6. อุณหภูมิและความร้อนวฤทธิ์ มิตรธรรมศิริ

เนื้อหาและภาพประกอบหลักนำมาจากตำราฟิสิกส์เบื้องต้น สำหรับวิทยาศาสตร์การแพทย์ พยาบาล และสาธารณสุข เล่ม 1

โดยผศ. ดร. วีระชัย สิรพิันธ์วราภรณ์ และ ดร. วิทูร ช่ืนวชิรศิริ

มหาวิทยาลัยมหิดล ปีที่พิมพ์ 2550

วทฟส ๑๕๕ ฟิสิกส์เบื้องต้นสำหรับวิทยาศาสตร์สุขภาพมหาวิทยาลัยมหิดล

โครงสร้างของสสาร

ของแข็ง (โมเลกุลยังเคลื่อนที่รอบจุดสมดุลได้เล็กน้อย)

ของเหลว (โมเลกุลเคลื่อนที่ได้อย่างมาอิสระมากข้ึน)

ก๊าซ (โมเลกุลมีอิสระมากแทบจะไม่ส่งผลต่อกัน)

อุณหภูมิ

การขยายตัวเนื่องจากความร้อน

พฤติกรรมของน้ำ

ความร้อน

ความจุความร้อน

พลังงานความร้อน = 0.5 x พลังงานศักย์

ความร้อนแฝงของการเปล่ียนสถานะ

Q = mLf

การถ่ายเทความร้อน

1.5 m2

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic wave)

ภาพจาก http://pediaa.com/difference-between-mechanical-and-electromagnetic-waves/

อัตราการแผ่รังสีเขียนเป็นสมการได้ว่า

ตัวอย่าง มนุษย์ใช้พลังงานวันละเท่าไหร่ในการทำให้อุณหภูมิของร่างกายคงที่

วิธีทำพลังงานที่ใช้ ก็คือพลังงานที่คำนวณจากตัวอย่างที่แล้ว (ประมาณ 100 W = 100 J/s)1 วันมี 24 x 60 x 60 วินาที = 86,400 วินาทีดังน้ัน พลังงานที่ใช้คือ (100 J/s) x (86,400 s) = 8.64 x 106 J

= (8.64 x 106 / 4,200) kcal= 2,000 kcal

[ (306 K)4 – (293 K)4 ]

LV,Alcohol

การบ้าน 6 (ไม่ต้องลอกโจทย์)6.1 วันท่ีมีอุณหภูมิ 100 °F ถือว่าร้อนสำหรับคนอเมริกัน อุณหภูมินี้เท่ากับกี่องศาเซลเซียส

6.2 ถนนถูกสร้างจากแผ่นคอนกรีตสองแผ่นท่ีความยาวรวม 250 m ท่ีอุณหภูมิ T โดยปลายทั้งสองข้างอยู่ในท่ีจำกัด ขยับไม่ได้ หากอุณหภูมิเพ่ิมขึ้น 20 °C แผ่นคอนกรีตจะขยายตัว ทำให้เกิดการแอ่น จงคำนวณหาความสูงของการแอ่น y

6.3 นศ. ต้มน้ำร้อน 0.5 kg ให้มีอุณหภูมิ 90 °C จากนั้นเทลงในหม้อเคร่ืองลายครามมวล 0.3 kg ท่ีมีอุณหภูมิ 20 °C ให้หาอุณหภูมิของน้ำในหม้อที่สภาวะสมดุล (ใช้ตาราง 5.3 ช่วย)

6.4 สระน้ำกลางแจ้งขนาด 80,000 ลิตร ได้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์ประมาณ 100 ล้านแคลอรี สมมติให้อุณหภูมิของน้ำไม่เปล่ียนแปลง น้ำในสระเกิดการระเหยไปกี่ลิตร

6.5 ดวงอาทิตย์มีรัศมีประมาณ 700,000 km แผ่รังสีด้วยอัตรา 3.8 x 1026 W จงใช้ข้อมูลน้ีประมาณอุณหภูมิของพ้ืนผิวดวงอาทิตย์