Transcript ความร้อน
ความร ้อน วันทนา เกิดนิ ยม ภาควิชาฟิ สิกส ์ฯ คณะวิทยาศาสตร ์ประยุกต ์ บทที่ 5 ความร ้อน 1. การถ่ายเทความร ้อน 1.1 การนาความร ้อน - การนาความร ้อนของทรงกลมตัวนากลวง - การนาความร ้อนของทรงกระบอกกลวง 1.2 การพาความร ้อน 1.3 การแผ่ร ังสี 2. สมการของก๊าซอุดมคติ ่ าซทา - งานทีก๊ - ทฤษฎีจลน์ของก๊าซ - อุณหพลศาสตร ์ ่ นย ์ของอุณหพลศาสตร ์ - กฎข ้อทีศู ่ ่ งของอุณหพลศาสตร ์ - กฎข ้อทีหนึ 1. การถ่ายเทความร ้อน ่ นกว่า ความร ้อนจะไหลจากทีที่ ร่ ้อนกว่าไปยังทีเย็ 1.1 การนาความร ้อน (Conduction) - ความร ้อนไหลผ่านตัวกลาง 1.2 การพาความร ้อน (Convection) ่ อนที ่ ่ ้ - ความร ้อนไหลผ่านตัวกลางทีเคลื ได 1.3 การแผ่ร ังสี (Radiation) ่ - ความร ้อนไหลไปกับคลืนแม่ เหล็กไฟฟ้ า 1.1 การนาความร ้อน (Conduction) เป็ นการส่งผ่านความร ้อน โดยความร ้อนของวัตถุจะถ่ายเทจากด ่ อณ T า มีอณ ุ หภูมส ิ งู ไปยังด ้านทีมี ุ หภูT มต ิ ่ากว่ 1 T1 T2 2 dQ H dt kA T1 T2 L H คือ อัตราการส่งผ่านความร ้อน หน่ วย จูล/วินาที ห ่ กส่งผ่าน หน่ วย j (จูล) Q คือ ปริมาณความร ้อนทีถู ้ หน้ ่ าตัด(ทีความร ่ A คือ พืนที ้อนผ่าน) (m2) , L คือ ความยา k คือ สภาพนาความร ้อนของวัตถุ (thermal conductivity) มีคา่ เฉพ หน่ วย Wm-1K-1 - การนาความร ้อนของทรงกลมตัวนากลวง r1 คือ ร ัศมีภายในทรงกลม r2 คือ ร ัศมีภายนอกทรงกลม T1 คือ อุณหภูมภ ิ ายในทรงกลม T2 คือ อุณหภูมภ ิ ายนอกทรงกลม อัตราการส่งผ่านความร ้อน (H) H dQ dt r1r2 4 k T1 T2 r2 r1 (m (m ( - การนาความร ้อนของทรงกระบอกกลวง H dQ dt 2 kL T1 T2 r2 ln r1 r1 คือ ร ัศมีด ้านในทรงกระบอก (m r2 คือ ร ัศมีด ้านนอกทรงกระบอก (m L คือ ความสูง/ความยาวของทรงกระบอก T1 คือ อุณหภูมภ ิ ายในทรงกระบอก T2 คือ อุณหภูมภ ิ ายนอกทรงกระบอก ( ้ Ex ท่อเหล็กนาไอนายาว 5 m มีร ัศมีภายนอก 20 cm. หน ้ ไอนาภายในท่ อมีคา่ 130 C และอุณหภูมผ ิ วิ ท่อด ้านนอก 7 การสูญเสียความร ้อนจากการนาความร ้อนของท่อ กาหนด สภาพนาความร ้อนของเหล็ก (73 Wm-1K-1) 3 m หนา 0.2 m สูง 1 m ฝาปิ ดมีเส ้นผ่านศูนย ์กลาง 3.4 ้ ณหภูมิ 90 0C อยู่เต็ม ขณะนั้น m หนา 0.2 m บรรจุนาอุ ้ ดได ้ 60 0C ถ ้าแทงค ์นาวางอยู ้ อุณหภูมท ิ ผิ ี่ วนอกของแทงค ์นาวั ่ ้ เป็ ่ นฉนวนความร ้อน จงหาปริมาณความร ้อนทีสู ่ ญเสีย บนพืนที ่ั ไปภายใน 1 ชวโมง กาหนด สภาพนาความร ้อนของสแตนเลส 0.05 W/m.K (1/46) 1.2 การพาความร ้อน (Convection) ่ ยอนุ ภาคของตัวกลางเคลอ คือ การส่งผ่านความร ้อนทีอาศั เอาพลังงานความร ้อนไปด ้วย H Q t hA T1 T2 T1 คือ อุณหภูมข ิ องวัตถุ (C T2 คือ อุณหภูมข ิ องตัวนา (C) ้ ผิ ่ วสัมผัส (m2) A คือ พืนที ์ h คือ สัมประสิทธิการพาความร ้อน ้ บชนิ ดของตัวพาและรูปร่าง มีคา่ เฉพาะขึนกั w ลักษณะการวางตัวของวัตถุ หน่ mวย k 2 ้ Ex หม้อนาทรงกลมกลวงร ัศมีภายใน 25 cm ร ัศมีภายนอก ้ ้อนอุณหภูมิ 90 oC ถ ้าอุณหภูมท 48 cm ภายในบรรจุนาร ิ ผิ ี่ ว ด ้านนอกของหม้อเป็ น 75 oC และอุณหภูมข ิ องอากาศมีค่า 25 oC จงหาอัตราการสูญเสียความร ้อนจากหม้อนา้ (ไม่คด ิ การแผ่ร ังสี) กาหนด สภาพนาความร ้อนของหม้อนา้ 84 W/mK ์ และสัมประสิทธิการพาความร ้อนของอากาศ 35 W/m2 oC 1.3 การแผ่ร ังสี (Radiation) ่ อณ พบว่าวัตถุทก ุ ชนิ ดทีมี ุ หภูมส ิ งู กว่าศูนย ์องศาสัมบูรณ์ จ ่ ออกมาในรูปของคลืนแม่ เหล็กไฟฟ้ า - วัตถุอณ ุ หภูมต ิ ่า จะแผ่ร ังสีอยูใ่ นช่วงของร ังสีอน ิ ฟา - วัตถุมอ ี ณ ุ หภูมส ิ งู จะแผ่ร ังสีในช่วงของสเปกตร ัมท วัตถุสามารถดูดกลืนร ังสีความร ้อนมา กระทบผิวได ้หมด หรือสามารถแผ่ร ังสีความร ้อนออกจาก ้ ตัวเองได ้ทังหมด เราเรียกวัตถุนีว่้ าเป็ น วัตถุดา (black body) 1.3 การแผ่ร ังสีความร ้อน • วัตถุทก ุ ชนิ ดมีการแผ่ร ังสีความ ร ้อน • ไม่ต ้องอาศัยตัวกลางในการ อัตราการส่งผ่านความร ้อนของการแผ่ร ังสีมค ี า่ ส่งผ่านความร ้อน กฎของสเตฟานและโบล ์ท dQ H A T 4 มานน์ dt (Stefan and Boltzmann ε : สภาพการแผ่ร ังสีหรือสภาพการคายร ังสี (emissivity) ้ ขึนอยู ่กบั ธรรมชาติของผิววัตถุ (มีคา่ ระหว่าง 0 – 1) ้ ผิ ่ วของวัตถุ (m2) A : พืนที ่ σ 5.7 x 10-8 W/(m2 K4) : ค่าคงทีของ StefanBoltzman ่ • ถ ้าวัตถุมอ ี ณ ุ หภูมิ T1 และสิงแวดล ้อมมีอณ ุ หภูมิ T2 ่ ้อมจะมีคา่ อัตราการแผ่ร ังสีสท ุ ธิระหว่างวัตถุกบั สิงแวดล H dQ dt A T14 T24 Ex ทรงกลมโลหะลูกหนึ่ งขนาดเส ้นผ่านศูนย ์กลาง 20 cm ่ อณ ถูกเผาจนมีอณ ุ หภูมผ ิ วิ 127 C นามาในห ้องทีมี ุ หภูมิ ้ อต 27 C อยากทราบว่าทรงกลมนี