ชนิตพล

ผู้เขียน : ชนิตพล

อัพเดท: 05 พ.ย. 2013 04.48 น. บทความนี้มีผู้ชม: 12163 ครั้ง



ENEV-Houses (Energy saving and Environmental friendly Houses)

“Why we all need to go green!”
ความจำเป็นที่ต้องหันมาช่วยกันอนุรักษ์ธรรมชาติเพื่อเอื้อต่อความเป็นอยู่ของมนุษย์

บทนำ

บทความเรื่อง ENEV มีจุดมุ่งหมายเพื่อเป็นจุดเริ่มต้นของการมีจิตสำนึก ในความรับผิดชอบต่อ สิ่งแวดล้อมและตระหนักถึงภัย ที่เกิดจากการเสียสมดุล ของระบบนิเวศวิทยา ที่เป็นสิ่งมีชีวิตทั้ง พืช สัตว์ รวมถึง ทรัพยากรธรรมชาติ ที่เป็น ดิน แร่ธาตุในดิน แหล่งน้ำ ทะเลที่มีพื้นน้ำกว่า 70% ของพื้นที่ผิวโลก สภาพของพื้นแผ่นดิน ผืนป่า ซึ่งเป็นแหล่งต้นกำเนิดของน้ำ และสิ่งชีวิตตามธรรมชาติ ทั้งปวงเป็นต้น การเรียบเรียงเนื้อหาจะเป็นลักษณะอิงหลักของวิศวกรรมศาสตร์ สถาปัตยกรรมศาสตร์ ฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์เคมีเป็นหลัก เป็นการบรรยายและอธิบายให้ผู้อ่านเข้าใจได้ง่าย ด้วยการยกตัวอย่าง พร้อมหลักคิดเบื้องต้น โดยเฉพาะความรู้ใน รายละเอียดของหลากหลายมุมมอง ในรายละเอียดของบ้านที่เราอยู่อาศัยกันทุกวันนี้ ต่อไปนี้จะเกริ่นนำเพื่อความเข้าใจที่มาของแหล่งความร้อนที่เราได้รับกันอยู่ในขณะนี้

สภาพภูมิอากาศ ของโลกทั่วทุกภูมิภาค มีการเสียสมดุลทางนิเวศน์มากขึ้นตามลำดับ จากการลุกล้ำป่าซึ่งเป็นต้นกำเนิดแหล่งน้ำตามธรรมชาติ เพื่อทำการเกษตร และอุตสาหกรรม พร้อมๆกับการขยายตัวของชุมชนและการพัฒนาสาธารณูปโภค สาธารณูปการอย่างกว้างขวาง มีการเพิ่มขึ้นของประชากร เกิดการเจริญเติบโต ของชุมชนบ้าน และชุมชนเมืองทั่วทุกภูมิภาค การขยายตัวดังกล่าว รวมถึง การดำรงชีวิต ประจำวันและการคมนาคม ติดต่อสื่อสารไปมาหาสู่กัน กิจกรรมต่างๆเหล่านี้ก่อให้เกิด มลพิษ ตามมาเป็นจำนวนมาก เช่น ขยะ ควันพิษและน้ำเสีย ของเสียส่วนใหญ่มาจากระบวนการผลิตพลังงาน ด้วยการเผาผลาญเชื้อเพลิงฟอสซิล (fossil) เช่น ถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ อีกส่วนหนึ่งมาจาก กิจกรรมทางการเกษตร การเพาะปลูกและการเลี้ยงสัตว์ และบางส่วนมาจากกิจกรรมของมนุษย์ที่มีการใช้ทรัพยากรดินและน้ำอย่างผิดวิธี สาเหตุต่างๆเหล่านี้ ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพชั้นบรรยากาศที่ทำให้เกิดภาวะโลกร้อน ซึ่งเป็นภัยพิบัติที่เกิดขึ้นในขณะนี้
คาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) เป็นก๊าซที่เกิดจากกระบวนการเผาไหม้เป็นส่วนใหญ่ และเป็นส่วนที่เพิ่มปริมาณก๊าซเรือนกระจก (Greenhouse Gas) ที่เป็นสาเหตุสำคัญของการเกิดภาวะโลกร้อนโดยตรง จากรูปที่ 1 แสดงให้เห็นว่า เมื่อแสงอาทิตย์ส่งผ่านชั้นบรรยากาศมากระทบผิวโลก ก็จะเกิดการดูดซับพลังงานความร้อนไว้ที่ผิวโลกทั้งส่วนที่เป็นพื้นดินและน้ำ พลังงานบางส่วนจะถูกสะท้อนกลับไปสู่บรรยากาศชั้น ซึ่งจะถูกดูดกลืน และบางส่วนสะท้อนกลับลงมาอีก ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับปริมาณก๊าซเรือนกระจกในชั้น สตราโตสเฟียร์ (Stratosphere) ที่สูงจากผิวโลกขึ้นไปราว 40-60 กิโลเมตร ซึ่งชั้นบรรยากาศของก๊าซเรือนกระจกนี้มีทั้งประโยชน์และผลเสีย และมีอิทธิพลที่ส่งผลกระทบต่อความเป็นอยู่ของทุกชีวิตบนโลกใบนี้ โดยเฉพาะมีผลต่อสภาพความร้อนบนผิวโลกโดยตรง ซึ่งจะได้กล่าวรายละเอียดในบทต่อไป


