ບົດຄວາມຟີຊິກສາດກ່ຽວກັບປະກົດການທຳມະຊາດ ແລະ ອື່ນໆທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຟີຊິກສາດ.
ເຂົ້າໃຈລະບົບ ແລະ ສິ່ງແວດລ້ອມ
ລະບົບແມ່ນວັດຖຸ ຫຼື ກຸ່ມຂອງວັດຖຸທີ່ກຳລັງສຶກສາ. ວັດຖຸອື່ນໆໃນຈັກກະວານເອີ້ນວ່າສະພາບແວດລ້ອມ. ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວ, ລະບົບຈະຖືກແຍກອອກຈາກສະພາບແວດລ້ອມຂອງມັນໂດຍ "ການແບ່ງສ່ວນ/ຕົວຈຳກັດ/ຕົວແຍກ".
ຕົວຢ່າງ, ສົມມຸດວ່າພວກເຮົາຕ້ອງການສືບສວນນໍ້າໃນກະຕຸກກະຕຸກ. ນໍ້າພາຍໃນກະຕຸກປະກອບເປັນລະບົບ, ໃນຂະນະທີ່ອາກາດ ແລະ ວັດຖຸອື່ນໆທີ່ຢູ່ນອກກະຕຸກປະກອບເປັນສິ່ງແວດລ້ອມ. ຝາຂອງກະຕຸກ, ທັງແກ້ວພາຍໃນ ແລະ ພາດສະຕິກພາຍນອກ, ເຮັດໜ້າທີ່ເປັນຕົວແບ່ງ. ກະຕຸກນໍ້າແມ່ນຕົວຢ່າງໜຶ່ງ.
ເຂົ້າໃຈຄວາມຮ້ອນແຝງ
ຖ້າທ່ານໃສ່ ເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມແບບບາຫຼອດ ເຂົ້າໄປໃນພາຊະນະທີ່ມີສ່ວນປະສົມຂອງນ້ຳເຢັນ ແລະ ນ້ຳກ້ອນ, ທ່ານຈະສັງເກດເຫັນວ່າຫຼັງຈາກເຄື່ອນທີ່ລົງມາ, ໜ້າດິນຂອງບາຫຼອດຈະນິ້ງ ຫຼື ບໍ່ເຄື່ອນທີ່ອີກຕໍ່ໄປ. ໜ້າດິນຂອງບາຫຼອດຈະຢຸດເຄື່ອນທີ່ຫຼັງຈາກຮອດຈຸດລະລາຍຂອງນ້ຳ ຫຼື ຈຸດແຂງຕົວ ຂອງນ້ຳ (0 oC ). ຖ້າພາຊະນະເປີດ, ຄວາມຮ້ອນຈະໄຫຼຈາກອາກາດທີ່ອຸນຫະພູມສູງກວ່າໄປຫາສ່ວນປະສົມຂອງນ້ຳກ້ອນ ແລະ ນ້ຳທີ່ອຸນຫະພູມຕ່ຳກວ່າ. ຄວາມຮ້ອນເພີ່ມເຕີມຈາກອາກາດເຮັດໃຫ້ນ້ຳກ້ອນລະລາຍ. ເມື່ອນ້ຳກ້ອນລະລາຍ, ອຸນຫະພູມ ຂອງສ່ວນປະສົມຂອງນ້ຳກ້ອນ ແລະ ນ້ຳຈະປ່ຽນແປງບໍ? ເມື່ອນ້ຳກ້ອນລະລາຍ, ອຸນຫະພູມຂອງສ່ວນປະສົມຂອງນ້ຳ ແລະ ນ້ຳກ້ອນຈະບໍ່ປ່ຽນແປງ.
ຄວາມຮ້ອນຈຳເພາະ (c) ແມ່ນປະລິມານ ຄວາມຮ້ອນ (Q) ທີ່ຕ້ອງການເພື່ອເພີ່ມ ອຸນຫະພູມ (T) ຂອງໜຶ່ງໜ່ວຍມວນ (m) ຂອງວັດຖຸຂຶ້ນໜຶ່ງອົງສາ. ສູດສຳລັບ c ແມ່ນ:
ລະບົບຫົວໜ່ວຍສາກົນ ແມ່ນ J/Kg K.
ຄວາມຮ້ອນຈຳເພາະຂອງ ວັດຖຸປ່ຽນແປງໄປຕາມອຸນຫະພູມ. ຖ້າການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມບໍ່ໃຫຍ່ເກີນໄປ, ຄ່າສາມາດຖືວ່າຄົງທີ່. ຕໍ່ໄປນີ້ແມ່ນຄ່າຂອງ c ສຳລັບວັດຖຸຫຼາຍຢ່າງທີ່ຄວາມກົດດັນ 1 atm ແລະອຸນຫະພູມ 20 ° C (ໄດ້ຮັບຈາກການທົດລອງ).
