แนวคิด แบบจำลอง และกฎ เทอร์โมไดนามิคส์ และ การถ่ายเทความร้อน
เปิดอ่าน 2,582
เทอร์โมไดนามิคส์ และ การถ่ายเทความร้อน เป็นวิชาที่มีการพัฒนามาจากแนวคิดที่มีพื้นฐาน จากการสังเกตุพฤติกรรมทางกายภาพในโลก การสร้างแบบจำลอง จนถึงการสร้างกฎที่จำเป็นที่จะใช้อ้างอิงในการแก้ปัญหาและออกแบบระบบ มวลและพลังงาน (mass & energy) เป็นแนวคิดพื้นฐาน 2 ตัวที่เกิดขึ้นมาพ้อม ๆ กับการเติบโตทางแขนงวิศวกรรม ถ้าเราลองนึกทบทวนจากประสบการณ์เก่า ๆ ที่เราร่ำเรียนมา จะรู้สึกหรือมีคามนึกคิดในสมองของเราเขาใจว่าเจ้า 2 ตัวนี้คืออะไร แต่ถ้าให้เราลองเขียนนิยามที่ชัดเจนของคำว่ามวลและพลังงาน จะพบว่ามันไม่ใช่เรื่องง่าย แต่อย่างไรก็ตาม ทั้ง 2 ตัวนี้ก็ยังเป็นแนวคิดพ้นฐานที่เราคุ้นเคยกับมันมากจนเราเชื่อว่า มันเป็นสิ่งจำเป็นที่ใช้ในการอธิบายพฤติกรรมทางกายภาพต่าง ๆ ในชีวิตประจำวันของเรา
พฤติกรรมทางกายภาพต่าง ๆ ในโลกนั้นเป็นสิ่งที่ซับซ้อน จนดูเหมือนว่ามันเป็นไปไม่ได้ที่จะอธิบายมันอย่างละเอียดชัดเจน แม้ว่าจะสามารถทำได้ คำอธิลายนั้นก็คงมีรายละเอียดมากมายยุ่งยากเกินกว่าขจะนำมาช้ในทางวิศวกรรมได้
วิธีการหนึ่งที่นับว่าสร้างความสำเร็จให้วงการวิศวกรรม คือการสร้างแบบจำลอง (model) ขึ้นมา เพื่อใช้อธิบายแทนพฤติกรรมทางกายภาพต่าง ๆ เช่น แบบจำลองของนิวตัน (newton) ที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างแรง (force) กับ มวล (mass) และความเร่ง (acceleration) ซึ่งแม้ว่าแบบจำลองต่าง ๆ เหล่านี้มันจะไม่สามารถประยุกต์ใช้ได้แบบ ครอบจักรวาลแต่มันก็ให้ค่าประมาณที่แม่นยำเพียงพอต่อการใช้งาน
แบบจำลองโดยตัวของมันเองนั้น จะมีประโยชน์น้อยมากถ้ามันไม่สามารถนำมาแสดงออกในรูปของคณิตศาสตร์ ซึ่งสมการทางคณิตศาสตร์ที่ใช้อธิบายแทนแบบจำลองนี้ ก็จะถือเป็นกฎ (laws) ที่อธิบาย หรือทำนายปรากฏการณ์ทางธรรมชาติในวงการวิศวกรรม ตัวอย่างในที่นี้ ได้แก่ กฎข้อที่หนึ่งและสองของ เทอร์โมไดนามิคส์ หรือสมการที่ใช้ในการคำนวณ อัตราการถ่ายเทความร้อน เป็นต้น
ในการศึกษาวิชาการทำความเย็นนี้จำเป็นจะต้องมีความรู้พื้นฐานทางด้านเทอร์โมไดนามิคส์