58
บบบบบบบบบ บ (Chapter 1: Some Introductory Comments) (Chapter 2: Concepts and Definitions)

Chapter 1 & 2-231-51

  • Upload
    grid-g

  • View
    113

  • Download
    2

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Chapter 1 & 2-231-51

บทท�� 1 และ 2: บทนำ� , คำ�ศั�พท� และนำ�ย�มต่��ง ๆ(Chapter 1: Some Introductory Comments)(Chapter 2: Concepts and Definitions)

Page 2: Chapter 1 & 2-231-51

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

คำว�มหม�ยของคำ�ว��อ�ณหพลศั�สต่ร์� • คำ��ว่�� อุ�ณหพลศ�สตร์� ม�จ�กอุ�กษร์กร์�กสอุงคำ�� “ ”• T herme หร์�อุ Heat ซึ่��งแปลว่��คำว่�มร์�อุน • Dynamics หร์�อุ Force ซึ่��งแปลว่��ก�ร์

เปล��ยนแปลงหร์�อุก�ร์ผล�กดั�น • เป%นศ�สตร์�ที่��ศ�กษ�เก��ยว่ก�บ

– ก�ร์เปล��ยนแปลงขอุงพล�งง�น – คำว่�มส�มพ�นธ์�ร์ะหว่��งคำ�ณสมบ�ต+ต��ง ๆ ขอุงสส�ร์– กฎและสมก�ร์ต��ง ๆ ที่��เก��ยว่ข�อุง

Page 3: Chapter 1 & 2-231-51

ร์ะดั�บก�ร์ศ�กษ�อุ�ณหพลศ�สตร์�• ในก�ร์พ+จ�ร์ณ�คำ�ณสมบ�ต+ขอุงสส�ร์ในร์ะบบที่��ไดั�

สอุงร์0ปแบบ คำ�อุ ก�ร์มอุงแบบมหภ�คำ (Macroscopic level) และแบบจ�ลภ�คำ (Micr

oscopic level) ซึ่��งที่��ให�ร์0ปแบบและล�กษณะข�อุม0ลที่��ใช้�ในก�ร์ว่+เคำร์�ะห�ร์ะบบที่�3งสอุงแบบแตกต��งก�น

• ที่�งว่+ศว่กร์ร์มน�3นจะม��งเน�นก�ร์ว่+เคำร์�ะห�ร์ะบบในแบบมหภ�คำม�กกว่��แบบจ�ลภ�คำ

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 4: Chapter 1 & 2-231-51

1) ก�ร์ว�เคำร์�ะห�แบบมหภ�คำ ( ) : พ+จ�ร์ณ�คำ�ณสมบ�ต+โดัยร์ว่มขอุงส�ร์และร์ะบบ

(เช้�น T, P, V)เร์�ยกว่�� Classical Thermodynamics

2) ก�ร์ว�เคำร์�ะห�แบบจุ�ลภ�คำ (Microscopic analysis) :

พ+จ�ร์ณ�พฤต+กร์ร์มในร์ะดั�บอุน�ภ�คำขอุงส�ร์ เช้�น ร์ะดั�บโมเลก�ลหร์�อุอุะตอุม เร์�ยกว่�� StatisticalThermodynamics

ก�ร์ว่+เคำร์�ะห�ร์ะบบที่�งอุ�ณหพลศ�สตร์�

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 5: Chapter 1 & 2-231-51

ร์ะดั�บก�ร์ศ�กษ�อุ�ณหพลศ�สตร์�• ในก�ร์พ+จ�ร์ณ�คำ�ณสมบ�ต+ขอุงสส�ร์ในร์ะบบที่��ไดั�

สอุงร์0ปแบบ คำ�อุ ก�ร์มอุงแบบมหภ�คำ (Macroscopic level) และแบบจ�ลภ�คำ (Micr

oscopic level) ซึ่��งที่��ให�ร์0ปแบบและล�กษณะข�อุม0ลที่��ใช้�ในก�ร์ว่+เคำร์�ะห�ร์ะบบที่�3งสอุงแบบแตกต��งก�น

• ที่�งว่+ศว่กร์ร์มน�3นจะม��งเน�นก�ร์ว่+เคำร์�ะห�ร์ะบบในแบบมหภ�คำม�กกว่��แบบจ�ลภ�คำ

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 6: Chapter 1 & 2-231-51

1) ก�ร์ว�เคำร์�ะห�แบบมหภ�คำ ( ) : พ+จ�ร์ณ�คำ�ณสมบ�ต+โดัยร์ว่มขอุงส�ร์และร์ะบบ

(เช้�น T, P, V)เร์�ยกว่�� Classical Thermodynamics

2) ก�ร์ว�เคำร์�ะห�แบบจุ�ลภ�คำ (Microscopic analysis) :

พ+จ�ร์ณ�พฤต+กร์ร์มในร์ะดั�บอุน�ภ�คำขอุงส�ร์ เช้�น ร์ะดั�บโมเลก�ลหร์�อุอุะตอุม เร์�ยกว่�� StatisticalThermodynamics

ก�ร์ว่+เคำร์�ะห�ร์ะบบที่�งอุ�ณหพลศ�สตร์�

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 7: Chapter 1 & 2-231-51

โร์งไฟฟ'�พล�งไอนำ(� (Steam Power Plant)

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 8: Chapter 1 & 2-231-51

Gas Turbine

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 9: Chapter 1 & 2-231-51

เซลล�เชื้+(อเพล�ง (Fuel Cell)

ไฮโดร์เจุนำ ส�ม�ร์ถเปล��ยนำร์0ป(Reform) ม�จุ�ก ม�เทนำ ในำก2�ซชื้�วภ�พ เอท�นำอล หร์+อ เมท�นำอล

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 10: Chapter 1 & 2-231-51

FUEL CELL APPLICATIONS

Page 11: Chapter 1 & 2-231-51

valve

ก�ร์ใชื้3ปร์ะโยชื้นำ�จุ�กพล�งง�นำแสงอ�ท�ต่ย�

T2

/Damper

Blower

T

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 12: Chapter 1 & 2-231-51

ร์ะบบท�คำว�มเย4นำแบบอ�ดไอ (Vapor - Compression Refrigeration Cycle)

