว ของแข็ง กลายเป็นไอ
ควบแน่น
หลอมเหลว
แข็งตัว
อุณหภูมิจะเกิดการเปลี่ยนแปลงดังกราฟ อุณหภูมิ (๐C)
การกลายเป็นไอ ความร้อนแฝง การกลายเป็นไอ
ความร้อนแฝง การ
หลอมเหลว
เวลา
จุดหลอมเหลว การหลอมเหลว B C
D E
F
0 0
100 จุดเดือด
ความร้อนที่ท่าให้เกิดการเปลี่ยนอุณหภูมิ ความจุความร้อน (Heat Capacity : C) คือ ปริมาณความร้อนที่ท่าให้มวลทั้งก้อนมอีุณหภูมิเปลี่ยนไป 1 หน่วยองศา
ความจุความร้อนจ่าเพาะ (Specific Heat Capacity : c) คือ ปริมาณความร้อนที่ท่าให้มวล 1 หน่วย มีอุณหภูมเิปลี่ยนไป 1 หน่วยองศา
QC
T Q C T
Q mc TQ
cm T
C mc
เมื่อ Q = พลังงานความร้อน หน่วย cal หรือ J m = มวล หน่วย g หรือ kg T = อุณหภูมิที่เปลี่ยน หน่วย ๐C หรือ K C = ความจุความร้อน หน่วย cal/g หรือ J/K c = ความจุความร้อนเพาะ หน่วย cal/g ๐C หรือ J/kgK
Q C T Q mc T C mc
ความร้อนที่ท่าให้สสารเปลี่ยนสถานะ เรียก ความร้อนแฝง (Latent Heat)
ความร้อนแฝงจ่าเพาะ (Specific Latent Heat) คือ ปริมาณความร้อนที่ท่าให้มวล 1 หน่วย เปลี่ยนสถานะ
ดังนั้น L = Q = mL
Q = พลังงานความร้อน หน่วย cal หรือ J m = มวล หน่วย g หรือ kg L = ความร้อนแฝงจ่าเพาะ หน่วย cal/g หรือ J/kg
Q m
1. น่้าแข็งมวล 20 กรัม อุณหภูมิ -10๐C เปล่ียนสถานะเป็นน่้า ที่อุณหภูมิ 30 ๐C ต้องใช้ความร้อนเท่าใด ก่าหนด ความจุความร้อนจ่าเพาะของน้่าแข็ง = 0.5 cal/g๐C ความร้อนแฝงจ่าเพาะของการหลอมเหลวของน้่าแข็ง = 80 cal/g ความจุความร้อนจ่าเพาะของน้่า = 1 cal/g
1. 2,400 แคลอรี ่ 2. 2,300 แคลอรี ่3. 2,000 แคลอรี ่ 4. 1,800 แคลอรี ่
ความร้อนและการเปลี่ยนแปลง BATTLE
1. น้่าแข็งมวล 20 กรัม อุณหภูมิ -10๐C เปลี่ยนสถานะเป็นน้่า ที่อุณหภูมิ 30 ๐C ต้องใช้ความร้อนเท่าใด ก่าหนด ความจุความร้อนจ่าเพาะของน้่าแข็ง = 0.5 cal/g๐C ความร้อนแฝงจ่าเพาะของการหลอมเหลวของน้่าแข็ง = 80 cal/g ความจุความร้อนจ่าเพาะของน้่า = 1 cal/g
1. น้่าแข็งมวล 20 กรัม อุณหภูมิ -10๐C เปลี่ยนสถานะเป็นน้่า ที่อุณหภูมิ 30 ๐C ต้องใช้ความร้อนเท่าใด ก่าหนด ความจุความร้อนจ่าเพาะของน้่าแข็ง = 0.5 cal/g๐C ความร้อนแฝงจ่าเพาะของการหลอมเหลวของน้่าแข็ง = 80 cal/g ความจุความร้อนจ่าเพาะของน้่า = 1 cal/g
1. 2,400 แคลอรี ่ 2. 2,300 แคลอรี ่3. 2,000 แคลอรี ่ 4. 1,800 แคลอรี ่
