1
Newton's law of cooling
พลากร เพชรจานง 65070500231 ภาควิชา วิศวกรรมเครือ่ งกล
บทนำ
ในการทดลองนีเ้ ราจะทาการศึกษาพฤติกรรม
การเย็น ตัวลงของวัตถุรอ้ น โดย การถ่ายเทความร้อน
ซึง่ เป็ นรูปหนึง่ ของพลังงาน ให้แก่สงิ่ แวดล้อม ตามหลัก
ของเทอร์ โมไดนามิกส์ การถ่ายเทความร้อนดาเนิน
จากจุดที่มีอณ
ุ หภูมิสงู ไปยังจุดทีม่ ีอณ
ุ หภูมิต่ากว่า และ
รูปที่ 1 อุปกรณ์การทดลองและการจัดวาง
หยุด ถ่ายเทเมื่อเกิดสมดุลทางเทอร์โมไดนามิกส์ หรือก็
คือ เมื่ออุณหภูมิทงั้ สองจุดมีคา่ เท่ากัน
ใช้ Initial conditions
ทฤษฎี
แทน c ลงในสมการ (2) ได้วา่
กฎการเย็ น ตัว ของนิ ว ตัน กล่ า วว่ า อัต ราการ
สูญเสียความร้อน ของวัตถุรอ้ นให้กบั สิ่งแวดล้อมนัน้ จะ
เป็ นสัดส่วนโดยตรงกับความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิ
ของวัต ถุร ้อ นกับ อุณ หภูมิ ข องสิ่ง แวดล้อ มซึ่ ง สามารถ
สมการนีค้ ือสมการแสดงกฎการเย็นตัวของนิว
ตัน ในกรณีท่วั ไป
เขียนได้เป็ นสมการดังนี ้
(1)
เมื่ อ k เป็ น ค่า คงที่ ข องการแปรผัน เพราะว่ า
อุณ หภูมิ ข องวัต ถุม ากกว่า สิ่ง แวดล้อ มดัง นั้น T-T2เป็ น
บวก แต่อุณหภูมิของวัตถุลดลง อัตราการเปลี่ยนแปลง
หรือ
(3)
เราจะทาการทดลองเพื่อทดสอบสมการ (3) และหาค่า
สัมประสิทธิ์การเย็นตัว หรือ ค่า k
อุณหภูมิจึงเป็ นลบ
กำรทดลอง
เป็ นค่าคงทีข่ นึ ้ อยูก่ บั พืน้ ผิวของ
รู ปที่ 1 แสดงอุปกรณ์และการจัดวางโดยใช้ขา
วัสดุใดๆ ได้ Initial condition คือ T=T1 ที่ t=0 จาก(1)
ตัง้ หนับเทอร์โมมิเตอร์ให้เทอร์โมมิเตอร์จุ่มลงไปในบีก
ค่าคงตัว
k
(2)
เกอร์ที่ใส่นา้ อุณหภูมิหอ้ งปริมาตร 300 มิลลิลิตรโดยจะ