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 13: Chapter 1 & 2-231-51

ร์ะบบที่�งอุ�ณหพลศ�สตร์� (Thermodynamic System)

• “ร์ะบบที่�งอุ�ณหพลศ�สตร์� (T hermodynamic system)” เป%นสส�ร์หร์�อุส+�งใดั ๆ ก6ต�มที่��เร์�

ต�อุงก�ร์ศ�กษ�หร์�อุที่��ก�ร์ศ�กษ�อุย0� • ส+�งที่��อุย0�นอุกเหน�อุจ�กส+�งที่��เร์�ต�อุงก�ร์ศ�กษ� เร์�ยก

ว่�� ส+�งแว่ดัล�อุม (Surrounding) • ส+�งที่��เป%นต�ว่แบ�งหร์�อุก�3นร์ะหว่��งร์ะบบและส+�ง

แว่ดัล�อุมเร์�ยกว่��ขอุบเขต (Boundary)ร์ะบบ

ส+�งแว่ดัล�อุม

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 14: Chapter 1 & 2-231-51

ร์ะบบที่�งอุ�ณหพลศ�สตร์�ส�ม�ร์ถจ��แนกไดั�เป%น 3 แบบ – ร์ะบบป8ดั (C losed System, Control Mass System):

ม�ก�ร์ถ��ยเที่พล�งง�นข��มขอุบเขตขอุงร์ะบบแต�ไม�ม�ก�ร์ถ��ยเที่มว่ล (ปร์+ม�ตร์คำงที่��หร์�อุไม�คำงที่��ก6ไดั�)

– ร์ะบบเป8ดั (Opened System, Control Volume System): ที่�3งมว่ลและพล�งง�นส�ม�ร์ถถ��ยเที่ข��มขอุบเขตขอุงร์ะบบไดั�

– ร์ะบบโดัดัเดั��ยว่ (I solated system)

Energy

EnergyMass

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 15: Chapter 1 & 2-231-51

ส�ร์ที่��ง�นและสถ�นะ ส�ร์ท�ง�นำ (Working substance) หร์�อุ

ขอุงไหลที่��ง�น (Working fluid) คำ�อุ ต�ว่กล�งในก�ร์ถ��ยเที่พล�งง�นหร์�อุเปล��ยนร์0ปพล�งง�น

สถ�นำะ (Phase) คำ�อุ เน�3อุส�ร์ที่��ม�คำว่�มเหม�อุนก�นโดัยที่��ว่ถ�งก�นที่�3งหมดั (quantity of matter in

homogeneous throughout): ขอุงแข6ง ,ขอุงเหลว่ , ไอุ/ก9�ซึ่

Working substance อุ�จเป%นสถ�นะเดั�ยว่ (Single phase) หร์�อุม�กกว่�� เช้�น ขอุงผสมสอุง

สถ�นะหร์�อุ ว่+ว่+ธ์พ�นธ์� (Two phase mixture)Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 16: Chapter 1 & 2-231-51

สภ�ว่ะ (State)• สภ�ว่ะ (State) คำ�อุ ก�ร์บ�งบอุกคำ�ณสมบ�ต+ขอุงสส�ร์ ณ

เว่ล�หร์�อุต��แหน�งใดั ๆ ที่��ก��หนดั• ดั�งน�3นห�กคำ�ณสมบ�ต+ต�ว่ใดัต�ว่หน��งเปล��ยนสภ�ว่ะขอุง

ร์ะบบก6จะเปล��ยนดั�ว่ย• สภ�ว่ะที่�งอุ�ณหพลศ�สตร์� ณ เว่ล�หร์�อุต��แหน�งใดั ๆ

ส�ม�ร์ถบอุกหร์�อุก��หนดัโดัยอุ�ศ�ยล��ดั�บที่�งต�ว่เลข เช้�น – สภ�ว่ะที่�� 1, สภ�ว่ะที่�� 2 , …..

• หร์�อุร์ะบ�ว่��เป%น สภ�ว่ะเร์+�มต�น (Initial state) และสภ�ว่ะส+3นส�ดั (Final state)

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 17: Chapter 1 & 2-231-51

• สภ�ว่ะที่��ไม�เปล��ยนแปลงหร์�อุคำงที่��แล�ว่ เร์�ยกว่��สภ�ว่ะสมดั�ล เร์�ยกว่�� สภ�ว่ะสมดั�ล (Equilibrium state)

• สภ�ว่ะสมดั�ลแบ�งอุอุกเป%น 4 แบบดั�ว่ยก�น 1 )สมด�ลท�งคำว�มร์3อนำ (Thermalequilibrium)คำ�อุ อุ�ณหภ0ม+คำงที่��และเที่��ก�นที่��ว่ที่�3งร์ะบบ 2) สมด�ลท�งกล (Mechanical equilibrium) คำ�อุ คำว่�มดั�น

คำงที่��และเที่��ก�นที่��ว่ที่�3งร์ะบบ3) สมด�ลของเฟส (Phase equilibrium) คำ�อุ ไม�ม�ก�ร์

เปล��ยนแปลงร์ะหว่��งสถ�นะ หร์�อุก�ร์เปล��ยนแปลงร์ะหว่��งสถ�นะไปและกล�บดั�ว่ยอุ�ตร์�ที่��เที่��ก�น และคำ�ณสมบ�ต+ในแต�ละสถ�นะม�คำ��คำงที่��

4) สมด�ลท�งเคำม� (Chemical equilibrium) คำ�อุ ไม�ม�ก�ร์เปล��ยนแปลงอุงคำ�ปร์ะกอุบที่�งเคำม�โดัยร์ว่มภ�ยในร์ะบบ

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 18: Chapter 1 & 2-231-51

กร์ะบว่นก�ร์• กร์ะบว่นก�ร์ (Process) คำ�อุ ก�ร์เปล��ยนแปลงสภ�ว่ะหร์�อุ

คำ�ณสมบ�ต+ขอุงร์ะบบจ�กสภ�ว่ะเร์+�มต�น (State 1) ไปย�งสภ�ว่ะอุ��น ๆ (State 2, 3, 4…..)

