1. วัตถุวางอยู่บนพื้นระดับลื่น ด้านหนึ่งของวัตถุติดกับสปริง ซึ่งมีค่านิจสปริง 400 นิวตัน/เมตร อีกด้านหนึ่งมีแรง F ที่มีขนาดค่อย ๆ เพิ่มขึ้น กระทำต่อวัตถุดังรูป เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ได้ 30 เซนติเมตร จงหา
ก. พลังงานศักย์ยืดหยุ่นในสปริง
ข. งานของแรงที่ดึงวัตถุ
ค. ขนาดของแรง F เมื่อสปริงยืด 30 เซนติเมตร
2. รถยนต์มวล 800 กก. กำลังแล่นด้วยความเร็ว 72 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ถ้ารถเบรกจนกระทั้งหยุดสนิทภายในเวลา 5 วินาที อัตราการเกิดพลังงานความร้อนที่ระบบเบรกทั้งหมดเป็นเท่าใด?
วิธีทำ รถกำลังแล่นย่อมมีพลังงานจลน์ เมือรถเบรกให้หยุดพลังงานจลน์จะเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน ดังนั้นแล้ว
พลังงานความร้อนทั้งหมด = พลังงานจลน์ที่ลดลง
อัตราความร้อนที่เกิดขึ้น ก็คือ ความร้อนทั้งหมด หารด้วย เวลา หรือเรียกอีกอย่างว่า กำลัง (P)
3. ใช้เลื่อยไฟฟ้าขนาด 0.5 แรงม้า เลื่อยอลูมิเนียมแผ่นหนึ่งซึ่งมีมวล 500 กรัม ต่อเนื่องนาน 1 นาที ถือว่า 20 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานจากเลื่อย เกิดขึ้นกับอลูมิเนียม จงหาว่าอลูมิเนียมจะร้อนขึ้นกี่องศา กำหนดความจุความร้อนจำเพาะของอลูมิเนียม 840 จูลต่อกิโลกรัม เคลวิน และ 1 กำลังม้าเท่ากับ 746 วัตต์
วิธีทำ
จากความร้อนที่ได้นำไปหาค่าอุณหภูมิที่สูงขึ้นดังนี้
- อุณหภูมิสูงขึ้น 10.66 องศาเซลเซียส หรือ เคลวิน
4. กระสุนปืนทำด้วยทองแดงถูกยิงด้วยความเร็ว 200 เมตรต่อวินาที เข้ากระทบเป้าซึ่งมีความจุความร้อนจำเพาะต่ำมาก และพลังงานจลน์ของกระสุนปืนเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนหครึ่งหนึ่ง จงหาว่ากระสุนมีอุณหภูมิสูงขึ้นที่อาศา กำหนดให้ความจุความร้อนจำเพาะของทองแดง 400 จูลต่อกิโลกรัมเคลวิน
วิธีทำ
- ลูกปืนมีอุณหภูมิสูงขึ้น 25 องศาเซลเซียส หรือ เคลวิน
5. เผาก้อนทองแดงก้อนหนึ่ง ซึ่งมีมวล 500 กรัม จนกระทั่งทองแดงมีอุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส เอาทองแดงก้อนนี้ใส่ลงในน้ำมวล 800 กรัม อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส กำหนดให้มีการถ่ายเทความร้อนระหว่างระบบกับสิ่งแวดล้อม และความจุความร้อนจำเพาะของแก้วน้อยมาก จงหาอุณหภูมิสุดท้าย กำหนดให้ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำและทองแดงในหน่วย กิโลจูลต่อกิโลกรัมเคลวินเป็น 4.2, 0.40 ตามลำดับ
วิธีทำ คำถามนี้เหมือนการผสมของ 2 สิ่งเข้าด้วยกัน ในที่นี้คือทองแดงกับน้ำ ทองแดงมีอุณหภูมิลดลง จนถึงจุดที่สมดุล ส่วนน้ำอุณหภูมิสูงขึ้นจนถึงจุดสมดุล ดังนั้นเราสมมุติ ให้อุณหภูมิ สมดุลสุดท้ายเป็น x องศา
ขั้นแรกหาความร้อนที่ก้อนทองแดงคายความร้อน
ขั้นที่สองหาความร้อนที่น้ำรับความร้อน
แต่ความร้อนที่ลงลด = ความร้อนที่เพิ่มขึ้น
- ดังนั้นอุณหภูมิสุดท้ายคือ 27.3 องศาเซลเซียส
ที่มา : http://www.physic2u.com/Topic55/MechanicalHead/MechanicalHead.html
http://www.rmutphysics.com/charud/exercise/energy/energy1/index11.htm