จะมี ั ราการสูญเสียความ ร ้อนเนื่ องจากการพาความร ้อนและการแผ่ร ังสีเท่าใดใน ขณะนั้น ์ กาหนด สัมประสิทธิการพาความร ้อนของอากาศ = 8 W/m2K ้ สภาพการคายร ังสี ข องโลหะชนิ ด นี = 0.6 r = 0.1 m Ex ท่อทรงกระบอกกลวงยาว 2 m มีร ัศมีภายใน 5 cm ้ ้อนอุณหภูมิ 95◦C ร ัศมีภายนอก 8 cm ภายในบรรจุนาร อุณหภูมท ิ ผิ ี่ วด ้านนอกของท่อ 80◦C โดยอุณหภูมิ อากาศรอบๆผิวมีคา่ 30◦C กาหนดให ้ ค่าสภาพนาความร ้อนของท่อ 0.08 W/mK ์ สัมประสิทธิการพาความร ้อนของอากาศมีคา่ 10 W /m2K .7 10 8 W /0.8 m2 K 4 สภาพการคายร ังสีข5องภาชนะ ่ ค่าคงทีของสเตฟาน จงหาอัตราการสูญเสียความร ้อนสุทธิ (f1/49) ก๊าซอุดม คติ (Ideal Gases) ทาไม? ก๊าซอุดมคติ - ก๊าซอุดมคติเป็ นระบบ สสารที่ ่ ด ง่าย ทีสุ ่ ้อง - ง่ายต่อการหาความเกียวข ระหว่างความร ้อน (มหัพภาค) กับพลังงานเชิงกล เช่น พลังงานจลน์ของโมเลกุล (จุลภาค) สมการของก๊าซอุดมคติ ่ ในการศึกษาการเปลียนแปลงหรื อการทางานของก๊าซจานว ่ ยวข ่ ตัวแปรทีเกี ้องคือ ความดัน อุณหภูมแิ ละปริมาตรของก๊า ่ ่ เ การเปลียนตั วแปรตัวใดตัวหนึ่ งจึงมักมีผลต่อตัวแปรตัวอืนๆ * จากการทดลองในระบบปิ ดเราได ้ความสัมพันธ ์ของปริมาณ PV 1 1 T1 PV 2 2 T2 R ่ ค่า R นี ว่้ า ค่าคงทีของ gas เขียนแทนด ้วย R เรียกว่าค่าค PV 1 1 T1 P แทน ความดันของก๊าซ หน่ วย N/ V แทน ปริมาตรของก๊าซ หน่ วย m3 T แทน อุณหภูมข ิ องก๊าซ หน่ วย K PV 2 2 T2 ่ ่ หาค่าคงทีของก๊ าซโดยใช ้ สมมติฐานของอโวกาโดร ทีก ่ ณหภูมแิ ละความดันมาตรฐาน (ความดัน “ก๊าซทุกชนิ ดทีอุ และอุณหภูมิ 273 K) มีป ริมาณ 1 โมล และปริมาตร 22 ่ เมือแทนค่ าต่าง ๆ ดังกล่าวลงในสมการ R 1.013x105 22.4 x103 273 8.314 Jmol 1K 1 ่ R สาหร ับก๊าซ 1 โมล ค่าคงทีของก๊ าซ 8.314 Jmol K สมการของก๊าซอุดมคติ PV ก๊าซ 1 mole 1R 1 T ก๊าซ 2 PV 2R mole T ก๊าซ 3 PV moleT 3R ก๊าซ n PV moleT nR PV 1 nRT n คือ จานวนโมลของ หรือ อุณหพลศาสตร ์ (Thermodynamics) การศึกษาความสัมพันธ ์ระหว่างพลังงานกล พลังงานความ ่ พลังงานภายในของขบวนการ ซึงประกอบด ้วย ่ ก ่ าลังศึกษา - ระบบ คือ สิงที ่ ่ น - สิงแวดล ้อม คือ ส่วนประกอบทีอยู ่ อกระบบ ่ นย ์ของอุณหพลศาสตร ์ (Zeroth กฎข้อทีศู law of thermodynamics) ่ อณ นาระบบ 2 ระบบทีมี ุ หภูมต ิ า่ งกันมาสัมผัสกัน ้ ่ ่ อุณหภูมข ิ องระบบทังสองจะเปลี ยนไปโดยระบบที มี ่ อุณหภูมส ิ งู กว่า จะส่งผ่านความร ้อนมายังระบบทีมี ้ อุณหภูมต ิ ่ากว่า จนระบบทังสองมี อณ ุ หภูมเิ ท่ากัน ในเวลา ้ ต่อมา เรียกว่าระบบทังสองอยู ใ่ นสภาวะสมดุล ่ ่ งของอุณหพลศาสตร ์ (First law of the กฎข้อทีหนึ กระบอกสูบหุ ้มฉนวน ภายในบรรจุกา๊ ซ ปลายกระบอก ่ แหล่งความร ้อน เมือระบบได ้ร ับปริมาณความร ้อน Q ระบบก็จะทางาน W และพลังงานภายในของระบบจะเปลีย่ ดังนั้น จากหลักการคงตัวของพลังงานจะได ้ Q U W ่ Q เป็ นบวก เมือระบบได ้ร ับความร ้อน ่ Q เป็ นลบ เมือระบบสู ญเสียความร ้อน ่ W เป็ นบวก เมือระบบท างาน คือ ก๊าซเกิดการขยายต ่ W เป็ นลบ เมือระบบถู กทางาน คือ การอัดลูกสูบทาใหป ของก๊าซลดลง U เป็ นบวก พลังงานภายใน ่ น้ เพิมขึ ระบบมี ่ น้ อุณหภูมเิ พิมขึ ่ U เป็ นลบ เมือพลั งงาน ภายในลดลง ระบบมี อุณหภูมล ิ ดลง ทฤษฏีจลน์ : ่ ณหภูม เป็ นการศึกษาพฤติกรรมของก๊าซทีอุ ่ พลังงานจลน์เชิงเส้นเฉลียของก๊ าซแต่ละโมเลก 3 Ek kBT 2 T คือ อุณหภูมข ิ องก๊าซ ( ่ kB คือ ค่าคงทีของโบลท ์มานน์ (Boltzmann’s constant) ่ อณ “ก๊าซทุกชนิ ดทีมี ุ หภูมเิ ท่ากันจะมีพลังงานจลน์เชิงเส ้น พลังงานภายในของก๊าซ (U) : เกิดจากนาพลังงานจล U 3 Nk BT 2 N คือ จานวนโมเลกุล 3 nRT 2 , n คือ จานวนโมล (mo ่ าซทา งานทีก๊ ่ าซนี ท ้ ามีคา่ งานทีก๊ W F x F จาก P เราได ้ F = A W = PA X W = P V W vv12 PdV ่ มวลคงทีบรรจุในกระบอกสู ่ พิจารณาก๊าซจานวนหนึ่ งทีมี บที่ ่ าตัด A มีพนที ื ้ หน้ ่ าซในกระบอกสูบขยายตัว ลูกสูบ CD จะเลือนขึ ่ เมือก๊ น้ W = P V W PdV การหางานในกระบวนการต่างๆ v2 v1 ความจุความร ้อนโมลาร ์ของก๊าซอุดมคติ ( C ) ่ าให ้ก๊าซ 1 mol มีอณ ่ ปริมาณความร ้อนทีท ุ หภูมเิ ปลียนไป 1 ่ น้ dT จะต ถ ้าต ้องการให ้ก๊าซ n mol มีอณ ุ หภูมเิ พิมขึ กับก๊าซนั้น ความจุความร ้อนโมลาร ์จะมีคา่ C 1 dQ n dT dQ nCdT ่ าซมีอณ ่ การทีก๊ ุ หภูมเิ ปลียนไปพบว่ ามี 2 วิธ ี คือ dQ nCV dT - วิธป ี ริมาตรคงที่ dQ nC p dT ่ - วิธค ี วามดันคงที ่ สาหร ับโมเลกุลของก๊าซทีมี่ อะตอมเดียว Cv 3 R 2 , Cp สาหรับโมเลกุลของก๊าซที ่ มีอะตอมคู่ 5 Cv 2 R Cp ให ้ C v , Cp 