• เส�นที่�งเดั+นขอุงกร์ะบว่นก�ร์ (Process path) ร์ะหว่��งสภ�ว่ะหน��งไปย�งอุ�กสภ�ว่ะหน��ง เช้�น สภ�ว่ะ 1 ไปย�ง สภ�ว่ะ 2 (State 1 to State 2) อุ�จม�ก�ร์เปล��ยนแปลงไดั�หล�ยเส�นที่�ง

ภ�พแสดังก�ร์เปล��ยนแปลงสภ�ว่ะขอุงร์ะบบState 1

State 2

Process Path 1

Process Path 2

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 19: Chapter 1 & 2-231-51

ปร์ะเภที่ขอุงกร์ะบว่นก�ร์1 ) - Non quasi equilibrium process

คำ�อุ กร์ะบว่นก�ร์ที่��ม�ก�ร์เปล��ยนแปลงอุย��งร์ว่ดัเร์6ว่ไม�คำ�อุยเป%นคำ�อุยไป ซึ่��งที่��ให�เก+ดัก�ร์เปล��ยนแปลงคำ�ณสมบ�ต+ไม�เที่��ก�นที่��ว่ที่�3งร์ะบบ

2) - Quasi equilibrium process คำ�อุ กร์ะบว่นก�ร์ที่��ม�ก�ร์เปล��ยนแปลงที่�ละน�อุยอุย��งคำ�อุยเป%นคำ�อุยไปเสม�อุนว่��อุย0�ในสมดั�ล โดัยคำ�ณสมบ�ต+ในร์ะบบย�งคำงเหม�อุนก�นที่��ว่ที่�3งร์ะบบ

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 20: Chapter 1 & 2-231-51

ต�ว่อุย��งกร์ะบว่นก�ร์1) Isothermal Process คำ�อุ กร์ะบว่นก�ร์

เปล��ยนแปลงสภ�ว่ะโดัยที่��ม�อุ�ณหภ0ม+คำงที่�� 2) Isobaric Process คำ�อุ กร์ะบว่นก�ร์เปล��ยนแปลง

สภ�ว่ะโดัยที่��ม�คำว่�มดั�นคำงที่��3) Isochoric (or Isometric) Processคำ�อุ

กร์ะบว่นก�ร์เปล��ยนแปลงสภ�ว่ะโดัยที่��ม�ปร์+ม�ตร์คำงที่��4) Isenthalpic Processคำ�อุ กร์ะบว่นก�ร์

เปล��ยนแปลงสภ�ว่ะโดัยที่�� ม�เอุนที่�ลป: (Enthalpy) คำงที่��

5) Isentropic Process คำ�อุ กร์ะบว่นก�ร์เปล��ยนแปลงสภ�ว่ะโดัยที่�� ม�เอุนโที่ร์ป: (Entropy) คำงที่��

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 21: Chapter 1 & 2-231-51

ว่�ฎจ�กร์ (Cycle)

• ว่�ฎจ�กร์ (Cycle) หม�ยถ�ง ก�ร์ที่��ร์ะบบเก+ดัก�ร์เปล��ยนแปลงผ��นหล�ยกร์ะบว่นก�ร์ที่��ต�อุเน��อุงก�น จ�กสภ�ว่ะที่�� 1 ไปย�งสภ�ว่ะที่�� 2, 3, …ไปย�งสภ�ว่ะส�ดัที่��ย โดัยที่��สภ�ว่ะส�ดัที่��ยร์ะบบม�คำ�ณสมบ�ต+ต��ง ๆเหม�อุนก�บคำ�ณสมบ�ต+ที่��สภ�ว่ะเร์+�มต�น

CYCLE

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 22: Chapter 1 & 2-231-51

ต�ว่อุย��งว่�ฎจ�กร์• ร์ะบบม�ก�ร์เปล��ยนแปลงปร์+ม�ตร์และคำว่�มดั�น ผ��น 4 กร์ะบว่นก�ร์

และกล�บเข��ส0�สภ�ว่ะเร์+�มต�นที่�� P1 และกร์ะบว่นก�ร์ส�ดัที่��ยเป%นเช้�น

เดั�ยว่ก�บสภ�ว่ะเร์+�มต�น (Initial state) ขอุงกร์ะบว่นก�ร์แร์ก P

v

กร์ะบว่นก�ร์ - 12: ปร์+ม�ตร์ลดั คำว่�มดั�นเพ+�มเล6กน�อุย อุ�ณหภ0ม+คำงที่��กร์ะบว่นก�ร์ - 23: ปร์+ม�ตร์คำงที่�� คำว่�มดั�นเพ+�มกร์ะบว่นก�ร์ - 34: ปร์+ม�ตร์เพ+�ม คำว่�มดั�นลดัลง อุ�ณหภ0ม+คำงที่��กร์ะบว่นก�ร์ - 41: ปร์+ม�ตร์คำงที่�� คำว่�มดั�นลดัลง และกล�บม�ที่��สภ�ว่ะเร์+�มต�นเช้�นเดั+ม

1 (P1,v1)2

(P2,v2)

3 (P3,v3)

4 (P4,v4)

ภ�พแสดังว่�ฎจ�กร์ขอุงร์ะบบNatanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 23: Chapter 1 & 2-231-51

คำ�ณสมบ�ต+ (Properties)• คำ�ณสมบ�ต+ คำ�อุ ปร์+ม�ณที่��ส�ม�ร์ถว่�ดัหร์�อุคำ��นว่ณไดั�

เพ��อุบ�งช้�3ล�กษณะขอุงสส�ร์หร์�อุร์ะบบ• คำ�ณสมบ�ต+ในว่+ช้�อุ�ณหพลศ�สตร์� ส�ม�ร์ถแยกอุอุก

ไดั�เป%น 2 กล��ม คำ�อุ คำ�ณสมบ�ต+ที่��ไม�ข�3นก�บมว่ล (Inte nsive property) และ คำ�ณสมบ�ต+ที่��ข�3นก�บมว่ล (E

xtensive property)

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 24: Chapter 1 & 2-231-51

• คำ�ณสมบ�ต+อุ+นเที่นซึ่�ฟ (Intensive Properties) คำ�อุ คำ�ณสมบ�ต+ที่��ไม�ข�3นก�บขน�ดัขอุงมว่ล เช้�น อุ�ณหภ0ม+ คำว่�มดั�น และคำว่�มหน�แน�นเป%นต�น

