4.1 อุณหภูมิและการวัด
ความร้อน
ความร้อน เป็นพลังงานรูปหนึ่งที่สะสมอยู่ในรูปพลังงานจลน์ของโมเลกุลของวัตถุ ความร้อนอาจเปลี่ยนมาจากพลังงานไฟฟ้า พลังงานกล พลังงานแสง และพลังงานความร้อนก็สามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานรูปอื่นได้
พลังงาน 1 แคลอรี่ คือ พลังงานความร้อนที่ทำให้น้ำมวล 1 กรัม มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 องศาเซลเซียส
โดย
1 cal = 4.2 J
1 g = 0.24 cal
อุณหภูมิ
อุณหภูมิ (Temperature) หมายถึง ระดับความร้อนของสาร ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อเราใส่พลังงานความร้อนให้กับสสาร อะตอมของมันจะเคลื่อนที่เร็วขึ้น ทำให้อุณหภูมิสูงขึ้น แต่เมื่อเราลดพลังงานความร้อน อะตอมของสสารจะเคลื่อนที่ช้าลง ทำให้อุณหภูมิลดต่ำลง
เทอร์มอมิเตอร์
โดยการ วัดระดับความร้อนของสิ่งนั้นๆ เครื่องมือที่ใช้วัดระดับความร้อน เรียกว่า "เทอร์มอมิเตอร์" ซึ่งทั่วไปนิยมใช้บอกองศาเซลเซียส และองศาฟาเรนไฮต์ การใช้โดยการให้กระเปาะเทอร์มอมิเตอร์สัมผัสกับสิ่งที่ต้องการวัดโดยตรงจริงๆ เท่านั้นและตั้งตรง อ่านสเกลต้องอ่านในระดับสายตาและระดับเดียวกับของเหลวในเทอร์มอมิเตอร์
หลักการทำงานของเทอร์มอมิเตอร์
ของเหลวที่บรรจุภายในเป็นปรอท หรือ แอลกอฮอล์ผสมสี นิยมใช้บิวทิลแอลกอฮอล์ และใส่สีแดงผสมลงไป เพื่อให้มองเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้นเหตุที่ใช้ของเหลวนี้เพราะมีคุณสมบัติในการขยายและหดตัว หลักการสำคัญของเทอร์มอมิเตอร์ มีอยู่ว่า สารเมื่อได้รับความร้อนจะขยายตัว และเมื่อลดความร้อนจะหดตัว หรือมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ มี 2 ชนิด
1. เทอร์มอมิเตอร์แบบธรรมดา เป็นเทอร์มอมิเตอร์ที่ใช้วัดอุณหภูมิทั่วๆ ไป โดยอาศัยหลักการของการขยายตัวของของเหลวเมื่อได้รับความร้อน และหดตัวเมื่อคายความร้อน
2. เทอร์มอมิเตอร์วัดไข้ เป็นเทอร์มอมิเตอร์ที่ใช้วัดอุณหภูมิของร่างกายโดยเฉพาะ มีขีดบอกอุณหภูมิระหว่าง 35 - 42
องศา มีการแบ่งช่องระหว่างองศาอย่างละเอียด
ของเหลวที่นิยมใช้บรรจุในเทอร์มอมิเตอร์ คือ ปรอท และแอลกอฮอล์
เทอร์มอมิเตอร์ที่ใช้ปรอท
ข้อดี
1. ขยายตัวทันทีเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ทำให้อ่านอุณหภูมิได้ละเอียด
2. เป็นตัวนำความร้อนที่ดี
3. ทึบแสงและสะท้อนแสงได้ดี
4. ไม่เกาะผิวหลอดแก้ว ทำให้เคลื่อนที่ขึ้นลงได้สะดวก ไม่มีการติดค้างหรือขาดตอน
5. เปลี่ยนสถานะเป็นไอยาก
ข้อเสีย
