สรุปคอนเซ็ปท์เทอร์โม

• กฏข้อที่ 1ทางอุณหพลศาสตร์ (เทอร์โมไดนามิกส์)   ข้อความเกี่ยงกับการคงตัวของพล้งงาน เขียนเป็นสมการได้คือ

                                          AU  =  Q + W

            เมื่อAU คือการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในระบบ Q คือความร้อนที่ไหลเข้าไปในระบบ  และ W               คืองานที่ทำต่อระบบ

• ความดัน (P), อุณหภูมิ (T), ปริมาตร (V), จำนวนโมล (mole) และเอนโทรปี๊ คือตัวแปรสถานะใช้อธิบายสถานะของระบบที่ขณะหนึ่งของเวลา แต่ไม่ใช่การที่ระบบจะไปถึงสถานะนั้นได้อย่างไร  ความร้อน และงานไม่ใช่ตัวแปรสถานะ แต่ใช้ในการอธิบายว่าระบบจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่งได้อย่างไร

• งานที่ทำต่อระบบเมื่อความดันคงที่  หรือเมื่อปริมาตรเปลี่ยนแปลงไปน้อยมากพอที่การเปลี่ยนความดันน้อยมากไม่มีนัยสำคัญ เขียนได้ว่่า 

                                                                             W = - PAV

          ขนาดของงานที่ทำต่อระบบหาได้จากพื้นที่ใต้กราฟ PV

• การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของไอเดียลแกสหาได้เฉพาะจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ      ดังนั้น  
                               AU = 0  (ไอเดียลแกส กระบวนการความร้อนคงที่ )

• กระบวนการที่ไม่มีความร้อนผ่านเข้าออก ระบบ เรียกว่ากระบวนการอะเดียเบติก

• ความร้อนจำเพาะโมลาร์ของไอเดียลแกส ที่ความดัน และที่ปริมาตรคงที่ สัมพันธ์กันตามสมการ

                                   Cp  = Cv  + R

          เมื่อ Cp คือความร้อนจำเพาะ เมื่อความดันคงที่  Cv คือความร้อนจำเพราะเมื่อปริมาตรคงที่

          R คือค่าคงที่ของแกส

• การไหลของความร้อนจากวัตถุที่ร้อนไปยังวัตถุที่เย็นกว่ามักจะย้อนกลับไม่ได้

               

• สำหรับ 1 ไซเคิลของเครื่องจักรความร้อน   ปั้มความร้อน หรือ ตู้เย็น  ตากหลักการคงตัวของพลังงานแล้ว   

                                 Qnet  = QH - Qc  = Wnet

        

           เมื่อกำหนดให้ QH , Qc  และ   Wnet  มีค่าเป็นปริมาณบวก

                           

• ประสิทธิภาพของเครื่องจัก กำหนดได้ตามสมการ

                                                    e  =  Wnet/ QH

• ประสิทธิภาพการปฏิบัติของปั้มความร้อน คือ 

                                  Kp  = ความร้อนที่ถ่านเทเคลื่อนย้ายได้ /  งานลัพธ์ที่ให้      =  QH/Wnet

• ประสิทธิภาพการปฏิบัติงานของตู้เย็นหรือเครื่องปรับอากาศคือ

                                 Kr  =  ความร้อนที่เอาออกไป / งานลัพธ์ที่ให้   =  Qc / Wnet

• รีเซอร์วัว (reservoir) คือระบบหนึ่งที่มีความจุความร้อนสูงมากที่สามารถแลกเปลี่ยนความร้อน ไม่ว่าในทิศทางใดที่ทำให้อุณหภูมิเปลี่ยนไปน้อยมาก

• กฏข้อที่ 2 ทางเทอร์โมไดนามิกส์สามารถที่จะกล่าวได้หลายอย่าง ดังเช่น 1) ความร้อนตามธรรมชาติไม่เคยไหลจากวัตถุที่เย็นกว่าไปสู่วัตถุที่ร้อนกว่า 2) เอนโทรปี๊ของจักรวาลไม่เคยลดลงเลย

• ประสิทธิภาพของเครื่องจักรที่ย้อนกลับได้หากได้จาก อุณหภูมสมบูรณ์ ของรีเซอร์วัวที่ร้อน และรีเซอร์วัวที่เย็น

