ບົດຄວາມ ຄຳນິຍາມຂອງຄວາມຮ້ອນ ຄວາມທຽບເທົ່າທາງກົນຈັກຂອງຄວາມຮ້ອນ ສົມຜົນຂອງຄວາມຮ້ອນ
1. ນິຍາມຂອງຄວາມຮ້ອນ
ຖ້າວັດຖຸທີ່ມີຄວາມແຕກຕ່າງຂອງອຸນຫະພູມແຕະກັນ, ຈະມີການຖ່າຍໂອນຄວາມຮ້ອນຈາກວັດຖຸທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງໄປຫາວັດຖຸທີ່ມີອຸນຫະພູມຕ່ຳ. ການຖ່າຍໂອນຄວາມຮ້ອນຈະຢຸດຫຼັງຈາກແຕະວັດຖຸທີ່ມີອຸນຫະພູມເທົ່າກັນ. ຕົວຢ່າງ, ຖ້າພວກເຮົາປະສົມນ້ຳຮ້ອນກັບນ້ຳເຢັນ, ຄວາມຮ້ອນມັກຈະຍ້າຍຈາກນ້ຳຮ້ອນໄປຫານ້ຳເຢັນ. ເມື່ອພວກເຮົາເອົາເຫຼັກຮ້ອນໃສ່ນ້ຳເຢັນ, ຄວາມຮ້ອນຈະຍ້າຍຈາກເຫຼັກໄປຫານ້ຳ. ຄວາມຮ້ອນຈະຢຸດໄຫຼຫຼັງຈາກເຫຼັກ ແລະ ນ້ຳມີອຸນຫະພູມເທົ່າກັນ. ເມື່ອພະຍາບານຕິດເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມໃສ່ຮ່າງກາຍຂອງທ່ານ, ຄວາມຮ້ອນຈະຍ້າຍຈາກ
ຮ່າງກາຍຂອງທ່ານໄປຫາເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມ. ການຖ່າຍໂອນຄວາມຮ້ອນຈະຢຸດລົງເມື່ອຮ່າງກາຍ ແລະ ເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມຂອງທ່ານມີອຸນຫະພູມເທົ່າກັນ. ຖ້າເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມທີ່ໃຊ້ແມ່ນເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມແບບປະລອດ, ເມື່ອຮ່າງກາຍ ແລະ ເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມຂອງທ່ານມີອຸນຫະພູມເທົ່າກັນ, ໜ້າຜິວຂອງເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມຈະຢຸດເຄື່ອນໄຫວ. ຕົວເລກທີ່ສະແດງຢູ່ເທິງໜ້າຜິວຂອງເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມແມ່ນອຸນຫະພູມຮ່າງກາຍຂອງທ່ານໃນເວລານັ້ນ.
ຕາມທຳມະຊາດແລ້ວ, ຄວາມຮ້ອນຈະເຄື່ອນຍ້າຍໂດຍອັດຕະໂນມັດຈາກວັດຖຸທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງໄປຫາ
ວັດຖຸທີ່ມີອຸນຫະພູມຕ່ຳ. ການຖ່າຍໂອນຄວາມຮ້ອນມັກຈະເຮັດໃຫ້ອຸນຫະພູມຂອງວັດຖຸທີ່ແຕະກັນມີຄວາມສະເໝີພາບກັນ. ໃນສະຕະວັດທີ 18, ນັກຟີຊິກສາດສົງໃສວ່າກະແສຄວາມຮ້ອນແມ່ນການເຄື່ອນທີ່ຂອງຂອງແຫຼວ, ເຊິ່ງເປັນຂອງແຫຼວຊະນິດໜຶ່ງທີ່ເບິ່ງບໍ່ເຫັນ (ຂອງແຫຼວແມ່ນສານທີ່ສາມາດໄຫຼໄດ້. ຂອງແຫຼວປະກອບມີຂອງແຫຼວ ແລະ ວັດສະດຸທີ່ເປັນອາຍແກັສ. ນ້ຳ (ຂອງແຫຼວ) ປະກອບມີຂອງແຫຼວເພາະມັນສາມາດໄຫຼໄດ້. ອາກາດຍັງປະກອບມີຂອງແຫຼວເພາະມັນສາມາດໄຫຼໄດ້). ຂອງແຫຼວດັ່ງກ່າວເອີ້ນວ່າແຄລໍຣີ. ທິດສະດີແຄລໍຣີບໍ່ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ອີກຕໍ່ໄປເພາະວ່າອີງຕາມຜົນຂອງການທົດລອງ, ການມີຢູ່ຂອງແຄລໍຣີນີ້ບໍ່ສາມາດພິສູດໄດ້. ໃນສະຕະວັດທີ 19, ນັກຟີຊິກສາດຊາວອັງກິດຊື່ James Prescott Joule (1818-1889) ໄດ້ຮຽນຮູ້ວິທີການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນແກ່ນ້ຳໃນພາຊະນະໂດຍໃຊ້ລໍ້ປັ່ນ.
