การถ่ายโอนความร้อน
การถ่ายโอนความร้อน คือ กระบวนการถ่ายเทพลังงานความร้อนจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงกว่าไปยังวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า
ประเภทของการถ่ายโอนความร้อน
การถ่ายโอนความร้อนแบ่งออกเป็น 3 ประเภทหลักๆ คือ
- การพาความร้อน (Convection) เป็นการถ่ายโอนความร้อนผ่านตัวกลางที่เป็นของเหลวหรือก๊าซ โดยอาศัยการเคลื่อนที่ของอนุภาคของตัวกลาง
- การนำความร้อน (Conduction) เป็นการถ่ายโอนความร้อนผ่านตัวกลางที่เป็นของแข็ง โดยอาศัยการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน
- การแผ่รังสี (Radiation) เป็นการถ่ายโอนความร้อนผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
สมดุลร้อน
สมดุลร้อน คือ สภาพที่วัตถุสองชิ้นที่มีอุณหภูมิต่างกันมีอุณหภูมิเท่ากัน
กฎการถ่ายโอนความร้อน
กฎการถ่ายโอนความร้อนของฟูริเย (Fourier’s Law of Heat Conduction) สรุปได้ว่า อัตราการถ่ายโอนความร้อนผ่านของแข็งจะแปรผันตรงกับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างวัตถุสองชิ้น และแปรผกผันกับความยาวของเส้นทางที่ความร้อนต้องถ่ายโอนผ่าน
สูตรการคำนวณอัตราการถ่ายโอนความร้อน
1 | Q = -kA(ΔT/dx) |
โดยที่
- Q คือ อัตราการถ่ายโอนความร้อน (W)
- k คือ ค่าการนำความร้อน (W/m/K)
- A คือ พื้นที่หน้าตัดของเส้นทางที่ความร้อนต้องถ่ายโอนผ่าน (m²)
- ΔT คือ ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างวัตถุสองชิ้น (K)
- dx คือ ระยะทางที่ความร้อนต้องถ่ายโอนผ่าน (m)
การนำการถ่ายโอนความร้อนไปประยุกต์ใช้
การถ่ายโอนความร้อนถูกนำไปประยุกต์ใช้อย่างหลากหลายในชีวิตประจำวัน เช่น
- หม้อต้มน้ำ
- หม้อทอดไฟฟ้า
- เครื่องปรับอากาศ
- ตู้เย็น
- เตารีด
ข้อควรระวัง
การถ่ายโอนความร้อนอาจทำให้เกิดอันตรายต่อชีวิตได้ เช่น การเกิดไฟไหม้ การเกิดแผลไหม้ เป็นต้น
สรุป
การถ่ายโอนความร้อนเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่สำคัญอย่างยิ่งในการแลกเปลี่ยนพลังงานความร้อนระหว่างวัตถุต่างๆ การถ่ายโอนความร้อนถูกนำไปประยุกต์ใช้อย่างหลากหลายในชีวิตประจำวัน