                                                er   = 1 - Tc/TH

• ถ้าจำนวนความร้อน Q ไหลเข้าสู่ระบบที่อุณหภูมสัมบูรณ์คงที่ T เอนโทรปี๊ที่เปลี่ยนแปลงคือ

                                            AS  =  Q/T

• กฏข้อที่ 3 ทางเทอร์โมไดนามิก กล่าวว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะทำให้ระบบเย็นลงเข้าสู่ศูนย์องศาสมบูรณ์

เครื่องจักรความร้อน แบบเป็นวงจร

เครื่องยนต์สันดาปภายใน
     เชื่อเพลิงที่ใช้คือน้ำมัน เผาไหม้ภายในกระบวกสูบ ผลก็คืออากาศร้อนขยายตัวดันลูกสูบให้เคลื่อนที่ไปทำงานขับเคลื่อน  ส่วนเครื่องจักรไอน้ำก็เป็นเครื่องจักรความร้อนเช่นกันที่จัดสันดาปภายนอก  เช่นเผาถ่านให้ความร้อนไปต้มน้ำเกิดไอน้ำ ถือว่าสารในการทำงาน เช่นเครื่องจักขับเคลื่อนกังหัน (Turbine)

เครื่องจักรหรือเครื่่องยนต์ของรถยนต์ ทำงานเป็นวงจรของกระบวนการทางเทอร์โมไดนามิกส์  พลังงานที่ได้จากการเผาน้ำมัน  เพียงประมาณ 20-25% เท่านั้นที่เปลี่ยนไปเป็นงานไปขับเคลื่อนรถและระบบอื่นๆทำงาน ส่วนที่เหลือปล่อยออกไปหรือนำความร้อนออกจากเครื่องจักร ในรูปของความร้อนไอเสีย โดยไม่มีประโยชน์กลับต้องใช้ของเหลวในการระบายความร้อน

   ประสิทธิภาพเครื่องจักร   =  e  =  งานลัพท์ที่ทำโดยเครื่องจักร/ความร้อนนำเข้า  = Wnet/Qin

กฏข้อที่สองทางเทอร์โมไดนามิกส์

ตามกฏข้อที่ 2 ทางเทอร์โมไดนามิกส์จำนวนรวมทั้งหมดของความไร้ระเบียบของจักรวาลไม่เคยลดลง  กระบวนการที่ย้อนกลับไม่ได้เพิ่มความไร้ระเบียบให้กับจักรวาล  กฏข้อที่ 2 ฯ นี้อยู่บนฐานของสถิติของระบบด้วจำนวนอะตอมหรือโมเลกุลระดับจำนวนมาก และ คำกล่าวกฏข้อที่ 2 ที่เท่าเทียมกันคือ

ความร้อนไม่เคยไหลเองตามธรรมชาติจากวัตถุที่เย็นกว่าไปยังวัตถุที่ร้อนกว่า

    

โมเลกุลแกส และ ไอเดียลแกส

งานที่ทำต่อระบบเป็นวงจรปิด

รูป (a) และ (b) มีเส้นทางต่างกัน แต่มีจุดเริ่มต้นและจุดปลายเดียวกัน ส่วน รูป (c) เป็นวงลูปครบวงจร โดยงานลัพธ์ที่ทำต่อแกสระหว่างที่วงจรนี้เป็นลบของพื้นที่ภายในสี่เหลือบผืนผ้า เพราะว่างานทำเป็นลบระหว่างการขยายจาก 1 ---> 2  มีขนาดมากกว่างานที่เป็นบวกที่ทำระหว่างการอัดจาก 3--->4

กระบวนการที่ ความดันคงที่ ก(Constant Pressure Process)
     กระบวนการซึ่งสถานะของระบบเปลี่ยนแปลงขณะที่จัดให้ความดันคงที่เรียกว่ากระบวนการไอโซบาริก(isobaric process) ตามรูป (a) ข้างบนการเปลี่ยนสถานะแรกสุดจาก Vi ไป Vf ตามเส้น 1---> 2เกิดขึ้นเมื่อความดัน Pi คงที่  กระบวนการที่ความดันคงที่ปรากฏเป็นเส้นในแนวระดับ ตามไดอะแกรม PV งานที่ทำต่อแกสคือ   W =-Pi(Vf - Vi) = -PiAV

