Entropy ของธาตุของแข็งที่อุณหภูมิต่าง ๆ

ชื่อผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
  • วรพร ปุณยกนห

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
  • อุดมศิลป์ ปิ่นสุข

สถาบันการศึกษาที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ระดับการศึกษา

โครงงานวิทยาศาสตร์ในระดับการศึกษาปริญญาโทขึ้นไป

หมวดวิชา

โครงงานวิทยาศาสตร์ในสาขาวิชาเคมี

วันที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

01 มกราคม 2541

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

Entropy เป็นปริมาณที่มีความสำคัญในทางฟิสิกส์ เนื่องจาก Entropy สามารถเชื่อมโยงกับความไม่เป็นระเบียบของระบบและบอกได้ว่าระบบจะดำเนินไปในทิศทางใด นอกจากนี้ยังสามารถนำมาอธิบายการเปลี่ยนรูปผลึกของแข็งที่อุณหภูมิต่าง ๆ ได้ งานวิจัยชิ้นนี้เป็นการศึกษาเกี่ยวกับวิธีการหา Entropy ของธาตุของแข็ง โดยในเบื้องต้นศึกษาถึงวิธีการหา Entropy จากทฤษฎีที่มีอยู่แล้วคือ The Einstein Solid และทดลองหา Entropy จริง จากนั้นศึกษาถึงข้อดีข้อเสียของทฤษฎีนี้แล้วนำมาพัฒนาวิธีการหา Entropy ใหม่ซึ่งให้ Entropy ใกล้เคียงกับค่าจากการทดลองยิ่งขึ้น วิธีการหา Entropy แบบใหม่นี้มีพื้นฐานอยู่บนสมมติฐานที่คล้ายคลึงกับ The Einstein Solid คือมีระบบที่ประกอบด้วย N อนุภาค ซึ่งถือได้ว่า 3N oscillator และสั่นแบบ simple harmonic แต่วิธีการหา Entropy แบบใหม่นี้ได้ลดข้อจำกัดของ The Einstein Solid ที่ว่าระบบต้องสั่นด้วยความถี่เชิงมุมเฉลี่ย Ω มาเป็นแต่ละอนุภาคสามารถสั่นด้วยความถี่เชิงมุมที่ค่าใดก็ได้ ซึ่งจะให้ Entropy ของระบบที่ใกล้เคียงกับค่าจากการทดลองมากขึ้น ในการทดลองได้แบ่งเป็น 5 ขั้นตอนคือ 1. การศึกษาหลักการของ The Entropy Solid และการหา entropy จากวิธีนี้ เป็นการศึกษาเกี่ยวกับหลักการเบื้องต้นเพื่อให้เข้าใจถึงสมมติฐานต่าง ๆ และทดลองหา entropy ของ Zirconium รูปผลึกแบบ body centered cubic (bcc) และ hexagonal close packed (hcp) ที่อุณหภูมิต่าง ๆ 2. การวิเคราะห์ข้อดีข้อเสียของ The Einstein Solid จากการทดลองหา Entropy มาแล้ว จะสามารถวิเคราะห์ถึงข้อดีข้อเสียของการหา Entropy โดยวิธีนี้ได้ 3. การพัฒนาวิธีการหา Entropy เป็นการพัฒนาวิธีการหา Entropy โดยปรับปรุงจากทฤษฎีและสมมติฐานของ The Einstein Solid เพื่อหา Entropy ที่ได้ใกล้เคียงกับค่าจากการทดลองมากขึ้น 4. การหา Entropy จากวิธีที่พัฒนาใหม่ เป็นการทดลองหา Entropy ของธาตุ Zinconium รูปผลึกแบบ bcc และ hcp ที่อุณหภูมิต่าง ๆ จากวิธีที่พัฒนาขึ้นใหม่ 5. การเปรียบเทียบผลที่ได้ นำ Entropy ที่ได้จากการคำนวณทั้ง 2 วิธีมาเปรียบเทียบกับค่าที่ได้จากการทดลอง จากการทดลองจะได้ว่า Entropy ที่ได้จากการคำนวณโดยวิธีที่พัฒนาขึ้นใหม่มีค่าใกล้เคียงกับค่าจากการทดลองมากขึ้น อย่างไรก็ตามวิธีที่พัฒนาขึ้นใหม่ยังมีข้อจำกัดอยู่ในด้านวิธีการคำนวณซึ่งเป็นการประมาณค่าของการ Integrate และจากสมมติฐานที่ว่าอนุภาคต้องสั่นแบบ simple harmonic เท่านั้น อย่างไรก็ดี Entropy ที่ได้จากวิธีที่พัฒนาขึ้นใหม่สามารถลดข้อผิดพลาดจาก Entropy ที่ได้จากแบบเดิม ทำให้การนำ Entropy ไปใช้ประโยชน์ต่อมีความแม่นยำสูงขึ้น