ชุดการสอน สมบัติของแก๊ส

ค ำน ำ

ชดการสอนรายวชา เคม 2 รหสวชา ว30222 ชนมธยมศกษาปท 4 หนวยการเรยนร

เรอง ของแขง ของเหลว แกส เปนชดการสอนทเหมาะส าหรบการจดกจกรรมการเรยนรทเนนผเรยนเปนส าคญ โดยใชการจดกจกรรมการเรยนรแบบสบเสาะหาความร ตามสาระการเรยนร มาตรฐานการเรยนรและผลการเรยนรตามหลกสตร นกเรยนไดปฏบตกจกรรมการเรยนรดวยตนเอง โดยเรยบเรยงเนอหาตามจดประสงคการเรยนรอยางละเอยด จดท าขนเพอใชเปนคมอประกอบการจดกจกรรมการเรยนการสอนรายวชา เคม 2 รหสวชา ว30222 มการวดและประเมนผลการเรยนรของผเรยนเมอจบหนวยการเรยนร

ชดการสอนชดนประกอบดวยคมอการใชชดการสอนของคร แผนการจดการเรยนร ชดการสอนส าหรบนกเรยน แบบทดสอบกอนเรยนและหลงเรยน ซงประกอบดวยชดการสอนทงหมด 6 ชด ไดแก

ชดการสอนชดท 1 เรอง สถานะของสาร ชดการสอนชดท 2 เรอง สมบตของของแขง ชดการสอนชดท 3 เรอง สมบตของของเหลว ชดการสอนชดท 4 เรอง สมบตของแกส ชดการสอนชดท 5 เรอง การแพรของแกส ชดการสอนชดท 6 เรอง เทคโนโลยทเกยวของกบของแขง ของเหลว และแกส ชดการสอนชดนส าเรจลลวงไดอยางสมบรณ ผจดท าตองขอขอบคณอาจารยทประสทธ

ประสาทวชาความรใหแกผจดท า ขอขอบพระคณทานผอ านวยการ รองผอ านวยการและครโรงเรยนพระบางวทยาทกทานทใหค าปรกษา ตลอดจนผเกยวของและผทใหความชวยเหลอทกทาน ในการจดท าชดการสอนนและขอขอบพระคณเจาของเอกสาร ต าราตาง ๆ ทใชเปนเอกสารอางองเปนอยางสง

นางเครอวลย ยศเมธากล โรงเรยนพระบางวทยา

สำรบญ

หนำ

ค าน า ................................................................................................................................... ก สารบญ ............................................................................................................................... ข สารบญตาราง .................................................................................................................... ค สารบญภาพ ....................................................................................................................... ง คมอนกเรยน ...................................................................................................................... จ แผนผงแสดงขนตอนการใชชดการสอนส าหรบนกเรยน .............................................. ฉ มาตรฐานการเรยนร ผลการเรยนร และจดประสงคการเรยนร ................................. 1 ชดการสอนท 4 เรองสมบตของแกส .............................................................................. 2 ผลการเรยนร และจดประสงคการเรยนร .......................................................... 2 ค าชแจงส าหรบนกเรยน .................................................................................... 3 บตรค าสง .......................................................................................................... 5 แบบทดสอบกอนเรยน ...................................................................................... 7 บตรกจกรรม ..................................................................................................... 11 บตรเนอหา ....................................................................................................... 18 บตรฝกหด ........................................................................................................ 56 แบบทดสอบหลงเรยน ....................................................................................... 60 ภาคผนวก ......................................................................................................................... 65 เฉลยแบบทดสอบกอนเรยน .............................................................................. 66 เฉลยแบบบนทกบตรกจกรรม ........................................................................... 67 เฉลยบตรแบบฝกหด ......................................................................................... 69 เฉลยแบบทดสอบหลงเรยน............................................................................... 73 บรรณานกรม .................................................................................................................... 74

สำรบญตำรำง

ตำรำงท หนำ 4.1 แสดงความสมพนธระหวางปรมาตรแกส (V) กบอณหภมองศาเซลเซยส (ºC) และอณหภมเคลวน (K) ของแกสอดมคต เมอความดนคงท (1 atm) ............ 28 4.2 แสดงคา R ในหนวยตาง ๆ ............................................................................ 45

สำรบญภำพ

ภำพท หนำ 4.1 การศกษาผลของความดนและอณหภมตอปรมาตรของแกส ............................ 12 4.2 อนภาคแกสอดมคตมขนาดเลกมากเมอเทยบกบขนาดของภาชนะ .................. 20 4.3 การชนของโมเลกลแกส ................................................................................... 20 4.4 โมเลกลของกาซมขนาดเลกมาก ...................................................................... 21 4.5 การเคลอนทของโมเลกลแกส .......................................................................... 21 4.6 แกสในกระบอกฉดยามความดนมากขนปรมาตรของแกสลดลง ...................... 22 4.7 แกสในกระบอกฉดยามความดนลดลงปรมาตรของแกสเพมขน ....................... 22 4.8 เมอเพมอณหภมโมเลกลของแกสชนผนงภาชนะบอยและแรง .......................... 23 4.9 เมอลดอณหภมโมเลกลของแกสชนผนงภาชนะนอยลง .................................... 23 4.10 โรเบรต บอยล ............................................................................................... 24 4.11 การทดลองตามกฎของบอยล ......................................................................... 24 4.12 ความสมพนธระหวาง P กบ V เมอ T และ n คงท ......................................... 25 4.13 ความสมพนธระหวาง P กบ 1/V (หรอ V กบ 1/P ) .................................... 26 4.14 ความสมพนธระหวาง PV กบ P (หรอ PV กบ V ) ....................................... 26 4.15 ปรมาตรของอากาศในกระบอกสบ ................................................................. 27 4.16 การขยายตวของถงพลาสตกเมอความดนภายนอกลดลง ................................ 27 4.17 จากส ชารล .................................................................................................... 28 4.18 การทดลองตามกฎของชารล........................................................................... 29 4.19 กราฟแสดงความสมพนธระหวางปรมาตร (V) กบอณหภมเคลวน (K) ............. 30 4.20 กราฟแสดงความสมพนธระหวางปรมาตร (V) กบอณหภมองศาเซลเชยส (ºC) 30 4.21 การขยายตวของโคมลอยเมอไดรบความรอน .................................................. 31 4.22 ลกปงปองทบบกลบมากลมใหมเมอเอาไปตม .................................................. 31 4.23 การหดตวของลกโปงเมอแชในสารไนโตรเจนเหลว ......................................... 31 4.24 โชแซฟ-ลย เกย-ลแซก .................................................................................... 34 4.25 แสดงอณภมมผลตอความดนในกระปองและเมลดขาวโพด ............................. 35 4.26 อาเมเดโอ อาโวกาโดร .................................................................................... 37 4.27 แสดงความสมพนธระหวางจ านวนโมเลกลของแกสทเพมขนและปรมาตรของ แกสทเพมขนตาม ........................................................................................... 38 4.29 แสดงความสมพนธระหวาง กฏของบอยล กฏของชารล กฎของอาโวกาโดร ... 44 4.30 จอหน ดาลตน ................................................................................................ 50 4.31 แสดงการผสมกนของแกสตางชนดตามกฏความดนยอยของดอลตน ............... 50 4.32 แสดงความดนและโมเลกลหลงผสม ................................................................ 5

คมอนกเรยน ชดกำรสอนวชำ เคม 2 รหสวชำ ว30222

หนวยกำรเรยนร เรอง ของแขง ของเหลว แกส ชดกำรสอนท 4 เรอง สมบตของแกส

สวนประกอบของชดกำรสอน

ชดการสอนวชา เคม 2 รหสวชา ว30222 ชนมธยมศกษาปท 4 หนวยการเรยนร เรอง ของแขง ของเหลว แกส ชดการสอนท 4 เรอง สมบตของแกส ใชเวลาเรยน 5 ชวโมง มสวนประกอบของชดการสอน ดงน

1. ผลการเรยนรและจดประสงคการเรยนร 2. แบบทดสอบกอนเรยน 3. บตรค าชแจง 4. บตรค าสง 5. บตรกจกรรม 6. บตรเนอหา 7. บตรเฉลยบตรกจกรรม 8. บตรฝกหด 9. บตรเฉลยบตรฝกหด 10. แบบทดสอบกอน – หลงเรยน 11. เฉลยแบบทดสอบกอน – หลงเรยน 12. แบบบนทกคะแนนประจ ากลม 13. การประเมนผล 13.1 คะแนนแบบบนทกบตรกจกรรม 13.2 คะแนนแบบทดสอบกอน – หลงเรยน

สวนประกอบของชดกำรสอนท 4 เรอง สมบตของแกส ประกอบดวย 1. ผลการเรยนร และจดประสงคการเรยนร 2. บตรค าสงท 4 เรอง สมบตของแกส 3. บตรกจกรรมท 4 เรอง ผลของอณภมและความดนทมตอปรมาตรของแกส 4. บตรเนอหาเรอง สมบตของแกส 5. แบบบนทกบตรกจกรรมท 4 เรอง ผลของอณภมและความดนทมตอปรมาตรของแกส 6. บตรฝกหดท 4 เรอง สมบตของแกส 7. แบบทดสอบกอนเรยน–หลงเรยน ชดการสอนท 4 เรอง สมบตของแกส 8. กระดาษค าตอบแบบทดสอบกอนเรยน–หลงเรยน ชดการสอนท 4 เรอง สมบตของแกส 9. แบบบนทกคะแนนประจ ากลม ชดการสอนท 4 เรอง สมบตของแกส