ไดอะแกรม PV

การเปลี่ยนสถานะของระบบไปเป็นอีกสถานะและเข้าสู่การสมดุล  โดยมีตัวแปรสถานะ เป็นความดัน P และ ปริมาตร V  เมื่อพล็อตกราฟระหว่าง P กับ V ก้จะเรียกว่าไดอะแกรม PV ดังรูป

ตามรูป a แสดงการขยายตัวของแกส เริ่มจากปริมาตร Vi และความดับ Pi   รูป b แสดงไดอะแกรม PV ของกระบวนการ
ตามรูปแรงที่ลูกสูบกระทำต่อแกสมีทิศทางลง ขณะที่ระยะขจัด d  มีทิศขึ้น  ดังนั้นลูกสูบทำงานลบต่อแกส    งานที่ทำแสดงถึงการส่งผ่านพลังงานจากแกสไปยังสิ่งแวดล้อม (กล่าวได้เหมือนกันว่าแกสทำงานบวกต่อลุกสูบ)  ลูกสูบผลักดันต่อแกสด้วยขนาดของแรง F = PA  เมื่อ P เป็นความดันของแกส และ A คือพื้นที่ภาคตัดขวางของลูกสูบ  แรงไม่คงที่เนื่องจากความดันลดลงขณะที่แกสขยายตัว  จากนี้จะแสดงให้เห็นว่างานที่ทำโดยตัวแปรแรงคือพื้นที่ใต้กราของแรง Fx(x)

เพื่อดูว่างานสัมพันธ์กับพื้นที่ใต้เคิร์ฟ  พิสูจน์ได้ว่า PV มีมิติหรือเป็นหน่วยของงานหรือพลังงานดังนี้

       

     เมื่อคิดให้ลูกสูบเคลื่อนออกที่ละน้อยๆ d น้อยมากที่ทำให้คิดได้ว่าความดันไม่ได้เปลี่ยนไปอย่างมีนัยสำคัญ  งานที่ทำต่อแกสจะเป็น

                                       W = Fdcos180 = -PAd = -pAV 

ดังนั้นงานที่ทำต่อแกสคือ 

                                        W = -PAV

กระบวนการทางเทอร์โมไดนามิกส์คืออะไร

หมายถึงการเปลี่ยนสถานะของระบบจากสถานะหนึ่งไปเป็นอีกสถานะหนึ่ง อธิบายได้ด้วยตัวแปรสถานะอันได้แก่ ความดัน อุณหภูมิ ปริมาตร จำนวนโมล และพลังงานภายใน

     -ตัวแปรสถานะอธิบายสถานะของระบบ ที่ขณะเวลาหนึ่ง ไม่ใช่ว่าระบบเข้าสู่สถานะนั้นอย่างไร

     -ความร้อนและงานไม่ใช่ตัวแปรสถานะ  แต่อธิบายได้ว่าระบบเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งได้อย่างไร

     

สรุปกฏข้อที่ 1 ทางเทอร์โมไดนามิกส์

แบบฝึกหัด

โจทย์  ความร้อน 14 kJ ไหลเข้าสู่แกสในกระบอกสูบ ที่ลูกสูบสามารถเคลื่อนที่ได้ พลังงานภายในของแกสเพิ่มขึ้น 42 kJ ให้หาว่าลูกสูบถูกผลักเข้าหรือผลักออก

วิธีทำ    ลูกสูบถ้าให้งานจากภายนอกจะเคลื่อนที่เข้างานเป็นบวก ในกรณีนี้ความร้อนทำให้แกสขยายตัวดันให้ลูกสูบเคลื่อนที่ออก เป็นงานที่แกสกระทำต่อสิ่งแวดล้อม (ลูกสูบ) 

รถที่ใช้ระบบหัวเทียนกับรถที่ใช้ระบบหัวฉีดต่างกันไม่ค่ะ

อยากรู้เรื่องรถยนต์ไม่มีหัวเทียน

ถามเรือง....

