พื้นฐานเทอร์โมไดนามิกส์ (Thermodynamics Basics)

เทอร์โมไดนามิกส์ เป็นสาขาวิชาที่ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างความร้อน งาน และพลังงาน ซึ่งเป็นหัวใจหลักของวิศวกรรมเครื่องกล

กฎข้อที่ 1 ของเทอร์โมไดนามิกส์ (First Law of Thermodynamics)

กฎข้อที่ 1 กล่าวว่า พลังงานไม่สามารถสร้างขึ้นหรือทำลายได้ แต่เปลี่ยนรูปได้เท่านั้น

• ΔU = การเปลี่ยนแปลงพลังงานภายใน (Change in Internal Energy, J)
• Q = ความร้อนที่ระบบรับเข้า (Heat added to system, J)
• W = งานที่ระบบกระทำ (Work done by system, J)

กฎข้อที่ 2 ของเทอร์โมไดนามิกส์ (Second Law of Thermodynamics)

ความร้อนไหลจากที่ร้อนกว่าไปสู่ที่เย็นกว่าตามธรรมชาติเสมอ ประสิทธิภาพของเครื่องความร้อนถูกจำกัดด้วยประสิทธิภาพ Carnot

• η_Carnot = ประสิทธิภาพสูงสุดตามทฤษฎี Carnot
• T_L = อุณหภูมิอ่างความร้อนต่ำ (K)
• T_H = อุณหภูมิอ่างความร้อนสูง (K)

ความจุความร้อน (Heat Capacity)

ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้เพื่อเพิ่มอุณหภูมิของวัตถุ 1 kg ขึ้น 1 °C (หรือ 1 K)

• Q = ความร้อน (J)
• m = มวล (kg)
• c_p = ความจุความร้อนจำเพาะ (J/kg·K)
• ΔT = ผลต่างอุณหภูมิ (K หรือ °C)

โปรแกรมคำนวณเทอร์โมไดนามิกส์

คำนวณประสิทธิภาพ Carnot

คำนวณความร้อน Q = mcΔT

หมายเหตุ: ค่าความจุความร้อนจำเพาะของน้ำ ≈ 4186 J/kg·K, เหล็ก ≈ 490 J/kg·K, อลูมิเนียม ≈ 900 J/kg·K