ศกษำค ำชแจงในกำรใชชดกำรสอนอยำงละเอยด

ศกษำจดประสงคกำรเรยนร

ท ำแบบทดสอบกอนเรยน

ท ำกจกรรมตำมบตรกจกรรม

อำนบตรเนอหำอยำงละเอยดรอบคอบ

ตรวจค ำตอบจำกบตรเฉลยกจกรรม

ท ำกจกรรมตำมบตรฝกหด

ตรวจค ำตอบจำกบตรเฉลยบตรฝกหด

ท ำแบบทดสอบหลงเรยน

จบหนวยกำรเรยนร ชดกำรสอนท

แผนผงแสดงขนตอนการใชชดการสอนส าหรบนกเรยน

1

ชดกำรสอนวชำ เคม 2 รหสวชำ ว30222 หนวยกำรเรยนร เรอง ของแขง ของเหลว แกส

ชดกำรสอนท 4 เรอง สมบตของแกส สำระท 3 สำรและสมบตของสำร มำตรฐำน ว 3.1 เขาใจสมบตของสาร ความสมพนธระหวางสมบตของสารกบโครงสรางและแรงยดเหนยวระหวางอนภาค มกระบวนการสบเสาะ หาความรและจตวทยาศาสตร สอสารสงทเรยนร น าความรไปใชประโยชน สำระท 8 ธรรมชำตของวทยำศำสตรและเทคโนโลย มำตรฐำน ว 8.1 ใชกระบวนการทางวทยาศาสตรและจตวทยาศาสตรในการสบเสาะหาความร การแกปญหา รวาปรากฏการณทางธรรมชาตทเกดขนสวนใหญมรปแบบทแนนอน สามารถอธบายและตรวจสอบได ภายใตขอมลและเครองมอทมอยในชวงเวลานน ๆ เขาใจวาวทยาศาสตรเทคโนโลย สงคมและสงแวดลอมมความเกยวของสมพนธกน ผลกำรเรยนร 1. ใชทฤษฎจลนของแกสอธบายสมบตบางประการของแกสได 2. ทดลองและสรปความสมพนธระหวางปรมาตร ความดน และอณหภมของแกส 3. ใชกฏตางๆ ของแกสค านวณหาปรมาตร ความดน อณหภม และจ านวนโมลหรอมวล ของแกสได จดประสงคกำรเรยนร

1. นกเรยนสามารถใชทฤษฎจลนของแกสอธบายสมบตบางประการของแกสได 2. นกเรยนท าการทดลองเพอศกษาผลของอณภมและความดนทมตอปรมาตรของแกสได 3. นกเรยนสามารถสรปและอภปรายความสมพนธระหวางปรมาตร ความดน และอณหภม

ของแกสได 4. นกเรยนค านวณหาปรมาตร ความดน อณหภม จ านวนโมลหรอมวล โดยใช

ความสมพนธระหวางปรมาณเหลานนตามกฎตางๆ ของแกสได 5. นกเรยนน าเสนอปรากฎการณทเกดขนในชวตประจ าวนทสมพนธกบกฏตางๆของแกสได

2

ชดกำรสอนวชำ เคม 2 รหสวชำ ว30222 หนวยกำรเรยนร เรอง ของแขง ของเหลว แกส

ชดกำรสอนท 4 เรอง สมบตของแกส ผลกำรเรยนร 1. ใชทฤษฎจลนของแกสอธบายสมบตบางประการของแกสได 2. ทดลองและสรปความสมพนธระหวางปรมาตร ความดน และอณหภมของแกส 3. ใชกฏตางๆ ของแกสค านวณหาปรมาตร ความดน อณหภม และจ านวนโมลหรอมวล ของแกสได

จดประสงคกำรเรยนร 1. นกเรยนสามารถใชทฤษฎจลนของแกสอธบายสมบตบางประการของแกสได 2. นกเรยนท าการทดลองเพอศกษาผลของอณภมและความดนทมตอปรมาตรของแกสได 3. นกเรยนสามารถสรปและอภปรายความสมพนธระหวางปรมาตร ความดน และอณหภมของแกสได 4. นกเรยนค านวณหาปรมาตร ความดน อณหภม จ านวนโมลหรอมวล โดยใชความสมพนธระหวางปรมาณเหลานนตามกฎตางๆ ของแกสได 5. นกเรยนน าเสนอปรากฎการณทเกดขนในชวตประจ าวนทสมพนธกบกฏตางๆของแกสได

3

ค ำชแจงส ำหรบนกเรยน

ชดกำรสอนวชำ เคม 2 รหสวชำ ว30222 หนวยกำรเรยนร เรอง ของแขง ของเหลว แกส ชดกำรสอนท 4 เรอง สมบตของแกส

ชดการสอนนเปนการจดการเรยนการสอนทเนนผเรยนเปนส าคญ โดยใหนกเรยนไดปฏบตทดลองดวยตนเอง สามารถสรปองคความรดวยตนเองได ในการใชชดการสอนนนนกเรยนจะตองศกษาและปฏบตตามขนตอนทก าหนดดวยตนเอง สามารถปรกษากน หรอชวยเหลอกน ในกลมได นกเรยนตองมความซอสตยตอตนเองและผอนโดยหามเปดดเฉลยกอน เพราะจะท าใหนกเรยนไมมโอกาสคดวเคราะห การใชชดการสอนวชา เคม 2 รหสวชา ว30222 หนวยการเรยนร เรอง ของแขง ของเหลว แกส ชดการสอนท 4 เรอง สมบตของแกส ใหนกเรยนศกษาปฏบตตามขนตอนตอไปน 1. ศกษาค าชแจงการใชชดการสอนและจดประสงคการเรยนรใหเขาใจ 2. นกเรยนทกคนท าแบบทดสอบกอนเรยนดวยความซอสตย 3. ศกษารายละเอยดของบตรกจกรรม บตรเนอหาและบตรฝกหด ปฏบตตามขนตอนทก าหนดไวเพอใหเกดความเขาใจอยางตอเนอง 4. ปฏบตกจกรรมตามบตรกจกรรมและบตรฝกหดทละขนตอนอยางรอบคอบ ซกถามและอภปรายอยางเตมความสามารถ รบฟงความคดเหนของผอน มความรบผดชอบ ไมกอกวนและชกชวนเพอนใหปฏบตไมเหมาะสม 5. ปฏบตกจกรรมดวยความตงใจและปฏบตตามค าชแจงอยางเครงครด หากมขอสงสย ใหซกถามครผสอนจนเขาใจ 6. การปฏบตกจกรรมแตละชดการสอนควรท าใหเสรจสนทนตามก าหนดเวลา 7. ประเมนผลดวยตนเองโดยตรวจค าตอบจากบตรเฉลยบตรกจกรรมและบตรเฉลย บตรฝกหด ใหคะแนนตนเองดวยความซอสตย ถานกเรยนไมผานเกณฑการประเมนใหกลบไปศกษาบตรเนอหาและท าบตรกจกรรม บตรฝกหดใหมใหถกตอง 8. นกเรยนทกคนท าแบบทดสอบหลงเรยนดวยความซอสตย 9. ประธานกลมรบบตรเฉลยแบบทดสอบกอนเรยน – หลงเรยนจากคร แลวเฉลยใหสมาชกตรวจใหคะแนนขอทถกให 1 คะแนน ขอทผดให 0 คะแนน โดยเปลยนกนตรวจภายในกลม 10. เลขานการกลมรวบรวมคะแนนและจดบนทกคะแนนจากการปฏบตกจกรรมการเรยนรในบตรกจกรรมและบตรฝกหดและแบบทดสอบกอนเรยน – หลงเรยน ลงในแบบบนทกคะแนนของสมาชกกลม 11. เกบวสดอปกรณและชดการสอนคนครเมอปฏบตกจกรรมเสรจสน แลวท าความสะอาดสถานทใหเรยบรอย

4

กำรประเมนผลกำรเรยน 1. การประเมนดานความร โดยใช 1.1 แบบทดสอบกอนเรยน – หลงเรยน

1.2 แบบบนทกบตรกจกรรม 1.3 บตรฝกหด

2. การประเมนผลระหวางเรยน โดยใช 2.1 แบบประเมนการปฏบตกจกรรมในชนเรยน 2.2 แบบประเมนการปฏบตกจกรรมการทดลอง 2.3 แบบประเมนพฤตกรรมดานสมรรถนะส าคญของผเรยน 2.4 แบบประเมนพฤตกรรมดานคณลกษณะอนพงประสงคของผเรยน

5

บตรค ำสงท 4 หนวยกำรเรยนร เรอง ของแขง ของเหลว แกส

ชดกำรสอนท 4 เรอง สมบตของแกส ส ำหรบประธำนกลม 1. แตละกลมเลอกประธานกลมและเลขานการกลม หนำทของประธำนกลม - รบบตรตาง ๆ ในชดการสอนไปแจกสมาชกในกลม - ควบคมกจกรรมใหเปนไปตามค าชแจง กระตนใหสมาชกรวมกจกรรม หนำทของเลขำนกำรกลม - รวบรวมคะแนนและจดบนทกคะแนนจากการปฏบตกจกรรมการเรยนรจากแบบบนทกบตรกจกรรม บตรฝกหดและแบบทดสอบกอนเรยนหลงเรยนลงในแบบบนทกคะแนนของสมาชกกลม