///////////////////////////

25/6/2556





2 สังคม สิ่งแวดล้อม และพลังงานที่ยั่งยืน (3)

2

                                  สังคม  สิ่งแวดล้อม  และพลังงานที่ยั่งยืน                                  

(Social -Environment and Sustainable energy) (3)

                       สเกลที่แสดงอยู่ข้างหลอดแก้วของเทอร์โมมิเตอร์ มีการแบ่งเป็นช่องเท่าๆ กันแต่ละช่องอ่านค่าเป็นองศา ตามที่นิยมใช้เป็น 3 ระบบ….ที่ใช้กันมากคือ ซลเซียส (Celsius ,C ) เป็นหน่วยวัดอุณหภูมิหน่วยหนึ่งในระบบเอสไอ (SI) กำหนดให้จุดเยือกแข็งของน้ำที่ 0 °C และจุดเดือดที่ 100 °C ที่ความดันบรรยากาศปกติ….อีกระบบคือ ฟาเรนไฮต์ (Fahrenheit , F) สเกลองศาฟาเรนไฮต์ มีจุดเยือกแข็งอยู่ที่ 32 องศาฟาเรนไฮต์ หรือ 32°F และมีจุดเดือดที่ 212 องศาฟาเรนไฮต์  มีระยะห่างระหว่างจุดเยือกแข็งกับจุดเดือดของน้ำคือ 180 องศา….ระบบสุดท้ายคือ  เคลวิน (Kelvin , K ) เป็นอีกหน่วยวัดอุณหภูมิหนึ่ง ของระบบเอสไอ นิยามให้เท่ากับ 1/273.16 เท่าของอุณหภูมิน้ำทาง เทอร์โมไดนามิกส์  ทั้ง3 สถานะที่เป็นของแข็ง ของเหลวและก๊าซ     

                        เมื่อเปรียบเทียบกันทั้ง 3 หน่วย (Temperature Scale)….ส่วนใหญ่นิยมใช้ เซลเซียส มากที่สุด…..ฟาเรนไฮต์ รองลงมา….และที่ใช้น้อยที่สุดคือ เคลวินแต่ละ scale สัมพันธ์กันตามที่แสดงไว้ในรูปที่ 7

 


 

              รูปที่7 แสดง  ความสัมพันธ์ของสเกลทั้ง  3 ระบบ

 

             การเทียบอุณหภูมิในระบบต่าง ๆ (Temperature Scale) การความสัมพันธ์ของ Scale และการเขียนสัญลักษณ์ที่ถูกต้องเป็นดังนี้ C , F , K…..จากสมการที่1  เมื่อรู้ค่าใดค่าหนึ่ง ก็สามารถหาค่าอื่นได้ เช่น ในเวลาเช้าอากาศมีอุณหภูมิ 25 C หรือ = (25 X 9/5)+32 =  77 F  หรือ 298 K เป็นต้น

 

                                                                                     

 

              2.  ปริมาณความร้อน  (Quantity  of  heat) 

             ปริมาณความร้อน คือ จำนวนความร้อนที่มีอยู่ในสสาร มีมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับ  3 องค์ประกอบ ได้แก่  น้ำหนักของสสาร  อุณหภูมิที่แตกต่าง และความร้อนจำเพาะของสสารนั้นๆ   เช่น  สสารหนึ่งที่มีอุณหภูมิลดลง ก็จะสูญเสียปริมาณความร้อนออกไป  ในทางกลับกันเมื่อสสารมีอุณหภูมิสูงขึ้น ก็จะได้รับปริมาณความร้อนเพิ่มขึ้น…..หน่วยที่ใช้วัดปริมาณความร้อนในระบบเมตริก มีหน่วยเป็น แคลอรี่ (Cal) หรือกิโลแคลอรี่ (Kcal)  ระบบเอสไอ มีหน่วยเป็น จูล (J) หรือกิโลจูล(KJ)และในระบบอังกฤษความร้อนมีหน่วยเป็นบีทียู(Btu)
                      ความหมายของหน่วยวัดปริมาณความร้อนในแต่ละระบบ

