Introducing
Your new presentation assistant.
Refine, enhance, and tailor your content, source relevant images, and edit visuals quicker than ever before.
Trending searches
ความร้อนเป็นพลังงานรูปแบบหนึ่งซึ่งสามารถถ่ายโอนจากแหล่งที่มีอุณหภูมิสูงไปสู่แหล่งที่มีอุณหภูมิต่ากว่า สามารถเปลี่ยนไปเป็นพลังงานรูปแบบอื่นๆ หรือเปลี่ยนจากพลังงานรูปแบบอื่นๆ มาเป็นความร้อนก็ได้
ความร้อน
สสารใดๆ เมื่อได้รับความร้อนอาจเกิดการเปลี่ยนแปลงได้ 2 แบบคือ
1. อาจมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสสารนั้นๆ
2. อาจมีการเปลี่ยนแปลงสถานะของสสารนั้นๆ
การคำนวณหาค่าพลังงานความร้อนนั้น อาจแบ่งเป็น 2 กรณี
ย่อย ได้แก่
กรณีที่ 1 การหาความร้อนที่ใช้เปลี่ยนอุณหภูมิของสสาร หาค่าได้จากสมการ
เมื่อ = ความร้อน ( จูล )
m = มวล ( กิโลกรัม )
C = ค่าความจุความร้อน ( จูล / เคลวิน )
c = ค่าความร้อนจา เพาะ ( จูล / กิโลกรัม . เคลวิน )
และ c = m C
= อุณหภูมิที่เปลี่ยนไป ( K หรือ oC )
กรณีที่ 2 การหาความร้อนที่ใช้เปลี่ยนสถานะของสสาร (ความร้อนแฝง) หาค่าได้จาก
เมื่อ = ความร้อนแฝง (จูล)
m = มวลของสารที่เปลี่ยนสถานะไป (กิโลกรัม)
L = ค่าความร้อนแฝงจา เพาะ (จูล/กิโลกรัม)
แก๊สอุดมคติ คือแก๊สที่ประพฤติตนเป็นไปตามทฤษฏีทุกประการ แก๊สในธรรมชาติจริงจะไม่สามารถประพฤติตนให้เป็นไปตามทฤษฏีได้อย่าง
สมบูรณ์แบบ แก๊สในธรรมชาติจะประพฤติตนให้ใกล้เคียงทฤษฏีได้
ในสภาวะอุณหภูมิสูง และความดันต่า เท่านั้น
กฎรวมของแก๊ส
เมื่อนำกฎของบอยล์ และกฎของชาล์ล มารวมกันจะได้กฎรวมของแก๊ส คือ
ควรระวัง สูตรนี้ใช้ได้เมื่อมวลของแก๊สมีค่าคงที่เท่านั้น
หากมวลของแก๊สไม่คงที่ ต้องใช้สมการ
เมื่อ m1 , m2 = มวลตอนแรก และตอนหลัง ( g , kg , … )
n1 , n2 = จา นวนโมลแก๊สตอนแรก และตอนหลัง ( โมล )
N1 , N2 = จา นวนโมเลกุลแก๊สตอนแรก และตอนหลัง ( โมเลกุล )
หากมีความหนาแน่นของแก๊สมาเกี่ยวข้อง ต้องใช้สมการ
เมื่อ = ความหนาแน่นตอนแรก และตอนหลัง
( kg/m3 , g/cm3 , … )
P V = n R T ( กฎของแก๊สอุดมคติ )
เมื่อ T = อุณหภูมิเคลวิน ( K )
R = ค่าคงตัวแก๊ส ( เป็นค่าคงที่ มีค่าได้หลายแบบ )
n = จำนวนโมลแก๊ส ( โมล )
จำนวนโมลแก๊สอาจหาค่าได้จาก
เมื่อ g = มวลแก๊สในหน่วยเป็นกรัม
M = มวลโมเลกุล
N = จา นวนโมเลกุล
กฏของแก๊สอุดมคติ
เมื่อ P คือความดันแก๊สในหน่วย นิวตัน/เมตร2 ( N/m2 )
V คือปริมาตรแก๊สในหน่วย ลูกบาศก์เมตร ( m3 )
N คือจา นวนโมเลกุล ( โมเลกุล )