1. จะแข็งตัว ถ้าใช้ในบริเวณที่หนาวมากๆ ซึ่งปรอทมีจุดหลอมเหลวที่ -39 องศา และมีจุดเดือดที่ 357 องศา
2. ปรอทเป็นสารพิษ
เทอร์มอมิเตอร์ที่ใช้แอลกอฮอล์
ข้อดี
1. สามารถใช้ในบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำมากๆ ได้ เพราะมีจุดหลอมเหลวที่ -895 องศา และมีจุดเดือดที่ 117.7 องศา
2. ขยายตัวได้ดีกว่าปรอท 6 เท่า
3. ราคาถูกกว่า
ข้อเสีย
- ใช้ในบริเวณที่ที่ร้อนมากไม่ได้ เพราะแอลกอฮอล์จะเดือดที่อุณหภูมิต่ำกว่าปรอท
หน่วยวัดอุณหภูมิ
เทอร์มอมิเตอร์มีหน่วยวัดบอกอุณหภูมิ 4 หน่วย
จุดเดือด (Boiling Point) คือ จุดที่อุณหภูมิของน้ำกำลังเดือดเปลี่ยนสถานะกลายเป็นไอหรือจุดที่อุณหภูมิของไอน้ำกำลังเปลี่ยนสถานะกลายเป็นน้ำที่ความดันระดับน้ำทะเล
จุดเยือกแข็ง (Freezing Point) คือ จุดที่อุณหภูมิของน้ำแข็งกำลังเปลี่ยนสถานะกลายเป็นน้ำหรือจุดที่อุณหภูมิของน้ำกำลังเปลี่ยนสถานะกลายเป็นน้ำแข็งที่ความดันระดับน้ำทะเล
ถ้าเทอร์มอมิเตอร์แบบเซลเซียส ฟาเรนไฮต์ โรเมอร์ เคลวิน และแบบอื่นๆ อ่านอุณหภูมิได้ C, F, R, K และ X ตามลำดับ จะสามารถเทียบเปลี่ยนอุณหภูมิที่อ่านได้จาก
จะได้ว่า
F.P. คือ Freezing Point หรือจุดเยือกแข็งของน้ำ
B.P. คือ Boiling Point หรือจุดเดือดของน้ำ
หน่วยที่ใช้วัดปริมาณความร้อนในระบบต่างๆ
ระบบเมตริก ใช้พลังงานความร้อนในหน่วยของ แคลอรี่ (Cal) หรือกิโลแคลอรี่ (Kcal)
ระบบเอสไอ ใช้พลังงานความร้อนในหน่วยของ จูล (J) หรือกิโลจูล (KJ)
ระบบอังกฤษ ใช้พลังงานความร้อนในหน่วยของ บีทียู (Btu)
1 Cal = 4.2J หรือ 1 Kcal = 4,200J
ตัวอย่างที่ 1 อุณหภูมิที่สยามสแควร์วัดได้ 27 องศาเซลเซียส จะมีค่าเท่าใดในหน่วยระบบเอสไอ
วิธีทำ จาก K = C + 273
= 27 + 273
= 300 เคลวิน
ตัวอย่างที่ 2 ตอนเช้าเดินทางจากอำเภอเมือง จังหวัดเลย อุณหภูมิ 5 องศาเซลเซียส ไปภูกระดึง เมื่อขึ้นถึงยอดภูกระดึงอุณหภูมิของอากาศเป็น 28.4 องศาฟาเรนไฮต์ ที่อำเภอเมือง และยอดภูกระดึงมีอุณหภูมิต่างกันอย่างไร
วิธีทำ เราเปลี่ยนอุณหภูมิให้อยู่ในหน่วยเดียวกัน จึงจะเปรียบเทียบค่าได้ สำหรับข้อนี้เราเปลี่ยน
5 C ให้เป็นฟาเรนไฮต์ โดยใช้ความสัมพันธ์
C/5 = (F - 32)/92
แทนค่า 5/5 = (F-32)/9
F = 41
ดังนั้น อุณหภูมิที่อำเภอเมืองสูงกว่าที่ภูกระดึง 41 - 28.4 = 12.6 F
ตัวอย่างที่ 3 อุณหภูมิของร่างกายมนุษย์ 98.6?F คิดเป็นองศาเซลเซียส และเคลวิน ได้เท่าไร
วิธีทำ แปลงเป็นองศาเซลเซียส C/5 = (F - 32)/9
C/5 = (98.6 - 32)/9
c = (66.6 )/9 X 5
= 37 ํC
แปลงเป็นองศาเคลวิน = 37 + 273 K
= 310
ความร้อน