ຖ້າວັດຖຸທີ່ມີອຸນຫະພູມແຕກຕ່າງກັນສຳຜັດກັນ, ຄວາມຮ້ອນ ຈະເຄື່ອນທີ່ຈາກວັດຖຸທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງກວ່າໄປຫາວັດຖຸທີ່ມີອຸນຫະພູມຕ່ຳກວ່າ ຕາມທຳ ມະຊາດ . ການຖ່າຍໂອນຄວາມຮ້ອນຈະຢຸດລົງເມື່ອວັດຖຸທັງສອງ ບັນລຸສົມດຸນທາງຄວາມຮ້ອນ . ອາດເວົ້າໄດ້ວ່າ ການຖ່າຍໂອນຄວາມຮ້ອນ ເຮັດໃຫ້ເກີດການປ່ຽນແປງ ຂອງອຸນຫະພູມ ຂອງວັດຖຸທີ່ສຳຜັດກັນ. ໂດຍອີງໃສ່ຄຳອະທິບາຍສັ້ນໆນີ້, ສະຫຼຸບໄດ້ວ່າ ຄວາມຮ້ອນ (Q) ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບ ວັດຖຸ ແລະ ການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມ (delta T) ຂອງວັດຖຸນັ້ນ. ແຕ່ລະວັດຖຸມີມວນສານ (m) ແລະ ປະເພດຂອງວັດຖຸກໍ່ແຕກຕ່າງກັນເຊັ່ນກັນ.
ຫົວໜ່ວຍ ຄວາມຮ້ອນ ແມ່ນແຄລໍຣີ (ຫຍໍ້ວ່າ kal). ແຄລໍຣີແມ່ນປະລິມານຄວາມຮ້ອນທີ່ຕ້ອງການເພື່ອເພີ່ມອຸນຫະພູມຂອງນ້ຳ 1 ກຣາມຂຶ້ນ 1 C ( ຈາກ 14,5 oC ຫາ 15,5 oC ຢ່າງແນ່ນອນ ) . ປະ ລິມານຄວາມຮ້ອນທີ່ຕ້ອງການຈະແຕກຕ່າງກັນໄປສຳລັບ ອຸນຫະພູມ ນ້ຳທີ່ແຕກຕ່າງກັນ . ສຳລັບປະລິມານຄວາມຮ້ອນເທົ່າກັນ, ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງອຸນຫະພູມນ້ຳ 1 C ຈະເກີດຂຶ້ນລະຫວ່າງ 14,5 oC ແລະ 15,5 oC ເທົ່ານັ້ນ . ຫົວໜ່ວຍຄວາມຮ້ອນທີ່ມັກໃຊ້, ໂດຍສະເພາະເພື່ອສະແດງຄ່າພະລັງງານຂອງອາຫານ, ແມ່ນກິໂລແຄລໍຣີ (kcal). 1 kcal = 1000 ແຄລໍຣີ. ຊື່ອື່ນສຳລັບ 1 kcal = 1 ແຄລໍຣີ (ຕົວພິມໃຫຍ່ K). ຫົວໜ່ວຍຄວາມຮ້ອນສຳລັບລະບົບອັງກິດແມ່ນ Btu (ຫົວໜ່ວຍຄວາມຮ້ອນອັງກິດ). 1 Btu = ປະລິມານຄວາມຮ້ອນທີ່ຕ້ອງການເພື່ອເພີ່ມອຸນຫະພູມຂອງນ້ຳ 1 ປອນຂຶ້ນ 1 F ( ຈາກ 63 oF ຫາ 64 oF ຢ່າງແນ່ນອນ ).
