สรุปสูตร ! ความร้อนฟิสิกส์แบบรวบรัด เข้าใจง่าย !

27 สิงหาคม 2567 23:44:19

เคยสงสัยไหมว่า ทำไมน้ำร้อนถึงลวกมือ ? ทำไมน้ำแข็งถึงละลาย ? คำถามเหล่านี้ล้วนเกี่ยวข้องกับ "ความร้อน" ซึ่งเป็นหัวข้อสำคัญในวิชาฟิสิกส์ ม.ปลาย บทความนี้จะพาน้อง ๆ ไปรู้จักกับ "ความร้อน" เนื้อหาที่มักอยู่ในการติวฟิสิกส์ ม.5 โดยจะมาอธิบายให้รู้กันแบบกระชับ เข้าใจง่าย สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในการสอบได้ มาติดตามได้เลย

Table of Content

กลุ่มนักเรียนม. 5 กำลังอ่านสรุปเรื่องความร้อนฟิสิกส์

ความร้อน (Heat) คืออะไร ?

ความร้อน หมายถึง พลังงานที่ถ่ายเทจากระบบหนึ่งไปยังอีกระบบหนึ่ง โดยอาศัยความแตกต่างของอุณหภูมิเปรียบเสมือนน้ำไหลจากที่สูงไปยังที่ต่ำ ความร้อนจะไหลจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงไปยังวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำจนกว่าอุณหภูมิของทั้งสองวัตถุจะเท่ากัน

ตัวอย่างของความร้อน

การต้มน้ำ : เมื่อเราต้มน้ำ เตาแก๊สจะให้ความร้อนกับน้ำ ทำให้อุณหภูมิของน้ำสูงขึ้น พลังงานความร้อนจากเตาแก๊สจะถ่ายเทไปยังน้ำผ่านกระทะ
การอาบแดด : แสงแดดจากดวงอาทิตย์เป็นพลังงานรูปแบบหนึ่ง พลังงานนี้จะแผ่รังสีมาถึงผิวของเรา ทำให้ผิวรู้สึกอุ่นขึ้น
การรีดผ้า : เตารีดผ้าให้ความร้อนกับผ้า พลังงานความร้อนจากเตารีดผ้าจะถ่ายเทไปยังผ้า ทำให้ผ้าเรียบขึ้น

นอกจากนี้ ความร้อนสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานรูปแบบอื่นได้ เช่น พลังงานแสง พลังงานกล พลังงานเคมี พลังงานไฟฟ้า ฯลฯ

หน่วยของพลังงานความร้อน

จูล (joule, J ) : หน่วยของพลังงานกลที่ใช้ในระบบเอสไอ
แคลอรี ( calorie, cal ) : หน่วยหนึ่งของพลังงานความร้อน
บีทียู (British thermal unit หรือ Btu) : พลังงานความร้อนที่ทำให้น้ำที่มีมวล 1 ปอนด์ มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 องศาฟาเรนไฮต์

สูตรหาความจุความร้อน

ความจุความร้อน คือ ความร้อนที่ทำให้สารทั้งหมดที่กำลังพิจารณามีอุณหภูมิเปลี่ยนไปหนึ่งหน่วย โดยสถานะไม่เปลี่ยน

ΔQ=CΔT

มีหน่วยเป็น จูล/เคลวิน (J/K)

โดย C = ความจุความร้อน, m = มวลในหน่วยกรัม, ΔQ = ปริมาณความร้อนที่ได้รับ และ ∆T = อุณหภูมิที่เปลี่ยนไป

ความร้อนจำเพาะ (Specific Heat)

ความร้อนจำเพาะ คือ ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้เพื่อเพิ่มอุณหภูมิของสารที่มีมวล 1 กิโลกรัมเปลี่ยนแปลงไป 1 องศาเซลเซียส

หน่วยวัดความร้อนจำเพาะ นิยมใช้จูลต่อกิโลกรัมต่อองศาเคลวิน (J/kg⋅K) หรือ แคลอรีต่อกรัมต่อองศาเซลเซียส (cal/g⋅°C)

สูตรหาความร้อนแฝงจำเพาะ

สูตรพลังงานความร้อนที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนสถานะของสาร

ΔQ = mL

กำหนดให้ ΔQ = ปริมาณความร้อนที่ใช้ในการเปลี่ยนสถานะ, m = มวลของวัตถุ, L = ความร้อนแฝงจำเพาะ

สูตรพลังงานความร้อนที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนอุณหภูมิของสาร

ΔQ = mcΔT

กำหนดให้ ΔQ = ปริมาณความร้อนที่ใช้ในการเพิ่มหรือลดอุณหภูมิของสาร, m = มวลของวัตถุ, c = ความจุความร้อนจำเพาะ, ΔT = อุณหภูมิที่เปลี่ยนไป

ลูกตุ้มเหล็กได้รับความร้อน

การถ่ายโอนความร้อน (Heat Transfer)

การถ่ายโอนความร้อน หมายถึง กระบวนการที่พลังงานความร้อนถ่ายเทจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงไปยังวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า โดยมี 3 รูปแบบหลัก ดังนี้

1. การนำ (Conduction) คือ การถ่ายโอนพลังงานความร้อนผ่านตัวกลางที่เป็นของแข็ง ซึ่งจะเกิดขึ้นในของแข็ง เช่น พวกโลหะต่าง ๆ
• ตัวอย่าง : ช้อนโลหะที่วางไว้ในถ้วยน้ำร้อน ช้อนจะร้อนขึ้น

2. การพาความร้อน (Convection) คือ การถ่ายโอนความร้อนจากที่หนึ่งไปยังที่หนึ่ง โดยโมเลกุลของสารจะเคลื่อนที่ไปด้วย ซึ่งจะเกิดขึ้นในของเหลวและแก๊ส
• ตัวอย่าง : การนึ่งอาหาร ไอน้ำจะพาความร้อนไปสู่อาหารทำให้อาหารสุก

3. การแผ่รังสี (Radiation) คือ การถ่ายโอนความร้อนจากที่หนึ่งไปยังที่หนึ่ง โดยไม่ต้องอาศัยตัวกลาง แต่จะใช้การส่งพลังงานความร้อนที่อยู่ในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่รังสีออกไป เช่น รังสีอินฟราเรด และแหล่งกำเนิดที่ให้พลังงานแสง
• ตัวอย่าง : การแผ่รังสีความร้อนจากดวงอาทิตย์มายังโลก

การขยายตัวของวัตถุเนื่องจากความร้อน (Thermal Expansion)

การขยายตัวของวัตถุเนื่องจากความร้อน หมายถึง การเปลี่ยนแปลงขนาดของวัตถุเมื่อได้รับความร้อน โดยการขยายตัวของวัตถุจะขึ้นอยู่กับรูปร่างดังนี้

วัตถุที่มีความยาว จะมีการขยายตัวตามเส้น (การขยายตัวตามยาว)
วัตถุที่เป็นแผ่น จะมีการขยายตัวตามพื้นที่
วัตถุที่มีรูปร่างเป็นปริมาตร จะมีการขยายตัวตามปริมาตร

ในทางกลับกัน วัตถุเหล่านี้จะหดตัวเมื่อของวัตถุนั้นถ่ายโอนความร้อนออกไป จนกระทั่งมีอุณหภูมิลดลง

สำหรับน้อง ๆ คนไหน ที่อยากเสริมความรู้เรื่องฟิสิกส์ความร้อนเพิ่มเติม สามารถลงเรียนคอร์ส AP38 Pack กลุ่มความร้อน แก๊ส ของแข็งและของไหล และนอกจากนี้ Applied Physics ยังมีบทเรียนฟิสิกส์อื่น ๆ และคอร์สติวฟิสิกส์ ม.5 ที่จะช่วยสรุปเนื้อหา ให้อย่างเข้มข้น พร้อมเทคนิคในการจดจำสูตรอย่างเข้าใจ นำไปประยุกต์ใช้ได้จริง ช่วยให้ทำคะแนนในโรงเรียนได้ดียิ่งขึ้น และเตรียมความพร้อมเพื่อสอบเข้ามหาวิทยาลัยต่อไป

หากต้องการสอบถามเพิ่มเติมเกี่ยวกับคอร์สเรียน สามารถโทรมาได้ที่ 02-3060867, 02-3060868, 02-3060869 และ 085-4925599 หรือแอดไลน์ @appliedphysics (มี @ ด้วย)