ปริมาณความร้อน 1 แคลอรี่ (Cal) คือ ปริมาณความร้อนที่ทำให้น้ำมวล 1 กรัมมีอุณหภูมิสูงขึ้น 1 องศาเซลเซียส(C) , 1 Kcal  = 1000 Cal , ความร้อน 1Cal

ปริมาณความร้อน 1 Btu คือ ปริมาณความร้อนที่ทำให้น้ำมวล 1 ปอนด์มีอุณหภูมิสูงขึ้น 1 องศาฟาเรนไฮด์(F),   1 Btu = 252 Cal , พลังงานความร้อน 1 Cal  สามารถทำให้เกิดงานได้ 4.2 จูล(J)  

1 Cal = 4.2J หรือ 1 Kcal = 4,200J

ปริมาณงาน 1 จูล (1 J) คือ ปริมาณความร้อน ขนาดเท่ากับงาน ที่เกิดจากแรง 1 นิวตัน (N) กระทำต่อวัตถุ เกิดการเคลื่อนที่ไปตามทิศทางของแรงในระยะทาง 1 เมตร (m)

 

3.   ความจุความร้อนจำเพาะ (Specific heat capacity) ของสาร

       น้ำที่อยู่ในสถานะปกติ เมื่อได้รับปริมาณความร้อนเพิ่มมากขึ้น จะสังเกตได้ว่า อุณหภูมิของน้ำเพิ่มขึ้นจนน้ำเดือด ที่ 100 C  และเมื่อปล่อยน้ำที่เดือดนั้นทิ้ง ไว้ในระยะเวลาหนึ่ง ความร้อนในน้ำก็จะมีการถ่ายโอนให้กับสิ่งแวดล้อม  ปริมาณความร้อน ในน้ำก็จะมีปริมาณลดลงเรื่อยๆ  ปริมาณความร้อนที่ทำให้น้ำมวล 1 กรัมมีอุณหภูมิสูงขึ้น 1 องศาเซลเซียส(C)  คือ ความร้อน 1Cal

 

                ในขณะที่สารอื่นๆ มีความแตกต่างจากน้ำ  คือความร้อน 1 แคลอรี ไม่ทำให้อุณหภูมิของสารดังกล่าวขนาด 1 กรัม มีอุณหภูมิที่เปลี่ยนไป 1องศาเซลเซียส(C)  ซึ่งอาจจะมีค่ามากกว่าหรือน้อยกว่า 1 องศาเซลเซียส ก็ได้ เพราะสารแต่ละชนิดมีความสามารถในการรับหรือถ่ายเทปริมาณความร้อน ต่อมวลที่แตกต่างกัน……คุณสมบัติในการรับและการถ่ายเทความร้อนของสารแต่ละชนิดว่า….ความจุความร้อนจำเพาะ (Specific heat capacity) แทนด้วยสัญลักษณ์ s หรือ c

กำหนดให้   Q =  ปริมาณความร้อนที่รับหรือคายออกมา (cal หรือ j )

                    c =  ค่าความจุความร้อนจำเพาะ (cal/g. °C) หรือ (kj/kg.K)

                   m =  มวลของสาร (g)


                                                  

                        ความจุความร้อนจำเพาะของสารเป็นสมบัติเฉพาะตัวของสารแต่ละชนิด ซึ่งมีค่าแตกต่างกันและสารชนิดเดียวกันเมื่อเปลี่ยนสถานะ…ค่า ความจุความร้อนจำเพาะก็เปลี่ยนไปตามสถานะของสารนั้นๆเช่นน้ำ , น้ำแข็ง และไอน้ำ มีค่าความจุความร้อนจำเพาะต่างกัน…..กำหนดให้ค่า C ของน้ำ =  1 cal/g. °C

ตัวอย่าง : พลังงานที่ใช้การต้มน้ำ 5 kg  ที่อุณหภูมิ 25°C เป็นน้ำ 100°C   

Q = 5,000g  X  1 cal/g. °C  X 75 °C  = 375 kcal

//////////////////////////////////////

3/11/56


บทความนี้เกิดจากการเขียนและส่งขึ้นมาสู่ระบบแบบอัตโนมัติ สมาคมฯไม่รับผิดชอบต่อบทความหรือข้อความใดๆ ทั้งสิ้น เพราะไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นความจริงหรือไม่ ผู้อ่านจึงควรใช้วิจารณญาณในการกลั่นกรอง และหากท่านพบเห็นข้อความใดที่ขัดต่อกฎหมายและศีลธรรม หรือทำให้เกิดความเสียหาย หรือละเมิดสิทธิใดๆ กรุณาแจ้งมาที่ ht.ro.apt@ecivres-bew เพื่อทีมงานจะได้ดำเนินการลบออกจากระบบในทันที