2. เมื่อให้ความร้อนแก่สารมวล 2 kg อย่างสม่่าเสมอ พบว่ามีความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิ (K) กับปริมาณความร้อน ดังรูป จงหาความจุความร้อนจ่าเพาะของสารน้ี (แนวMWIT)
1. 0.075 kJ/kg.K 2. 0.125 kJ/kg.K 3. 0.265 kJ/kg.K 4. 0.300 kJ/kg.K
อุณหภูมิ (K)
ปริมาณความร้อน (kJ) 0 50 400 1,050
2,000 1,200 600
2. เมื่อให้ความร้อนแก่สารมวล 2 kg อย่างสม่่าเสมอ พบว่ามีความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิ (K) กับปริมาณความร้อน ดังรูป จงหาความจุความร้อนจ่าเพาะของสารน้ี (แนวMWIT)
1. 0.075 kJ/kg.K 2. 0.125 kJ/kg.K 3. 0.265 kJ/kg.K 4. 0.300 kJ/kg.K
อุณหภูมิ (K)
ปริมาณความร้อน (kJ) 0 50 400 1,050
2,000 1,200 600
3. จงหาอุณหภูมิผสมของกาแฟ 10 กรัม อุณหภูมิ 10๐C ผสมกับน้่า 150 กรัม อุณหภูมิ 90๐C ก่าหนดให้ความจุความร้อนจ่าเพาะของของเหลวทั้งสองมีค่าเท่ากับน้่า
สมดุลความร้อน BATTLE
3. จงหาอุณหภูมิผสมของกาแฟ 10 กรัม อุณหภูมิ 10๐C ผสมกับน้่า 150 กรัม อุณหภูมิ 90๐C ก่าหนดให้ความจุความร้อนจ่าเพาะของของเหลวทั้งสองมีค่าเท่ากับน้่า
1. 100 g 2. 200 g 3. 400 g 4. 800 g
4. น้่าอุ่นมวล 880 g มีอุณหภูมิ 80๐C จะต้องใสน่้่าแข็งที่ 0๐C กี่กรัมเพื่อจะท่าให้น้่ามีอุณหภูมิ 30๐C ก่าหนดให้ค่าความร้อนแฝงจ่าเพาะของน้่าแข็งเท่ากับ 80 cal/g และค่าความจุความร้อนจ่าเพาะของน้่าบริสุทธิ์เท่ากับ 1 cal/g๐C
1. 100 g 2. 200 g 3. 400 g 4. 800 g
4. น้่าอุ่นมวล 880 g มีอุณหภูมิ 80๐C จะต้องใสน่้่าแข็งที่ 0๐C กี่กรัมเพื่อจะท่าให้น้่ามีอุณหภูมิ 30๐C ก่าหนดให้ค่าความร้อนแฝงจ่าเพาะของน้่าแข็งเท่ากับ 80 cal/g และค่าความจุความร้อนจ่าเพาะของน้่าบริสุทธิ์เท่ากับ 1 cal/g๐C
5. ท่อพีวีซีปลายปิดทั้งสองข้างยาวกว่า 50 เซนติเมตรเล็กน้อย เมื่อบรรจุเม็ดโลหะเล็ก ๆ ไว้ภายในจ่านวนหนึง่ ปรากฏว่าจุดศูนย์กลางมวลของเม็ดโลหะสามารถเคลื่อนที่อยู่ระหว่างระยะทาง 50 เซนติเมตรพอดี เดิมอุณหภูมิของเมด็โลหะเป็น 28.2 องศาเซลเซียส เมื่อพลิกกระบอกพีวีซีอย่างรวดเร็วเพื่อให้เม็ดโลหะตกอย่างอิสระภายใต้แรงดึงดดูของโลกดว้ยความเร็วต้นศูนย ์ในระยะทาง 50 เซนติเมตร จ่านวน 200 ครั้ง ปรากฏว่าอุณหภูมขิองเม็ดโลหะเปลี่ยนเป็น 30.2 องศาเซลเซียส จงค่านวณหาค่าความจุความร้อนจ่าเพาะของโลหะนี้ในหน่วย kJ/kg.K (ก่าหนด g = 9.8 m/s2)
50 CM