ความร้อนเป็นรูปแบบหนึ่งของพลังงาน ยิ่งพลังงานความร้อนมากเท่าไร ร่างกายก็ยิ่งร้อนขึ้นเท่านั้น
ในบทเรียนนี้ เราจะเรียนรู้เกี่ยวกับ
เริ่มต้นด้วยการทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างความร้อนและอุณหภูมิ
ความร้อนเป็นรูปแบบหนึ่งของพลังงาน | อุณหภูมิ คือ ระดับความร้อนหรือความเย็นของร่างกาย |
ความร้อนเป็นเหตุ | อุณหภูมิเป็นผล |
เป็นพลังงานรวมของโมเลกุลทั้งหมดที่เคลื่อนที่ภายในร่างกาย | เป็นเพียงการวัดว่าโมเลกุลเคลื่อนที่เร็วแค่ไหนในร่างกาย ยิ่งโมเลกุลสั่นเร็ว ร่างกายก็ยิ่งร้อน |
หน่วยความร้อน SI คือ Joule (J); หน่วยอื่นๆ คือ แคลอรี (Cal) และกิโลแคลอรี (KCal) | หน่วยอุณหภูมิ SI คือ เคลวิน (K); หน่วยอื่นๆ ได้แก่ เซลเซียส (°C) และฟาเรนไฮต์ (°F) |
พลังงานความร้อนสามารถแปลงเป็นพลังงานรูปแบบอื่นได้ เช่น พลังงานกล พลังงานแสง และพลังงานไฟฟ้า
แหล่งความร้อน – ดวงอาทิตย์ (แหล่งความร้อนธรรมชาติ), ไฟ, ไฟฟ้า
สารไวไฟ คือสารที่สามารถติดไฟได้ง่าย เช่น LPG, ไม้, หญ้า, น้ำมันก๊าด, กระดาษ
สารที่ไม่ไวไฟ คือสารที่ทนไฟ เช่น น้ำ ทราย หิน คอนกรีต
ตัวนำ คือสารที่นำความร้อนได้ง่าย เช่น เงิน ทอง ทองแดง อลูมิเนียม
ลูกถ้วยไฟฟ้า คือสารที่ไม่สามารถนำความร้อนได้ง่าย เช่น ไม้ แก้ว ขี้ผึ้ง หิน น้ำ อากาศ
อุณหภูมิของร่างกายเป็นตัววัดระดับความร้อนหรือความเย็นของร่างกายนั้น
เป็นการบ่งชี้ปริมาณความร้อนในร่างกาย
หากสารสองชนิดสัมผัสกันที่อุณหภูมิต่างกัน ความร้อนจะไหลจากตัวที่ร้อนกว่าไปยังตัวที่เย็นกว่าจนกว่าอุณหภูมิจะเท่ากัน
ตัวอย่างเช่น หากต้องการทำให้นมร้อนเย็นลง ให้ใส่ในน้ำเย็น ความร้อนไหลจากนมร้อนไปสู่น้ำเย็น
มาตราส่วน | วัดเป็น | ระดับต่ำสุด (จุดเยือกแข็งของน้ำ) | ระดับบน (จุดเดือดของน้ำ) | ช่วงเวลาระหว่างจุดคงที่แบ่งออกเป็น |
เซลเซียส | องศาเซลเซียส | 0 °C | 100 °C | 100 ส่วน |
ฟาเรนไฮต์ | องศาฟาเรนไฮต์ | 32°F | 212 °F | 180 ส่วน |
เคลวิน | องศาเคลวิน | 273 K | 373 K | 100 ส่วน |
เซลเซียส ถึง ฟาเรนไฮต์ = (°C × (9/5)) + 32 = °F
ฟาเรนไฮต์ เป็น เซลเซียส = ((°F – 32 ) × (5/9)) = °C
เซลเซียส ถึง เคลวิน = °C + 272 = K
เมื่อมีวัตถุสองชิ้นที่อุณหภูมิต่างกัน วัตถุหนึ่งที่อุณหภูมิสูงกว่าจะถ่ายเทความร้อนไปยังวัตถุอีกชิ้นหนึ่งจนกว่าจะมีอุณหภูมิเท่ากัน
เมื่อพวกมันมีอุณหภูมิเท่ากัน เราบอกว่าพวกมันอยู่ในสภาวะสมดุลทางความร้อน
การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของร่างกาย: เมื่อร่างกายได้รับความร้อน อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้น และเมื่อเย็นลง อุณหภูมิจะลดลง
รูปร่างของร่างกายเปลี่ยนแปลง: ความยาว ปริมาตร และพื้นที่ของสารจะเพิ่มขึ้นเมื่อได้รับความร้อน สิ่งนี้เรียกว่าการขยายตัวทางความร้อน
การเปลี่ยนแปลงสถานะของสสาร:
ตัวอย่างข้อควรระวังในการดูแลการขยายตัวทางความร้อน
ของเหลวส่วนใหญ่จะขยายตัวเมื่อถูกความร้อนและหดตัวเมื่อเย็นลง อย่างไรก็ตามน้ำเป็นข้อยกเว้น ระหว่าง 0°C ถึง 4°C น้ำจะหดตัวเมื่อถูกความร้อนและสูงกว่า 4°C น้ำจะขยายตัว ไม่เหมือนของเหลวอื่นๆ สิ่งนี้เรียกว่าการขยายตัวของน้ำที่ผิดปกติ การขยายตัวของของเหลวขึ้นอยู่กับลักษณะของของเหลวเป็นหลัก ของเหลวต่างๆ ขยายตัวตามปริมาณที่ต่างกัน เทอร์โมมิเตอร์เหลวใช้คุณสมบัติของการขยายตัวของของเหลว
ก๊าซขยายตัวเมื่อได้รับความร้อนและหดตัวเมื่อเย็นตัว เช่น ยางรถยนต์ที่อัดแน่นไปด้วยอากาศสามารถระเบิดได้ในช่วงฤดูร้อน นี่เป็นเพราะการขยายตัวของอากาศที่ร้อนขึ้นเมื่อรถวิ่ง เทอร์โมมิเตอร์แก๊สใช้หลักการของการขยายตัวของก๊าซในการให้ความร้อน