ເຂົ້າໃຈຄວາມຜິດປົກກະຕິຂອງນໍ້າ
ທຸກໆວັດຖຸຈະຂະຫຍາຍ (ປະລິມານເພີ່ມຂຶ້ນ) ເມື່ອອຸນຫະພູມຂອງວັດຖຸເພີ່ມຂຶ້ນ ແລະ ຫົດຕົວ (ປະລິມານຫຼຸດລົງ) ເມື່ອ ອຸນຫະພູມ ຂອງວັດຖຸຫຼຸດລົງ. ນ້ຳຍັງຂະຫຍາຍຕົວເມື່ອອຸນຫະພູມເພີ່ມຂຶ້ນ ແລະ ຫົດຕົວເມື່ອອຸນຫະພູມຫຼຸດລົງ, ແຕ່ບໍ່ແມ່ນຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມ 0 ° C – 4 ° C. ລະຫວ່າງອຸນຫະພູມ 0 ° C ແລະ 4 ° C, ປະລິມານຂອງນ້ຳຈະຫຼຸດລົງ (ນ້ຳຫົດຕົວ) ເມື່ອອຸນຫະພູມເພີ່ມຂຶ້ນ. ຖ້າພວກເຮົາໃຫ້ຄວາມຮ້ອນແກ່ນ້ຳທີ່ອຸນຫະພູມ 0 ° C, ນ້ຳຈະຮ້ອນຂຶ້ນເທົ່າໃດ, ປະລິມານຂອງນ້ຳກໍ່ຈະຫຼຸດລົງຫຼາຍຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ. ຂະບວນການຫົດຕົວຈະຢຸດລົງເມື່ອນ້ຳມີອຸນຫະພູມ 4 ° C. ສູງກວ່າ 4 ° C, ປະລິມານຂອງນ້ຳຈະເພີ່ມຂຶ້ນ (ນ້ຳຂະຫຍາຍຕົວ) ເມື່ອອຸນຫະພູມເພີ່ມຂຶ້ນ. ໃນທາງກັບກັນ, ນ້ຳຈະຂະຫຍາຍຕົວ (ປະລິມານຂອງນ້ຳເພີ່ມຂຶ້ນ) ເມື່ອອຸນຫະພູມຫຼຸດລົງຈາກ 4 ° C ເປັນ 0 ° C. ຄວາມແປກປະຫຼາດຂອງນ້ຳນີ້ເອີ້ນວ່າ ຄວາມຜິດປົກກະຕິຂອງນ້ຳ.
ຖ້າທ່ານສັງເກດເບິ່ງສາຍໄຟຟ້າຢ່າງໃກ້ຊິດ, ທ່ານຈະສັງເກດເຫັນວ່າພວກມັນໂຄ້ງລົງຍ້ອນການຫລວມ. ເປັນຫຍັງສາຍໄຟຟ້າຈຶ່ງຖືກລະລາຍໂດຍເຈດຕະນາ, ແທນທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ເຄັ່ງຕຶງ? ຫຼັງຄາສ່ວນໃຫຍ່ໃນ Flores ແລະ Lembata, East Nusa Tenggara, ແມ່ນເຮັດດ້ວຍສັງກະສີ (Zn). ໃນເວລາກາງເວັນ ຫຼື ກາງຄືນ, ຫຼັງຄາສັງກະສີມີສຽງດັງ. ເປັນຫຍັງສັງກະສີຈຶ່ງມີສຽງດັງ? ຖ້າທ່ານອາໄສຢູ່ເທິງເກາະ Java, ທ່ານອາດຈະສັງເກດເຫັນທາງລົດໄຟ. ມີຊ່ອງຫວ່າງຢູ່ທີ່ຂໍ້ຕໍ່ລາງລົດໄຟ. ໜ້າທີ່ຂອງຊ່ອງຫວ່າງເຫຼົ່ານີ້ຢູ່ທີ່ຂໍ້ຕໍ່ລາງລົດໄຟແມ່ນຫຍັງ? ມີຫຼາຍສິ່ງຫຼາຍຢ່າງທີ່ທ່ານສາມາດຄິດ ແລະ ຖາມກ່ຽວກັບຫົວຂໍ້ ການຂະຫຍາຍ.
ຖ້າພວກເຮົາ ປັບວັດ ແທກອຸນຫະພູມປະເພດຕ່າງໆ, ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ ເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມແບບບາຫຼອດ ແລະ ເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມແບບເຫຼົ້າ, ຂະໜາດຂອງເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມທັງສອງຈະຄືກັນພຽງແຕ່ຢູ່ທີ່ 0 oC (ຫຼື 32 oF ) ແລະ 100 oC (ຫຼື 212 oF ). ຖ້າພວກເຮົາໃຊ້ເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມທັງສອງເພື່ອວັດແທກອຸນຫະພູມອາກາດ, ຕົວເລກທີ່ສະແດງໂດຍເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມແຕ່ລະອັນຈະບໍ່ຄືກັນ. ມັນອາດຈະເປັນວ່າ ເຄື່ອງວັດແທກ ອຸນຫະພູມແບບບາຫຼອດ ສະແດງ 48 oC , ໃນຂະນະທີ່ເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມແບບເຫຼົ້າສະແດງ 46 oC . ນີ້ແມ່ນຍ້ອນວ່າອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວຂອງບາຫຼອດ ແລະ ເຫຼົ້າແຕກຕ່າງກັນ. ເຊັ່ນດຽວກັນກັບເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມປະເພດອື່ນໆ, ເຊັ່ນເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມແບບໂລຫະສອງຊັ້ນ, ແລະອື່ນໆ. ຂະໜາດອຸນຫະພູມທີ່ກຳນົດດ້ວຍວິທີນີ້ແມ່ນຂຶ້ນກັບຄຸນສົມບັດຂອງວັດສະດຸທີ່ນຳໃຊ້.