• คำ�ณสมบ�ต+เอุ6กซึ่�เที่นซึ่�ฟ (Extensive Properties) คำ�อุ คำ�ณสมบ�ต+ที่��ข�3นก�บขน�ดัขอุงมว่ล เช้�น น�3�หน�ก และปร์+ม�ตร์

• ต�ว่อุย��ง – อุ�ก�ศ 1 ก+โลกร์�ม หร์�อุ 10 ก+โลกร์�ม ที่��บร์ร์จ�ในถ�งเม��อุอุย0�ใน

สภ�ว่ะสมดั�ลย�ที่��ม�อุ�ณหภ0ม+และคำว่�มดั�นเที่��ก�น คำว่�มหน�แน�นเที่��ก�น , น�3�ที่��อุ�ณหภ0ม+และคำว่�มดั�นเดั�ยว่ก�นไม�ว่��จะม�มว่ลก��ก+โลกร์�มก6จะม�คำว่�มหน�แน�นเที่��ก�น

– แต�ปร์+ม�ตร์ขอุงน�3�มว่ล 1 kg จะน�อุยกว่��ปร์+ม�ตร์ขอุงน�3�มว่ล 10 kg ที่��อุ�ณหภ0ม+และคำว่�มดั�นเดั�ยว่ก�น , อุ�ก�ศ 1 kg จะม�

ปร์+ม�ตร์น�อุยกว่��อุ�ก�ศ 10 kg ที่��อุ�ณหภ0ม+และคำว่�มดั�นเดั�ยว่ก�น

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 25: Chapter 1 & 2-231-51

• ก�ร์แปลงคำ�ณสมบ�ต+เอุ6กซึ่�เที่นส+ฟให�เป%นอุ+นเที่นส+ฟ ที่��ไดั�โดัยก�ร์น��คำ�ณสมบ�ต+น� 3นห�ร์ดั�ว่ยมว่ล เช้�น ปร์+ม�ตร์จ��เพ�ะ คำ+ดัจ�ก ปร์+ม�ตร์ห�ร์ดั�ว่ยมว่ล

• Extensive/mass เป%น Intensive เช้�น ปร์+ม�ตร์จ��เพ�ะ (Specific volume, v) =

Volume/mass [m3/kg]

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 26: Chapter 1 & 2-231-51

• ปร์+ม�ณที่��ข�3นก�บมว่ล ส�ม�ร์ถที่��ให�เป%นปร์+ม�ณที่��ไม�ข�3นก�บมว่ลโดัยก�ร์ห�ร์ดั�ว่ยมว่ลขอุงร์ะบบ ที่��ให�ม�หน�ว่ยต�อุมว่ล 3

22

2

2

2

................

................

1 1......

2 1000 1000

1...........

1000 1000

Volume V mv

mass m kg

Energy E kJe

mass m kg

Kinetic Energy KE m kJke v

mass m s kg

Potential Energy PE gh m kpe

mass m s

J

kg

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 27: Chapter 1 & 2-231-51

หน�ว่ย (Unit)• ในที่�งว่+ศว่กร์ร์มเม��อุก��หนดัคำ�ณสมบ�ต+แล�ว่ จะ

ต�อุงร์ะบ�หน�ว่ยก��ก�บดั�ว่ยที่�กคำร์�3ง (ยกเว่�นคำ��น�3นจะไม�ม�หน�ว่ย ) เพ��อุให�คำว่�มหม�ยที่��ต�อุงก�ร์จะส��อุม�คำว่�มถ0กต�อุง

• เช้�น ร์ะบ�คำว่�มย�ว่เป%น “ก+โลเมตร์ ร์ะบ�มว่ลเป%น ”“ก+โลกร์�ม” (ไม�ใช้�บอุกเป%น “ก+โล” เฉยๆ จะที่��ให�เข��ใจผ+ดัไดั�)

• ต�อุงใช้�หน�ว่ยว่�ดัที่��เป%นส�กล เพ��อุให�ข�อุม0ลที่��ใช้�ในก�ร์ว่+เคำร์�ะห�ร์ะบบม�คำว่�มถ0กต�อุง

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 28: Chapter 1 & 2-231-51

• ร์ะบบหน�ว่ยว่�ดัที่��น+ยมใช้�ในป>จจ�บ�น ไดั�แก� (1) ร์ะบบม�ตร์�ว่�ดัแบบ SI (International System

of Unit, metric system)(Le Système international d'unités)

(2) ร์ะบบว่+ศว่กร์ร์มอุ�งกฤษ (English Engineering System)

• ก�ร์เปล��ยนหน�ว่ยภ�ยในร์ะบบเดั�ยว่ก�น หร์�อุร์ะหว่��งร์ะบบ ที่�3งสอุง ที่��ไดั�โดัยอุ�ศ�ย ต�ว่เปล��ยนหน�ว่ย (Conversion

factor)

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 29: Chapter 1 & 2-231-51

ปร์�ม�ณ หนำ�วยSI หนำ�วยอ�งกฤษ ต่�วเปล��ยนำหนำ�วยคำว่�มย�ว่ เมตร์ (metre, m) ฟ�ต (foot, ft) 1 m = 3.28084 ftพ�3นที่�� ต�ร์�งเมตร์ (square metre) ต�ร์�งฟ�ต 1 m2 = 10.7639 ft2

ปร์+ม�ตร์ ล0กบ�ศก�เมตร์ (cubic metre) ล0กบ�ศก�ฟ�ต 1 m3 = 35.3147 ft3

เว่ล� (ว่+น�ที่� Second, s) (ว่+น�ที่� Second, s) -มว่ล ก+โลกร์�ม (kg) ปอุนดั�(pound mass, lbm) 1 kg = 2.204623 lbm

คำว่�มหน�แน�น kg/m3 lbf/ft3 1 kg/m3 = 0.0624279 lbm/ft

3

ปร์+ม�ตร์จ��เพ�ะ m3/kg ft3/lbm 1 m3/kg = 16.01846 ft3/lbm

อุ�ณหภ0ม+ , เซึ่ลเซึ่�ยส เคำลว่+น , ฟ�เร์นไฮที่� แร์งคำ+น 0C = (oF –32)/1.8K = oC + 273.15R = F + 459.67