kB = 1.38 x 10–23 J /mol .K ( ค่าคงตัวโบลตช์ มันน์ )
T คืออุณหภูมิเคลวิน ( K )
1) แก๊สประกอบด้วยโมเลกุลจำนวนมากทุกโมเลกุล
มีลักษณะเป็นก้อนกลมที่มีขนาดเท่ากัน มีความยืดหยุ่นสูง ดังนั้นโมเลกุลเหล่านี้จะชนผนังและกระดอนแบบยืดหยุ่น
2) ถือว่าปริมาตรรวมของโมเลกุลทุกตัวน้อยมาก เมื่อเปรียบเทียบกับปริมาตรของแก๊สทั้งภาชนะ จึงสามารถตัดปริมาตรของโมเลกุลทิ้งไปได้
3) ไม่มีแรงใดๆ กระทาต่อโมเลกุลไม่ว่าจะเป็นแรงผลัก
หรือแรงดูด หรือแม้กระทั่งแรงโน้มถ่วงโลกที่กระทำ ต่อโมเลกุลด้วย
4) โมเลกุลทุกโมเลกุลจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง
แบบสับสนไร้ทิศทาง และอาจเปลี่ยนแนวการเคลื่อนที่ได้
หากไปชนใส่ผนังภาชนะหรือชนกับโมเลกุลแก๊สด้วยกันเอง เรียกการเคลื่อนที่แบบนี้ว่า การเคลื่อนที่แบบบราวน์เนียน
ความสัมพันธ์ระหว่างความดันกับพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลแก๊สเป็นดังสมการต่อไปนี้
เมื่อ P คือความดันแก๊ส ( N/m2 )
V คือปริมาตรแก๊ส ( m3 )
N คือจา นวนโมเลกุลแก๊ส ( โมเลกุล )
m คือมวลของแก๊ส 1 โมเลกุล ( kg )
v2 คืออัตราเร็วกา ลังสองเฉลี่ยของโมเลกุลแก๊ส ( m/s2 )
Ek คือพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลแก๊ส ( J )
ปกติแล้วโมเลกุลแก๊สแต่ละโมเลกุลจะเคลื่อนที่ ตลอดเวลา และเนื่องจากอัตราเร็วของโมเลกุลแก๊สแต่ละโมเลกุลจะมีค่าไม่
เท่ากัน
ดังนั้นหากจะกล่าวถึงอัตราเร็วของโมเลกุลแก๊สจึงต้องทำ การหาค่าเฉลี่ยของอัตราเร็วมาใช้อัตราเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลแก๊สจะเรียกชื่อพิเศษเป็นอัตราเร็วรากที่สองของกำลังสองเฉลี่ย ( Vrms ) ซึ่งหาค่าได้จากสมการ
เมื่อ Vrms = อัตราเร็วรากที่สองของกำลังสองเฉลี่ย ( m/s )
T = อุณหภูมิ ( K )
R = 8.31 N.m / mol.K
kB = ค่านิจของโบลต์ชมันน์ = 1.38 x 10–23 N.m / mol.K
P = ความดันแก๊ส ( N/m2 )
= ความหนาแน่น ( kg/m3 )
m = มวลแก๊ส 1 โมเลกุล ( kg ) = มวลโมเลกุล x 1.66 x 10–27 kg
M = มวลแก๊ส 1 โมล ( kg ) = มวลโมเลกุล x 10–3 kg
ปกติแล้วโมเลกุลแก๊สแต่ละโมเลกุลจะเคลื่อนที่ด้วย
ความเร็วขนาดหนึ่งตลอดเวลา ดังนั้น
แต่ละโมเลกุลแก๊สจะมีพลังงานจลน์ขนาดหนึ่งด้วย แต่เนื่องจากแต่ละโมเลกุลจะมีพลังงานจลน
ไม่เท่ากัน ดังนั้นหากจะกล่าวถึงพลังงานจลน์ของโมเลกุลแก๊สจึง
ต้องหาค่าเฉลี่ยมาใช้ ซึ่งหาค่าได้จากสมการ
เมื่อ Ek คือพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลแก๊ส ( J )
( มีค่าเป็นพลังงานจลน์ของแก๊ส 1 โมเลกุล )