2. ใหประธานกลมมอบหมายหนาทใหแกสมาชกในกลม ดงน 2.1 ผอาน ท าหนาท อานขอความในบตรกจกรรม บตรเนอหาและบตรฝกหด อานค าถามใหสมาชกในกลมฟง ประธานกลมชน าใหสมาชกทกคนเปนผฟงและรวมอภปราย 2.2 ผจดบนทก ท าหนาท จดบนทกการอภปรายของกลมลงในแบบบนทกบตรกจกรรม และบตรฝกหด 2.3 ผน าเสนอหนาชนเรยน ท าหนาท เปนตวแทนกลมออกน าเสนอผลการอภปรายทได จากการปฏบตกจกรรมการเรยนรในชดการสอน

3. ประธานกลมรบบตรกจกรรมท 4 และแบบบนทกบตรกจกรรมท 4 จากคร มอบใหผอานอานขอความในบตรกจกรรม สมาชกในกลมชวยกนปฏบตกจกรรมการเรยนรโดยใหสมาชกทท าหนาท จดบนทก จดบนทกผลการปฏบตกจกรรมในประเดนทส าคญ ๆ ลงในแบบบนทกบตรกจกรรมท 4 ไวเพอการอภปราย

4. ประธานกลมรบบตรเนอหา 4 จากคร มอบใหผอานอานรายละเอยดจากบตรเนอหาใหสมาชกทกคนไดรวมอภปราย แลวตรวจสอบความถกตองของแบบบนทกกจกรรมท 4 ทบนทกวาถกตองตรงตามเนอหาในบตรเนอหาหรอไม ถาผดแกไขใหถกตองโดยตรวจสอบความถกตอง จากบตรเฉลยบตรกจกรรมท 4

ส ำหรบประธำนกลม

6

5. ประธานกลมรบบตรฝกหดท 4 จากครมอบใหผอานอานค าชแจงในบตรฝกหดและใหสมาชกในกลมระดมความคดชวยกนท าบตรฝกหด โดยตรวจค าตอบจากบตรเฉลยบตรฝกหดท 4

6. เมอหมดเวลาเรยนเกบอปกรณสงคนใหถกตองเรยบรอย โดยประธานเปนผน ามาสงคนครผสอน

7

แบบทดสอบกอนเรยน

กลมสำระกำรเรยนรวทยำศำสตร รหสวชำ ว30222 ชนมธยมศกษำปท 4 เรอง สมบตของแกส จ ำนวน 10 ขอ คะแนน 10 คะแนน จดประสงคกำรเรยนร

1. นกเรยนสามารถใชทฤษฎจลนของแกสอธบายสมบตบางประการของแกสได 2. นกเรยนท าการทดลองเพอศกษาผลของอณภมและความดนทมตอปรมาตรของแกสได 3. นกเรยนสามารถสรปและอภปรายความสมพนธระหวางปรมาตร ความดน และอณหภมของแกสได 4. นกเรยนค านวณหาปรมาตร ความดน อณหภม จ านวนโมลหรอมวล โดยใชความสมพนธระหวางปรมาณเหลานนตามกฎตางๆ ของแกสได 5. นกเรยนน าเสนอทปรากฎการณเกดขนในชวตประจ าวนทสมพนธกบกฏตางๆของแกสได

ค ำสง ใหนกเรยนเลอกค าตอบทถกทสดเพยงค าตอบเดยวแลวท าเครองหมาย X ลงใกระดาษค าตอบ

1. ขอใด ไมใช สมบตของแกสในอดมคต ก. แกสประกอบดวยอนภาคขนาดเลก ข. แตละโมเลกลของแกสมแรงดงดดระหวางโมเลกล ค. การชนกนระหวางโมเลกลเปนการชนแบบยดหยน ง. แตละโมเลกลของแกสมการเคลอนทแบบไรระเบยบ 2. ขอใดกลาวถกตองเกยวกบสมบตแกสตามทฤษฎจลน ก. โมเลกลของแกสสมบรณมขนาดเลกมากจนถอไดวามมวลเปนศนย ข. ทอณหภมเดยวกน แกส A และแกส B จะมพลงงานจลนเฉลยเทากนเสมอ ค. แกสทวไปจะมสมบตใกลเคยงกบแกสสมบรณมากทสด ถาอยในสภาวะความดนสงและอณหภมต า ง. หากลดอณหภมของแกสจาก 100 องศาเซลเซยส เปน 50 องศาเซลเซยส โดยทปรมาตคงทความดนของแกสจะเพมขนเปน

8

3. แกสใดตอไปนมสมบตสอดคลองกบทฤษฏจลนของแกสมากทสด ก. ออกซเจน ข. คลอรน ค. อารกอน ง. ไนโตรเจน ใชรปตอไปนตอไปนตอบค าถามขอ 4 – 5 4. การทดลองนสนบสนนกฎใด ก. กฎของชารล ข. กฎของดอลตน ค. กฏของบอยล ง. กฏของเกยลสแซก 5. จากขอ 4 ถาท 70 °C แกสนมปรมาตร 686 cm3 ท 20 °C แกสนมปรมาตรเทาใด ก. 586 cm3 ข. 540 cm3 ค. 526 cm3 ง. 487 cm3 6. เมอน ากระบอกฉดยาบรรจแกสไปแชน ารอนโดยควบคมใหมปรมาตรคงทเทาเดม โมเลกลของแกสภายในกระบอกเกบแกสจะเปลยนแปลงอยางไร ก. เคลอนทชากวาเดม ข. เคลอนทเรวกวาเดม ค. มขนาดใหญขนกวาเดม ง. ความเขมขนของแกสเพมขน

9

7. แกสทมปรมาตร 16.5 dm3 ทอณหภม 352 °C และความดน 0.275 atm จะมปรมาตรเทาใดท STP ก. 0.99 dm3 ข. 1.98 dm3 ค. 2.97 dm3 ง. 3.96 dm3 8. ภาชนะ 2 L บรรจแกส CO2 มความดน 20.5 atm ทอณหภม -23 °C ก. 4.0 โมล ข. 3.0 โมล ค. 2.0 โมล ง. 1.0 โมล 9. แกสชนดหนงมปรมาตร 100 cm3 ท 20 °C ถาตองการใหแกสนนมปรมาตร 200 cm3 โดยใหความดนคงทอณภมตองเปลยนเปนอณหภมกองศาเซลเซยส ก. 10 °C ข. 313 °C ค. 546 °C ง. 586 °C 10. จากขอความตอไปน 1. ถาตมไขในหมอทลดความดนไขอาจจะไมสกกได 2. ถาตมเนอในเมองบาดาลใตทองทะเลลกจะเปอยเรวกวาเนอทตมในเมองทอยชายทะเล 3. ความดนไอน าในบรรยากาศของหองจะมคาไมคงทขนอยกบอณหภมของหองขณะนนๆ 4. ถาตมน าในหองทเปดเครองปรบอากาศไวใหมอณหภมอยท 25 องศาเซลเซยส น าจะเดอดทอณหภมเดยวกนกบเมอตมน าในหองธรรมดาทมอณหภมหองเทากบ 35 องศาเซลเซยส

ขอควำมใดถกตอง ก. 1 และ 4 ข. 4 เทานน ค. 2 3 และ 4 ง. ถกทกขอ

10

กระดำษค ำตอบแบบทดสอบกอนเรยน

กลมสำระกำรเรยนรวทยำศำสตร รหสวชำ ว30222 ชนมธยมศกษำปท 4 เรอง กำรแพรของแกส จ ำนวน 10 ขอ คะแนน 10 คะแนน ชอ...................................................................................เลขท...............ชน ม. 4 กลมท...............

ค ำสง ใหนกเรยนท าเครองหมาย X ลงในขอทถกตองเพยงค าตอบเดยว

ขอ ก ข ค ง ขอ ก ข ค ง 1 6 2 7 3 8 4 9 5 10

เกณฑกำรใหคะแนน

1 คะแนน ตอบค าถามถกตอง

คะแนนแบบทดสอบกอนเรยน ผลการประเมน คะแนนเตม คะแนนทได คดเปนรอยละ ผาน ไมผาน

10

ลงชอ...................................................................ผประเมน (.............................................................) วนท............./............./.............

เกณฑกำรประเมน คารอยละ ระดบคณภาพ 90 - 100% ดเยยม 80 - 89% ดมาก 70 - 79% ด 60 - 69% ปานกลาง 50 - 59% พอใช ต ากวา 50% ตองปรบปรง (เกณฑกำรผำนรอยละ 80)

11

บตรกจกรรมท 4

เรอง ผลของควำมดนและอณหภมตอปรมำตรของแกส

จดประสงคกำรเรยนร

1. นกเรยนท าการทดลองเพอศกษาผลของอณภมและความดนทมตอปรมาตรของแกสได 2. นกเรยนสามารถสรปและอภปรายความสมพนธระหวางปรมาตร ความดน และอณหภมของแกสได ค ำชแจง 1. ประธานกลมออกมารบบตรกจกรรมและแบบบนทกบตรกจกรรมท 4 เรอง ผลของความดนและอณหภมตอปรมาตรของแกส จากคร มอบหมายใหผอานอานขนตอนการปฏบตกจกรรมใหสมาชกภายในกลมฟง สมาชกภายในกลมแบงหนาทการท างานภายในกลมและชวยกนปฏบตกจกรรมในบตรกจกรรมท 4 เรอง ผลของความดนและอณหภมตอปรมาตรของแกส 2. สมาชกภายในกลมชวยกนอภปรายผลการปฏบตกจกรรมและตอบค าถามลงใน แบบบนทกบตรกจกรรมท 4 โดยใหสมาชกทท าหนาทเปนผจดบนทก จดบนทกผลการปฏบตกจกรรมในประเดนทส าคญ ๆ ลงในแบบบนทกบตรกจกรรมท 4 ไวเพออภปราย และน าแบบบนทกกจกรรมท 4 สงคร เมอตรวจสอบความถกตองจากบตรเฉลยบตรกจกรรมท 4 เรอง ผลของความดนและอณหภมตอปรมาตรของแกส อปกรณและสำรเคมทใชในกำรทดลอง

สำรเคม น าและน าแขง

อปกรณ 1. หลอดฉดยาขนาด 5 cm3 1 อน 2. บกเกอรขนาด 50 cm3 2 ใบ 3. เทอรโมมเตอร 0-100 ºC 1 อน

12

วธกำรทดลอง ตอนท 1 ผลของควำมดนตอปรมำตรของแกส 1. ดงกานหลอดฉดยาขนอยประมาณกงกลางของกระบอกฉดยา ใชปลายนวอดปลายกระบอกฉดยาไวดภาพท 4.1 (ก) กดกานหลอดฉดยาอยางชาๆ จนกระทงกดไมลงแลวจงปลอยมอทกดไว สงเกตการเปลยนแปลง 2. ดงกานหลอดฉดยาขนมาประมาณกงกลางของกระบอกฉดยา ใชปลายนวอดปลาย กระบอดฉดยาแลวดงกานหลอดฉดขนอยางชา ๆ จนเกอบสด แลวปลอยมอทดงกานหลอดฉดยา สงเกตการเปลยนแปลง

ตอนท 2 ผลของอณหภมตอปรมำตรของแกส 1. ดงกระบอกฉดยาใหมอากาศอยภายในประมาณครงกระบอก ดงภาพ 4.1 (ข) แลวน าไปดดน าใหมปรมาตร 2 cm3 2. จมกระบอกฉดยาจากขอ 1 ลงในน ารอนทอณหภมประมาณ 60 °C – 70 °C ดงภาพ 4.1 (ค) สงเกตการเปลยนแปลง เมอการเปลยนแปลงสนสดแลว ตงกระบอกฉดยาใหตรงและเลอนกระบอกฉดยาขนหรอลงจนระดบน าภายในกระบอกฉดยาเทากบระดบน าภายนอกดงภาพ 4.1 (ง)อานปรมาตรของอากาศในกระบอกฉดยา 3. ท าการทดลองเชนเดยวกบขอ 2 แตเปลยนเปนจมกระบอกฉดยาน าเยนทมอณหภมประมาณ 10 – 20 °C

ภาพท 4.1 การศกษาผลของความดนและอณหภมตอปรมาตรของแกส ทมา : สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลยกระทรวงศกษาธการ. 2555. 126

13

แบบบนทกกจกรรมท 4


ชอกลม........................................................................................................ชน ม. 4 สมำชก 1..................................................................................ประธานกลม 2..................................................................................ผน าเสนอหนาชนเรยน 3..................................................................................ผอาน 4......................................................... .........................ผจดบนทก 5..................................................................................กรรมการ 6..................................................................................เลขานการกลม จดประสงคกำรเรยนร 1. นกเรยนท าการทดลองเพอศกษาผลของอณภมและความดนทมตอปรมาตรของแกสได 2. นกเรยนสามารถสรปและอภปรายความสมพนธระหวางปรมาตร ความดน และอณหภมของแกสได อปกรณและสำรเคมทใชในกำรทดลอง ............................................................................................................................. ................................................................................................................................................................ .................................................................................................................. ................................................................................. ............................................................................................................................. ................................... ภำพแสดงวธทดลอง (2 คะแนน)

ตอนท 1

14

ตอนท 2 บนทกผลกำรทดลอง (2 คะแนน)

การทดลอง การเปลยนแปลงของแกสในกระบอกฉดยา

มวล ความดน ปรมาตร อณหภม ตอนท 1 ขณะกดกานหลอดฉดยา

ขณะดงกานหลอดฉดยา

ตอนท 2 เมอจมกระบอกฉดยาในน ารอน

เมอจมกระบอกฉดยาในน าเยน

ค ำถำมหลงกำรทดลอง (4 คะแนน) 1. เพราะเหตใดกอนอานปรมาตรของแกสจงตองปรบระดบน าภายในกระบอกฉดยาใหเทากบระดบน าภายนอก ............................................................................................................................. ................................................................................................................................... ............................................................... 2. การกดและการดงหลอดฉดยาเปนการเปลยนแปลงสมบตใดของแกส ............................................................................................................................. ...................................................................................................... ............................................................................................. 3. เมอปรมาตรของแกสทอยในกระบอกฉดยาคงท ปรมาตร ความดน และอณหภมของแกสมความสมพนธกนอยางไร ............................................................................................................................. ................................................................................................................................... ................................................................

15

4. จากการทดลองนมปจจยในบางทมผลตอการเปลยนแปลงปรมาตรของแกส ...................................................................................................................... ........................................................................................................................................ .................................................................. 5. สรปผลกำรทดลอง (2 คะแนน) ............................................................................................................................. ................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................... ................................................................................................

16

เกณฑกำรใหคะแนน ภำพแสดงวธทดลอง ( 2 คะแนน ) 0 คะแนน แสดงวธทดลองไมถกตอง 1 คะแนน แสดงวธทดลองถกตองบาง 2 คะแนน แสดงวธทดลองไดถกตองทงหมด บนทกผลการทดลอง ( 2 คะแนน ) 0 คะแนน บนทกผลการทดลองไมถกตอง 1 คะแนน บนทกผลการทดลองถกตองบาง 2 คะแนน บนทกผลการทดลองไดถกตองทงหมด ตอบค าถามหลงการทดลอง ( 4 คะแนน ) 0 คะแนน ตอบค าถามหลงการทดลองไมถกตอง 1 คะแนน ตอบค าถามหลงการทดลองถกตอง 1 ขอ 2 คะแนน ตอบค าถามหลงการทดลองถกตอง 2 ขอ 3 คะแนน ตอบค าถามหลงการทดลองถกตอง 3 ขอ 4 คะแนน ตอบค าถามหลงการทดลองถกตอง 4 ขอ สรปผลการทดลอง ( 2 คะแนน ) 0 คะแนน สรปผลการทดลองไมถกตอง 1 คะแนน สรปผลการทดลองถกตองบางสวน 2 คะแนน สรปผลการทดลองถกตองทงหมด

คะแนนแบบบนทกบตรกจกรรมท 4 ผลการประเมน คะแนนเตม คะแนนทได คดเปนรอยละ ผาน ไมผาน

10

ลงชอ...................................................................ผประเมน (.............................................................)

วนท............./............./.............

17


18

บตรเนอหำท 4 เรอง สมของแกส

สมบตของแกส แกส มสมบตโดยทว ๆ ไปดงน 1. แกสมรปรางและปรมาตรไมแนนอน ขนอยกบลกษณะของภาชนะทบรรจ ถาภาชนะมรปรางและ ปรมาตรอยางไร แกสจะมรปรางและปรมาตรเปนอยางนน 2. แกสมการเคลอนทตลอดเวลาโดยมทศทางการเคลอนทไมแนนอนกลาวคอ แกสจะเคลอนทออกจากจดๆ หนงอยางไมเปนระเบยบหรออยางอสระทกทศทาง 3. แกสแพรไดเรวกวาของแขง ของเหลว เพราะแรงยดเหนยวระหวางอนภาคนอยกวาซงเปนเหตใหโมเลกลของแกสแยกจากกนไดงาย 4. ทอณหภมและความดนหนง ๆแกสมความหนาแนนนอยกวาของเหลวและของแขง 5. โดยทวไปแกสจะมลกษณะโปรงใสซงมนษยสามารถมองทะลผานไปไดอาจจะมสมบตเฉพาะตว เชน มกลน หรอสทตางจากแกส เชน แกส F2 (สเหลองออน) , SO2 (มกลนฉนแสบจมก) และ H2S (มกลนแกสไขเนา) เปนตน 6. ปรมาตรของแกสขนอยกบอณหภมและความดน ถาอณหภมและความดนเปลยนไปจะท าใหปรมาตรเปลยนไปดวย แสดงวาอณหภม ความดน และปรมาตรเปนสมบตของแกสซงมสวนสมพนธซงกนและกนอณหภมและความดนจะมผลตอการเปลยนแปลงปรมาตรของแกสมากกวาของเหลวและของแขง

ประเภทของแกส นกวทยาศาสตรแบงแกสออกเปน 2 ประเภทดงน ก. แกสอดมคต ( ideal gas) หรอ แกสสมบรณ (perfect gas) เปนแกสสมมตทนกวทยาศาสตรก าหนดขน เพออธบายพฤตกรรมบางอยางของแกส แกสอดมคตไมมอยในธรรมชาต หมายถง แกสซงไมมแรงยดเหนยวระหวางโมเลกล ไมมปรมาตรโมเลกล (ถอวาเปนเพยงจดทอยในภาชนะทบรรจแกสเทานน ซงมคานอยมาก เมอเปรยบเทยบกบขนากของภาชนะ ท าใหสามารถตดทงไดและถอวาไมมปรมาตร) แกสอดมคตจะมพฤตกรรมตาง ๆเปนไปตามกฎของแกสอดมคต เชน กฎของบอยล แลกฎของชารล ข. แกสจรง (real gas) หมำยถง แกสทมอยในธรรมชาตจรง ๆ เชน H2 , O2 CO2 ฯลฯ มแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลมปรมาตรโมเลกลมพฤตกรรมทไมเปนไปตามกฎของแกสอดมคต แกสจรงจะมพฤตกรรมเปนแกสอดมคต หรอคลายกบแกสอดมคตเมออณหภมสงๆ และเมอความดนต าๆ ซงอาจจะท าใหโมเลกลของแกสอยหางกนมาก ท าใหมจ านวนโมเลกลนอย ซงแกสจะมแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลนอยจนถอวาไมมและจดไดวาเปนแกสอดมคต