ยไำนหยกดนหยอธิบายเรื่อง canot engine

สรุป เทอร์โม1

สรุปเทอร์โม

กระบวนการที่ย้อนกลับได้และย้อยกลับไม่ได้

ตัวอย่างที่ย้อนกลับได้ให้เทียบเคียง กับการฉายภาพยนต์ที่ สามารถเล่นย้อนกลับได้  หรือการชนแบบ perfect elastic collision  ถือว่าไม่ฝ่าฝืนกฏทางฟิสิกส์ เมื่อแสดงการย้อนกลับ  การเคลื่อนที่แบบโปรเจคไตล์แบบไม่มีแรงเสียดทาน เมื่อย้อนกลับพลังงานเชิงกลยังคงคงตัว ตามกฏข้อที่ 2 ของนิวตันยังคงใช้ได้ทุกขณะ  การชนกัน

เอนโทรปี๊คืออะไร

เมื่อมี 2 ระบบที่อุณหภูมิแตกต่างกันอยู่ในภาวะที่สัมผัสกันทางความร้อน (thermal Contact) ความร้อนไหลออกจากระบบที่ร้อนกว่าเข้าสู่ระบบที่เย็นกว่า ไม่มีการเปลี่ยนแปลงพลังงานรวมของทั้งสองระบบ  พลังงานเพียงแต่ไหลออกจากระบบหนึ่งไปเข้าสู่อีกระบบหนึ่ง  ทำไมความร้อนจึงไหลในทิศทางหนึ่งแต่ไม่ไหลไปอีกทาง  ตามที่จะได้เห็น ความร้อนที่ไหลเข้าสู่ระบบไม่เพียงแต่เพิ่มพลังงานภายในให้ระบบ แล้วยังเพิ่มสภาพไร้ระเบียบของระบบ  ความร้อนที่ไหลออกจากระบบหนึ่งไม่เพียงแต่ไปลดพลังงานภายในแล้วยังลดสภาพไร้ระเบียบด้วย

เอนโทรปี๊ของระบบหนึ่ง (S)  คือการวัดปริมาณการไร้ระเบียบของระบบ เอนโทรปี๊เป็นตัวแปรสถานะตัวแปรหนึ่ง (เช่นเดียวกับ U,P,V และ T)

ความจุความร้อนจำเพาะ (Specific Heat Capacity) และความจุความร้อน

คือความร้อนที่ทำให้สาร มวลหนึ่งหน่วยมีอุณหภูมิเปลี่ยนไปหนึ่งองศาเคลวิน 
                           c = AQ/mAT      J/kg-K
                           AQ = mcAT

แบบฝึกหัด
ลูกปืนถูกยิงออกไปด้วยความเร็ว 300 เมตรต่อวินาที กระทบเป้าแล้วหยุดนิ่งในเป้า  ขณะนั้นลูกปืนจะมีอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงเท่าใด กำหนดให้ความจุความร้อนจำเพาะของลูกปืนมีค่า 500 J/Kg-K
(แนะ AQ = mcAT   .....Ek = mcAT)

ความจุความร้อน (Heat Capacity) C หมายถึงพลังงานความร้อนที่ทำให้วัตถุมีอุณหภูมิสูงขึ้นหรือต่ำลง 1 หน่วย โดยสถานะยังคงเดิม
ถ้าให้ปริมาณความร้อน AQ แก่วัตถุ ทำให้อุณหภูมิวัตถุเปลี่ยนไป AT ดังนั้นถ้าอุณหภูมิของวัตถุเปลี่ยนไป 1 หน่วย จะใช้ความร้อนเท่ากับ C นั่นเอง
                          C = AQ/AT     หน่วย จูล/เคลวิน

แบบฝึกหัด
ในการทดลองเปลี่ยนรูปพลังงานกลเป็นพลังงานความร้อนใช้ลูกกลมโลหะมวล 100 กรัมใส่ในกระบอกแล้วพลิกกระบอกสูง 40 ซม. พลิกกลับไปมา 200 ครั้ง จงหาอุณหภูมิของลูกกลมโลหะที่เพิ่มขึ้นได้มากที่สุด กำหนดความจุความร้อนจำเพาะของลูกกลมโลหะ 500 J/Kg-K
(แนะ  AQ = mcAT,   Ep= mcAT  ,200 mgh = mcAT)

ความสัมพันธ์ระหว่าง c กับ C
จาก AQ = CAT   และ  จาก  AQ = mcAT
ดังนั้น   C = mc
                           
แบบฝึกหัด  ลากวัตถุมวล 10 กิโลกรัม อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียสที่วางบนพื้นด้วยแรงคงที่ 40 นิวตัน เป็นระยะทาง 25 เมตร ปรากฏว่าวัตถุมีความเร็ว 10 เมตรต่อวินาที ถ้าพลังงานที่สูญเสียไปเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนทั้งหมด กำหนดให้ความจุความร้อนจำเพาะของวัตถุมีค่า 500 J/Kg-K จงหา
1. พลังงานความร้อนที่เกิดขึ้น
2. อุณหภูมิสุดท้ายของวัตถุ                        

