อากาศ | ส่วนประกอบ การนำความร้อน และการใช้งานทั่วไป

อากาศ | ส่วนประกอบ การนำความร้อน และการใช้งานทั่วไปในชีวิตประจำวัน การทำความเข้าใจความสำคัญของอากาศในด้านวิศวกรรมความร้อน

อากาศ | ส่วนประกอบ การนำความร้อน และการใช้งานทั่วไป

อากาศเป็นสารประกอบที่สำคัญในการครองชีพของสิ่งมีชีวิต โดยเฉพาะมนุษย์มีความจำเป็นต้องใช้อากาศในการหายใจ พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมมีการศึกษาคุณสมบัติและการใช้งานของอากาศในมุมมองต่างๆมากมายโดยเฉพาะทางด้านวิศวกรรมการนำความร้อน ซึ่งเป็นสาขาหนึ่งของวิศวกรรมเชิงความร้อน (Thermal Engineering)

ส่วนประกอบของอากาศ

อากาศประกอบด้วยก๊าซต่างๆหลายชนิด โดยมีองค์ประกอบหลักดังนี้:

ไนโตรเจน (N₂): 78%

ออกซิเจน (O₂): 21%

อาร์กอน (Ar): 0.93%

คาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂): 0.04%

ก๊าซอื่นๆ: ปริมาณน้อยมาก

การนำความร้อนในอากาศ

การนำความร้อน คือ กระบวนการที่ทำให้พลังงานความร้อนส่งผ่านจากบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงไปยังบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ โดยในกรณีของอากาศ กระบวนการนี้เกิดขึ้นผ่านการชนกันของโมเลกุลก๊าซซึ่งสามารถอธิบายได้ตามสมการทางฟิสิกส์:

q = -k A (\Delta T / d)

เมื่อ:

q คือปริมาณพลังงานความร้อนที่ส่งผ่าน (W)

k คือความนำความร้อนของอากาศ (W/m.K)

A คือพื้นที่ผิวที่ความร้อนส่งผ่าน (m²)

\(\Delta T\) คือความแตกต่างของอุณหภูมิ (K)

d คือระยะทางที่พลังงานความร้อนส่งผ่าน (m)

โดยทั่วไปค่าความนำความร้อนของอากาศ (k) จะมีค่าอยู่ที่ประมาณ 0.024 W/m.K ที่อุณหภูมิห้อง

การใช้งานอากาศในวิศวกรรมการนำความร้อน

การใช้งานอากาศในวิศวกรรมการนำความร้อนมีหลากหลายด้านเช่น:

ระบบทำความร้อนและระบายอากาศ: อากาศเป็นสื่อในการถ่ายเทความร้อนในระบบ HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) ซึ่งสำคัญในการควบคุมอุณหภูมิและคุณภาพอากาศในอาคาร

ระบบระบายความร้อนในเครื่องยนต์: อากาศถูกใช้ในการระบายความร้อนให้กับเครื่องยนต์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อให้เครื่องทำงานได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น

กระบวนการอุตสาหกรรม: ในกระบวนการผลิตบางประเภท เช่น การอบแห้ง การเผาไหม้ อากาศเป็นส่วนประกอบหลักที่ใช้ในการส่งผ่านและกระจายพลังงานความร้อน

โดยสรุป อากาศมีความสำคัญและถูกนำมาใช้งานในหลากหลายด้านของวิศวกรรม รวมถึงในการศึกษาวิจัยเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและพัฒนานวัตกรรมใหม่ๆให้กับโลกในอนาคต