19

ปรมำตร อณหภม ควำมดน ปรมาตร อณหภม และความดน เปนตวแปรส าคญทใชก าหนดสถานะของแกส ดงนนในเบองตนจงควรทราบเกยวกบความหมาย และหนวยวดของตวแปรทงสามนกอน

ปรมาตร (Volume) เนองจากอนภาคของแกสมการเคลอนทฟงกระจาย และเคลอนทตลอดเวลา ปรมาตรของแกสขนขนกบภาชนะทบรรจ หรออาจกลาวไดวา ปรมาตรของแกส หมายถง ปรมาตรของภาชนะทบรรจแกสนน ๆ หนวยวดปรมาตรของแกสทใชกนทวไปตามระบบเอสไอ (SI Unit) คอ ลตร (l) ลกบาศเดซเมตร (dm3) มลลเมตร (ml) ลกบาศเซนตเมตร (cm3 หรอ cc) และลกบาศเมตร (m3)

อณหภม(Temperature) เปนมาตราสวนบอกปรมาณความรอน เครองมอทใชวดอณภม คอเทอรโมมเตอร (Thermometer) หนวยทใชวดอณภมมหลายหนวย เชน องศาเซลเซยส (ºC) องศาฟาเรนไฮต (ºF) เคลวน (K) องศาแรงกน หรอ องศาโรเมอร (ºR) ในการศกษาสมบตของแกส หรอการค านวณเกยวกบแกส จะใชมาตราสวนของอณหภมเปนเคลวน หรอทเรยกวาอณหภมสมบรณ (Absolute Temperature) สตรการเปลยนแปลงมาตรสวนเซลเซยส ฟาเรนไฮต หรอโรเมอร ใหเปนมาตรสวนเคลวน เปนดงน C°+15.273=K หรอใชคาประมาณคา C°+273=K 9/5+273=K (ºF-32) R°4/5+273=K

ความดน (Pressure) ความดนหมายถง แรงตอหนวยพนท เมอบรรจแกสไวในภาชนะ โมเลกลแกสเคลอนทและวงชนภาชนะตลอดเวลา ท าใหเกดแรงกระท าตอภาชนะเปนแรงดน ในการศกษาสมบตของแกสจะตองระบคาความดนเสมอ เนองจากความดนเปนสมบตอยางหนงของแกสทสามารถทศทางการเคลอนทของแกสได ความดนเฉลยของบรรยากกาศทระดบน าทะเลทท าใหปรอทความหนาแนน 13,496 g/cm3 ขนสงไปได 760 มลลเมตร ท 0 ºC เรยกวาความดนมาตรฐาน (standard Pressure) มคาเปน 1 บรรยากาศ (atm) ความสมพนธของหนววยบรรยากาศและหนวยอนๆ เปนดงน 1 atm = 1.013×105 kg/m.s2 = 1.013×106 dyne/cm2 = 1.013×105 N/m2 = 760 mmHg = 14.7 lb/in2

20

ขอควรจ า แกสทมสมบตสอดคลองกบทฤษฎจลนเรยกวาแกสสมบรณ แกสในธรรมชาตจะมสมบตใกลเคยงกบแกสสมบรณเมออยในสภาวะทมความดนต าและอณหภมสง โดยเฉพาะอยางยงแกสเฉอยจะมสมบตสอดคลองกบทฤษฎจลนของแกสมากกวาแกสชนดอน ๆ

ทฤษฎจลนของแกส 1. แกสประกอบดวยโมเลกลเปนจ านวนมาก โมเลกลเหลานจะอยหางกนมาก และไมมแรงกระท าตอกน สามารถเคลอนทไดอยางอสระ 2. โมเลกลของแกสมมวลแตมขนาดเลกมากถอวามปรมาตรเปนศนย เมอเทยบกบปรมาตรทงหมดของแกส

ภาพท 4.2 อนภาคแกสอดมคตมขนาดเลกมากเมอเทยบกบขนาดของภาชนะ ทมา : http://www.docstoc.com

3. โมเลกลของแกสจะเคลอนทอยางเปนอสระเปนเสนตรงตลอดเวลา และเคลอนทอยางไมเปนระเบยบในทกทศทาง ดวยความเรวเฉลยคงท 4. โมเลกลของแกสชนกนเองหรอชนกบภาชนะแบบยดหยนสมบรณ คอเมอชนกนแลวไมมการสญเสยพลงงานจลนรวม ไมมการเปลยนแปลงเปนพลงงานรปอน แตมการถายเทพลงงานจลนระหวางโมเลกลได ภาพท 4.3 การชนของโมเลกลแกส ทมา : Malone, 2001, p. 254

5. ความดนของแกสเกดจากการทโมเลกลของแกสเคลอนทไปชนกบภาชนะทบรรจแกสนน ถาความถของการชนสงแกสจะมความดนมาก 6. ทอหภมเดยวกน แกสทกชนดจะมพลงงานเฉลยเทากน และแปรผนตรงกบอณหภมเคลวน

21

กำรใชทฤษฎจลนของแกสอธบำยสมบตของแกส

ทฤษฎจลนอธบำยปรมำตรของแกส

โมเลกลของกาซมขนาดเลกมาก อยหางกนและมแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลนอยมากจนถอไดวาไมมเลย ดงนนเมอบรรจกาซไวในภาชนะใดกตามโมเลกลของกาซจะเคลอนทไปทวทงภาชนะไดอยางอสระจนถอไดวาโมเลกลของกาซอยเตมภาชนะเสมอ กาซจงมปรมาตรไมแนนอนขนอยกบปรมาตรของภาชนะ

ภาพท 4.4 โมเลกลของกาซมขนาดเลกมาก ทมา : Hassell and Stasko, 2007, p. 432 ทฤษฎจลนอธบำยควำมดนของแกส

โมเลกลของกาซเคลอนทตลอดเวลาอยางอสระโดยมทศทางไมแนนอน จงอาจจะชนกนเองบาง ชนกบผนงภาชนะบาง การชนกนเองของโมเลกลของกาซจะไมเกดความดน แตการทโมเลกลของกาซเคลอนทชนผนงของภาชนะท าใหเกดแรงดน ผลรวมของแรงดนทงหมด ทมตอหนงหนวยพนท กคอความดนของกาซนนเอง

ภาพท 4.5 การเคลอนทของโมเลกลแกส ทมา : http://www.myfirstbrain.com

22

ทฤษฎจลนอธบำยกฎของบอยล เมอกดกานหลอดฉด ปรมาตรของแกสในกระบอกฉดยาจะลดลง ท าใหโมเลกลของแกสทมจ านวนเทาเดมจะอยชดกนมากขน การชนกนระหวางโมเลกลแกส และชนกบผนงภาชนะจงมจ านวนครงมากขน ในขณะเดยวกนพนทผวของกระบอกฉดยาทสมผสแกสกมคาลดลง จงท าใหแกสในกระบอกฉดยามความดนเพมขน

ภาพท 4.6 แกสในกระบอกฉดยามความดนมากขนปรมาตรของแกสลดลง ทมา : http://chemistryhungergames.weebly.com เมอดงกานหลอดฉดยาจะท าใหปรมาตรของแกสในกระบอกฉดยาเพมขน ท าใหโมเลกลแกสทมอยจ านวนเทาเดมอยหางกนมากขน การชนกนระหวางโมเลกลและชนผนงภาชนะจงมจ านวนครงลดลง ในขณะเดยวกนพนทผวของกระบอกฉดยาทสมผสกบแกสมคามากขน จงท าใหความดนแกสในกระบอกฉดยาจะลดลง

ภาพท 4.7 แกสในกระบอกฉดยามความดนลดลงปรมาตรของแกสเพมขน ทมา : http://chemistryhungergames.weebly.com

23

ทฤษฎจลนอธบำยกฎของชำรล เมอเพมอณหภม โมเลกลของแกสในภาชนะจะเคลอนทดวยอตราเรวเฉลยเพมขน ท าใหพลงงานจลนสงขน โมเลกลชนกนเองและชนผนงภาชนะบอย และแรง ท าใหอากาศภายในภายในภาชนะมความดนมากกวาความดนภายนอก อากาศจงดนน าในภาชนะออก ท าใหปรมาตรของอากาศในกระบอกฉดยาเพมขน ภาพท 4.8 เมอเพมอณหภมโมเลกลของแกสชนผนงภาชนะบอยและแรง ทมา : http://www.askiitians.com เมอลดอณหภม โมเลกลของแกสในภาชนะจะเคลอนดวยอตราเรวเฉลยลดลง ท าใหพลงงานจลนลดลง โมเลกลชนกนเองและชนผนงภาชนะนอยและคอยลง ท าใหอากาศภายในภาชนะมความดนนอยกวาความดนภายนอก เปนผลใหอากาศภายนอกดนน าใหเขาไปในภาชนะ ท าใหอากาศในภาชนะมปรมาตรลดลง ภาพท 4.9 เมอลดอณหภมโมเลกลของแกสชนผนงภาชนะนอยลง ทมา : http://www.askiitians.com

http://www.askiitians.com/


24

กฏของแกส (Gas Law) กฎของแกส เปนกฎทอธบายเกยวกบพฤตกรรมทวไปของสารในสถานะแกส ไดแก กฎของบอย (boyle’s law) กฎของชารล (charles’s law) กฎของเกยลสแซก (gay-lussac’s law) กฎของอาโวกาโดร (avogadro’s law) กฎรวมแกส (combined gas law) กฎแกสอดมคต (Ideal gas law) และกฏความดนยอยของดอลตน (dalton’s law of partial pressure) กฎของบอยล (Boyle’s Law)