แบบฝึกหัดต่อ

1. ในกระบวนการเทอร์โมไดนามิกส์สำหรับไอเดียลแกส ให้ Cv คือ molar specific heat ของไอเดียลแกสที่ปริมาตรคงที่ จะไม่มีงานเกิดขึ้น      AU  =  Q =  nCvAT

แต่เมื่อความดันคงที่มีงานเกิดขึ้นเพราะปริมาตรเปลี่ยน molar specific heat Cp

           AU = Q + W 

                            W = - PAV = -nRAT

                     Q =  nCpAT

           AU = nCpAT - nRAT   แต่ AU = nCvAT แล้วจะได้

            nCvAT  = nCpAT  - nRAT

                    Cp  =  Cv + R    สำหรับไอเดียลแกส

แบบฝึกหัด

บอลลูนตรวจอากาศเดิมด้วยแกสฮีเลี่ยมที่ 20องศา C ความดัน 1 atm ปริมาตรของบอลลูนหลังเติมแกส 8.50 m^3 ให้ความร้อนกับแกสอีเลียมจนมีอุณหภูมิ 55.0องศา ระหว่างกระบวนการนี้บอลลูนขยายตัวที่ความดันคงที่ 1.0 atm  ความร้อนที่ให้กับฮีเลี่ยมเป็นเท่าใด

แบบฝึกหัดตอบในเว็บของตัวเอง

1.เครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงเป็นพลังงานอะไร แล้วให้พลังงานอะไรที่ต้องการออกมา มีประสิทธิภาพประมาณเท่าใด

2. ความจุความร้อน และความร้อนจำเพาะ คืออะไร ต่างกันอย่างไร

3. กฏข้อที่ศูนย์ทางเทอร์โมไดนามิกส์กล่าวไว้อย่างไร มีประโยชน์อย่างไร

4. ไอเดียลแกสคืออะไร  ให้สมการที่แสดงสถานะของไอเดียลแกส มีลักษณะเฉพาะอย่างไรต่างจากแกสจริงอย่างไร

5 กฏข้อที่ 1 ทางเทอร์โมไดนามิกส์กล่าวว่าอย่างไร ต่างหรือเหมือนกับกฏการคงตัวของพลังงานอย่างไร  เขียนในรูปสมการได้อย่างไร

6 ระบบและสิ่งแวดล้อมทางเทอร์โมไดนามิกส์คืออะไร  พลังงานภายในของระบบเปลี่ยนไปเนื่องจากอะไรบ้างยกตัวอย่างประกอบ  เช่นกรณีที่บีบลูกบอลยาง หรือ วางลูกบอลไว้กลางแดด

7 ความร้อน 14 kJ ไหลเข้าสู่แกสในกระบอกสูบที่มีลูกสูบเคลื่อนที่ได้ พลังงานภายในของแกสเพิ่มขึ้นเป็น 42 kJ ให้หาว่าลูกสูบถูกผลักเข้าหรือผลักออก (แนะ :ลูกสูบทำงานบวกหรือลบต่อแกส)

8 กระบวนการทางเทอร์โมไดนามิกส์คืออะไร สถานะหนึ่งๆ ของระบบ อธิบายด้วยอะไร  ตัวแปรสถานะมีอะไรบ้าง  และอะไรเป็นตัวอธิบายว่าระบบเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปเป็นอีสถานะหนึ่งได้อย่างไร

9  ผัง PV คืออะไร ใช้ทำอะไร ให้พิสูจน์ว่าพื้นที่ใต้เคิร์ฟ คืองานที่สิ่งแวดล้อมกระทำต่อระบบหรือ ระบบกระทำต่อสิ่งแวดล้อม

10 จากข้อ 9 ผัง PV ที่ทำงานตามเส้นทางให้ จาก P คงที่ ไป V คงที่ อีกเส้นทางหนึ่งจาก V คงที่ ไป P คงที่ และ มีเส้นทางเป็นวงจรปิดตามรูป ให้เปรียบเทียบงานที่เกิดขึ้นในแต่ละกรณี