ອີງຕາມຜົນຂອງການທົດລອງ, ຈູລ (Joule) ໄດ້ປຽບທຽບກັບນ້ຳຮ້ອນໂດຍໃຊ້ໄຟ. ເມື່ອແປວໄຟ ແລະ ພາຊະນະທີ່ມີນ້ຳສຳຜັດກັນ, ຄວາມຮ້ອນຈະເຄື່ອນທີ່ຈາກໄຟ (ອຸນຫະພູມສູງ) ໄປຫານ້ຳ (ອຸນຫະພູມຕ່ຳ). ຫຼັງຈາກປຽບທຽບລະຫວ່າງອຸນຫະພູມນ້ຳທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຍ້ອນການສຳຜັດກັບໄຟ ແລະ ອຸນຫະພູມນ້ຳທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຍ້ອນວຽກງານຂອງເຄື່ອງປັ່ນ, ຈູລ ໄດ້ສະຫຼຸບວ່າຄວາມຮ້ອນແມ່ນພະລັງງານທີ່ເຄື່ອນທີ່ຈາກວັດຖຸທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງໄປຫາວັດຖຸທີ່ມີອຸນຫະພູມຕ່ຳ. ຄວາມຮ້ອນບໍ່ແມ່ນພະລັງງານ (ຄວາມຮ້ອນບໍ່ແມ່ນພະລັງງານປະເພດໃດໜຶ່ງ, ເຊັ່ນ: ພະລັງງານຈົນ, ພະລັງງານທ່າແຮງ, ພະລັງງານເຄມີ, ແລະອື່ນໆ). ຄວາມຮ້ອນແມ່ນພະລັງງານທີ່ເຄື່ອນທີ່ຍ້ອນຄວາມແຕກຕ່າງຂອງອຸນຫະພູມ. ດັ່ງນັ້ນ, ເມື່ອຄວາມຮ້ອນໄຫຼຈາກວັດຖຸທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງໄປຫາວັດຖຸທີ່ມີອຸນຫະພູມຕ່ຳ, ພະລັງງານຈະເຄື່ອນທີ່ຈາກວັດຖຸທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງໄປຫາວັດຖຸທີ່ມີອຸນຫະພູມຕ່ຳ. ການຖ່າຍໂອນພະລັງງານຈະຢຸດຫຼັງຈາກວັດຖຸທີ່ສຳຜັດກັນບັນລຸອຸນຫະພູມດຽວກັນ.
2. ຫົວໜ່ວຍຄວາມຮ້ອນ ແລະ ທຽບເທົ່າກົນຈັກຂອງຄວາມຮ້ອນ
ຫົວໜ່ວຍຄວາມຮ້ອນແມ່ນແຄລໍຣີ (ຫຍໍ້ເປັນ cal). ແຄລໍຣີແມ່ນປະລິມານຄວາມຮ້ອນທີ່ຕ້ອງການເພື່ອເຮັດໃຫ້ອຸນຫະພູມຂອງນ້ຳ 1 ກຣາມເພີ່ມຂຶ້ນ 1 ອົງສາເຊນຊຽດo (ແນ່ນອນ, ຈາກ 14.5 oC to 15.5 oຄ). ປະລິມານຄວາມຮ້ອນທີ່ຕ້ອງການແຕກຕ່າງກັນໄປຕາມອຸນຫະພູມນ້ຳທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ສຳລັບປະລິມານຄວາມຮ້ອນເທົ່າກັນ, ອຸນຫະພູມນ້ຳຈະເພີ່ມຂຶ້ນ 1 ອົງສາເຊນຊຽດo ເກີດຂຶ້ນລະຫວ່າງອຸນຫະພູມ 14.5 ເທົ່ານັ້ນ oC to 15.5 oຄ. ຫົວໜ່ວຍຄວາມຮ້ອນມັກຖືກນຳໃຊ້, ໂດຍສະເພາະເພື່ອລະບຸຄ່າຂອງພະລັງງານອາຫານແມ່ນກິໂລແຄລໍຣີ (kcal). 1 kcal = 1000 ແຄລໍຣີ. ຊື່ອື່ນໆຈາກ 1 kcal = 1 ແຄລໍຣີ (ຕົວອັກສອນ K ໃຫຍ່). ຫົວໜ່ວຍຄວາມຮ້ອນສຳລັບລະບົບອັງກິດແມ່ນ Btu (ຫົວໜ່ວຍຄວາມຮ້ອນອັງກິດ). 1 Btu = ປະລິມານຄວາມຮ້ອນທີ່ຕ້ອງການເພື່ອຍົກອຸນຫະພູມຂອງນ້ຳ 1 ປອນ (0.45 ກິໂລກຣາມ) ຂຶ້ນ 1 Fo (ແນ່ນອນຈາກ 63 oF ເຖິງ 64 oF)
ຄວາມຮ້ອນມີຄວາມກ່ຽວຂ້ອງກັບພະລັງງານ, ດັ່ງນັ້ນພວກເຮົາຈຳເປັນຕ້ອງຮູ້ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງຫົວໜ່ວຍຄວາມຮ້ອນ ແລະ ຫົວໜ່ວຍພະລັງງານ. ອີງຕາມການທົດລອງທີ່ດຳເນີນໂດຍ Joule ແລະ ນັກວິທະຍາສາດຄົນອື່ນໆ, ເປັນທີ່ຮູ້ກັນວ່າວຽກງານ 4.186 Joule ເທົ່າກັບ 1 ແຄລໍຣີຂອງຄວາມຮ້ອນ.
