ในบทเรียนนี้จะศึกษาถึงนิยามของความร้อน พลังงานความร้อน การวัดปริมาณความร้อนในหน่วยของแคลอรี การคำนวณหาปริมาณความร้อนของวัตถุเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นหรือลดลงโดยใช้สูตร ซึ่งเกี่ยวข้องกับค่าความจุความร้อนจำเพาะของสาร
ความร้อน คือ พลังงานรูปหนึ่งที่สามารถทำให้ประสาทสัมผัสของคนปกติ เกิดความรู้สึกร้อนหรือเย็นได้ เมื่อวัตถุได้รับพลังงานความร้อน หรือให้ความร้อนแก่วัตถุใด วัตถุนั้นจะมีอุณหภูมิสูงขึ้น เมื่อวัตถุใดคายพลังงานความร้อนออกไป วัตถุนั้นจะมีอุณหภูมิลดลง วัตถุชนิดเดียวกันมีอุณหภูมิเท่ากัน วัตถุที่มีมวลมากกว่าปริมาณความร้อนมากกว่าวัตถุที่มีมวลน้อยกว่า
แหล่งกำเนิดพลังงานความร้อน ได้แก่
- ดวงอาทิตย์
- ปฏิกิริยาเคมี เช่น การเผาไหม้เชื้อเพลิงต่าง ๆ
- การขัดถูกันของวัตถุ
- พลังงานไฟฟ้า เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำจะเกิดความร้อน
- ปฏิกิริยานิวเคลียร์ ทั้งปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบฟิวชันและปฏิกิริยานอวเคลียร์แบบฟิชชัน
- ความร้อนใต้ภิภพ ความร้อนภายในโลกถูกถ่ายโอนออกมาในรูปของน้ำพุร้อนหรือหินหนืดขณะเกิดภูเขาไฟระเบิด
ปริมาณความร้อน 1 แคลอรี คือ ปริมาณความร้อนที่ทำให้น้ำบริสุทธิ์มวล 1 กรัม มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 oC ปริมาณความร้อนมีหน่วยเป็น แคลอรี (cal) หรือจูล (J) โดยที่ 1 cal = 4.2 J
การคำนวณหาปริมาณความร้อนเมื่อวัตถุเมื่อวัตถุมีอุณหภูมิสูงขึ้นหรือลดลงทำได้ 2 วิธี ดังนี้
1. การเทียบบัญญัติไตรยางศ์ 2 ชั้น
การหาปริมาณความร้อนโดยการเทียบบัญญัติไตรยางศ์ โจทย์จะกำหนดให้ว่า สารนั้นได้รับความร้อนมาเท่าไร จึงทำให้สารนั้น 1 กรัม มีอุณหภูมิสูงขึ้น 1 oC หรือสารนั้นคายความร้อนไปเท่าไร จึงทำให้สารนั้น 1 กรัม มีอุณหภูมิลดลง 1 oC
ตัวอย่าง น้ำ 60 กรัม มีอุณหภูมิสูงขึ้นจาก 20 oC เป็น 45 oC น้ำได้รับความร้อนเท่าไร (น้ำ 1 กรัม มีอุณหภูมิสูงขึ้น 1 oC เมื่อได้รับความร้อน 1 แคลอรี)
วิธีทำ น้ำ 1 กรัม มีอุณหภูมิสูงขึ้น 1 oC ได้รับความร้อน 1 แคลอรี
น้ำ 60 กรัม มีอุณหภูมิ 1 oC ได้รับความร้อน 1 x 60 แคลอรี
น้ำ 60 กรัม มีอุณหภูมิสูงขึ้น 45 – 20 = 25 oC ได้รับความร้อน 1 x 60 x 25 แคลอรี = 1,500 แคลอรี
ตอบ น้ำได้รับความร้อน 1,500 แคลอรี
2. การใช้สูตรคำนวณ
ตัวอย่าง ช้อนเงินมีมวล 60 กรัม อุณหภูมิ 25 oC นำไปแช่ในน้ำร้อนจนมีอุณหภูมิเป็น 60 oC ช้อนเงินได้รับความร้อนจากน้ำร้อนเท่าไร ความจุความร้อนจำเพาะของเงิน = 0.05 cal/g oC)