11. ให้คำนวณหางานในกระบวนการที่ความดันคงที่ (isobaric), กระบวนการที่ปริมาตรคงที่ (Isochoric) กระบวนการที่อุณหภูมิคงที่ (isothermal) 

12 กระบวนการอะเดียเบติก (Adiabatic) คืออะไร เพราะอะไรการยืดยางลูกโป่ง กรณีที่รู้สึกร้อนเมือยืดลูกโป่งหลายครั้ง และเมื่อยืดอย่างรวดเร็วแแล้วปล่อยแล้วรู้สึกเย็น

13 กระบวนการอเดียเบติกทำให้มีการเปลี่ยนอุณหภูมิหรือไม่ มีการไหลของความร้อนในกระบวนการไอโซเทอร์มอลหรือไม่ และพลังงานนระบบเปลี่ยนหรือไม่ระหว่างกระบวนการไอโซเทอร์มอล

อาจารย์ค่ะอย่าลืมเเจ้ง

อย่าลืมเเจ้งการบ้านที่ต้องส่งทั้งหมดนะ

ถามการบ้าน

อาจารย์ค่ะ การบ้านที่ให้มา ส่งวันไหนค่ะ

ถาม

อาจารย์ค่ะการบ้านที่ลงให้กำหนดส่งวันไหน แล้วส่งทางไหนค่ะ

แบบฝึกหัด A, B, C, D ให้เลือกคำตอบ และอธิบายทำไมเลือกคำตอบนั้น

เนื่องจากไม่สามารถแสดงสูตร  สมการได้ให้ดาวโหลดจากลิงค์

https://sites.google.com/site/themostatenstru/baeb-fukhad-chdchey

แบบฝึกหัด A เมื่อมีแกสที่เป็นส่วนผสมของออกซิเจนกับฮีเลี่ยม  ข้อความตามข้อใดถูกต้อง

a)โมเลกุลของฮีเลี่ยมจะเคลื่อนที่เร็วกว่าโมเลกุลของออกซิเจนโดยเฉลี่ย
b) โมเลกุลของแกสทั้งสองจะเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วเท่ากัน
c) โดยเฉลี่ยโมเลกุลของออกซิเจนเคลื่อนที่เร็วกว่า
d) พลังงานจลน์ของฮีเลี่ยมจะมากกว่าของออกซิเจน
e) ที่กล่าวมาไม่มีข้อใดถูกต้อง

สมการ 
                สมการข้างบนนี้บอกให้เราทราบว่าพลังงานจลน์เฉลี่ยแบบเคลื่อนย้าย (Translational Kinetic Energy) ในการเคลื่อนที่แบบสุ่ม (Random Motion) ในไอเดียลแกสเป็นปฏิภาคตรงกับอุณหภูมิสมบูรณ์ของแกส  นั่นคือโดยเฉลี่ย  ยิ่งมีอุณหภูมิสูงโมเลกุลก็ยิ่งเคลื่อนที่เร็วขึ้น นอกจากนี้ตามสมการนี้ยังสามารถประยุกต์ใช้กับของเหลวและของแข็งได้

                การหาค่าความเร็วเฉลียของโมเลกุลยังใช้ได้กับเซลล์สิ่งมีชีวิตที่  นอกจากนี้ยังใช้สมการข้างบนคำนวณหาว่าโมเลกุลเคลื่อนที่เร็วเท่าใด   จากสมการจะเห็นว่าใช้ค่าความเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลยกกำลังสอง ดังนั้น ค่ารากที่สองของค่าเฉลี่ยหรือ     หรือเรียกว่าค่าอัตราเร็ว Root mean square

ตัวอย่าง   ให้คำนวณหาอัตราเร็ว rms ของโมเลกุลอากาศ O₂ และ N₂
วิธีทำ   มวลของ 1 โมเลกุลของ O₂ (มวลโมเลกุล = 32 u)   มวล 1โมเลกุลของ N₂ (มวลโมเลกุล = 28 u)
     m(O2) = (32)(1.66x10^-27kg) = 5.3 x 10^-26kg
     ดังนั้น สำหรับออกซิเจน     =

               สำหรับไนโตรเจน จะได้

 ข้อสังเกตคือ  อัตราเร็ว เป็นขนาดของความเร็ว ส่วนความเร็วของโมเลกุลมีค่าเฉลี่ยเป็นศูนย์

