การถ่ายเทความร้อน

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
(เปลี่ยนทางจาก การถ่ายโอนความร้อน)
[1]การถ่ายเทความร้อนจะมี3รูปแบบดังที่เห็นในรูปซึ่งทั้ง3แบบจะมีความสัมพันธ์กัน

การถ่ายเทความร้อน Heat tranfermation[แก้]

การถ่ายเทความร้อนมีความสำคัญในชีวิตประจาวันและอุตสาหกรรมแปรรูปอาหาร เราใช้ความร้อนในการหุงต้มอาหาร กระบวนการแปรรูปที่เกี่ยวข้องกับความร้อนและความเย็นในโรงงานแปรรูปอาหาร เช่น กระบวนการแช่เย็น การแช่แข็ง การฆ่าเชื้อโดยใช้ความร้อนการอบแห้ง และการระเหย กระบวนการเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนความร้อนระหว่างผลิตภัณฑ์และตัวกลางให้ความร้อน หรือความเย็นการถ่ายโอนความร้อนเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่เกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิระหว่างตำแหน่งสองตำแหน่งในมีค่าแตกต่างกันโดยความร้อนจะถ่ายเทจากที่ที่มีอุณหภูมิสูงไปที่มีอุณหภูมิต่ำเสมอ ในตัวกลางหรือระหว่างตัวกลางการถ่ายโอนความร้อน[2]

การถ่ายเทความร้อนจำแนกได้ 3 แบบ[แก้]

1.การนำความร้อน(Conduction)[แก้]

การนำความร้อนคือ ปรากฏการณ์ที่พลังงานความร้อนถ่ายเทภายในวัตถุหนึ่ง ๆ หรือระหว่างวัตถุสองชิ้นที่สัมผัสกัน โดยมีทิศทางของการเคลื่อนที่ของพลังงานความร้อนจากบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงไปยังบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า โดยที่ตัวกลางไม่มีการเคลื่อนที่ การนำความร้อนเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นบนชั้นอะตอมของอนุภาค เป็นหนึ่งในกระบวนการถ่ายเทความร้อน ในโลหะ การนำความร้อนเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระ(คล้ายการนำไฟฟ้า)ในของเหลวและของแข็งที่มีสภาพการนำความร้อนต่ำเป็นผลมาจากการสั่นของโมเลกุลข้างเคียง ในก๊าซ การนำความร้อนเกิดขึ้นผ่านการสั่นสะเทือนระหว่างโมเลกุลหรือกล่าวคือการนำความร้อนเป็นลักษณะการถ่ายเทความร้อนผ่าน โดยตรงจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่งโดยการสัมผัสกัน เช่น การเอามือไปจับกาน้ำร้อน จะทำให้ความร้อนจากกาน้ำถ่ายเทไปยังมือ จึงทำให้รู้สึกร้อน เป็นต้น วัสดุใดจะนำความร้อนดีหรือไม่ดี ขึ้นอยู่กับสัมประสิทธิ์การนำความร้อน(k)

2.การพาความร้อน(Convection)[แก้]

การพาความร้อนเป็นการถ่ายเทความร้อนที่เกิดขึ้นได้ ในสสารสองสถานะคือ ของเหลวและก๊าซ เนื่องจากเป็นสิ่งที่สามารถเคลื่อนที่ได้โดยจะมีทิศทางลอยขึ้นเท่านั้น เนื่องจาก เมื่อสสารได้รับความร้อนจะมีการขยายตัว ทำให้ความหนาแน่นต่ำลง และสสารที่มีอุณหภูมิ ต่ำกว่า (ความหนาแน่นสูงกว่า) ก็จะลงมาแทนที่ ปรากฏการณนี้มีตัวอย่างคือ การเกิดลมบก ลมทะเล เป็นต้น การนำความร้อน[3]เป็นการถ่ายเทความร้อนโดยการเคลื่อนที่ของโมเลกุลผ่านของแข็งหรือผ่านของไหลที่อยู่กับที่ อันเป็นผลมาจากอุณหภูมิที่แตกต่างกัน การนำความร้อนต่อหน่วยพื้นที่ ต่อหน่วยเวลา

รูปนี้แสดงให้เห็นถึงการคำนวณการพาความร้อนที่ปกคลุมบนโลก สีใกล้เคียงกับสีแดงเป็นพื้นที่บริเวณร้อนและสีที่ใกล้เคียงกับสีฟ้าเป็นพื้นที่บริเวณที่เย็น[4]

ประเภทของการพาความร้อน[5][แก้]

การพาความร้อนแบบธรรมชาติหรือแบบอิสระ(Natural or Free Convection)[แก้]

-การเคลื่อนที่ของความร้อนระหว่างผิวของของแข็งและของไหล โดยไม่มีกลไกใดๆทำให้ของไหลเคลื่อนที่แต่เกิดจากแรงลอยตัวของของไหลเอง

-แรงลอยตัวเกิดจากผลการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่น ที่มีอุณหภูมิของของไหล แตกต่างกัน ใน 2 บริเวณ

การพาความร้อนแบบบังคับ(Forced Convection)[แก้]

การเคลื่อนที่ของความร้อนระหว่างผิวของของแข็งและของไหล โดยของ ไหลถูกบังคับให้เคลื่อนที่ไปสัมผัสกับผิวของของแข็งโดยกลไกภายนอก เช่น พัดลม เครื่องสูบ