5 R 2 , 5 3 7 R 2 , 7 5 เรียกว่า อัตราส่วนของความจุความร ้อน ** จะนาไปใช ้ในหัวข ้อถัดไ ่ การเปลียนแปลงสภาวะของก๊ าซ ่ าซเปลียนแปลงจากสภาวะหนึ ่ ่ งไปสูอ การที ก๊ ่ ก ี 1) ขบวนการปริ มาตรคงที่ (isochoric ่ ง แบ่งได ่ ่ สภาวะหนึ น process) คือ้เป็ การเปลี ยนสภาวะของก๊ าซทีมี ่ ้ งไม่มก ปริมาตรคงทีตลอด ในกรณี นีจึ ี ารทางานของ ก๊ า ซ W pV 0 จาก Q U W Q U Q nCV dT dU Note : สมการข ้างต ้น ใช ้หาพลังงาน ่ ยนแปลงในกระบวนการใดๆ ่ ภายในทีเปลี ไม่วา่ ปริมาตรคงตัวหรือไม่ เนื่ องจาก ้ พลังงานภายในขึนอยู ก ่ บ ั อุณหภูมท ิ ี่ 2) ขบวนการความดันคงที่ (isobaric process) คือ โดยมีความดันคงที่ Q dQ U W nC p dT dW PV dU nCV dT 3) ขบวนการอุณหภู มค ิ งที่ (isothermal process) ค ่ U 0 ่ น โดยมีอณ ุ หภูมค ิ งทีตลอด พลังงานภายในของระบบจะคงที พบว่า หรือ Q U W Q W ่ แสดงว่า ระบบทางานเท่ากับพลังงานความร ้อนทีระบบได 1 W 2 V2 Pdv , V1 W nRT nRT p V V2 V1 W dV V V2 P1 nRT ln nRT ln V1 P2 Ex ภายใต ้กระบวนการปริมาตรคงที่ ก๊าซอะตอมคูจ ่ านวน ่ น้ 10 0C จะมีพลังงานภายใน 20 โมล มีอณ ุ หภูมเิ พิมขึ ้ อลดลงเท่าไร (f2/48) ่ นหรื เพิมขึ ่ 1 โมล มีการเปลียนแปลง ่ Ex ก๊าซอะตอมเดียว ไปตามแผนภ ่ และ 4 เป็ นการเปลียนแปลงแบบอุ ณหภูมค ิ งที่ (Isothermal) ก) งานสุทธิ ่ ข) ประสิทธิภาพของการเปลียนแปลงครบ 1 รอบ 4) ขบวนการแอเดียแบติก (adiabatic process) คือ 0 ไม่ได ้ร ับหรือสูญเสียความร ้อนแต่อQย่างไร Q 1 2 W จาก dU W nCV dT W U W U nCV dT nCV T1 T2 1 PV 2 2 PV 1 1 1 Q 0 process) 4) ขบวนการแอเดียแบติก (adiabatic พิจารณาก๊าซขยายตัวจากสภาวะ (P1V1T1) ไปสูส ่ ภาวะ (P2V เราสามารถได ้ความสัมพันธ ์ต่างๆ ดังนี ้ PV 1 1 PV 2 2 1 1 T1V1 T2V2 1 1 T1P1 ่ เมือ T2 P2 Cp Cv Ex อากาศจานวน 2.5 mol ความดัน 4 x 105 Pa อุณหภูมิ ่ ความดัน 105 Pa จงหางานทีอากาศท าเนื่ องจากการขยายตัว ถ ความร ้อนคงที่ (Adiabatic) กาหนดให ้ ก๊าซเป็ นอะตอมคู่ ่ Ex ก๊าซอุดมคติอะตอมเดียว มีการเปลียนลงตามแผ่ นภาพ P-V ,VB = 6 L, TB = 300 K และ VC = 10 L จงหา ่ าแหน่ ง A และ C ก) ความดันของก๊าซทีต ่ าแหน่ ง A และ C ข) อุณหภูมข ิ องก๊าซทีต ่ ค) ความร ้อนทีไหลเข ้าระบบ ่ ง) ความร ้อนทีไหลออกจากระบบ จ) ประสิทธิภาพของวัฏจักรเป็ นเปอร ์เซ็นต ์ PB = 9 x 105 N/m2 , VB = 6 L , TB = 300 K และ VC = 10 L ก๊าซอุดมคติอะตอมเดียว ่ กฎข้อทีสองของอุ ณหพลศาสตร ์ (Secound law o ่ มี่ อณ กล่าวว่า “ความร ้อนย่อมไหลจากทีที ุ หภูมสิ งู กว่าไปยัง และความร ้อนย่อมไม่ไหลย ้อนกลับตามธรรมชาติ” ่ กรความร ้อน เราจะพิจารณาการทางานของเครืองจั ่ การเปลียนแปลงของระบบในเทอม ของ เอนโทรปี (entro ่ ยนไปของระบบ(dS) ่ ซึง่ เอนโทรปี ทีเปลี คือ อัตราส่วนระหว่าง ่ ่ ทีระบบได ้ร ับกับอุณหภูมส ิ มั บูรณ์ของระบบขณะทีระบบได ้ร ับค dS dQ T 0 ่ ่ นหรื ้ **โดยการเปลียนแปลงเอนโทรปี ของระบบจะมีคา่ เพิมขึ อ ่ การหาเอนโทรปี ของการเปลียนแปลงในสภาวะต่ างๆ dQ ่ S -แบบอุณหภูมค ิ งที t ,cons tan t T -แบบความดันคงทีS่ p,cons tan t -แบบปริมาตรคงที่ Sv,cons tan t -แบบเอเดียบาติก S dQ T dQ T dQ T 0 T2 T1 T2 nC p dT T nCv dT T T1 T2 nC p In T1 T2 nCv In T1 กลจักรความร ้อน ่ เปลี ่ ยนพลั ่ เป็ นสิงที งงานความร ้อนให ้เป็ นพลังงานกล ่ างานระหว่างแหล่ง พิจารณากลจักรความร ้อนทีท กลจักรความร ้อนจะร ับพลังงานความร ้อน Q1 และทางาน W จากนั้นคายความร ้อน Q2 จากกฎอนุ ร ักษ ์พลังงานได ้ Q1 W Q2 W Q1 Q2 ่ องจั ่ กรทา งานที เครื ่ กร() = ประสิทธิภาพของเครืองจั ่ องจั ่ กรได ้ร ับ ความร ้อนทีเครื ดังนั้น W Q1 Q1 Q2 Q1 Q2 1 Q1 วัฏจักรคาร ์โนต ์ ่ ประสิทธิภาพสูงสุด ทางานโดยกา เป็ นกลจักรความร ้อนทีมี ่ แบบอุณหภูมค ิ งทีและแบบแอเดี ยแบติกสลับกันใน 1 รอบ ่ ่ พิจารณาตามเส ้นทางจากการเคลือนที ครบรอบของวั ฏจักรคาร ์โนดัง - a → b เป็ นขบวนการขบวนการอุณหภูมค ิ งที่ (isothermal p - b → c เป็ นขบวนการแอเดียแบติก (adiabatic process) (Q - c → d เป็ นขบวนการขบวนการอุณหภูมค ิ งที่ (isothermal p - d → a เป็ นขบวนการแอเดียแบติก (adiabatic process) (Q Ex1 จากแผนภาพจงตอบคาถามต่อไปนี ้ ้ กา๊ ซจานวนกีโมล ่ ก. กลจักรนี มี ่ ้ ้ร ับ ข. ปริมาณความร ้อนทีกลจั กรนี ได ่ ค. ปริมาณความร ้อนทีออกจากกลจั กรนี ้ ่ ้ า ง. งานทีกลจั กรนี ท ่ จ. กลจักรคาร ์โนต ์มีประสิทธิภาพกีเปอร ์เซ็นต ์ P(N/m2) a 3,000 T1 = 900k Qin b d 2 Qout T2 = 300k 8 4 c 16 V (m3) กลจักรความร ้อน ่ เปลี ่ ยนพลั ่ เป็ นสิงที งงานความร ้อนให ้เป็ นพลังงานกล ่ างานระหว่างแหล่ง พิจารณากลจักรความร ้อนทีท ่ ่ ดความร ้อน าความเย็นและเครืองดู เครืองท ในจักรกลความร ้อนเราให ้ความร ้อนกับระบบ ระบบจึงทางา ่ าความเย็น เราต ้องให ้งานกับระบบ ระบบจึงดูดควา เครืองท ่ าความเย็น (refrigerator) เครืองท ่ าความเย็น หาได ้จาก ประสิทธิภาพของเครืองท ์ สัมประสิทธิของสมรรถนะ (Coefficient Of Perf ่ ความร ้อนที ดึ งจากแหล่งความร ้อนอ ์ สัมประสิทธิของสมรรถนะ (C.O.P.) = ่ งานทีมอเตอร ์ทา Q2 Q2 T 2 C.O.P C.O.P.max W Q1 Q2 T1 T2 ่ ดความร ้อน หาได ้จาก ประสิทธิภาพของเครืองดู ์ สัมประสิทธิของสมรรถนะ (Coefficient Of Perfo ความร ้อนให ้กั บ แหล่ ง ความร ้อนอุ ณ ์ สัมประสิทธิของสมรรถนะ (C.O.P.) = ่ งานทีมอเตอร ์ทา Q1 Q1 C.O.P W Q1 Q2 C.O.P.max T1 T1 T2 ่ กฎข้อทีสามของอุ ณหพลศาสตร ์ ่ าความเย็น เมือให ่ ้งาน W กับเครืองท ่ าความเย็นเครือ่ ในเครืองท Q2 ออกจากระบบ C.O.P Q2 W W T2 C.O.P T1 T2 T1 T2 Q2 T 2 ่ ้องให ้กับ จะเห็นว่าถ ้าอุณหภูมข ิ องระบบ T2 ลดลง งานทีต ระบบจะมากขึน้ ถ ้าจะอุณหภูมข ิ องระบบ T2 ลดลงเป็ น ศูนย ์สัมบูรณ์ งานที่ ต ้องให ้กับระบบ ่ นไปไม่ได ้ จะมีคา่ อนันต ์ () ซึงเป็ ่ ณหภูมภ Ex 1 บ ้านหลังหนึ่ งขณะทีอุ ิ ายในบ ้าน 22 C และนอก บ ้าน -5 C มีการสูญเสียพลังงานความร ้อนผ่านกาแพงและหลังคา ในอัตรา 5kW จงหากาลังไฟฟ้ าทีจ่ าเป็ นต ้องใช ้ในการทาให ้ ่ ่ 22 C ถ ้าสัมประสิทธิของสมรรถนะ ์ อุณหภูมภ ิ ายในบ ้านคงทีที ์ (COP) ของกลจั ก รความร ้อนมี ค า ่ เป็ น 60% ของค่ า สั ม ประสิ ท ธิ ่ ่ ดตังอยู ้ ่ในห ้องมีอณ Ex 2 เครืองปร ับอากาศทีติ ุ หภูมิ 27 C สมรรถนะสูงสุด ่ ดค่า COP เป็ น ของ COP สูงสุด ภายนอกอุณหภูมิ 47 C ซึงวั ่ โดยเครืองคอมเพรสเซอร ์มีกาลัง 800 W แต่สง่ กาลังได ้จริงเพียง ่ กดึงออกจากห ้องได ้ 80% เท่านั้น จงหาปริมาณความร ้อนทีถู ่ กรคาร ์โนต ์ร ับความร ้อน 500 kJ/s ทีอุ ่ ณหภูมิ 47 C Ex 3 เครื องจั ภายใน 1 นาที ่ ณหภูมิ 27 C จงหางานทีได ่ ้จาก และคายความร ้อนให ้กับห ้องทีอุ ่ กรคาร ์โนต ์ และปริมาณความร ้อนทีคายให ่ เครืองจั ้กับห ้อง “ขอทุกท่านโชคดี และมีความสุข