ภาพท 4.10 โรเบรต บอยล ทมา : http://chemistryhungergames.weebly.com

ภาพท 4.11 การทดลองตามกฎของบอยล ทมา : พนต รตะนานกล และคณะ. 2550 : 9

ในป ค.ศ. 1662 (พ.ศ. 2205) นกวทยาศาสตร ชาวองกฤษชอ โรเบรต บอยล ไดท าการศกษาสมบตและพฤตกรรมของแกสพบวา เมอความดนเปลยนป ร ม า ต รข อ งแ ก ส ย อม เ ปล ย น ไ ปด ว ย ซ ง ก า รเปลยนแปลงของความดน และปรมาตรจะเปนแบบผกผน กลาวคอถาเพมความดนจะท าใหปรมาตรลดลงแตถาลดความดนแลวปรมาตรจะเพมขน จงท าใหผลคณระหวางความดนและปรมาตรของแกสเปนคาคงตวคาหนงดงตวอยางการศกษาของกฎของบอยล

25

กฏของบอยลกลาววา “เมออณหภมคงท ปรมาตรของแกสใดๆ ทมมวลคงทจะแปรผกผนกบความดนของแกสนนๆ” ความสมพนธตามกฎของบอยล จากลกษณะของกราฟตามรปท 4.7 จะเหนไดวาปรมาตรของแกสแปรผกผนกบความดนแกสดงนนจงสามารถน ากฎของบอยลมาเขยนสตรเชงคณตศาสตรไดดงน

P

1Vα เมออณหภมและมวลของแกสคงท

ดงนน P

k=V

หรอ k=PV

หรอ VPVP =2211

เมอ V = ปรมาตรของแกส

P = ความดนของแกส

k = คาคงท

จากสมการ เมอน าไปเขยนกราฟจะไดเสนไฮเพอรโบลา (hyperbola) กราฟแสดงความสมพนธระหวาง V และ P ทอณหภมคงท เรยกวา ไอโซเทอม (Isoterm) แสดงดงรป

ภาพท 4.12 ความสมพนธระหวาง P กบ V เมอ T และ n คงท ทมา : http://www.askiitians.com


26

ภาพท 4.13 ความสมพนธระหวาง P กบ V

1 (หรอ V กบ P

1 )

ทมา : http://www.askiitians.com เมอเขยนกราฟแสดงความสมพนธระหวาง PV กบ P หรอกบ V จะไดกราฟเสนตรง ซงมคาความชน (slope) เปนศนย ภาพท 4.14 ความสมพนธระหวาง PV กบ P (หรอPV กบ V ) ทมา : ส าราญ พฤกษสทรทร. 2555 : 397

27

ตวอยางกฎของบอย (boyle’s Law) ทพบในชวตประจ าวน ไดแก การสบลมลอรถโดยใชกระบอกสบโดยเมอเพมความดนปรมาตรในกระบอกสบจะลดลง การขยายตวของอากาศในถงพลาสตกเมอความดนภายนอกลดลง เปนตน ภาพท 4.15 ปรมาตรของอากาศในกระบอกสบ ภาพท 4.16 การขยายตวของถงพลาสตกเมอ ทมา : Burns, 1999, p. 348 ความดนภายนอกลดลง ทมา : Malone, 1999, p. 259 ตวอยำงกำรค ำนวณ เรอง กฎของบอยล ตวอยำงท 1 แกสจ านวน 3.0 กรม ปรมาตร 224 cm3 เมอความดน 755 มลลเมตรปรอท ถา เปลยนความดน 760 มลลเมตรปรอท โดยใหอณภมคงทแลวปรมาตรของแกสจะเปนเทาไร

วธคด สภาวะท 1 : P1 = 755 mmHg V1

= 224 cm3

สภาวะท 2 : P2 = 760 mmHg V 2

= ? cm3

จากกฎของบอยล VP 11 = VP 22

ท T และ m คงท

แทนคาในสมการ 3cm224×mmHg755 = 32

cmV×mmHg760

V 2 =

mmHg760

cm224×mmHg755 3

V 2 = 53.222 3cm

ดงนน ปรมาตรของแกสเทากบ 53.222 3cm

28

กฎของชำรล (Charles’s Law) ภาพท 4.17 จากส ชารล ทมา : http://chemistryhungergames.weebly.com เมอทดลองศกษาการเปลยนปรมาตรของแกสเมอเปลยนอณหภม พบความสมพนธระหวางปรมาตรแกส (V) กบอณหภม (T) ในหนวยองศาเซลเซยส (ºC) และในหนวยเคลวน (K) ดงตารางท 4.1

ตำรำงท 4.1 แสดงความสมพนธระหวางปรมาตรแกส (V) กบอณหภมองศาเซลเซยส (ºC) และอณหภมเคลวน (K) ของแกสอดมคต เมอความดนคงท (1 atm)

V (ml) t(ºC) V/T (ml/ºC) T(K) V/T(ml/K)

117 20 5.85 293 0.40 125 40 3.13 313 0.40 133 60 2.22 333 0.40 141 80 1.76 353 0.40 149 100 1.49 373 0.40 157 120 1.31 393 0.40 165 140 1.18 413 0.40 189 200 0.95 473 0.40

ทมา : ส าราญ พฤกษสทรทร. 2555 : 458 จากตารางท 4.1 จะเหนไดวาเมออณหภมเคลวนเพม ปรมาตรของแกสจะเพมขน นอกจากนยงพบวาอตราสวนระหวางปรมาตรของแกสตออณหภมเคลวนมคาคงทแตอตราสวนระหวางปรมาตรตออหภมเซลเซยสมคาไมคงท

ในป คศ. 1787 (พ.ศ. 2330) จากส ชารล นกฟสกสและนกคณศาสตรชาวฝรงเศสไดทดลองหาความสมพนธระหวางปรมาตรกบอณหภมของแกสจ านวนหนงเมอความดนคงท พบวาทกๆหนงองศาเซลเซยส (1 ºC) ทเพมขน

ปรมาตรของแกสจะเพมขน273

1 เทาของ

ปรมาตรเดมท 0 ºC

แสดงวำปรมำตรของแกส แปรผนตำมอณหภมเคลวน แตไมไดแปรผนตำมอณหภมเซลเซยส

29

ภาพท 4.18 การทดลองตามกฎของชารล ทมา : พนต รตะนานกล และคณะ. 2550 : 18 ปรมาตรของแกสแปรผนตามอณหภมเคลวน คอเมออณหภมเพมขน ปรมาตรของแกสจะเพมขน เมออณภมลดลงปรมาตรของแกสจะลดลง ตอมาจงไดน ามาสรปเปนกฎเรยกวา กฎของชารล

กฏของชารลกลาววา “เมอความดนและมวลคงท ปรมาตรของแกสจะแปรผนตรงกบอณหภม เคลวน” ความสมพนธตามกฎของชารล จากลกษณะของกราฟตามรปท 4.18 จะเหนไดวาปรมาตรของแกสแปรผนตรงกบอณหภมเคลวน ดงนนจงสามารถน ากฎของชารลมาเขยนสตรเชงคณตศาสตรไดดงน TVα เมอความดนและมวลของแกสคงท

ดงนน KTV =

หรอ KT

V=

หรอ TV

TV

2

2

1

1

=

เมอ =V ปรมาตรของแกส

=T อณหภมของแกสหนวยเคลวน

=k คาคงท

30

ความสมพนธระหวางปรมาตรกบอณหภมของแกสตามกฏของชารล สามารถเขยนกราฟแสดงไดดงน ภาพท 4.19 กราฟแสดงความสมพนธระหวางปรมาตร (V) กบอณหภมเคลวน (K) ทมา : http://www.askiitians.com จากภาพท 4.19 เมอท าการทดลองโดยใชแกสชนดเดยวกน แต P ตางกน จะไดกราฟทมความชนตางกนคอ ถาท าการทดลองทความดนต าจะไดกราฟทมความชนมากกวาเมอท าการทดลองทความดนสง ภาพท 4.20 กราฟแสดงความสมพนธระหวางปรมาตร (V) กบอณหภมองศาเซลเชยส (ºC) ทมา : Hassell and Stasko, 2007, p. 442


31

ภาพท 4.20 กราฟซงเปนเสนตรง และถาตอกราฟเสนตรงออกไปตามเสนประจะไปตดแนวแกนนอนทอณหภม -273 ºC หรอ 0 K จากกราฟพบวา ณ อณหภมนแกสทกชนดมปรมาตรเทากบศนย หรอไมมปรมาตรแตความจรงกอนถงอณหภมนแกสทกชนดไดกลายเปนของแขงหรอของเหลวหมดแลว ดงนนปรากฎการณทแกสจะมปรมาตรเปนศนยท 0 K จงเปนการคาดคะเนตามทฤษฎเทานน จากลกษณะกราฟดงกลาว นกวทยาศาสตรไดก าหนดอณหภม -273 ºC เทากบอณหภม 0 เคลวน (K) และสรางความสมพนธระหวางอณหภมเซลเซยสและเคลวนดงน อณหภมเคลวน K C°+15.273= หรอใชคาประมาณคา K C°+273=

