พลังงานความร้อน
พลังงานความร้อนเป็นพลังงานรูปหนึ่งที่สามารถทำงานได้และเปลี่ยนรูปมาจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง จากดวงอาทิตย์ พลังงานไฟฟ้า พลังงานความร้อนใต้พิภพ หรือเกิดจากปฏิกิริยาเคมี พลังงานเหล่านี้ล้วนแต่มีความสำคัญในการทำกิจกรรมต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต
อุณหภูมิ
การบอกค่าพลังงานความร้อนของสารต่าง ๆ ว่าร้อนมาหรือน้อยเพียงใดนั้น นักวิทยาศาสตร์เรียกนะดับความร้อนของสารเหล่านั้นว่า อุณหภูมิ (temperature) เครื่องมือที่ใช้สำหรับวัดอุณหภูมิเรียกว่า เทอร์มอมิเตอร์ (thermometer) เทอร์โมมิเตอร์ มักผลิตมาจากปรอทหรือแอลกอฮอล์ เมื่อของเหลวได้รับความร้อนจะมีการขยายตัวไปตามช่องเล็กๆ ซึ่งมีสเกลบอกอุณหภูมิเป็นตัวเลข มีหน่วยเป็นองศาเซลเซียส หรือองศาฟาเรนไฮต์
หน่วยที่ใช้วัดอุณหภูมิ
1. องศาเซลเซียส ( oC )
2. องศาฟาเรนไฮต์ ( oF)
3. เคลวิน ( K )
ในการเปลี่ยนแปลงหน่วยวัดอุณหภูมิจากหน่วยหนึ่งไปยังอีกหน่วยหนึ่งใช้สูตรความสัมพันธ์ดังนี้
oC/5 = oF -32/9 = K - 273/5
ตัวอย่าง อุณหภูมิร่างกายของคนเราปกติคือ 37 องศาเซลเซียส จะมีค่าเท่าใดในหน่วยองศาฟาเรนไฮต์
วิธีทำ จากสูตร oC/5 = oF-32/9
37/5 = oF-32/9
7.4 x 9 = oF - 32
66.6 = oF - 32
oF = 66.6 + 32
= 98.6 oF
ดังนั้นอุณหภูมิร่างกายของคนปกติจะเท่ากับ 98.6 ฟาเรนไฮต์
การถ่ายโอนพลังงานความร้อน
การถ่ายเทหรือถ่ายโอนพลังงานความร้อนมีหลายแบบดังนี้
1. การนำความร้อน
การนำความร้อนเป็นการส่งผ่านความร้อนที่ต้องมีตัวกลาง ตัวกลางจะไม่เคลื่อนที่ แต่ความร้อนจะเคลื่อนที่ไปตามเนื้อของตัวกลาง เช่นการเผาด้านหนึ่งของแท่งเหล็ก ความร้อนจะเคลื่อนที่ไปตามเนื้อของแท่งเหล็กจนทำให้ปลายอีกข้างร้อนตามไปด้วย การนำความร้อนของวัตถุแต่ละชนิดไม่เท่ากัน เช่น เหล็กจะนำความร้อนได้ดีกว่า แท่งแก้ว วัตถุที่นำความร้อนได้เร็วเรียกว่า ตัวนำความร้อน วัตถุที่นำความร้อนได้ไม่ดีหรือช้า เรียกว่า ฉนวนความร้อน
2. การพาความร้อน
การพาความร้อนเป็นการส่งผ่านความร้อนที่มีการเคลื่อนที่ของตัวกลาง เช่น การที่เรานั่งรอบกองไฟแล้วรู้สึกร้อน ก็เพราะอากาศได้พาเอาความร้อนเคลื่อนที่มีถูกตัวเรา
3. การแผ่รังสีความร้อน
การแผ่รังสีความร้อน เป็นการถ่ายโอนพลังงานความร้อนจากจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่ง ซึ่งความร้อนที่ออกจากแหล่งกำเนิดจะอยู่ในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สามารถเคลื่อนที่ไปยังอีกจุดหนึ่งโดยไม่ต้องอาศัยตัวกลางและมีอัตราเร็วในการเคลื่อนที่สูงมาก
สมดุลความร้อน
สมดุลความร้อน หมายถึง การที่วัตถุมีอุณหภูมิสูงถ่ายโอนพลังงานความร้อนให้กับวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำจนกระทั่งวัตถุทั้งสองมีอุณหภูมิเท่ากันแล้วจึงจะหยุดการถ่ายโอนพลังงาน
การขยายตัวของวัตถุ
เมื่อวัตถุได้รับพลังงานความร้อน ทำให้อุณหภูมิในวัตถุเพิ่มขึ้น วัตถุจะขยายตัว และเมื่อวัตถุคายพลังงานความร้อนทำให้อุณหภูมิของวัตถุลดลง วัตถุจะหดตัว
การนำความรู้เกี่ยวกับการขยายตัวของวัตถุไปใช้ประโยชน์
1. การออกแบบบ้านให้ระบายความร้อนได้ดี
จากการขยายตัวของแก๊สได้นำมาใช้ในการออกแบบบ้านทรงไทยให้มีใต้ถุนสูง หน้าจั่วหลังคาสูงมากและมีช่องอากาศเพื่อให้อากาศร้อนที่ลอยตัวสูงขึ้นระบายออกมาจากบ้านได้ดี ทำให้มีอากาศเย็นจากภายนอกเคลื่อนเข้ามาแทนที่
2. การสร้างบอลลูน
การเป่าลมร้อนเข้าไปในบอลลูน ทำให้อากาศที่อยู่ภายในบอลลูนร้อนและลอยสูงขึ้น เมื่อมีปริมาณมากจะทำให้บอลลูนสามารถลอยตัวได้
3. การสร้างตัวควบคุมอุณหภูมิ
จากความรู้เกี่ยวกับขยายตัวของของแข็งได้นำมาใช้ในการสร้างตัวควบคุมอุณหภูมิ เพื่อใช้ในการทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าต่าง ๆ เช่น เครื่องปรับอากาศ เตารีดไฟฟ้า หม้อหุงข้าวไฟฟ้า เป็นต้น
4. การสร้างสะพานหรือรางรถไฟ
การสร้างสะพานหรือรางรถไฟมักจะเว้นระยะห่างระหว่างรอยต่อของสะพานหรือรางรถไฟเล็กน้อย เพื่อป้องกันการขยายตัวของเหล็กเมื่ออากาศร้อนจัด หรือเมื่อเกิดการเสียดสีกับล้อรถจนทำให้เกิดความร้อน
การดูดกลืนแสงและการคายความร้อน
เมื่อพลังงานความร้อนตกกระทบวัตถุต่าง ๆ วัตถุเหล่านั้นจะมีการดุดกลืนพลังงานความร้อนเอาไว้โดยวัตถุแต่ละชนิดจะมีความสามารถในการดูดกลืนพลังงานความร้อนได้ไม่เท่ากัน ซึ่งวัตถุสีดำหรือสีเข้มจะสามารถดูดกลืนพลังงานความร้อนได้มากกว่าวัตถุสีขาวหรือสีอ่อน
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น