SR-WL373 อุปกรณ์ทดลองเรื่องการนำความร้อนในก๊าซและของเหลว (อุปกรณ์สำหรับการเรียนการสอน)ในทางฟิสิกส์ การนำความร้อนหมายถึงการถ่ายโอนพลังงานความร้อนระหว่างอะตอมและโมเลกุลที่อยู่ติดกันภายในของแข็งหรือของไหลที่อยู่นิ่ง
การถ่ายโอนความร้อนในลักษณะนี้ต้องอาศัยตัวกลางที่เป็นสสาร อย่างไรก็ตาม ในของไหลนั้น กระบวนการนำความร้อนบริสุทธิ์มักถูกรบกวนด้วยผลของการพาความร้อน ซึ่งสามารถป้องกันได้โดยการจำกัดพื้นที่ของของไหลให้อยู่ในช่องว่างที่กำหนด
ชุดทดลองนี้มีไว้เพื่อศึกษาคุณสมบัติการนำความร้อนของของไหลชนิดต่างๆ โดยมาพร้อมกับชุดแสดงผลและควบคุมการทำงาน
ส่วนประกอบหลักของชุดทดลองคืออุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนทรงกระบอก ซึ่งประกอบด้วยทรงกระบอกชั้นในที่ทำจากอะลูมิเนียมและได้รับความร้อน กับเปลือกหุ้มชั้นนอก (jacket) ที่ระบายความร้อนด้วยน้ำ ระหว่างทรงกระบอกชั้นในและเปลือกหุ้มมีช่องว่างรูปวงแหวนซึ่งบรรจุของไหลที่ต้องการทดสอบไว้จนเต็ม ช่องว่างนี้ถูกออกแบบให้มีความกว้างในระดับที่ทำให้การถ่ายโอนความร้อนด้วยการพาความร้อนมีค่าน้อยมากจนตัดทิ้งได้
นอกจากนี้ เนื่องจากระดับอุณหภูมิที่ไม่สูงและพื้นผิวที่มีความเรียบมัน การถ่ายโอนความร้อนด้วยการแผ่รังสีจึงมีค่าน้อยมากจนตัดทิ้งได้เช่นกัน
การทดลองนี้ช่วยให้สามารถหาค่าสภาพนำความร้อน (k) ของของไหลชนิดต่างๆ ได้ เช่น น้ำ น้ำมัน อากาศ ออกซิเจน หรือคาร์บอนไดออกไซด์ โดยมีเซนเซอร์ทำหน้าที่บันทึกค่าอุณหภูมิและกำลังไฟฟ้าที่ใช้ในการทำความร้อน ณ จุดต่างๆ ที่สำคัญ
ค่าที่วัดได้จะแสดงผลผ่านหน้าจอดิจิทัล
ชุดเอกสารประกอบการเรียนการสอนที่จัดทำไว้อย่างเป็นระบบจะอธิบายถึงหลักการพื้นฐานและให้คำแนะนำขั้นตอนการทดลองอย่างละเอียด
วัตถุประสงค์การเรียนรู้ / การทดลอง
- การนำความร้อนในสภาวะคงตัว (steady-state) ของก๊าซและของเหลว
- การหาค่าสภาพนำความร้อน (k) ของของไหลชนิดต่างๆ ที่ระดับอุณหภูมิแตกต่างกัน
ข้อมูลจำเพาะ
[1] การศึกษาการนำความร้อนในก๊าซและของไหล (น้ำ, น้ำมัน, อากาศ)
[2] ชุดทดลองประกอบด้วยส่วนทดลองและส่วนแสดงผลพร้อมชุดควบคุม
[3] อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนที่มีทรงกระบอกชั้นในซึ่งได้รับความร้อนและเสื้อหุ้มระบายความร้อนด้วยน้ำ
[4] ของไหลที่ต้องการศึกษาจะอยู่ในช่องว่างรูปวงแหวนระหว่างทรงกระบอกชั้นในและเสื้อหุ้ม
[5] การถ่ายโอนความร้อนด้วยการพาและการแผ่รังสีมีค่าน้อยมากจนตัดทิ้งได้ เนื่องจากช่องว่างมีขนาดเล็ก อุณหภูมิต่ำ และพื้นผิวมีความเรียบมัน
[6] เครื่องทำความร้อนไฟฟ้าที่สามารถปรับระดับได้
[7] วาล์วสำหรับปรับอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นและของไหล
[8] เซ็นเซอร์สำหรับวัดอุณหภูมิและกำลังไฟฟ้าที่ใช้ในการทำความร้อน
[9] จอแสดงผลแบบดิจิทัลสำหรับแสดงค่าความแตกต่างของอุณหภูมิและกำลังไฟฟ้าที่ใช้ในการทำความร้อน