ความร้อน เป็นพลังงานรูปหนึ่งที่สะสมอยู่ในรูปพลังงานจลน์ของโมเลกุลของวัตถุ ความร้อนอาจเปลี่ยนมาจากพลังงานไฟฟ้า พลังงานกล พลังงานแสง และพลังงานความร้อนก็สามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานรูปอื่นได้
พลังงาน 1 แคลอรี่ คือ พลังงานความร้อนที่ทำให้น้ำมวล 1 กรัม มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 องศาเซลเซียส
โดย
1 cal = 4.2 J
1 g = 0.24 cal
อุณหภูมิ
อุณหภูมิ (Temperature) หมายถึง ระดับความร้อนของสาร ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อเราใส่พลังงานความร้อนให้กับสสาร อะตอมของมันจะเคลื่อนที่เร็วขึ้น ทำให้อุณหภูมิสูงขึ้น แต่เมื่อเราลดพลังงานความร้อน อะตอมของสสารจะเคลื่อนที่ช้าลง ทำให้อุณหภูมิลดต่ำลง
เทอร์มอมิเตอร์
โดยการ วัดระดับความร้อนของสิ่งนั้นๆ เครื่องมือที่ใช้วัดระดับความร้อน เรียกว่า "เทอร์มอมิเตอร์" ซึ่งทั่วไปนิยมใช้บอกองศาเซลเซียส และองศาฟาเรนไฮต์ การใช้โดยการให้กระเปาะเทอร์มอมิเตอร์สัมผัสกับสิ่งที่ต้องการวัดโดยตรงจริงๆ เท่านั้นและตั้งตรง อ่านสเกลต้องอ่านในระดับสายตาและระดับเดียวกับของเหลวในเทอร์มอมิเตอร์
หลักการทำงานของเทอร์มอมิเตอร์
ของเหลวที่บรรจุภายในเป็นปรอท หรือ แอลกอฮอล์ผสมสี นิยมใช้บิวทิลแอลกอฮอล์ และใส่สีแดงผสมลงไป เพื่อให้มองเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้นเหตุที่ใช้ของเหลวนี้เพราะมีคุณสมบัติในการขยายและหดตัว หลักการสำคัญของเทอร์มอมิเตอร์ มีอยู่ว่า สารเมื่อได้รับความร้อนจะขยายตัว และเมื่อลดความร้อนจะหดตัว หรือมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ มี 2 ชนิด
1. เทอร์มอมิเตอร์แบบธรรมดา เป็นเทอร์มอมิเตอร์ที่ใช้วัดอุณหภูมิทั่วๆ ไป โดยอาศัยหลักการของการขยายตัวของของเหลวเมื่อได้รับความร้อน และหดตัวเมื่อคายความร้อน
2. เทอร์มอมิเตอร์วัดไข้ เป็นเทอร์มอมิเตอร์ที่ใช้วัดอุณหภูมิของร่างกายโดยเฉพาะ มีขีดบอกอุณหภูมิระหว่าง 35 - 42
องศา มีการแบ่งช่องระหว่างองศาอย่างละเอียด
ของเหลวที่นิยมใช้บรรจุในเทอร์มอมิเตอร์ คือ ปรอท และแอลกอฮอล์
เทอร์มอมิเตอร์ที่ใช้ปรอท
ข้อดี
1. ขยายตัวทันทีเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ทำให้อ่านอุณหภูมิได้ละเอียด
2. เป็นตัวนำความร้อนที่ดี
3. ทึบแสงและสะท้อนแสงได้ดี
4. ไม่เกาะผิวหลอดแก้ว ทำให้เคลื่อนที่ขึ้นลงได้สะดวก ไม่มีการติดค้างหรือขาดตอน
5. เปลี่ยนสถานะเป็นไอยาก
ข้อเสีย
1. จะแข็งตัว ถ้าใช้ในบริเวณที่หนาวมากๆ ซึ่งปรอทมีจุดหลอมเหลวที่ -39 องศา และมีจุดเดือดที่ 357 องศา
2. ปรอทเป็นสารพิษ