คำว่�มดั�น ป�สก�ล(Pascal, Pa) หร์�อุN/m2

Psi or lbf/in2 1 Psi = 6.894757 kPa

กร์ะแสไฟฟ@� แอุมแปร์� (Ampere, A) แอุมแปร์�(Ampere, A)คำว่�มต��งศ�กย�ไฟฟ@� โว่ลที่�(Voltz, V) โว่ลที่�(Voltz, V)

ต�ร์�งแสดังหน�ว่ยและต�ว่เปล��ยนหน�ว่ยส��หร์�บคำ�ณสมบ�ต+ขอุงร์ะบบ

Page 30: Chapter 1 & 2-231-51

เพ��อุให�ก�ร์คำ��นว่ณเก��ยว่ก�บร์ะบบเป%นไปโดัยสะดัว่ก และก�ร์แสดังคำ��ต�ว่เลขม�คำว่�มเหม�ะสม จ�งจ��เป%นต�อุงอุ�ศ�ย คำ��น��หน��หน�ว่ย (Prefix) ซึ่��งจะบอุกก�ร์คำ0ณดั�ว่ยจ��นว่น 10 ยกก��ล�งคำ��คำงที่�� เช้�น -คำ��น��หน��เพ��อุคำ0ณลดัขน�ดัลงไดั�แก� น�โน (10-9), ไมโคำร์ (10-6), ม+ลล+ (10-3), เซึ่นต+(10-2), เดัซึ่+ (10-1)-คำ��น��หน��เพ��อุเพ��อุคำ0ณเพ+�มขน�ดัข�3น ไดั�แก� เฮกโต (102), ก+โล (103), เมกะ (106), จ+กะ (109), เที่ร์� (1012)

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 31: Chapter 1 & 2-231-51

แร์ง (Force)• แร์ง (Force) ส�มพ�นธ์�ก�บมว่ลและคำว่�มเร์�ง (ก�ร์

เปล��ยนแปลงคำว่�มเร์6ว่เที่�ยบก�บเว่ล� ) ซึ่��งส�ม�ร์ถแสดังคำว่�มส�มพ�นธ์�ไดั�โดัยอุ�ศ�ยสมก�ร์หร์�อุกฎข�อุที่��สอุงขอุงน+ว่ต�นที่��ว่��ดั�ว่ยก�ร์เคำล��อุนที่��ขอุงมว่ล คำ�อุ

• ในร์ะบบ SI หน�ว่ยขอุงแร์งจะเป%นน+ว่ต�น (Newton) ใช้�อุ�กษร์ย�อุ N โดัยแร์ง 1 N คำ�อุแร์งที่��ส�ม�ร์ถที่��ให�มว่ล 1 kg เคำล��อุนที่��ดั�ว่ยคำว่�มเร์�ง m mm1

2 หร์�อุ• น�3�หน�กก�บแร์งจะม�หน�ว่ยเดั�ยว่ก�น คำ�อุ น+ว่ต�น จ�งถ�อุว่�� น�3�

หน�ก คำ�อุแร์งปร์ะเภที่หน��ง

F ma

2

.1 1

kg mN

s

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 32: Chapter 1 & 2-231-51

ง�น (Work)• ง�น (Work) คำ�อุ ผลคำ0ณขอุงแร์งก�บร์ะยะที่�ง • ห�กเป%นร์ะบบที่��เคำล��อุนที่�� ก6จะหม�ยถ�งผลคำ0ณ

ร์ะหว่��งแร์งที่��กร์ะที่��ให�ว่�ตถ�น�3นเคำล��อุนที่�� ก�บร์ะยะที่�งที่��ว่�ตถ�น�3นเคำล��อุนที่��ไปไดั�

• ง�นม�หน�ว่ยเป%นจ0ล (Joule; J) เที่�ยบเที่��ก�บ น+ว่ต�ว่-เมตร์ (N-m )

• ง�น 1 จ0ล หม�ยถ�ง ผลขอุงแร์ง 1 N ที่��ที่��ให�ว่�ตถ�เคำล��อุนที่��ไปดั�ว่ยร์ะยะที่�ง 1m .W F S

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 33: Chapter 1 & 2-231-51

พล�งง�น (Energy)• พล�งง�น (Energy) คำ�อุ คำว่�มส�ม�ร์ถในก�ร์ก�อุให�เก+ดั

ผล • พล�งง�นภ�ยในขอุงร์ะบบก9�ซึ่ เก+ดัจ�ก

– แร์งกร์ะที่��ร์ะหว่��งอุน�ภ�คำ (อุะตอุมหร์�อุโมเลก�ล ) ในร์ะบบ – แร์งเน��อุงจ�กก�ร์ส��นและหม�นขอุงอุน�ภ�คำ และ– แร์งเน��อุงจ�กก�ร์เปล��ยนแปลงคำว่�มเร์6ว่ขอุงอุน�ภ�คำดั�งกล��ว่

• พล�งง�นส�ม�ร์ถเปล��ยนร์0ป ส�ม�ร์ถสะสม หร์�อุถ��ยเที่ผ��นขอุบเขตขอุงร์ะบบไดั�ในร์0ปขอุงง�นหร์�อุคำว่�มร์�อุน

• หน�ว่ยขอุงพล�งง�นในร์ะบบ SI จะเป%นหน�ว่ยจ0ล เช้�นเดั�ยว่ก�บหน�ว่ยขอุงง�น

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 34: Chapter 1 & 2-231-51

คำว่�มหน�แน�น และ ปร์+ม�ตร์จ��เพ�ะ• คำว่�มหน�แน�น (Density, ) คำ�อุ อุ�ตร์�ส�ว่น

ร์ะหว่��งมว่ลและปร์+ม�ตร์ขอุงส�ร์ • ปร์+ม�ตร์จ��เพ�ะ (Specific Volume, v)

เป%นส�ว่นกล�บขอุงคำว่�มหน�แน�น

m

V

Vv

m

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 35: Chapter 1 & 2-231-51

คำว่�มถ�ว่งจ��เพ�ะ (Specific Gravity: SG)

• อุ�ตร์�ส�ว่นร์ะหว่��งคำว่�มหน�แน�นขอุงสส�ร์ใดั ๆ ต�อุคำว่�มหน�แน�นขอุงน�3� ณ สภ�ว่ะที่��ก��หนดั

• ที่�3งคำว่�มหน�แน�น ปร์+ม�ตร์จ��เพ�ะ และคำว่�มถ�ว่งจ��เพ�ะเป%นคำ�ณสมบ�ต+อุ+นเที่นส+ฟ (Intensive Properties)

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

OH2

SG

Page 36: Chapter 1 & 2-231-51

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

ต�ว่อุย��ง1.A tank has two rooms separated by a membrane. Room A has 1 kg of air and a volume of 0.5 m3, room B has 0.75 m3 of air with density 0.8 kg/m3. The membrane is broken and the air comes to a uniform state. Find the final density and the final specific volume of the air.