3.การแผ่รังสีความร้อน(Radiation)[6][แก้]

ภาพนี้แสดงให้เห็นถึงการแผ่รังสีความร้อนของดวงอาทิตย์มายังโลก[7]

การแผ่รังสีความร้อน (Radiation) เป็นการถ่ายเทความร้อนออกรอบตัวทุกทิศทุกทาง โดยมิต้องอาศัยตัวกลางในการส่งถ่ายพลังงาน ดังเช่น การนำความร้อน และการพาความร้อน การแผ่รังสีสามารถถ่ายเทความร้อนผ่านอวกาศได้ วัตถุทุกชนิดที่มีอุณหภูมิสูงกว่า -270 ํC หรือ 0 K (เคลวิน) ย่อมมีการแผ่รังสี วัตถุที่มีอุณหภูมิสูงแผ่รังสีคลื่นสั้น วัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำแผ่รังสีคลื่นยาว เช่น การตากปลาแห้ง ตากเสื่อผ้ากลางแจ้ง ทั้งนี้การแผ่รังสี คือการถ่ายโอนความร้อนโดยไม่ต้องผ่านตัวกลางใดๆ เช่น ความร้อนที่เกิดจากดวงอาทิตย์ถือเป็นความร้อนที่เกิดจากการถ่ายโอนความร้อนโดยการแผ่รังสี โดยที่วัตถุแต่ละชนิดสามารถดูดกลืนความร้อนจากการแผ่รังสีได้ไม่เท่ากัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับ

1. สีของวัตถุ วัตถุสีดำหรือสีเข้มดูดกลืนความร้อนได้ดีกว่าวัตถุสีขาวหรือสีอ่อน

2. ผิววัตถุ วัตถุผิวขรุขระดูดกลืนความร้อนได้ดีกว่าวัตถุผิวเรียบและขัดมัน

คุณสมบัติของการแผ่รังสี[8][แก้]

เมื่อการแผ่พลังงานไปกระทบกับพื้นผิวของวัตถุ ส่วนหนึ่งเกิดการสะท้อน ส่วนหนึ่งถูกดูดกลืนไว้ และอีกส่วนหนึ่งถูกส่งผ่านวัตถุ

กลไกทางกายภาพ[9][แก้]

ประเภทของการแผ่รังสีของคลื่นสนามแม่เหล็กไฟฟ้ามีอยู่หลายประเภท แต่ในที่นี้จะพูดถึงการแผ่รังสีความร้อนเท่านั้น ซึ่งจะกล่าวได้ว่าผลที่เกิดจากแพร่ด้วยค่าความเร็วของแสง 3x10^8 m/s ความเร็วนี้เท่ากับผลที่ได้จากความยาวคลื่นและความถี่ของการแผ่รังสี

C = λv
C = ความเร็วแสง,λ = ความยาวคลื่น,v = ความถี่
หน่วยของλอาจเป็นcm,angstrom หรือ μm 

การถ่ายเทความร้อนในร่างกายมนุษย์[แก้]

หลักการของการถ่ายเทความร้อนในระบบวิศวกรรมสามารถนำไปใช้กับร่างกายมนุษย์เพื่อที่จะกำหนดวิธีการที่ร่างกายถ่ายโอนความร้อน ความร้อนที่เกิดขึ้นในร่างกายโดยการเผาผลาญอย่างต่อเนื่องของสารอาหารที่ให้พลังงานสำหรับระบบของร่างกาย ร่างกายมนุษย์จะต้องรักษาอุณหภูมิภายในที่สอดคล้องกันในการที่จะรักษาการทำงานของร่างกายให้มีสุขภาพดี ดังนั้นความร้อนส่วนเกินจะต้องกระจายออกจากร่างกายเพื่อให้อุณหภูมิภายในร่างกายมีความสมดุล เมื่อมีการออกกำลังกายจะทำให้อัตราการเผาผลาญและอัตราการผลิดความร้อนในร่างกายก็จะเพิ่มขึ้น ร่างกายก็จะมีการถ่ายเทความร้อน ออกจากร่างกายเพื่อปรับสมดุลจึงทำให้ร่างกายมีสุขภาพดี



  1. http://www.roasterproject.com/2010/01/heat-transfer-the-basics/
  2. เทอร์โม-ความร้อนประยุกต์,รศ.มนตรี พิรุณเกษตร,กรุงเทพ-ซีเอ็ดเคยูชั่น,2539
  3. http://mte.kmutt.ac.th/elearning/Internal%20Combustion%20Engine%20Part%20II/page_12_2.htm
  4. https://en.wikipedia.org/wiki/Heat_transfer
  5. การถ่ายโอนความร้อนบทที่20 โดยคุณอรอุมา
  6. http://physicsworld.nanacity.com/physicsworld/lesson/tran3.htm
  7. http://wiki.stjohn.ac.th/groups/poly_science6/wiki/4164f/_8_.html
  8. หนังสือเรื่อง การถ่ายเทความร้อน JACK P.HOLMAN แปลและเรียบเรียงโดย ผศ.ดร.ธนาคม สุนทรชัยนาคแสง บทที่8 หน้า 291
  9. หนังสือเรื่อง การถ่ายเทความร้อน JACK P.HOLMAN แปลและเรียบเรียงโดย ผศ.ดร.ธนาคม สุนทรชัยนาคแสง บทที่8 หน้า 289