วิชา วิทย์ฯ ฟิสิกส์ ม. ต้น ตอนที่ 05 - 06

เรื่อง ความร้อน โดย พี่ฟาร์ม ปิยะวัฒน์ วินุราช สถาบันกวดวิชา We By The Brain

บทที่ 3 ความร้อน (HEAT)

ความร้อน (HEAT) คือ พลังงานรูปหนึ่ง

สะสมอยู่ในรูปพลังงานจลน์ของโมเลกุลวัตถุ

ความร้อนคืออะไร

อุณหภูมิ คือ ความร้อน รึเปล่าน้า........

อุณหภูมิคืออะไร

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*ิ*

**สัดส่วนของ X – F.P. B.P – F.P.

= = = =

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

ท่าให้เกิดการเปลี่ยนแปลง

ความร้อนท่าอะไรได้บ้าง ??

อุณหภูม ิ สถานะ อย่างใดอย่างหนึง่ ทีละอย่าง

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

สรุป ::

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

50 CM