บทความ

กฎของเธอร์โมไดนามิคส์


กฎข้อแรก และข้อที่ 2

กฎข้อที่ 1
พลังงานขับเคลื่อนและพลังงานความร้อนจะต้องมีปริมาณเท่ากับพลังงานที่ถูกเก็บไว้ในถังเชื้อเพลิงพลังงานที่ถูกใส่เข้าไป = พลังงานที่ถูกปล่อยออกมา

 

กฎข้อที่ 2

แม้จะไม่มีพลังงานใดหายไป แต่พลังงานบางส่วนก็จะเปลี่ยนรูปไปจนใช้งานไม่ได้

 

พลังงานความร้อน

บางส่วนของพลังงานเชื้อเพลิงจะถูกเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานความร้อน และถูกระบายออกมาทางท่อไอเสีย

 

พลังงานที่ถูกใช้

น้ำมันเชื้อเพลิง นับเป็นพลังงานสำคัญที่จะถูกนำมาใช้

 

ระบบที่ยังขาดประสิทธิภาพ

พลังงานเชื้อเพลิงที่ไม่ได้ถูกใช้นั้น ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ดังนั้นเมื่อพลังงานเชื้อเพลิงหมด กระบวนการไหลเวียนของพลังงานก็จะหยุดลง

 

พลังขับเคลื่อน

พลังงานเชื้อเพลิงบางส่วน จะถูกแปรรูปให้เป็นพลังงานขับเคลื่อน เพื่อให้รถสามารถเคลื่อนที่ได้นั่นเอง

 

 

กฎ 4 ข้อ ของเธอร์โมไดนามิคส์ 

 

กฎข้อที่ 0

ถ้าวัตถุ 2 อย่างที่มีอุณหภูมิเท่ากันมาสัมผัสกัน จะไม่เกิดการไหลเวียนของพลังงานจากวัตถุหนึ่ง ไปยังอีกวัตถุหนึ่ง

 

กฎข้อที่ 1

พลังงานไม่ถูกสร้าง หรือถูกทำลาย แต่สามารถเปลี่ยนรูปแบบได้

 

กฎข้อที่ 2

เมื่อพลังงานเปลี่ยนแปลงรูปแบบ พลังงานบางส่วนจะใช้งานได้น้อยลง และหมดความจำเป็นไป

 

กฎข้อที่ 3

สสารไม่สามารถมีค่าอุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ (-273.15 องศาเซลเซียส) ได้

 

บทนำ

พลังงาน คือ สิ่งที่ทำให้ทุกสิ่งเกิดขึ้น ไม่ว่าจะเป็นแค่เรื่องเล็กน้อยอย่างการตื่นนอนตอนเช้า หรือเรื่องยิ่งใหญ่อย่างการปล่อยกระสวยอวกาศ และเพื่อให้สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้น การเปลี่ยนแปลงรูปแบบของพลังงานจึงเป็นสิ่งจำเป็น เช่น พลังงานจากสารอาหารที่คุณทานเข้าไป จะเปลี่ยนเป็นพลังงานที่ทำให้ร่างกายเคลื่อนไหว และพลังงานความร้อน เป็นต้น

 

เธอร์โมไดนามิคส์ หรือ อุณหพลศาสตร์ เป็นหนึ่งในศาสตร์ของฟิสิคส์ ที่ว่าด้วย ความสัมพันธ์ระหว่างความร้อน และพลังงาน ซึ่งกฎทั้ง 4 ข้อของมัน นั้นอธิบายถึงความเป็นไปในการเปลี่ยนแปลงพลังงานได้ทุกรูปแบบ และนับเป็นกุญแจให้เราเข้าใจโลกมากขึ้นอีกด้วย

 

สาระสำคัญ

กฎข้อแรกของเธอร์โมไดนามิคส์ กล่าวว่า พลังงานจะดำรงอยู่เสมอ ดังนั้น ปริมาณพลังงานที่ถูกใส่เข้าไปในกระบวนการเปลี่ยนแปลงพลังงาน จะต้องเท่ากับปริมาณของพลังงานที่ถูกปล่อยออกมา อย่างไรก็ตาม แม้ปริมาณของพลังงานจะดำรงอยู่เท่าเดิม แต่ประโยชน์ในการใช้สอยก็อาจลดน้อยลง เนื่องจากการเปลี่ยนฟอร์ม นี่คือกฎข้อที่ 2 ของเธอร์โมไดนามิคส์ และเป็นเหตุผลว่าทำไมถึงไม่มีเครื่องยนต์ใดที่สามารถใช้พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพร้อยเปอร์เซนต์ พูดอีกอย่าง คือ พลังงานไม่สามารถถูกนำมาใช้ใหม่ได้ และบางครั้งเราก็ต้องเพิ่มพลังงานรูปแบบอื่นเข้ามา เพื่อให้เครื่องยนต์ทำงาน

