พลังงานความร้อน #PISAGamification

พิจารณาสถานการณ์ “จัดชุดการทดลองวัดอุณหภูมิของสาร” โดยนําน้ํากลั่น ปริมาตร 60 ลูกบาศก์เซนติเมตรใส่ลงในบีกเกอร์ขนาด 250 ลูกบาศก์เซนติเมตร จํานวน 2 ใบ พร้อมจัดอุปกรณ์ หลังจากนั้นให้ความร้อนโดยชุดการทดลองที่ 1 ใช้เทียนไข 1 เล่ม และ ชุดการทดลองที่ 2 ใช้เทียนไข 2 เล่ม และได้ผลการทดลอง ดังกราฟ จากกราฟแสดงปัจจัยใด ที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสาร

• มวลของสาร

• ปริมาณความร้อน

• ชนิดของสาร

• เทียนไข 1 เล่ม

พิจารณาสถานการณ์ “จัดชุดการทดลองวัดอุณหภูมิของสาร” โดยนําน้ํากลั่น ปริมาตร 75 ลูกบาศก์เซนติเมตร และ 150 ลูกบาศก์เซนติเมตร ลงในบีกเกอร์แต่ละใบ แล้วจัด อุปกรณ์ ดังภาพ จากนั้นให้ความร้อนกับน้ํากลั่น จากสถานการณ์ข้างต้น ปัจจัยใดที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสาร (มีคำตอบ 2 ข้อ)

• ปริมาณความร้อน

• มวล

• มวลของสาร

• ปริมาตรของสาร

น้องชาไทยอยากรู้ว่า “ถ้าสารต่างชนิดกันได้รับความร้อน สารแต่ละชนิดจะมีอุณหภูมิ เพิ่มขึ้นแตกต่างกันหรือไม่ อย่างไร” โดยน้องมะลิมีทรายและน้ำอยู่ปริมาณหนึ่ง น้องชาไทยควรออกแบบการทดลองเพื่อหาคําตอบในสิ่งที่อยากรู้ ดังนี้

1. เตรียมสารชนิดละ 50 กรัม ใส่บีกเกอร์ขนาด 100 มิลลิลิตร แยกกันชนิดละหนึ่งใบ

2. วัดอุณหภูมิเริ่มต้นของสารก่อนนําไปตากแดด จากนั้นนําไปตากแดดเป็นเวลา 20 นาที บันทึกผล

3. วัดอุณหภูมิของสารหลังจากตากแดด 20 นาที บันทึกผล ข้อใดคือ ตัวแปรต้นของการทดลองนี้

• ทราย และ น้ำ หรือ ชนิดของสาร

• อุณหภูมิของสาร

• ระยะเวลาที่ใช้ในการตากแดด

• ปริมาณความร้อนที่สารได้รับ

ถ้านักเรียนกลุ่มหนึ่งทําการทดลองให้ความร้อนกับน้ำและทรายปริมาณเท่ากัน บันทึกอุณหภูมิของน้ำและ ทราย ณ เวลาต่าง ๆ ได้ดังภาพ ข้อใดคือ สรุปผลการทดลองที่ถูกต้อง

• อุณหภูมิของทราย เพิ่มขึ้น

• ชนิดของสารส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสาร

• อุณหภูมิของน้ำเพิ่มขึ้น

• น้ำมีอุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้นมากกว่าทราย

เมื่อให้ความร้อนกับลูกโป่งทั้งสองใบเท่ากัน จะเกิดผลอย่างไร (ลูกโป่งมีอุณหภูมิลุกไหม้ที่ 120 °C ,น้ำเดือดมีอุณหภูมิ 100 °C )

• ลูกโป่งใบที่ 1 ระเบิด เพราะ ยางหรือ ลูกโป่งได้รับความร้อนที่มีอุณหภูมิ 120 °C ลูกโป่งจึงระเบิด

• ลูกโป่งใบที่ 2 ระเบิด เพราะ น้ำที่อยู่ภายในลูกโป่งจะดูดกลืนความร้อนจากเปลวไฟที่ถ่ายโอนผ่านลูกโป่ง

น้ำที่อยู่ภายในลูกโป่งจะดูดกลืนความร้อนจากเปลวไฟที่ถ่ายโอนผ่านลูกโป่ง ยางหรือ ลูกโป่งมีอุณหภูมิลุกไหม้ที่ 120 °C แต่น้ําในลูกโป่งจะทําให้อุณหภูมิที่ผิวลูกโป่งยังต่ำกว่าจุดติดไฟของ ลูกโป่ง ลูกโป่งที่มีน้ำจึงไม่ระเบิด ปรากฏการณ์ ข้างต้นอธิบายลูกโป่งใบที่เท่าใด

• ลูกโป่งใบที่ 1

• ลูกโป่งใบที่ 2

เหตุใดถ้วยกระดาษมีน้ําจึงไม่ลุกไหม้

• จุดเดือดของน้ำ ต่ํากว่าจุดติดไฟของกระดาษ ถ้วยกระดาษจึงไม่ไหม้

• อุณหภูมิจุดเดือดของน้ำ สูงกว่า จุดติดไฟของกระดาษ จึงทําให้ถ้วยกระดาษไม่ไหม้

จากกราฟ สารชนิดนี้มีจุดหลอมเหลวกี่องศาเซลเซียส

• 30

• 40

• 50

• 60

เหตุใดลูกโป่งใบที่ 1 จึงแตกง่ายเมื่อนำไปลนไฟ

• ความร้อนจากตะเกียงทำให้อากาศในลูกโป่งขยายตัวอย่างรวดเร็ว

• ความร้อนจากตะเกียงทำให้ผิวลูกโป่งอ่อนแอและแตกง่าย

• อากาศในลูกโป่งใบที่ 1 ไม่สามารถดูดซับพลังงานความร้อนได้

• ถูกทุกข้อ

น้ำในลูกโป่งใบที่ 2 มีบทบาทสำคัญต่อการทดลองนี้อย่างไร?

• น้ำช่วยลดอุณหภูมิที่ผิวลูกโป่งโดยการดูดซับพลังงานความร้อน

• น้ำป้องกันไม่ให้ลูกโป่งแตกโดยทำให้ผิวลูกโป่งอุณหภูมิไม่ถึงจุดติดไฟ

• น้ำทำให้ความร้อนกระจายตัวช้าลงในลูกโป่ง

• ถูกทุกข้อ