ความร้อน การเปลี่ยนสถานะ และการส่งผ่าน (2)

ยอดวิว 0

แบบฝึกหัด

EASY

ความร้อน การเปลี่ยนสถานะ และการส่งผ่าน (2) (ชุดที่ 1)

เนื้อหา

อุณหภูมิ

เทอร์โมมิเตอร์ (Thermometer)

เทอร์โมมิเตอร์ (Thermometer)  คือ เครื่องมือที่ใช้สำหรับวัดอุณหภูมิ

การสร้างเทอร์โมมิเตอร์ อาศัยคุณสมบัติของ

  • การขยายตัวของของเหลวหรือแก๊ส เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น 
  • การหดตัวเมื่ออุณหภูมิลดลง
  • ของเหลวที่บรรจุในเทอร์โมมิเตอร์นั้นส่วนใหญ่จะใช้ปรอท เพราะปรอทนำความร้อนได้ดี มีการขยายตัวและหดตัวได้รวดเร็ว แต่ปรอทเองก็มีข้อจำกัดในการใช้เช่นกัน คือ ผิวที่มันวาวของปรอททำให้มองเห็นได้ยาก แข็งตัวที่อุณหภูมิต่ำมาก ๆ และปรอทเป็นสารพิษอาจเกิดอันตรายหากเทอร์โมมิเตอร์เกิดแตกหัก
  • ของเหลวชนิดอื่นที่มีการนำมาใช้แทนปรอท เช่น แอลกอฮอล์ ทั้งนี้เนื่องจากแอลกอฮอล์สามารถใช้งานในที่อุณหภูมิต่ำมาก ๆ ได้ โดยที่ไม่แข็งตัว อีกทั้งแอลกอฮอล์ขยายตัวได้ดีกว่าปรอทถึง 6 เท่า อย่างไรก็ตามไม่สามารถนำไปใช้ในที่ซึ่งมีอุณหภูมิสูงๆ ได้ เพราะแอลกอฮอล์จะเดือดเปลี่ยนสถานะกลายเป็นไอได้ง่าย

สเกลอุณหภูมิ

  • องศาฟาเรนไฮต์ กาเบรียล ฟาเรนไฮต์ (Gabrial Fahrenheit) ได้
    • กำหนดให้ระดับที่ปรอทลดลงต่ำสุดเท่ากับ 0°F เมื่อใช้น้ำแข็งและเกลือผสมน้ำ
    • กำหนดให้จุดหลอมละลายของน้ำแข็งเท่ากับ 32°F และจุดเดือดของน้ำเท่ากับ 212°F
  • องศาเซลเซียส แอนเดอส์ เซลเซียส (Anders Celsius) ได้ออกแบบสเกลเทอร์มอมิเตอร์ให้อ่านได้ง่ายขึ้น โดยมี
    • จุดหลอมละลายของน้ำแข็งเท่ากับ 0°C
    • จุดเดือดของน้ำเท่ากับ 100°C
  • เคลวิน (องศาสัมบูรณ์) ลอร์ด เคลวิน (Lord Kelvin) ผู้ค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างความร้อนและอุณหภูมิว่า ณ อุณหภูมิ -273°C อะตอมของสสารจะไม่มีการเคลื่อนที่ และจะไม่มีสิ่งใดหนาวเย็นไปกว่านี้ได้อีก 
    • เขาจึงกำหนดให้ 0 K = -273°C (ไม่ต้องใช้เครื่องหมาย ° กำกับหน้าอักษร K) สเกลองศาสัมบูรณ์หรือเคลวิน เช่นเดียวกับองศาเซลเซียสทุกประการ เพียงแต่ +273 เข้าไป เมื่อต้องการเปลี่ยนเคลวินเป็นเซลเซียส

ความสัมพันธ์ของสเกลอุณหภูมิ

ระยะสเกลฟาเรนไฮต์   = 212°F – 32°F = 180°F
ระยะสเกลเซลเซียส    = 100°C – 0°C  = 100°C
สเกลทั้งสองมีความแตกต่างกัน = 180/100 = 1.8
ความสัมพันธ์ของสเกลทั้งสองจึงเป็นดังนี้

       °F = (1.8 X °C) + 32
       °C = (°F -32) / 1.8

 fraction numerator degree C over denominator 5 end fraction equals fraction numerator degree R over denominator 4 end fraction equals fraction numerator degree F minus 32 over denominator 9 end fraction equals fraction numerator K minus 273 over denominator 5 end fraction