 

ในขณะที่ กฎข้อ 0 ของเธอร์โมไดนามิคส์ กล่าวว่าหากวัตถุ 2 ชิ้นที่มีอุณหภูมิเท่ากันมาสัมผัสกัน การถ่ายเทพลังงานจะไม่เกิดขึ้น กฎข้อที่ 3 กล่าวว่า สสารไม่สามารถมีค่าอุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ (-273.15 องศาเซลเซียส) ได้ เพราะอะตอมของมันจะเคลื่อนที่ไม่ได้นั่นเอง

 

สรุป

กฎของเธอร์โมไดนามิคส์ อธิบายความสัมพันธ์ ระหว่างพลังงานทุกประเภทได้อย่างชัดเจน ซึ่งเราสามารถใช้หลักการเหล่านี้ทำความเข้าใจการทำงานของเครื่องยนต์ หรือเครื่องใช้ต่างๆ ได้

 

 

ปรากฏการณ์ดอพพเลอร์

เสียงและคลื่นแสงจะเปลี่ยนไป เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงนั้นเคลื่อนใกล้เข้ามา หรือเคลื่อนที่ห่างออกไป

 

เรียนรู้ผ่านการทดลอง

ทำไมเราจึงรู้สึกว่าเสียงไซเรนค่อยๆ ดังขึ้น และเบาลง

 

เสียงไซเรน

ไซเรนจะส่งเสียงที่มีคลื่นความถี่คงที่ ดังนั้น คนขับรถพยาบาล จะได้ยินเสียงในระดับเดิมตลอด

 

เมื่อรถเคลื่อนเข้าใกล้

เมื่อรถพยาบาลมุ่งหน้าเข้าใกล้ผู้สังเกตการณ์ คลื่นเสียงจะถูกบีบอัดให้สั้นลง

 

ผู้สังเกตการณ์ที่ 1

จะเห็นได้ว่า คลื่นเสียงนั้นยาวขึ้นอย่างชัดเจน แต่ความถี่ของเสียงน้อยลง ทำให้ระดับความดังของไซเรนลดลงไปด้วย

 

เมื่อรถเคลื่อนผ่านออกไป

เมื่อรถพยาบาลขับห่างออกไป ความยาวคลื่นจะขยาย ตามความห่างที่มากขึ้น

 

ผู้สังเกตการณ์ที่ 2

ความถี่ของเสียงไซเรนจะเพิ่มมากขึ้น แต่ความยาวของคลื่นจะลดลง ทำให้มีระดับเสียงที่สูงขึ้น

 
ปรากฏการณ์เคลื่อนทางแดง และน้ำเงิน

ทฤษฎีของปรากฏการณ์ดอพพเลอร์นั้น ถูกนำมาใช้กับเรื่องของแสงและเสียง ความถี่ของแสงทำให้เกิดสี ดังนั้น การศึกษาว่าแสงของวัตถุที่เคลื่อนที่นั้นมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร จะทำให้เราสามารถระบุได้ว่า วัตถุนั้นกำลังเคลื่อนที่เข้ามาหาเรา หรือกำลังเคลื่อนห่างออกไป

 

นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน เอดวิน ฮับเบิล ใช้ทฤษฎีนี้ในการสรุปว่ากาแลกซีส่วนใหญ่เคลื่อนตัวออกจากโลกของเรา เพราะฉะนั้นเอกภพจึงต้องขยายออกไป แสงจากวัตถุในจักรวาลมีการเคลื่อนที่ไปด้วยความถี่ต่ำ ค่อนไปทางฝั่งสีแดงของแสงสเปคตรัม ส่วนแสงจากดวงดาว หรือกาแลกซีเคลื่อนที่เข้าหาฝั่งสีน้ำเงินของสเปคตรัม บอกเป็นนัยได้ว่า พวกมันกำลังเคลื่อนตัวเข้ามาหาเรา

