HI EVERYONE

 ไหนๆก็จะสอบวันพุธแล้ว ก็เลยนำสรุป เรื่อง ความร้อนกับการเปลี่ยนแปลงสถานะ กับอุณภูมิมาให้อ่านกัน

 

การเปลี่ยนสถานะของสารอาจเป็นการเปลี่ยนแปลงประเภทดูดพลังงานหรือคายพลังงาน ตัวอย่างการเปลี่ยนแปลงสถานะของสารที่พบในชีวิตประจำวันได้แก่ น้ำแข็งหลอมเหลวกลายเป็นน้ำและน้ำได้รับความร้อนกลายเป็นไอเป็นการเปลี่ยนแปลงประเภทดูดความร้อน ในทางตรงกันข้ามเมื่อไอน้ำเปลี่ยนสถานะกลับมาเป็นน้ำและน้ำแข็ง เป็นการเปลี่ยนแปลงประเภทคายความร้อน

1. ค่าความร้อนแฝงจำเพาะของการหลอมเหลว เป็นค่าพลังงานความร้อนที่นำมาใช้เปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นของเหลว

2. ความร้อนแฝงจำเพาะของการกลายเป็นไอ เป็นค่าพลังงานความร้อนที่นำไปใช้ในการเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นไอ

ค่าความร้อนแฝงจำเพาะของการกลายเป็นไอของสารทุกชนิด จะมีค่ามากว่าความร้อนแฝงจำเพาะของการหลอมเหลวเสมอ เช่น

- น้ำมีค่าความร้อนแฝงจำเพาะของการหลอมเหลว 80 แคลอรีต่อกรัม หมายความว่า ในการทำน้ำแข็ง  1 กรัม ให้หลอมเหลวเป็นน้ำ ต้องใช้พลังงานความร้อน 80 แคลอรี

- น้ำมีค่าความร้อนแฝงจำเพาะของการกลายเป็นไอ 540 แคลอรีต่อกรัม หมายความว่า ในการทำน้ำ  1 กรัม อุณหภูมิ  100 องศาเซลเซียส ให้เปลี่ยนเป็นไอน้ำ  1 กรัม อุณหภูมิ  100 องศาเซลเซียส  ต้องใช้พลังงานความร้อน 540 แคลอรี

การหาค่าปริมาณความร้อนสามารถแยกพิจารณาได้ 2 กรณี ดังนี้

กรณีที่ 1 การคำนวณหาค่าปริมาณความร้อนที่ทำให้สารเปลี่ยนสถานะโดยอุณหภูมิคงที่ คำนวณได้จากสูตร

Q = mL

เมื่อ Q คือ ปริมาณความร้อนหรือค่าความร้อนแฝงที่ใช้ในการเปลี่ยนสถานะ มีหน่วยเป็นแคลอรีหรือกิโลแคลอรี

        m คือมวลของสาร มีหน่วยเป็นกรัมหรือกิโลกรัม

        L คือ ความร้อนแฝงจำเพาะของสาร มีหน่วยเป็นแคลอรีต่อกรัมหรือกิโลแคลอรีต่อกิโลกรัม

กรณีที่ 2 การคำนวณหาปริมาณความร้อนโดยที่อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง คำนวณได้จากสูตร

Q = msDt

เมื่อ Q คือ ปริมาณความร้อนที่สารได้รับ มีหน่วยเป็นแคลอรี

m คือ มวลของสาร มีหน่วยเป็นกรัม

s  คือ ความจุจำเพาะของสาร มีหน่วยเป็นแคลอรีต่อกรัม×องศาเซลเซียส (น้ำใช้สัญลักษณ์ c แทนค่าความจุจำเพาะของน้ำ)

ของน้ำแข็ง และ ไอน้ำ คือ ประมาณ 0.5

Dt คือ อุณหภูมิของน้ำที่เปลี่ยนไป มีหน่วยเป็นองศาเซลเซียส

 

แผนผังแสดงการเปลี่ยนแปลงสถานะของน้ำ

ในช่วงหมายเลข 1 กับหมายเลข 3 สถานะเปลี่ยนแต่อุณหภูมิไม่เปลี่ยน ส่วนในช่วงหมายเลข 2 อุณหภูมิเปลี่ยนแต่สถานะไม่เปลี่ยน นักเรียนจะได้ศึกษาการคำนวณหาค่าพลังงานที่ใช้ในการเปลี่ยนสถานะจากตัวอย่างต่อไปนี้

ตัวอย่าง น้ำแข็ง 100 กรัม อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส ทำให้กลายเป็นไอน้ำเดือด 10 กรัม อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส ใช้ความร้อนกี่แคลอรี