KB = 1.38 x 10–23 N.m / mol.k
T คืออุณหภูมิ ( K )
P คือความดัน ( N/m2 )
V คือปริมาตร ( m3 )
N คือจา นวนโมเลกุลแก๊ส (โมเลกุล )
เมื่อปริมาตรแก๊สมีการเปลี่ยนแปลง จะทา ให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของงานของระบบด้วย
งานที่เปลี่ยนแปลงนี้สามารถหาค่าได้จากสมการ
เมื่อ คืองานของระบบที่เปลี่ยนแปลง ( J )
P คือความดันแก๊ส ( N/m2 )
คือปริมาตรที่เปลี่ยนแปลง ( m3 )
n คือจา นวนโมลแก๊ส ( โมล )
R = 8.31 J / mol.K
คืออุณหภูมิของแก๊สที่เปลี่ยนไป ( K หรือ oC )
พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลแก๊ส ( Ek )
จะมีค่าเท่ากับพลังงานจลน์ของโมเลกุลแก๊สเพียง 1 โมเลกุลเท่านั้น หากเป็นพลังงานจลน์รวมของทุกโมเลกุลรวมกัน
จะเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า พลังงานภายในระบบ ( U ) ซึ่งสามารถหาค่าได้จาก
เมื่อ U คือพลังงานภายในระบบ ( พลังงานจลน์รวมของทุกโมเลกุลแก๊ส ) ( J )
n คือจา นวนโมลแก๊ส ( โมล )
R = 8.31 J / mol . K
เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ( T ) หรือความดัน ( P ) หรือปริมาตรแก๊ส ( V )
จะทาให้พลังงานภายในระบบ ( U ) เปลี่ยนแปลงไปด้วย เราสามารถหาค่าพลังงานภายใน
ระบบที่เปลี่ยนไปได้จากสมการต่อไปนี้
เมื่อ คือพลังงานภายในระบบที่เปลี่ยนไป ( J )
N คือจา นวนโมเลกุล
KB = 1.38 x 10–23 J / mol.K
คืออุณหภูมิที่เปลี่ยนไป ( K หรือ oC )
n คือจา นวนโมล ( โมล )
R = 8.31 J / mol.K
P1 , P2 คือความดันแก๊สตอนแรกและตอนหลัง ( N/m2 ) ตามลา ดับ
V1 , V2 คือปริมาตรแก๊สตอนแรกและตอนหลัง ( m3 ) ตามลา ดับ
เมื่อปริมาตรแก๊สมีการเปลี่ยนแปลง จะทา ให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของงานของระบบด้วย
งานที่เปลี่ยนแปลงนี้สามารถหาค่าได้จากสมการ
เมื่อ คืองานของระบบที่เปลี่ยนแปลง ( J )
P คือความดันแก๊ส ( N/m2 )
คือปริมาตรที่เปลี่ยนแปลง ( m3 )
n คือจา นวนโมลแก๊ส ( โมล )
R = 8.31 J / mol.K
คืออุณหภูมิของแก๊สที่เปลี่ยนไป ( K หรือ oC )
เมื่อเราทำให้พลังงานความร้อนของแก๊สมีการเปลี่ยนแปลง มักจะทาให้พลังงานภายในระบบ และงานของระบบเกิดการเปลี่ยนแปลงไปด้วย และจากกฎการอนุรักษ์พลังงานจะได้ว่า พลังงานความร้อนที่เปลี่ยนแปลง จะเท่ากับผลรวมของพลังงานภายในระบบที่เปลี่ยน แปลง กับงานของระบบที่เปลี่ยนไป
เมื่อ คือความร้อน ( จูล )
คือพลังงานภายในระบบที่เปลี่ยนแปลง ( จูล )
คืองานของระบบที่เปลี่ยนแปลง ( จูล )