ตวอยางกฎของชารล (charles’s Law) ทพบในชวตประจ าวน ไดแก การใหความรอนแกโคมลอย การตมลกปงปองหรอลกบอลพลาสตกทบบ ซงเมออากาศไดรบความรอนอากาศจะมปรมาตรเพมขน ภาพท 4.21 การขยายตวของโคมลอยเมอ ภาพท 4.22 ลกปงปองทบบกลบมากลมใหม ไดรบความรอน เมอเอาไปตม ทมา : http://www.manager.co.th ทมา : http://kruchote.blogspot.com ภาพท 4.23 การหดตวของลกโปงเมอแชในสารไนโตรเจนเหลวอณหภม -196 ºC ทมา : Kotz, et al., 2009, p. 519

http://www.manager.co.th/

32

ตวอยำงกำรค ำนวณ เรอง กฎของชำรล ตวอยำงท 2 แกส He จ ำนวนหนงบรรจอยในลกโปง วดปรมำตรได 700 ml ทอณหภม 30 ºC ควำมดน 760 mmHg

ก. ถาน าลกโปงใบนใสในหองซงมอณหภม 40 ºC ความดนในหองเทาเดม ปรมาตรลกโปรงจะใหญขนหรอเลกลง ก ml

วธคด สภาวะท 1 : V1 = 700 ml T 1

= 273 + 30 = 303 K

สภาวะท 2 : V 2 = ? ml T 2

= 273 + 40 = 313 K

จากกฎของชารล T

V

1

1 = T

V

2

2 = ท P และ m คงท

แทนคาในสมการ K303

ml700 =

K313

mlV 2

V 2 =

K303

K313×ml700

V 2 = ml723

ดงนน ทอณหภม 40 ºC ลกโปงจะมขนาดใหญขนมปรมาตรของแกส He เปน ml723

∴ ลกโปงมขนาดใหญขนเทากบ 723 ml – 700 ml = 23 ml

33

ข. ถาตองการใหอณหภมลดลง -5 ºC จะตองปลอยแกสออกก ml ถาการทดลองนความดนไมเปลยนแปลง

วธคด สภาวะท 1 : V1 = 700 ml T 1

= 273 + 30 = 303 K

สภาวะท 2 : V2 = ? ml T2

= 273 - 5 = 268 K

จากกฎของชารล T

V

1

1 = T

V

2

2 ท P และ m คงท


ml700 =

K268

mlV 2

V 2 =

K303

K268×ml700

V 2 = ml619

ดงนน ทอณหภม -5 ºC ลกโปงจะมปรมาตรเทากบ ml619

∴ จะตองปลอยแกสออกมาเทากบ 700 ml – 619 ml = 81 ml

34

กฎของเกยลสแซก (Gay-Lussac’s Law) ภาพท 4.24 โชแซฟ-ลย เกย-ลแซก ทมา : http://chemistryhungergames.weebly.com กฏของเกยลสแซก กลาววา “เมอปรมาตรและมวลคงท ความดนของแกสจะแปรผนตรงกบอณหภมเคลวน” สามารถเขยนความสมพนธไดดงน

TPα เมอปรมาตรและมวลของแกสคงท

ดงนน TK=P

หรอ K=T

P

หรอ TP

TP =

2

2

1

1

เมอ =P ความดนของแกส

=T อณหภมของแกสหนวยเคลวน

=k คาคงท

เ ก ย ล ส แ ซ ก แ ล ะ อ า ม น ต น นกวทยาศาสตรชาวฝรงเศส ไดทดลองหาความส ม พนธ ร ะหว า งความด นก บอณหภมของแกส จากผลการทดลองไดตงเปนกฎทเรยกวา กฎของเกยลสแซก

35

ตวอยาง กฎของเกยลสแซก (gay-lussac’s law) ทพบในชวตประจ าวน ไดแก การระเบดของกระปองสสเปรยหรอกระปองสเปรยน าหอมเมอไดรบความรอน (a) การเปดฝากระปองกอนอนอาหาร (b และ c) การท าขาวโพดคว ซงเมอปรมาตรของแกสในกระปองคงท ถาอณภมเพมขนความดนในกระปองกจะเพม ความดนสงมากจะท าใหกระปองระเบดและเมลดขาวโพดแตกบาน

ภาพท 4.25 แสดงอณภมมผลตอความดนในกระปองและเมลดขาวโพด ทมา : Burns, 1999, p. 354-355 ตวอยำงกำรค ำนวณ เรอง กฏของเกยลสแซก

ตวอยำงท 3 อำกำศในถงใบหนงมควำมดน 640 mmHg ท 23 º C เมอวำงไวกลำงแดด อณหภมเพมเปน 48 ºC ควำมดนของอำกำศในถงจะเปนเทำใด

วธคด สภาวะท 1 : P1 = 640 mmHg T 1

= 273 + 23 = 296 K

สภาวะท 2 : P2 = ? mmHg T2 = 273 + 48 = 321 K

จากกฎของกฏของเกยลสแซก T

P

1

1 = T

P

2

2 ท V และ m คงท


mmHg640 =

K321

mmHgP2

P2 =

K296

K321×mmHg640

P2 = mmHg694

∴ ความดนของอากาศในถงท 48 ºC = 693 mmHg

36

ตวอยำงท 4 แกส X จ ำนวนหนงบรรจในถงซงมปรมำตร 2 (l) วดควำมดนทอณหภม 27 ºC ได เทำกบ 800 mmHg ถำตองกำรใหควำมดนของแกส X ภำยในถงเพมขนอก 200 mmHg จะตองเพมอณหภมกองศำเซลเชยส

วธคด สภาวะท 1 : P1 = 800 mmHg T 1

= 273 + 27 = 300 K

สภาวะท 2 : P2 = 800 + 200 =1,000 mmHg T 2

= ? ºC


P

1

1 = T

P

2

2 ท V และ m คงท


mmHg800 =KT 2

mmHg000,1

2

T = mmHg800

K300×mmHg000,1

2

T = K375

t2= 375 – 273 = 102 ºC

∴ จะตองเพมอณหภมอก 102 - 27 = 75 ºC

37

กฎของอำโวกำโดร (Avogadro's law) ภาพท 4.26 อาเมเดโอ อาโวกาโดร ทมา : http://www.daviddarling.info กฏของอาโวกาโดร กลาววา “เมออณหภมและความดนคงท ปรมาตรของแกสใดจะแปรผนตรงกบจ านวนโมลของแกสนนๆ” สามารถเขยนสมการทางคณตศาสตรไดดงน V α n เมอความดนและอณหภมของแกสคงท

ดงนน V = nK

หรอ n

V = K

หรอ nV

1

1 =nV

2

2

เมอ V = ปรมาตรของแกส

n = จ าโมลของแกสของแกส k = คาคงท

น ก ว ท ย า ศ าสตร ช า ว อ ต า ล ชอ อาเมเดโอ อาโวกาโดร ไดศกษาความสมพนธระหวางปรมาตรกบปรมาณของแกส โดยเขาไดเสนอสมมตฐานไวในป ค.ศ. 1811 วา "ทอณหภมและความดนเดยวกน แกสตางชนดกนทมปรมาตรเทากนจะมจ านวนโมเลกลเทากน" ซงหมายความวา แกสทกชนดจะมปรมาตรเพมขนเรอยๆ เมอจ านวนโมเลกลของแกสเพมขนเรอยๆ เชนกน

38

ภาพท 4.27 แสดงความสมพนธระหวางจ านวนโมเลกลของแกสทเพมขนและปรมาตรของ แกสทเพมขนตาม ทมา : Malone, 1999, p. 266 ตวอยำงกำรค ำนวณ เรอง กฏของอำโวกำโดร ตวอยำงท 5 แกส He 8 g มปรมำตรเทำกบ 44.8 (l) ทอณหภม 273 K และควำมดน 760 mmHg แกส He 0.2 g มปรมำตรเทำใดทอณหภมและควำมดนเดม (ก ำหนดมวลอะตอมของ He = 4)

วธคด สภาวะท 1 : V1 = 44.8 (l) n1

= 4

8 = 2 mol

สภาวะท 2 : V 2 = ? (l) n2

= 4

2.0 = 0.05 mol

จากกฎของอาโวกาโดร n

V

1

1 = n

V

2

2 ท P และ T คงท

แทนคาในสมการ mol2

)l(8.44 =

mol05.0

)l(V 2

V 2 =

mol2

mol05.0×)l(8.44

V 2 = )(12.1 l

∴ แกส He 0.2 g มปรมาตรเทากบ 1.12 (l)

39

กฎรวมแกส (Combined Gas Law) ตามกฎของบอยล PV = k (T และ n คงท)

ตามกฎของชารล T

V = k (P และ n คงท)

จะไดกฎรวมของสองกฎน คอ T

PV = k

หรอ T

VP

1

11 =T

VP

2

22 = k

T

VP

1

11 =T

VP

2

22 เมอปรมาณหรอจ านวนโมเลกลของแกสคงท

เนองจากกฎของบอยลและชารลกลาวถงเฉพาะความสมพนธระหวางปรมาตรและความดน และปรมาตรกบอณหภม แตการเปลยนแปลงในธรรมชาตอาจเกดขนพรอมๆ กน ดงนนจงมการศกษาความสมพนธระหวางปรมาตร ความดน และอณหภมของแกสในขณะทมวลมคาคงท ความสมพนธระหวางความดน อณหภม และปรมาตรทแสดงไวนเรยกวา “กฎรวมแกส” ซงสามารถไปใชในการค านวณหาความดน ปรมาตรและอณภมของแกสได จากกฎของบอยล และชารล สามารถน ามารวมไดเปนกฎรวมแกส ดงสมการ