วิธีคิด

ความร้อน ที่ใช้ทั้งหมด = 1 + 2 + 3(1) ความร้อนที่น้ำแข็ง 10 กรัม ใช้ในการหลอมเหลวเป็นน้ำที่ 0 องศาเซลเซียส คำนวณได้ดังนี้จากสูตร                                 Q = mLเมื่อ                                         m = มวลของน้ำแข็ง = 10 g                                                L = ความร้อนแงของการหลอมเหลวของน้ำ = 80 cal/gแทนค่า                                  Q = 10 x 80                                                    = 800 cal(2) ความร้อนที่น้ำ 0 องศาเซลเซียส รับเข้าไปเพื่อทำให้มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นเป็น 100 องศาเซลเซียส คำนวณได้ดังนี้จากสูตร                                 Q = mcDtเมื่อ                                         m = มวลของน้ำ =10 g                                                 c = ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำ = 1 cal/g×°C                                                Dt = 100 °Cแทนค่า                                  Q = 10 x 1 x 100 = 1000 cal(3) ความร้อนที่น้ำ 100 องศาเซลเซียส ใช้ในการเปลี่ยนสถานะเป็นไอน้ำที่ 100 องศาเซลเซียส คำนวณได้ดังนี้จากสูตร                                 Q = mLเมื่อ                                         m = มวลของน้ำ = 10 g                                                 L = ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอของน้ำ = 540 cal/gแทนค่า                                  Q = 10 x 540 = 5400 calดังนั้นค่าพลังงานรวมทั้งสิ้น = 800 + 1000 + 5400                                                     = 7200 cal = 7.2 kcalจากตัวอย่าง เป็นการเปลี่ยนแปลงประเภทดูดความร้อน ซึ่งนำมาเขียนเป็นกราฟสรุปความสัมพันธ์ระหว่างเวลาที่ได้รับความร้อนกับอุณหภูมิที่เปลี่ยนไปของน้ำได้ดังนี้

 

ตัวอย่าง ไอน้ำ 20 กรัม ที่ 100 องศาเซลเซียส ทำให้เป็นน้ำแข็ง 0 องศาเซลเซียส ทั้งหมด 20 กรัม จะคายพลังงานเท่าใด

วิธีคิด(1) ความร้อนที่ไอน้ำ 20 กรัม คายพลังงานออกมาเพื่อเปลี่ยนสถานะเป็นน้ำที่ 100 องศาเซลเซียส คำนวณได้ดังนี้จากสูตร                                                 Q = mLเมื่อ                                                         m = 20 g                                                                 L = 540 cal/gแทนค่า ไอน้ำคายความร้อนแฝง      = 20 x 540 = 10800 cal(2) ความร้อนที่น้ำ 20 กรัม อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส คายความร้อนอกมากลายเป็นน้ำที่ 0 องศาเซลเซียส คำนวณได้ดังนี้จากสูตร                                 Q = mcDtเมื่อ                                         m = มวลของน้ำ =20 g                                                 c = ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำ = 1 cal/g×°C                                                Dt = 100 °C (เป็นอุณหภูมิเปลี่ยนจาก 0 °C เป็น 100 °C)แทนค่า น้ำคายความร้อน        = 20 x 1 x 100 = 2000 cal

(3) ความร้อนที่น้ำ  20 กรัม อุณหภูมิ  0 องศาเซลเซียส คายออกมาทำให้เป็นน้ำแข็งที่ 0  องศาเซลเซียส คำนวณได้ดังนี้

จากสูตร                                 Q = mLเมื่อ                                         m = มวลของน้ำ = 20 g                                                 L = ความร้อนแฝงของการหลอมเหลว = 80 cal/gแทนค่า                                  Q = 20 x 80 = 1600 calดังนั้นค่าพลังงานรวมทั้งสิ้น = 10800 + 2000 + 1600                                                     = 14400 cal      = 14.4 kcal

จากตัวอย่างเป็นการเปลี่ยนแปลงประเภทคายความร้อน ซึ่งนำมาเขียนกราฟสรุปความสัมพันธ์ระหว่างเวลากับอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงของน้ำ ได้ดังนี้

จากกราฟของการเปลี่ยนแปลงประเภทดูดความร้อนและคายความร้อน นักเรียนจะสังเกตเห็นว่าเส้นกราฟที่ได้เมื่อเวลาผ่านไปมีลักษณะกลับกัน

จากการศึกษากิจกรรมเรื่องการเปลี่ยนสถานะของน้ำ แสดงให้เห็นว่าความร้อนทำให้สารเกิดการเปลี่ยนแปลงได้ เช่น เกิดการเปลี่ยนแปลงสถานะหรือเปลี่ยนอุณหภูมิ นอกจากที่กล่าวมาแล้วพลังงานความร้อนยังมีผลต่อการเกิดการเปลี่ยนแปลงของสารอีกหลายประการ เช่น การจุดไม้ขีดไฟ การเผากระดาษ ซึ่งเป็นการรวมตัวของสารเชื้อเพลิงกับก๊าซออกซิเจน เกิดเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ หากมีการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ แต่ถ้าหากมีการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์จะเกิดก๊าซคาร์บอนมอนนอกไซด์ แล้วสารเดิมจะเปลี่ยนเป็นธาตุคาร์บอน แสดงว่าพลังงานความร้อนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงได้

จันทร์   -

อังคาร -

พุธ  สอบ การคำนวนหาค่าปริมารความร้อน ; วิทย์ คาบ ลูกเสือ

พฤหัสบดี -

ศุกร์  หยุด วันพ่อ

ขอสวัสดีผู้อ่านทั้งเก่าและใหม่อีกครั้งหนึ่ง concept ของ blog นี้ได้เปลี่ยนไปแล้ว

สาเหตุก้เนื่องมาจากการเรียนสมับปัจจุบัน ที่เป็นยุคของการเรียนรู้ที่ไม่จำกัดขอบเขต

ดังนั้นก็เลยขอปรับปรุงblog นี้ให้เป็นแหล่งสรุปความรู้ ของ พวกเรา ชาว ม.2 เซนต์คาเบรียลทั้งหลายนั้นเอง