การขยายตัวเชิงความร้อน

อุณหภูมิ (Temperature) คือ คุณสมบัติ
ทางกายภาพของระบบ โดยจะใช้เพื่อแสดงถึงระดับพลังงานความร้อน เป็นการแทนความรู้สึกทั่วไปของ
คำว่า "ร้อน" และ "เย็น" โดยสิ่งที่มีอุณหภูมิสูงกว่า
จะถูกกล่าวว่าร้อนกว่า หน่วย SI ของอุณหภูมิ
คือ เคลวิน

ความร้อน (Heat) คือ การสั่นของโมเลกุลทำให้เกิดรูปแบบของพลังงานจลน์ ซึ่งเป็นพลังงานรูปหนึ่งที่เปลี่ยนมาจากพลังงานรูปอื่น เช่น พลังงานไฟฟ้า พลังงานกล พลังงานเคมี พลังงานนิวเคลียร์ หรืองาน เป็นต้น พลังงานความร้อนมีหน่วยเป็นจูล (Joule, J ) ในระบบเอสไอ (SI) แต่บางครั้งอาจบอกเป็นหน่วยอื่นได้ เช่น แคลอรี (cal) และบีทียู (BTU)

พลังงานความร้อน 1 แคลอรี่ คือพลังงานความร้อนที่ทำให้น้ำมวล 1 กรัม มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 องศาเซลเซียส (°C ) ในช่วง 14.5 °C ถึง 15.5 °C โดย 1 cal = 4.186 J
พลังงานความร้อน 1 บีทียู คือ พลังงานความร้อนที่ทำให้น้ำที่มีมวล 1 ปอนด์ มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 องศาฟาเรนไฮต์ (°F) ในช่วง 58.1 °F ถึง 59.1 °F โดย 1 BTU = 252 cal = 1055 J

ถ้านําวัตถุสองก้อนที่อุณหภูมิต่างกันมาสัมผัสกันก็จะเกิดการถ่ายเทความร้อนจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงกว่าไปยังวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า จนกว่าอุณหภูมิของวัตถุทั้งสองเท่ากันกระบวนการการถ่ายเทความร้อนจึงจะ
สิ้นสุดลง ณ จุดที่อุณหภูมิของวัตถุทั้งสองเท่ากันนี้
เราเรียกว่า สมดุลทางความร้อน (Thermal equilibrium)

การขยายตัวเนื่องจากความร้อน (Thermal expansion)

เมื่อวัตถุได้รับความร้อนจะมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างซึ่งโดยทั่วไปจะมีการขยายตัวขึ้นอยู่ การขยายตัว มี 3 แบบ ได้แก่

การขยายตัวเชิงเส้น (Linear expansion) พิจารณา เดิมวัตถุมีความยาว $L subscript 0$ มีอุณหภูมิ $T subscript 0$
เมื่อได้รับความร้อนเพิ่มจนอุณหภูมิเป็น T และความยาวเป็น L ส่วนที่ยืดออกไป $capital delta L equals L minus L subscript 0$ จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความยาวเดิมและอุณหภูมิที่เปลี่ยนไปดังสมการ
$capital delta L equals alpha L subscript 0 capital delta T$
( $alpha$ คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น (coefficient of linear expansion, $degree C to the power of negative 1 end exponent$ ))
การขยายตัวเชิงพื้นที่ (Area expansion) พิจารณาวัตถุรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า กว้าง a ยาว b ที่อุณหภูมิ T ใด ๆ จะได้ความสัมพันธ์ว่า
$capital delta A equals gamma A subscript 0 capital delta T$
( $gamma$ คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวตามพื้นที่
มีค่าเท่ากับ $2 alpha$ )
การขยายตัวเชิงปริมาตร (Volume expansion) พิจารณาของแข็งที่มีสมบัติเหมือนกันทุกทิศทาง ปริมาตรเดิม V₀ เมื่อ อุณหภูมิเปลี่ยนไปเป็น T ปริมาตรใหม่ที่ได้จะมีค่าเท่ากับ V ในทำนองเดียวกัน สามารถหาความสัมพันธ์ได้ดัง สมการ
$capital delta V equals beta v subscript 0 capital delta T$
(β คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวตามปริมาตรเท่ากับ $3 alpha$ )

ความร้อน การเปลี่ยนสถานะ และการส่งผ่าน (1)

แบบฝึกหัด

ความร้อน การเปลี่ยนสถานะ และการส่งผ่าน (1) (ชุดที่ 1)

ความร้อน การเปลี่ยนสถานะ และการส่งผ่าน (1) (ชุดที่ 2)

ความร้อน การเปลี่ยนสถานะ และการส่งผ่าน (1) (ชุดที่ 3)

เนื้อหา

การขยายตัวเชิงความร้อน

การขยายตัวเนื่องจากความร้อน (Thermal expansion)

บทเรียน

ติดต่อเรา

ติดตามเรา

เราในสื่ออื่นๆ