แบบฝึกหัด B  อัตราเร็วปกติของโมเลกุลอากาศที่อุณหภูมิห้อง  ตามข้อใดถูกต้อง?
a) เกือบหยุดนิ่ง ( 10 km/h)                             b) อยู่ในระดับ 10km/h
c) อยู่ในระดับ 100km/h                                    d) อยู่ในระดับ 1000km/h
e) เกือบเท่าอัตราเร็วแสง

แบบฝึกหัดC  ถ้าเราเพิ่มความดันแกสเป็นสองเท่าขณะที่ทำให้ความดันและจำนวนโมลคงที่  อัตราเร็วเฉลีย ของโมเลกุลจะเป็นไปตามข้อใด 
a) เพิ่มเป็นสองเท่า    b) เพิ่มขึ้น 4 เท่า         c) เพิ่มขึ้นตาม             d) ครึ่งหนึ่ง          e) 1 ใน 4

แบบฝึกหัด D  จะต้องให้อุณหภูมิสัมบูรณ์เปลี่ยนไปด้วยแฟคเตอร์เท่าใด ที่จะทำให้อัตราเร็วเฉลี่ย เพิ่มเป็น  2 เท่า
a)                  b) 2                       c) 2               d)  4                                     e)  16

ตัวอย่าง   จากถังเก็บแกสฮีเลี่ยม เพื่อนำไปเติมให้กับลูกโป่ง  หลังจากเติมแกสให้ลูกโป่งแต่ละลูก   จำนวนอะตอมฮีเลี่ยมที่เหลือในถังลดลง ในการนี้จะส่งผลอย่างไรต่ออัตราเร็ว rms ของโมเลกุลของแกสที่ยังคงอยู่ในถัง
คำตอบ   จากอัตราเร็ว rms  = ดังนั้น  เฉพาะอุณหภูมิที่ส่งผลต่อแกส  ไม่ใช่ความดัน P หรือ จำนวนโมล n ถ้าถังเก็บยังคงมีอุณหภูมิคงที่ แล้วอัตราเร็ว rms ก็จะยังคงที่แม้ว่าความดันในถังแกสจะลดลงก็ตาม

ตัวอย่าง   เพื่อเป็นการยืนยันว่าอัตราเร็วเฉลีย แตกต่างจากอัตราเร็ว rms   สมมุติว่ามีอนุภาค 8 อนุภาคที่มีอัตราเร็ว 1.0, 6.0, 4.0, 2.0, 6.0, 3.0, 2.0, 5.0 ตามลำดับ ให้คำนวณหา   a) อัตราเร็วเฉลี่ย    (ตอบ 3.6 m/s)           b) อัตราเร็ว rms  (ตอบ 4.0 m/s)

สรุปทฤษฎีจลน์

สรุป

ตามทฤษฎีจลของแกสบนฐานของไอเดียลแกสที่ประกอบด้วยโมเลกุลเคลื่อนที่อย่างอิสระแบบสุ่ม  ค่าพลังงานจลน์ของโมเลกุลเป็นสัดส่วนกับอุณหภูมิ

                ที่ขณะหนึ่งใดมีการแจกแจงของอัตราเร็วโมเลกุลภายในแกส โดยที่การแจกแจงอัตราเร็วแบบแมกเวลล์ที่หามาจากข้อตกลงตามทฤษฎีจลน์ และการแจกแจงนี้สอดคล้องกับการทดลองของแกสที่ความดันไม่สูงมาก

            พฤติกรรมของแกสจริงที่ความดันสูงหรือเมื่อใกล้จุดที่เป็นของเหลวจะต่างไปจากกฏของไอเดียลแกส เนื้อจากขนาดของโมเลกุลและแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล

                ที่อุณหภูมิวิกฤติ แกสสามารถเปลี่ยนไปเป็นของเหลวหากให้ความดันที่มากพอ  แต่ถ้าอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิวิกฤติ  ไม่มีจำนวนความดันที่ทำให้เกิดผิวหน้าของเหลวเกิดขึ้น