 

บทนำ

ช่วงต้นทศวรรษ 1840 นักฟิสิคส์ชาวออสเตรีย คริสเตียน ดอพพเลอร์ เป็นคนแรกที่ค้นพบทฤษฎีความเปลี่ยนแปลงของเสียงและคลื่นแสงในระยะทางระหว่างแหล่งกำเนิดเสียงและผู้สังเกตการณ์ หลักทฤษฎีได้ถูกทดสอบในปี 1845 โดย คริสโตฟ เบิกส์ บัลลอท โดยในการทดลอง เขาได้ขอให้นักดนตรีเล่นโนทที่คงที่บนขบวนรถไฟที่กำลังเคลื่อนตัว เสียงที่เขาได้ยินจากชานชาลา หลังจากรถไฟแล่นไปแล้วนั้น ต่างออกไป

 

สาระสำคัญ

เราจะได้ยินว่าเสียงไซเรนนั้นเปลี่ยนไปเมื่อรถพยาบาลแล่นผ่าน ระดับเสียงไซเรนที่ใกล้เข้ามาจะมากขึ้น และจะลดลงเมื่อรถพยาบาลเคลื่อนห่างออกไปแล้ว เรียกว่า ปรากฏการณ์ดอพพเลอร์ ซึ่งเกิดขึ้นเพราะคลื่นเสียงได้รวมกลุ่มกัน หรือขยายออกไป นั่นเอง

 

เสียงที่คุณได้ยิน ถูกกระตุ้นด้วยความถี่ของเสียง หรือจำนวนคลื่นต่อนาที ความถี่ของเสียงไซเรนไม่ได้เปลี่ยนไป แต่เพราะรถพยาบาลแล่นผ่านคุณ จำนวนของคลื่นถูกกดให้น้อยลงตามระยะทางที่ลดลง ทำให้ความถี่ของคลื่นเสียงที่คุณได้ยินนั้นมากขึ้น ระดับของเสียงจึงเหมือนจะมากขึ้น แต่เมื่อรถพยาบาลแล่นห่างออกไป คลื่นเสียงก็จะแผ่กระจายออกตามระยะความห่าง ทำให้ความถี่ที่คุณได้ยินลดลง ระดับเสียงจึงลดลงตามด้วย แต่สำหรับผู้ที่นั่งอยู่บนรถฉุกเฉิน ระดับเสียงไซเรนจะยังเหมือนเดิม

 

สรุป

ระดับเสียงที่ปรากฏขึ้นนั้นมีความสัมพันธ์เกี่ยวกับระยะห่างที่เปลี่ยนไป ระหว่างแหล่งกำเนิดเสียงกับผู้สังเกตการณ์ ระยะทางลดลง ส่งผลให้ระดับเสียงสูงมากขึ้น เมื่อระยะทางมากขึ้น ระดับเสียงก็จะลดลง



------------------------------
เรื่องโดย : GADGET MAGAZINE
ภาพโดย : GADGET MAGAZINE
นิตยสาร 4WHEELS ฉบับเดือน กุมภาพันธ์ ปี 2560
คอลัมน์ : เรื่องเด่นจาก GADGET/HOW IT WORKS
ลิงค์สำหรับแชร์ : https://autoinfo.co.th/AuK55

บทความที่เกี่ยวข้อง

กว่าจะมาเป็นซูเพอร์คาร์
สายรัดข้อมือ สำหรับนักกีฬา
เปิดตัว POP.UP รถบินได้ของ AIRBUS
50 อุปกรณ์อัพเกรด ยกระดับรถบ้านๆ ให้กลายเป็นรถในฝัน
อัพเดทล่าสุด
23 Sep 2017

Buyer's Guide | คู่มือซื้อรถ

Model Start Price (THB)
1.
2,549,000
3.
1,749,000
4.
2,249,000
5.
4,590,000
6.
1,999,000
7.
3,990,000
8.
3,065,000
9.
2,790,000
10.
5,490,000
11.
1,354,000
12.
3,399,000
13.
750,000
14.
1,129,000
  • MAIN SEARCH
  • EASY SEARCH
Make
Model
Price
Engine
More Option >
วัตถุประสงค์ในการใช้รถ (ประเภทรถ)
งบประมาณ
พฤติกรรมการขับรถ

Follow autoinfo.co.th