Page 37: Chapter 1 & 2-231-51

คำว่�มดั�น (Pressure)• คำว่�มดั�น (Pressure, P) คำ�อุ แร์งที่��กร์ะที่��ก�บร์ะบบต�อุ

หน�ว่ยพ�3นที่��ที่��แร์งน�3นกร์ะที่�� ม�หน�ว่ยเป%น หน�ว่ยขอุงแร์งต�อุพ�3นที่��

• คำว่�มดั�นบร์ร์ย�ก�ศ (Atmospheric Pressure: P0, Patm) ม�คำ�� 1 atm = 101325. kPa = 1.

mmm m 013251 4696

760 1033256mmHg = . mH2

O

หนำ�วยของคำว�มด�นำ: N/m2 = Pascalแต่�ท��นำ�ยมใชื้3คำ+อ kPa และ MPa A

FP

เม��อุ F = แร์งที่��กร์ะที่�� (N) A = พ�3นที่��หน��ต�ดั (m2)

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 38: Chapter 1 & 2-231-51

• ก�ร์บอุกคำว่�มดั�นส�ม�ร์ถบอุกไดั� 2 ล�กษณะ คำ�อุ – คำว่�มดั�นเกจ (Gauge/Gage Pressure: Pg)

หร์�อุ คำว่�มดั�นส�ญญ�ก�ศ (Vacuum Pressure: Pvac)

– คำว่�มดั�นส�มบ0ร์ณ� (Absolute Pressure: Pabs)

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 39: Chapter 1 & 2-231-51

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 40: Chapter 1 & 2-231-51

mg

Psystem

คำว�มด�นำในำร์ะบบ (พ�จุ�ร์ณ�เฉพ�ะแร์งท��เก�ดจุ�กนำ(�หนำ�กของล0กส0บ ) ห�ได3จุ�ก

A

mg

A

FPP pistonsystem

mg

Psystem

Patm Patmแต่�เม+�อพ�จุ�ร์ณ�คำว�มด�นำบร์ร์ย�ก�ศัด3วยคำว�มด�นำโดยร์วมในำร์ะบบห�ได3จุ�ก

A

mgPPPP atmpistonatmsystem

absP

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 41: Chapter 1 & 2-231-51

mg

Psystem

Patm Patm

A

mgPPPP atmpistonatmsystem

kg 2m 81.9 s

2m

Pascalm

N

2

1000A

mgPPPP atmpistonatmsystem

ถ3�คำว�มด�นำบร์ร์ย�ก�ศัม�หนำ�วยเป9นำ kPa

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 42: Chapter 1 & 2-231-51

ม�นอุม+เตอุร์� (Manometer, U-Tube)• ก�ร์คำ��นว่ณคำ��คำว่�มดั�นเกจหร์�อุคำว่�มดั�นส�ญญ�ก�ศ จ�กก�ร์

ว่�ดัคำว่�มดั�นโดัยใช้�ม�นอุม+เตอุร์� คำ+ดัจ�กคำว่�มส0งแตกต��งร์ะหว่��งขอุงเหลว่ (เช้�น ปร์อุที่ ) ที่��บร์ร์จ�ในที่�อุแก�ว่ร์0ปต�ว่ย0 และคำว่�มดั�นต��งเน��อุงจ�กน�3�หน�กขอุงขอุงเหลว่ในม�นอุม+เตอุร์�

ก�ร์ว่�ดัคำว่�มดั�นโดัยใช้�ม�นอุม+เตอุร์�ร์0ปต�ว่ย0 (U-tube manometer)

โดัยอุ�ศ�ยหล�กก�ร์ โดัยอุ�ศ�ยหล�กก�ร์ ““ที่��ร์ะดั�บที่��ร์ะดั�บคำว่�มส0งเที่��ก�นคำว่�มดั�นเที่��คำว่�มส0งเที่��ก�นคำว่�มดั�นเที่��ก�นก�น””

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 43: Chapter 1 & 2-231-51

Psystemh

Patmเม+�อร์ะบบคำว�มด�นำส0งกว��คำว�มด�นำบร์ร์ย�ก�ศั (Psystem > Patm)- คำ��คำว�มด�นำของร์ะบบท��อ��นำได3จุ�กคำว�มส0งของของเหลวเร์�ยกว��คำว�มด�นำเกจุ (gage pressure)

- คำ��คำว�มด�นำส�มบ0ร์ณ� (Absolute Pressure) ของร์ะบบห�ได3จุ�ก

ghPP

PPP

atmsystemabs

systemgatmsystemabs

,

,,

1000

ghPP atmsystemabs

,

ถ�� Patm ม�หน�ว่ยเป%น kPa

ghPg เม��อุ เม��อุ = = คำว่�มหน�แน�นขอุงขอุงเหลว่ คำว่�มหน�แน�นขอุงขอุงเหลว่ ((kg/mkg/m33))

g = g = คำว่�มเร์�งเน��อุงจ�กแร์งโน�มถ�ว่งขอุงโลก คำว่�มเร์�งเน��อุงจ�กแร์งโน�มถ�ว่งขอุงโลก ((m/sm/s22))

h = h = ร์ะดั�บคำว่�มส0งที่��แตกต��งก�นขอุงขอุงเหลว่ ร์ะดั�บคำว่�มส0งที่��แตกต��งก�นขอุงขอุงเหลว่ ((m)m)

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 44: Chapter 1 & 2-231-51

Psystem

h

Patm

ถ�� Patm ม�หน�ว่ยเป%น kPa

เม+�อร์ะบบคำว�มด�นำต่��กว��คำว�มด�นำบร์ร์ย�ก�ศั (Psystem

< Patm)- คำ��คำว�มด�นำของร์ะบบท��อ��นำได3จุ�กคำว�มส0งของของเหลวเร์�ยกว��คำว�มด�นำส�ญญ�ก�ศั (vacuum pressure)

