ข่าว O-NET/GAT/PAT
ข่าวการศึกษา
คะแนน แอดมิชชั่น
สูงสุด-ต่ำสุด
คณิตศาสตร์
วิทยาศาสตร์
ฟิสิกส์ - เคมี - ชีวะ
ฟิสิกส์
บทเรียนฟิสิกส์
ศัพท์ฟิสิกส์
แบบฝึกหัดฟิสิกส์
เคมี
ชีววิทยา
ภาษาอังกฤษ
ภาษาไทย
ดาราศาสตร์
ประวัติศาสตร์
มุมคนเก่ง
คลังข้อสอบเก่า
คลังความรู้หลักสูตรเก่า
I.Q. Tests
 

 

หน้าแรก | มุมนักเรียน | หน้าแรกฟิสิกส์-เคมี-ชีวะ | หน้าแรกฟิสิกส์ | บทเรียนฟิสิกส์

บทเรียนฟิสิกส์
   

ความร้อน : พลังงานภายในของระบบ
 
ระดับชั้น : มัธยม 5

ความร้อน (1) ความร้อน (2) ก๊าซอุดมคติ ทฤษฎีจลน์ของก๊าซ (1)
ทฤษฎีจลน์ของก๊าซ (2) พลังงานภายในของระบบ การประยุกต์ (1) การประยุกต์ (2)


ระบบประกอบด้วยสิ่งต่างๆ ที่อยู่ในขอบเขตที่ต้องการศึกษา เช่น ระบบโมเลกุลของก๊าซ จะประกอบด้วยโมเลกุลของก๊าซทุกตัวในภาชนะที่ต้องการศึกษา พลังงานภายในของระบบ คือพลังงานทั้งหมดของโมเลกุลของก๊าซในระบบนั้น

สำหรับก๊าซธรรมชาติ สถานการณ์จะมีความซับซ้อนขึ้น เพราะโมเลกุลของก๊าซมีแรงกระทำต่อกัน ดังนั้น ในแต่ละขณะพลังงานศักย์ทั้งหมดจึงขึ้นกับตำแหน่งของโมเลกุลทุกตัว

เพราะก๊าซอุดมคติไม่มีแรงใดๆ กระทำต่อโมเลกุลไม่ว่าจะเป็นแรงหรือแรงโน้มถ่วงของโลก ดังนั้น พลังงานทั้งหมดของโมเลกุลจึงเป็นพลังงานจลน์แต่เพียงอย่างเดียว ด้วยเหตุนี้ผลรวมของพลังงานจลน์ทั้งหมดของโมเลกุลก็คือพลังงาภายใน U ของก๊าซนั่นเอง ดังนั้น



จากสมการ (10.10)

12345678901234567890123456789012(10.13)

สำหรับก๊าซอุดมคติในภาชนะปิดที่ N จะคงตัว พลังงานภายในจึงขึ้นกับอุณหภูมิเท่านั้น

กฎของความร้อน

ความร้อน คือ พลังงานที่สามารถถ่ายโอนจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้เพราะที่ทั้งสองมีความแตกต่างของอุณหภูมิ ถ้านำวัตถุ 2 ก้อน ที่มีอุณหภูมิแตกต่างกันมาสัมผัสกัน จะมีการถ่ายโอนของความร้อนจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงไปยังวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำ การไหลนี้เกิดเมื่อมีความแตกต่างของอุณหภูมิ หาได้เกิดจากความแตกต่างของพลังงานภายในไม่ วัตถุจะถ่ายโอนพลังงานความร้อนกันจนกระทั่งมีอุณหภูมิเท่ากัน สถานการณ์ที่วัตถุไม่มีการถ่ายโอนความร้อนเมื่อมีอุณหภูมิเท่ากันนี้ เรียกว่า วัตถุทั้งสองอยู่ในสภาพสมดุลทางความร้อน

กฎข้อที่ศูนย์ของอุณหพลศาสตร์แถลงว่า ถ้าวัตถุ A และวัตถุ B อยู่ในสภาวะสมดุลทางความร้อน และวัตถุ A กับวัตถุ C อยู่ในสภาวะสมดุลทางความร้อนแล้ว วัตถุ B และวัตถุ C ก็จะอยู่ในสภาวะสมดุลทางความร้อนด้วย กล่าวคือมีอุณหภูมิเท่ากันด้วย

อุณหพลศาสตร์ คือ การศึกษาที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนพลังงานความร้อน และงานที่ระบบกระทำหรือถูกกระทำโดยสิ่งแวดล้อม ถ้าระบบรับพลังงานความร้อน Q จากสิ่งแวดล้อม และทำงานได้ W ให้กับสิ่งแวดล้อม พร้อมกันนั้นระบบก็มีพลังงานภายในเปลี่ยนไป ΔU หรือ U2 - U1

12345678901234567890123456789(10.14)

หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งได้ว่าความร้อนที่ระบบได้รับเท่ากับพลังงานภายในของระบบที่เพิ่มขึ้นบวกกับงานที่ระบบได้รับจากสิ่งแวดล้อม จึงเห็นได้ว่ากฎข้อที่หนึ่งนี้คือกฎการอนุรักษ์พลังงานนั่นเอง

งาน W ที่ระบบทำหรือรับจากสิ่งแวดล้อมจะเกิดขึ้นเมื่อมีการถ่ายโอนพลังงานโดยวิธีกลซึ่งมีแรงเข้ามาเกี่ยวข้อง ส่วนพลังงานความร้อน Q สามารถถ่ายโอนได้โดยอาศัยความแตกต่างของอุณหภูมิ อย่างไรก็ตาม งานอาจเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนได้ และในทางกลับกันพลังงานความร้อนก็อาจเปลี่ยนเป็นงานได้เช่นกัน

ถ้าพิจารณาการอัดก๊าซในกระบอกสูบ เมื่อออกแรงดันลูกสูบให้ก๊าซภายในกระบอกสูบมีปริมาณน้อยลง ในการทำงานให้กับระบบ W จะมีค่าเป็นลบ ถ้าไม่มีความร้อนออกจากก๊าซอุณหภูมิของก๊าซภายในกระบอกสูบจะสูงขึ้น พลังงานภายในระบบ U มากขึ้น นั่นคือ ΔU จะมีค่าเป็นลบ

ข้อสรุปเกี่ยวกับเครื่องหมายของ U W Q

ปริมาณ เครื่องหมาย
U พลังงานภายในระบบที่เพิ่มขึ้น +
พลังงานภายในระบบที่ลดลง -
W พลังงานที่ทำโดยระบบ +
พลังงานที่ให้กับระบบ -
Q ความร้อนเข้าสู่ระบ +
ความร้อนออกจากระบบ -

ถ้าระบบมีการเปลี่ยนแปลงน้อยๆ อาจใช้สัญลักษณ์ ΔQ แทน Q ΔU แทน U และ ΔW แทน W ได้ ดังกฎข้อที่ 1 จะเขียนได้เป็น

123456789012345678901234567890(10.15)



ที่มาข้อมูล : หนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐานและเพิ่มเติม ฟิสิกส์เล่ม 2. ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5
จำนวนคนอ่าน 20359 คน
   
 

© 2000 - 2014 www.myfirstbrain.com All Rights Reserved