นิยามของความร้อน, ค่าการนำความร้อน, ความจุความร้อน

เนื้อหา: นิยามของความร้อน, ค่าการนำความร้อน, ความจุความร้อน

คุณเคยดื่มชาเย็น นมเย็น น้ำเชื่อมเย็น ฯลฯ ไหม? เวลาทำชาเย็น เรามักจะผสมน้ำร้อนหรือน้ำอุ่นในแก้วกับน้ำแข็ง น้ำร้อนหรือน้ำอุ่นมีอุณหภูมิสูงกว่า ในขณะที่น้ำแข็งมีอุณหภูมิต่ำกว่า หลังจากสัมผัสกันสักพัก น้ำแข็งและน้ำร้อนก็จะกลายเป็นชาเย็น (เพราะน้ำแข็งและน้ำอุ่นมีอุณหภูมิเท่ากัน) กระบวนการเดียวกันนี้เกิดขึ้นเมื่อเราผสมน้ำร้อนกับน้ำเย็น หลังจากสัมผัสกัน น้ำร้อนและน้ำเย็นก็จะกลายเป็นน้ำอุ่น (เพราะน้ำร้อนและน้ำเย็นมีอุณหภูมิเท่ากัน) ทำไมวัตถุเหล่านี้ถึงมีอุณหภูมิเท่ากันได้หลังจากสัมผัสกัน?

นิยามของความร้อน

เมื่อวัตถุที่มีอุณหภูมิ ต่างกัน สัมผัสกัน การถ่ายเทความร้อน หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าความร้อน จะเกิดขึ้นจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงกว่าไปยังวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า การถ่ายเทความร้อนนี้จะหยุดลงเมื่อวัตถุที่สัมผัสกันมีอุณหภูมิเท่ากัน ตัวอย่างเช่น หากเราผสมน้ำร้อนกับน้ำเย็น ความร้อนมักจะเคลื่อนจากน้ำร้อนไปยังน้ำเย็น เมื่อเรานำเตารีดร้อนไปแช่ในน้ำเย็น ความร้อนจะเคลื่อนจากเตารีดที่ร้อนกว่าไปยังน้ำ การไหลของความร้อนจะหยุดลงเมื่อเตารีดและน้ำมีอุณหภูมิเท่ากัน เมื่อแพทย์หรือพยาบาลติดเทอร์โมมิเตอร์กับร่างกายของคุณ ความร้อนจะเคลื่อนจากร่างกายของคุณไปยังเทอร์โมมิเตอร์ การถ่ายเทความร้อนนี้จะหยุดลงเมื่อร่างกายของคุณและเทอร์โมมิเตอร์มีอุณหภูมิเท่ากัน หากใช้เทอร์โมมิเตอร์ปรอท เมื่อร่างกายของคุณและเทอร์โมมิเตอร์มีอุณหภูมิเท่ากัน พื้นผิวของปรอทจะหยุดเคลื่อนที่ ตัวเลขที่แสดงบนพื้นผิวของปรอทคืออุณหภูมิร่างกายของคุณในขณะนั้น

โดยธรรมชาติแล้ว ความร้อนจะเคลื่อนที่จากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงไปยังวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำการถ่ายเทความร้อนมีแนวโน้มที่จะปรับอุณหภูมิของวัตถุที่สัมผัสกันให้เท่ากัน ในศตวรรษที่ 18 นักฟิสิกส์สงสัยว่าการไหลของความร้อนนั้นเป็นการเคลื่อนที่ของของไหลชนิดหนึ่งที่มองไม่เห็น (ของไหลคือสารที่สามารถไหลได้ ของไหลได้แก่ของเหลวและก๊าซ น้ำ (ของเหลว) เป็นของไหลเพราะมันสามารถไหลได้ อากาศก็เป็นของไหลเพราะมันสามารถไหลได้) ของไหลชนิดนี้ถูกตั้งชื่อว่า"แคลอรี" ทฤษฎีของแคลอรีไม่เป็นที่นิยมใช้แล้วในปัจจุบัน เนื่องจากจากผลการทดลองไม่สามารถพิสูจน์ การมีอยู่ของ แคลอรี ได้

ในศตวรรษที่ 19 นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษชื่อ เจมส์ เพรสคอตต์ จูล (ค.ศ. 1818-1889) ศึกษาการให้ความร้อนแก่น้ำในภาชนะโดยใช้ล้อกวน จากผลการทดลองของเขา จูลได้เปรียบเทียบกับการให้ความร้อนแก่น้ำด้วยไฟ เมื่อเปลวไฟและภาชนะบรรจุน้ำสัมผัสกัน ความร้อนจะเคลื่อนจากไฟ (อุณหภูมิสูง) ไปยังน้ำ (อุณหภูมิต่ำ) หลังจากเปรียบเทียบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิน้ำเนื่องจากการสัมผัสกับไฟและการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิน้ำเนื่องจากงานที่ทำโดยล้อกวนจูลสรุปว่า ความร้อนคือพลังงานที่เคลื่อนจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงไปยังวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำความร้อนไม่ใช่พลังงาน (ความร้อนไม่ใช่พลังงานประเภทใดประเภทหนึ่งโดยเฉพาะ เช่น พลังงานจลน์ พลังงานศักยภาพ พลังงานเคมี ฯลฯ)ความร้อนคือ พลังงาน ที่เคลื่อนเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิดังนั้นเมื่อความร้อนไหลจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงไปยังวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำ พลังงานจึงเคลื่อนจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงไปยังวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำนั่นเอง การถ่ายโอนพลังงานจะหยุดลงเมื่อวัตถุที่สัมผัสกันมีอุณหภูมิเท่ากันหรืออยู่ในสภาวะสมดุลทางความร้อน

การนำความร้อน

ทำไมเครื่องครัวส่วนใหญ่จึงทำจากอะลูมิเนียม? สมมติว่ามือซ้ายของคุณถือเตารีด มือขวาของคุณถือแก้ว แล้วนำเตารีดและแก้วไปแตะไฟ มือซ้ายหรือมือขวาของคุณจะรู้สึกถึงความร้อนเร็วกว่ากัน? คำถามเหล่านี้ และอาจมีคำถามอื่นๆ ที่คุณอาจถาม เกี่ยวข้องกับค่าการนำความร้อนของวัตถุ ค่าการนำความร้อนของวัตถุคือความสามารถของวัตถุในการถ่ายเทความร้อนผ่านตัวมันเอง วัตถุที่มีค่าการนำความร้อนสูง (k) เป็นตัวนำความร้อน ที่ดี (ตัวนำความร้อนที่ดี) ในทางกลับกัน วัตถุที่มีค่าการนำความร้อน ต่ำ เป็นตัวนำความร้อนที่ไม่ดี (ตัวนำความร้อนที่ไม่ดี)

ความจุความร้อน

ความจุความร้อน (C) คือปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิของวัตถุทั้งชิ้นขึ้นหนึ่งองศา สูตรสำหรับความจุความร้อนคือ:

C = mc

ข้อมูล: C = ความจุความร้อน , m = มวลของวัตถุ, c = ความร้อนจำเพาะของวัตถุ