- คำ��คำว�มด�นำส�มบ0ร์ณ� (Absolute Pressure) ของร์ะบบห�ได3จุ�ก

ghPP

PPP

PPP

atmsystemabs

systemvacatmsystemabs

atmsystemvacsystemabs

,

,,

,,

1000

ghPP atmabs

ghP systemvac ,

เม��อุ เม��อุ = = คำว่�มหน�แน�นขอุงขอุงเหลว่ คำว่�มหน�แน�นขอุงขอุงเหลว่ ((kg/mkg/m33))

g = g = คำว่�มเร์�งเน��อุงจ�กแร์งโน�มถ�ว่งขอุงโลก คำว่�มเร์�งเน��อุงจ�กแร์งโน�มถ�ว่งขอุงโลก ((m/sm/s22))

h = h = ร์ะดั�บคำว่�มส0งที่��แตกต��งก�นขอุงขอุงเหลว่ ร์ะดั�บคำว่�มส0งที่��แตกต��งก�นขอุงขอุงเหลว่ ((m)m)

systemvacsystemg PP ,,

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 45: Chapter 1 & 2-231-51

บ�ร์อุม+เตอุร์� (Barometer) = อุ�ปกร์ณ�ว่�ดัคำว่�มดั�นบร์ร์ย�ก�ศ

ghA

mgPatm

)(223

PaPascalm

Nm

s

m

m

kgหนำ�วย:

Patm Patmh

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 46: Chapter 1 & 2-231-51

แผนภ�พแสดังคำว่�มดั�นส�มบ0ร์ณ� คำว่�มดั�นเกจ และคำว่�มดั�นส�ญญ�ก�ศ

,1abs atm gP P P

,2abs atm vacP P P

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 47: Chapter 1 & 2-231-51

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

ต�ว่อุย��ง#1• ม�นอุม+เตอุร์�ภ�ยในบร์ร์จ�ปร์อุที่ไว่�ดั�งแสดังในร์0ป ถ��

ก��หนดัให�ปร์อุที่ม�คำว่�มหน�แน�นเที่��ก�บ 13600 kg/m3 และร์ะดั�บคำว่�มส0งขอุงปร์อุที่ในข�แต�ละข��งขอุงม�นอุม+เตอุร์�แตกต��งก�น 24 cm. จงคำ��นว่ณห�คำว่�มดั�นขอุงร์ะบบที่��อุ��นไดั�จ�กอุ�ปกร์ณ�น�3ร์ว่มถ�งคำว่�มดั�นส�มบ0ร์ณ�ขอุงร์ะบบเม��อุคำว่�มดั�นบร์ร์ย�ก�ศม�คำ��เที่��ก�บ

1 atm

Page 48: Chapter 1 & 2-231-51

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

ต�ว่อุย��ง#2• ม�นอุม+เตอุร์�ภ�ยในบร์ร์จ�ปร์อุที่ไว่�ถ��ก��หนดัให�ปร์อุที่ม�

คำว่�มหน�แน�นเที่��ก�บ 13600 kg/m3 และเม��อุต�อุเข��ก�บร์ะบบส�ญญ�ก�ศัพบว่��ร์ะดั�บคำว่�มส0งขอุงปร์อุที่ในข�แต�ละข��งขอุงม�นอุม+เตอุร์�แตกต��งก�น 24 cm.จงคำ��นว่ณห�คำว่�มดั�นขอุงร์ะบบที่��อุ��นไดั�จ�กอุ�ปกร์ณ�น�3ร์ว่มถ�งคำว่�มดั�นส�มบ0ร์ณ�ขอุงร์ะบบเม��อุคำว่�มดั�นบร์ร์ย�ก�ศม�คำ��เที่��ก�บ 1 atm

Page 49: Chapter 1 & 2-231-51

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

ต�ว่อุย��ง#3• 2. ถ�งดั�งร์0ปบร์ร์จ�ขอุงเหลว่และไอุร์ะเหยขอุงส�ร์ช้น+ดัหน��งที่��

ม�คำ��คำว่�มหน�แน�นส�ว่นที่��เป%นขอุงเหลว่เที่��ก�บ 800

kg/m3 และส�ว่นที่��เป%นไอุม�คำ��คำว่�มดั�นส�มบ0ร์ณ�เที่��ก�บ120 kPa ( abs) จงคำ��นว่ณห� – คำว่�มดั�นเกจ (Gage Pressure) ที่��อุ��นไดั�จ�กเคำร์��อุงม�อุว่�ดัคำว่�ม

ดั�น (G1)– ร์ะดั�บคำว่�มส0ง h ขอุงปร์อุที่ที่��บร์ร์จ�อุย0�ในม�โนม+เตอุร์� – ถ��ก��หนดัให�คำว่�มดั�นบร์ร์ย�ก�ศม�คำ�� 100 kPa– และ คำว่�มหน�แน�นขอุงปร์อุที่ (Mercury)– ม�คำ��เที่��ก�บ 136003, kg/m

Page 50: Chapter 1 & 2-231-51

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

ต�ว่อุย��ง#43. ช้�ดักร์ะบอุกส0ง/ล0กส0บ (piston/cylinder) ที่��ม�พ�3นที่��หน��ต�ดัเที่��ก�บ

001. m2 และล0กส0บม�มว่ลเที่��ก�บ 100 kgว่�งอุย0�บนต�ว่คำ�3�ย�นดั�งร์0ป ถ��ก��หนดัคำว่�มดั�นบร์ร์ย�ก�ศให�ม�คำ��เที่��ก�บ 100 kPa น�3�ในกร์ะบอุกส0บจะต�อุงม�คำว่�มดั�นเที่��ก�บเที่��ใดัจ�งจะส�ม�ร์ถยกล0กส0บให�เคำล��อุนที่��ข�3นไดั�

Page 51: Chapter 1 & 2-231-51

อุ�ณหภ0ม+ (Temperature: T) • อุ�ณหภ0ม+เป%นคำ�ณสมบ�ต+ที่��บอุกถ�งร์ะดั�บพล�งง�นคำว่�มร์�อุนที่��ม�

อุย0�ในร์ะบบ • สเกลที่��ใช้�ว่�ดัอุ�ณหภ0ม+ที่��ใช้�ก�นแพร์�หล�ยน�3น ม�อุย0� 2 แบบ คำ�อุ

– สเกลขอุงฟ�เร์นไฮที่� (Fahrenheit) ใช้�อุ�กษร์ย�อุต�ว่ F และ– สเกลขอุงเซึ่ลเซึ่�ยส (Celsius) ใช้�อุ�กษร์ย�อุต�ว่ C

• สเกลที่�3งสอุงน�3นย�ดัเอุ�จ�ดัหล�ก 2 จ�ดัดั�ว่ยก�นคำ�อุ จ�ดัน�3�แข6ง (ice point) และจ�ดัไอุน�3� (steam point)

• จ�ดัน�3�แข6งก6คำ�อุ อุ�ณหภ0ม+ที่��ส�ว่นผสมขอุงน�3� และน�3�แข6งอุย0�ในสภ�พสมดั�ลที่��คำว่�มดั�นหน��งบร์ร์ย�ก�ศ ไดั�แก�– ต�ว่เลข 0 และ 100 ในสเกลเซึ่ลเซึ่�ยส และ– เลข 32 และ 212 ในสเกลฟ�เร์นไฮที่�

328.1 CTFT

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 52: Chapter 1 & 2-231-51

• สเกลอุ�ณหภ0ม+ส�มบ0ร์ณ� (absolute temperature) ม� 2 แบบ คำ�อุ

– สเกลเคำลว่+น (Kelvin) ใช้�อุ�กษร์ย�อุ K และ– สเกลขอุงแร์งคำ+น (Rankine) ใช้�อุ�กษร์ย�อุ R

• สเกลขอุงอุ�ณหภ0ม+ส�มบ0ร์ณ�ส�มพ�นธ์�ก�บสเกลขอุงอุ�ณหภ0ม+ธ์ร์ร์มดั�ในร์0ปขอุง 273.15K C

459.67R F

KR 8.1

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 53: Chapter 1 & 2-231-51

ก�ร์เที่��ก�นขอุงอุ�ณหภ0ม+• เม��อุให�ว่�ตถ�สอุงอุ�นถ��ยเที่คำว่�มร์�อุนร์ะหว่��งก�น

แล�ว่ไม�พบว่��ม�ก�ร์เปล��ยนแปลงคำ�ณสมบ�ต+เก+ดัข�3น แสดังว่��ว่�ตถ�ที่�3งสอุงช้น+ดัน�3นม�อุ�ณหภ0ม+เที่��ก�น

T

1 2object objectT TObject 1 Object 2 Object 1 Object 2

T

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 54: Chapter 1 & 2-231-51

กฎข3อท��ศั0นำย�ท�งอ�ณหพลศั�สต่ร์� (The Zeroth Law of Thermodynamics)

“ เม��อุว่�ตถ�สอุงช้+3นอุย0�ในสมดั�ลคำว่�มร์�อุนก�บว่�ตถ�ช้+3นที่��ส�ม แสดังว่��ว่�ตถ�สอุงช้+3นจะอุย0�ในสมดั�ลคำว่�มร์�อุนต�อุก�นดั�ว่ย แม�ว่��ว่�ตถ�ที่�3งสอุงจะไม�ไดั�ส�มผ�สก�นและก�น”

“ If two bodies are in thermal equilibrium with a third body, they are also in thermal

equilibrium with each other even if they are not in contact”

• กฎข�อุน�3เป%นพ�3นฐ�นขอุงก�ร์ว่�ดัอุ�ณหภ0ม+โดัยอุ�ศ�ยเที่อุร์�โมม+เตอุร์� กล��ว่คำ�อุ เม��อุว่�ตถ�ใดัก6ต�มม�ก�ร์เที่��ก�นขอุงอุ�ณหภ0ม+ก�บเที่อุร์�โมม+เตอุร์� ว่�ตถ�น�3นจะม�อุ�ณหภ0ม+เป%นอุ�ณหภ0ม+ที่��อุ��นไดั�จ�กเที่อุร์�โมม+เตอุร์�

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Page 55: Chapter 1 & 2-231-51

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Quiz #1ร์ะบบในำร์0ปต่�อไปนำ�(เป9นำร์ะบบแบบใด (ร์ะบบป<ด/ร์ะบบเป<ด/ร์ะบบโดดเด��ยว )

Air

(1) อุ�ก�ศในกร์ะบอุกส0บ-ล0กส0บ(2) น�3�ในถ�งที่��ม�ใบพ�ดักว่น(3) น�3�ที่��อุย0�ในถ�งและที่��ร์ � �ว่ไป

(4) ให�ถ�งเป%นขอุบเขตและพ+จ�ร์ณ�ส+�งที่��อุย0�ในถ�งเป%นร์ะบบ

(5) ให�ป>D มเป%นขอุบเขตร์ะบบที่��ม�น�3�ไหลเข��อุอุก

(6) พ+จ�ร์ณ�น�3�เป%นร์ะบบ

Page 56: Chapter 1 & 2-231-51

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Quiz #2A 5 m3 container is filled with 800 kg of granite (density 2400 kg/m3 ) and the rest of the volume is air with density 1.15 kg/m3 . Find the mass of air and the overall (average) specific volume.

Page 57: Chapter 1 & 2-231-51

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Quiz #3Blue manometer fluid of density 925 kg/m3 shows a column height difference of 6 cm vacuum with one end attached to a pipe and the other open to P0 = 101 kPa. What is the absolute pressure in the pipe?

Page 58: Chapter 1 & 2-231-51

Natanee VorayosNatanee Vorayos 254231: Engineering Thermodynamics I254231: Engineering Thermodynamics I

Chapter 1 & 2 Chapter 1 & 2 Department of Department of Mechanical EngineeringMechanical Engineering

Quiz #4A piston, mp = 5 kg, is fitted in a cylinder, A

= 15 cm2, that contains a gas. The setup is in a centrifuge that creates an acceleration of 1 5 m/s2 in the direction of piston motion towards the gas. Assuming standard atmospheric pressure outside the cylinder, find the gas pressure.