ມາດຕາສ່ວນ Celsius ແລະ Fahrenheit ແມ່ນມາດຕາສ່ວນອຸນຫະພູມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ຖ້າອຸນຫະພູມຂອງວັດຖຸຖືກວັດແທກ ແລະ ສະແດງອອກເປັນ Celsius ແລະ ຫຼັງຈາກນັ້ນພວກເຮົາຕ້ອງການສະແດງອຸນຫະພູມຂອງວັດຖຸເປັນ Fahrenheit, ພວກເຮົາຈະປ່ຽນຈາກ Celsius ເປັນ Fahrenheit. ໃນພາກນີ້, ພວກເຮົາຮຽນຮູ້ວິທີການປ່ຽນ ຫຼື ປະຕິບັດ ການວັດແທກອຸນຫະພູມ.
ທີ່ຄວາມກົດດັນ 1 atm, ອຸນຫະພູມຈຸດນ້ຳກ້ອນສຳລັບເຄື່ອງວັດອຸນຫະພູມເຊນຊຽດ = 0 oC, ໃນຂະນະທີ່ມາດຕະຖານອຸນຫະພູມຟາເຣນຮາຍ = 32 oF. ໃນທາງກັບກັນ, ທີ່ຄວາມກົດດັນ 1 atm, ອຸນຫະພູມຈຸດໄອນ້ຳສຳລັບບາຫຼອດເຊວຊຽດ = 100 oC, ໃນຂະນະທີ່ມາດຕະຖານອຸນຫະພູມຟາເຣນຮາຍ = 212 oF. ສັງເກດຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້!
ປະເພດເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມ
ສຳລັບເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມທີ່ຈະໃຊ້ເພື່ອວັດແທກອຸນຫະພູມ, ມັນຈຳເປັນຕ້ອງໄດ້ກຳນົດໄວ້ໃນມາດຕາສ່ວນ. ມາດຕາສ່ວນບາຫຼອດ ທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປສອງຢ່າງ ຄື ມາດຕາສ່ວນເຊວຊຽດ ແລະ ມາດຕາສ່ວນຟາເຣນຮາຍ. ມາດຕາສ່ວນອຸນຫະພູມທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປທີ່ສຸດໃນອິນໂດເນເຊຍແມ່ນມາດຕາສ່ວນເຊວຊຽດ. ຊື່ອື່ນສຳລັບມາດຕາສ່ວນເຊວຊຽດແມ່ນມາດຕາສ່ວນເຊນຕິເກຣດ. ເຊນຕິເກຣດ = ໜຶ່ງຮ້ອຍຂັ້ນ. ມາດຕາສ່ວນຟາເຣນຮາຍມັກຖືກນຳໃຊ້ໃນສະຫະລັດອາເມລິກາ ຫຼື ປະເທດທີ່ມີລະດູໜາວໜາວເຢັນ. ມາດຕາສ່ວນອຸນຫະພູມທີ່ສຳຄັນໂດຍສະເພາະໃນວິທະຍາສາດແມ່ນມາດຕາສ່ວນຢ່າງແທ້ຈິງ ຫຼື ມາດຕາສ່ວນເຄລວິນ. ມາດຕາສ່ວນເຄລວິນຈະຖືກປຶກສາຫາລືໃນພາຍຫຼັງ.
ມາດຕະຖານເຊວຊຽດ ແລະ ຟາເຣນຮາຍ ໃຊ້ຈຸດແຂງຕົວ ແລະ ຈຸດເດືອດຂອງນ້ຳເປັນຈຸດຄົງທີ່. ຈຸດແຂງຕົວຂອງສານແມ່ນອຸນຫະພູມທີ່ລະດັບຂອງແຂງ ແລະ ຂອງແຫຼວຢູ່ໃນ ສົມດຸນທາງຄວາມຮ້ອນ . ໃນທາງກັບກັນ, ຈຸດເດືອດຂອງສານແມ່ນອຸນຫະພູມທີ່ລະດັບຂອງແຫຼວ ແລະ ອາຍແກັສຢູ່ໃນສົມດຸນທາງຄວາມຮ້ອນ. ຈຸດແຂງຕົວ ແລະ ຈຸດເດືອດປ່ຽນແປງຕາມຄວາມດັນອາກາດສະເໝີ, ສະນັ້ນຄວາມດັນອາກາດຕ້ອງໄດ້ຮັບການກຳນົດກ່ອນ. ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວພວກເຮົາໃຊ້ຄວາມດັນມາດຕະຖານ, ເຊິ່ງແມ່ນ 1 atm (ໜຶ່ງບັນຍາກາດ). ບັນຍາກາດແມ່ນຫົວໜ່ວຍຂອງຄວາມດັນອາກາດ.