เทอร์มอมิเตอร์ที่ใช้แอลกอฮอล์
ข้อดี
1. สามารถใช้ในบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำมากๆ ได้ เพราะมีจุดหลอมเหลวที่ -895 องศา และมีจุดเดือดที่ 117.7 องศา
2. ขยายตัวได้ดีกว่าปรอท 6 เท่า
3. ราคาถูกกว่า
ข้อเสีย
- ใช้ในบริเวณที่ที่ร้อนมากไม่ได้ เพราะแอลกอฮอล์จะเดือดที่อุณหภูมิต่ำกว่าปรอท
หน่วยวัดอุณหภูมิ
เทอร์มอมิเตอร์มีหน่วยวัดบอกอุณหภูมิ 4 หน่วย
จุดเดือด (Boiling Point) คือ จุดที่อุณหภูมิของน้ำกำลังเดือดเปลี่ยนสถานะกลายเป็นไอหรือจุดที่อุณหภูมิของไอน้ำกำลังเปลี่ยนสถานะกลายเป็นน้ำที่ความดันระดับน้ำทะเล
จุดเยือกแข็ง (Freezing Point) คือ จุดที่อุณหภูมิของน้ำแข็งกำลังเปลี่ยนสถานะกลายเป็นน้ำหรือจุดที่อุณหภูมิของน้ำกำลังเปลี่ยนสถานะกลายเป็นน้ำแข็งที่ความดันระดับน้ำทะเล
ถ้าเทอร์มอมิเตอร์แบบเซลเซียส ฟาเรนไฮต์ โรเมอร์ เคลวิน และแบบอื่นๆ อ่านอุณหภูมิได้ C, F, R, K และ X ตามลำดับ จะสามารถเทียบเปลี่ยนอุณหภูมิที่อ่านได้จาก
จะได้ว่า
F.P. คือ Freezing Point หรือจุดเยือกแข็งของน้ำ
B.P. คือ Boiling Point หรือจุดเดือดของน้ำ
หน่วยที่ใช้วัดปริมาณความร้อนในระบบต่างๆ
ระบบเมตริก ใช้พลังงานความร้อนในหน่วยของ แคลอรี่ (Cal) หรือกิโลแคลอรี่ (Kcal)
ระบบเอสไอ ใช้พลังงานความร้อนในหน่วยของ จูล (J) หรือกิโลจูล (KJ)
ระบบอังกฤษ ใช้พลังงานความร้อนในหน่วยของ บีทียู (Btu)
1 Cal = 4.2J หรือ 1 Kcal = 4,200J
ตัวอย่างที่ 1 อุณหภูมิที่สยามสแควร์วัดได้ 27 องศาเซลเซียส จะมีค่าเท่าใดในหน่วยระบบเอสไอ
วิธีทำ จาก K = C + 273
= 27 + 273
= 300 เคลวิน
ตัวอย่างที่ 2 ตอนเช้าเดินทางจากอำเภอเมือง จังหวัดเลย อุณหภูมิ 5 องศาเซลเซียส ไปภูกระดึง เมื่อขึ้นถึงยอดภูกระดึงอุณหภูมิของอากาศเป็น 28.4 องศาฟาเรนไฮต์ ที่อำเภอเมือง และยอดภูกระดึงมีอุณหภูมิต่างกันอย่างไร
วิธีทำ เราเปลี่ยนอุณหภูมิให้อยู่ในหน่วยเดียวกัน จึงจะเปรียบเทียบค่าได้ สำหรับข้อนี้เราเปลี่ยน
5 C ให้เป็นฟาเรนไฮต์ โดยใช้ความสัมพันธ์
C/5 = (F - 32)/92
แทนค่า 5/5 = (F-32)/9
F = 41
ดังนั้น อุณหภูมิที่อำเภอเมืองสูงกว่าที่ภูกระดึง 41 - 28.4 = 12.6 F
ตัวอย่างที่ 3 อุณหภูมิของร่างกายมนุษย์ 98.6?F คิดเป็นองศาเซลเซียส และเคลวิน ได้เท่าไร
วิธีทำ แปลงเป็นองศาเซลเซียส C/5 = (F - 32)/9
C/5 = (98.6 - 32)/9
c = (66.6 )/9 X 5
= 37 ํC
แปลงเป็นองศาเคลวิน = 37 + 273 K
= 310
ที่มา : http://www.tsk2.ac.th/krooaon/lesson3-1.html
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น