                จุด triple point ของสารเป็นจุดเดียวที่อุณหภูมิ ความดัน ซึ่งทั้งสามสถานะ ของแข็ง ของเหลว และแกส สามารถคงอยู่ร่วมกันในสมดุล  เพราะว่า ทำให้เกิดได้ใหม่ได้ ดัง เช่นจุด triple point ของ น้ำ ที่มักจัดให้เป็นจุดอ้างอิงมาตรฐาน

การระเหย (Evaporation) ของของเหลวเป็นผลจาก โมเลกุลที่เคลื่อนที่เร็วหลุดออกจากผิวหน้าของเหลว  เพราะว่าความเร็วโมเลกุลเฉลี่ยน้อยกว่าหลังจากที่โมเลกุลที่เร็วมากกว่าหลุดออกไป อุณหภูมิจะลดลงเมื่อเกิดการระเหย

ความดันไออิ่มตัว  อ้างถึงความดันไอเหลือของเหลวเมื่อสองสถานะอยู่ในภาวะสมดุล  ความดันไอของสารเช่นน้ำ ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเป็นหลัก และเท่ากับความดันบรรยากาศที่จุดเดือด

ความชื้นสัมพัทธ์ (Relative humidity)  ของอากาศในสถานที่กำหนดคืออัตราส่วนของความดันบางส่วนของไอน้ำในอากาศกับความดันไอที่อิ่มตัวที่อุณหภูมินั้น  ปกติแล้วจะกำหนดเป็นเปอร์เซ็นต์

Mean free path คือระยะเฉลี่ยของโมเลกุลที่เคลื่อนได้ระหว่างการชนกันกับโมเลกุลอื่น

การแพร่ (Diffusion) คือกระบวนการที่โมเลกุลของสารหนึ่งเคลื่อนจากพื้นที่หนึ่งไปอีกพื้นที่หนึ่ง อันเนื่องมาจากความแตกต่างกันของความเข้มขนของสาร

อาจารย์คะ

อาจารย์อย่าลืมเเจ้งการบ้านที่ต้องส่งให้พวกหนูด้วยนะค่ะ ขอบคุณค่ะ วท.บ ฟิสิกส์ปี 2 ค่ะ

นักศึกษาทุกคน เขียน 1 บล็อก

ทุกคนมีสิทธิเข้าไปเขียนได้โดย  วิธีเข้า ต้องเข้าgmail ก่อน แล้วถึงพิมพ์ ชื่อ url  คือ thermostatnstru.blogspot.com หรือ พิมพ์ Blogger.com
แล้วเลือกเข้าไปไปเขียนหรือดูบล็อก

สวัสดีค่ะ

สวัสดีค่ะ อาจารย์

สวัสดีค่ะ

สวัสดีคับ

สวัสดี คับ อาจารย์

สวัสดีค่ะ

สวัสดีค่ะ

สวัสดีค่ะ

สำหรับคนที่ยังไม่ได้สมัครเขียนบล็อก

ให้เปิดเมลล์ดูรับคำเชิญเขียนบล็อก

สวัสดี

สวัสดีคะ

เทอร์โมไดนามิกส์คลาสสิกส์กับ เทอร์โมไดนามิกส์เชิงสถิติ

เทอร์โมไดนามิกส์คลาสสิกส์ อธิบายปรากฏการณ์ได้โดยไม่ต้องพิจารณาคุณสมบัติอนุภาคแต่ละตัว  ขณะที่เทอร์โมไดนามิกส์เชิงสถิติใช้ค่าเฉลี่ยพฤติกรรมของกลุมอนุภาคขนาดใหญ่ในการอธิบาย เช่นความดัน 

สวัสดีค่ะ

Entropy (S)

ปริมาณที่วัดความไร้ระเบียบ เป็นตัวแปรสถานะ (คล้ายกับ U, P, V และ T) 

คำว่าเอนโทรปี๊ ใช้ครั้งแรกโดย Rudolf Clausius ในปี 1865

ถ้าความร้อน เข้ามาในระบบที่อุณหภูมิสัมบูรณ์คงที่แล้ว การเปลี่ยนแปลงเอนโทรปี๊ของระบบจะเป็น

                      A S  =  Q/T  (๋J/K)

สมการนี้ถูกต้องตราบเท่าที่อุณหภูมิยังคงที่

สวัสดี

สวัสดีค่ะอาจารย์ การบ้านที่ให้ส่งวันไหนค่ะ

first blog

ยินดีต้อนรับเข้าสู่ Thermo blog