1 ແຄລໍຣີ = 4.186 ຈູລ
1 ກິໂລແຄລໍຣີ = 1000 ແຄລໍຣີ = 4186 ຈູນ
1 Btu = 778 ຟຸດ (0.24 ກິໂລແມັດ). ປອນ = 252 ແຄລໍຣີ = 1055 ຈູລ
(1 ແຄລໍຣີ = 4.186 ຈູນ ແລະ 1 kcal = 4186 ເອີ້ນວ່າ ຄວາມຮ້ອນທຽບເທົ່າທາງກົນຈັກ)
3. ສົມຜົນຂອງຄວາມຮ້ອນ
ຖ້າວັດຖຸທີ່ມີຄວາມແຕກຕ່າງຂອງອຸນຫະພູມສຳຜັດກັນ, ແນ່ນອນວ່າຄວາມຮ້ອນຈະເຄື່ອນທີ່ຈາກວັດຖຸທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງໄປຫາວັດຖຸທີ່ມີອຸນຫະພູມຕ່ຳ. ການຖ່າຍໂອນຄວາມຮ້ອນຈະຢຸດຫຼັງຈາກວັດຖຸທັງສອງຢູ່ໃນສົມດຸນທາງຄວາມຮ້ອນ. ການຖ່າຍໂອນຄວາມຮ້ອນເຮັດໃຫ້ເກີດການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມຂອງວັດຖຸທີ່ສຳຜັດກັນ. ໂດຍອີງໃສ່ຄຳອະທິບາຍສັ້ນໆນີ້, ທ່ານສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າຄວາມຮ້ອນ (Q) ມີຄວາມສຳພັນກັບວັດຖຸ ແລະ ການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມ (ΔT) ຂອງວັດຖຸ, ມວນສານ (ມ) ຂອງວັດຖຸ ແລະ ປະເພດຂອງວັດຖຸ.
ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງຄວາມຮ້ອນ (Q) ແລະ ການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມ (ΔT)
ຄວາມຮ້ອນຫຼາຍເທົ່າໃດ, ການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມກໍ່ຈະຫຼາຍຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ. ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າປະລິມານຄວາມຮ້ອນ (Q) ແມ່ນສັດສ່ວນກັບການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມຂອງວັດຖຸ.
Q α ΔT —– ການປຽບທຽບ 1
ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງຄວາມຮ້ອນ (Q) ແລະ ມວນສານຂອງວັດຖຸ (ມ)
ປະລິມານຄວາມຮ້ອນ (Q) ແມ່ນສັດສ່ວນກັບການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມຂອງວັດຖຸ. ນ້ຳຫຼາຍເທົ່າໃດ, ຄວາມຮ້ອນກໍ່ຍິ່ງຕ້ອງການຫຼາຍຂຶ້ນເພື່ອເພີ່ມອຸນຫະພູມຂອງນ້ຳ.
Q α m —– ການປຽບທຽບ 2
ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງຄວາມຮ້ອນ (Q) ແລະ ປະເພດຂອງວັດຖຸ (c)
ຄວາມຮ້ອນທີ່ຕ້ອງການເພື່ອເພີ່ມອຸນຫະພູມຂອງວັດຖຸແມ່ນສັດສ່ວນກັບປະເພດຂອງວັດຖຸ.
Q α c —– ການປຽບທຽບ 3
ການປຽບທຽບທັງສາມຢ່າງຂ້າງເທິງນີ້ແມ່ນລວມເຂົ້າກັນເປັນສົມຜົນ:
Q α mc ΔT
Q = mc ΔT
ນີ້ແມ່ນສົມຜົນຂອງຄວາມຮ້ອນ.
ຄຳອະທິບາຍ: Q = ຄວາມຮ້ອນ (ຈູນ), m = ມວນສານຂອງວັດຖຸ (ກິໂລກຣາມ), c = ຄວາມຮ້ອນຈຳເພາະ (J / ກິໂລກຣາມ C o ຫຼື K)