40

ตวอยำงท 6 แกสเฉอยจ ำนวนหนง บรรจในภำชนะขนำด 20.0 (l) ทอณภม 37 ºC วดควำมดนได 5.0 atm

ก. ถำท ำใหควำมดนลดลง 2.0 atm ทอณหภม 27 ºC จะมปรมำตรเพมขนหรอลดลงเทำใด

วธคด สภาวะท 1 : P1 = 5 atm V1

= 20.0 (l) T 1= 273 + 37 = 310 K

สภาวะท 2 : P2 = 5 - 2 = 3.0 atm V 2

= ? (l) T2= 273 + 27 = 300 K


VP

1

11 =T

VP

2

22 เมอปรมาณหรอจ านวนโมเลกล คงท


)l(0.20×atm5 =

K300

×atm3 V 2

V 2=

atm3×K310

K300×)l(0.20×atm5

V 2

= 3.32 (l)

∴ ปรมาตรแกสจะเพมขน 32.3 - 20.0 = 12.3 (l)

41

ข. ถำตองกำรใหปรมำตรของแกสเพมขน 10% ทควำมดน 4.0 atm ควรเพมหรอลดอณหภม กองศำเซลเซยส

วธคด หาปรมาตรทเพมขน 10%

ปรมาตรของแกส 100 L แกสจะมปรมาตรเพมขน 10 (l)

ถาปรมาตรแกส 20 L แกสจะมปรมาตรเพมขน = 0.2=100

20×10(l)

สภาวะท 1 : P1 = 5 atm V1

= 20.0 L T 1 = 273 + 37 = 310 K

สภาวะท 2 : P2 = 4.0 atm V 2

= 20 + 2 = 22 (l) T2 = ? K


VP

1

11 =T

VP

2

22 เมอปรมาณหรอจ านวนโมเลกล คงท


)l(0.20×atm5 =K

)l(0.22×atm4

T 2

T2 =

)l(0.20×atm5

K310×)l(0.22×atm4

T2

= 272.8 K

∴ ควรจะลดอณหภมเทากบ 272.8 – 273 = - 0.2 ºC

42

ค. ถำลดอณหภมใหเหลอเพยง 0ºC แตขยำยปรมำตรใหเปน 25.0 (l) ควำมดนจะเปลยนไปรอยละเทำใด

วธคด สภาวะท 1 : P1= 5 atm V1

= 20.0 (l) T 1= 273 + 37 = 310 K

สภาวะท 2 : P2= ? atm V 2

= 25.0 (l) T2 = 273 + 0 = 273 K


VP

1

11 =T

VP

2

22 เมอปรมาณหรอจ านวนโมเลกลคงท


)l(0.20×atm5 =K273

)l(25×atmP2

P2 =

)l(25×K310

K273×)l(0.20×atm5

P2

= 5.3 atm

∴ คดเปนรอยละ %29=100×0.5

5.3

43

กฎแกสอดมคต (Ideal Gas Law)

จากกฎของบอยล V α P

1 เมอ T และ n คงท

จากกฎของชารล V α T เมอ P และ n คงท

จากกฎของอาโวกาโดร V α n เมอ P และ T คงท

จากกฎทงสาม ท าใหทราบวา ปรมาณของแกสขนอยกบความดน อณหภม และจ านวณโมลของแกสเมอน ากฏทงสามมารวมกน จะไดเปน

V α P

nT

หรอ V = P

nT R คา R เปนคาคงท

หรอ PV = nRT (ส าหรบแกส n โมล)

ในกฎรวมแกสซ งใชศกษาเกยวกบการเปลยนสภาวะของแกสโดยมขอก าหนดวาปรมาณหรอจ านวนโมลของแกสตองคงท กฎรวมแกสจงใชหาปรมาตร ความดนและอณหภมของแกสไดเมอปรมำณของแกสคงท แตในกรณทปรมำณของแกสไมคงท ตองใชความสมพนธอกลกษณะหนง เรยกวากฏแกสอดมคต (ideal gas law) หรอ กฎแกสสมบรณ (perfect gas law) ซงเปนการรวมกฎของบอยล กฎของชารล และกฎของอาโวกาโดรเขาดวยกน

44

ภาพท 4.28 แสดงความสมพนธระหวาง กฏของบอยล กฏของชารล กฎของอาโวกาโดร ทมา : Hassell and Stasko, 2007, p. 442

กำรหำคำคงทคำ R

ในกรณทปรมาณของแกสเทากบ 1 โมล จะใช “R” ซงคา R ของแกสทกชนดค านวณไดจากปรมาณของแกส 1 mol ท STP ซงมปรมาตร 22.414 (l) ความดน 1 atm อณหภม

273.15 K โดยใชความสมพนธ nT

PV=R

เมอแทนคา P V T และ n จะไดคา R ดงน

15.273×mol1

)l(414.22×atm1=R

082058.0=R l. atm / K. mol

หรอ 082.0=R l. atm K-1. Mol-1 ซงเปนคาโดยประมาณทนยมใชกน

คาคงทของแกส นอกจากจะมคาเทากบ 0.08205 l. atm K-1. Mol-1 แลวคา R ยงมคาและหนวยอนอก ทงนขนอยกบหนวยของ P, V และ T

45

ตำรำงท 4.2 แสดงคา R ในหนวยตาง ๆ

ควำมดน (P) ปรมำตร (V) อณหภม (T) จ ำนวนโมล (n) คำคงทของแกส (R)

บรรยากาศ (atm)

ลตร (l)

เคลวน (K)

1 โมล 0.08205 ลตร บรรยากาศ เคลวน-1 โมล-1 (l. atm K-1 mol-1)

ทอร (torr)

ลกบาศกเซนตเมตร

(cm3)

เคลวน (K)

1 โมล 62.400 ทอร ลกบาศกเซนตเมตร เคลวน-1 โมล-1 (torr. cm3 K-1 mol-1)

นวตนเมตร-2 (Nm-2)

ลกบาศกเมตร (m3)

เคลวน (K)

1 โมล 8.314 จล เคลวน-1 โมล-1 (J K-1 mol-1 ) เปนหนวย SI

ทมา : พนต รตะนานกล และคณะ. 2550 : 26 นอกจากน R ยงมคาและหนวยอน ๆ อกไดแก R ในหนวย เออรก (ergs) = 8.314 × 107 เออรก เคลวน-1 โมล-1 (ergs K-1 mol-1) R ในหนวย จล (Joule) = 8.314 จล เคลวน-1 โมล-1 (J K-1 mol-1) R ในหนวย แคลอร (calory) = 1.987 แคลอร เคลวน-1 โมล-1 (cal K-1 mol-1) การค านวณในระดบน สวนใหญใช R= 0.082 ลตร บรรยากาศ เคลวน-1 โมล-1 (l. atm K-1 mol-1)

46

ตวอยำงกำรค ำนวณ เรอง แกสอดมคต

ตวอยำงท 7 แกสไฮโดรเจน จ ำนวน 5 โมล บรรจอยในภำชนะซงมควำมจเทำกบ 1,500 cm3

ทอณหภม 25 ºC ควำมดนของแกสไฮโดรเจนภำยในภำชนะเปนเทำใด

วธคด สภาวะ : P = ? atm T = 273 + 25 = 298 K V = 5.1=000,1

500,1 (l)

N = 5 mol R = 0.082 l. atm K-1 mol-1

จากกฎของแกสอดมคต PV = nRT

แทนคาในสมการ P atm × 1.5 (l) = 5 mol × 0.082 l. atm K-1 mol-1 × 298 K

P = (l) 1.5

K298×molK l.atm 0.082×mol 5 1-1-

P = 81.45 atm

∴ ความดนของแกสไฮโดรเจนเทากบ 81.45 บรรยากาศ

ตวอยำงท 8 แกสไนโตรเจน (N2) จ ำนวน 10 (l) ทอณหภม 25ºC และควำมดน 760 mmHg มจ ำนวนโมล และจ ำนวนโมเลกลเปนเทำไร

วธคด สภาวะ : P = 1=760

760 atm V = 10 (l) T = 273 + 25 = 298 K

R = 0.082 l. atm K-1 mol-1 n = ? mol N = ?


แทนคาในสมการ 1 atm × 10 (l) = n mol × 0.082 l. atm K-1 mol-1 × 298 K

n = K 298× molK atm l. 0.082

(l) 10×atm 11-1-

n = 0.41 mol

∴ แกสไนโตรเจน (N2) มจ านวนโมลเทากบ 0.41 mol

47

หำจ ำนวนโมเลกล

แกสไนโตรเจน (N2) 1 mol มจ านวนโมเลกลเทากบ 231002.6 × โมเลกล

ถา แกสไนโตรเจน (N2) 0.41 mol มจ านวนโมเลกลเทากบ mol 1

106.02mol 0.41 23××

= 231047.2 × โมเลกล

∴ แกสไนโตรเจน (N2) มจ านวนโมเลกล = 231047.2 × โมเลกล

ตวอยำงท 9 แกสชนดหนง 350 cm3 มมวล 1.069 g ท 40 ºC และ 785mmHg แกสชนดนมมวลโมเลกลเทำไร

วธคด สภาวะ : P = =760

785 atm V =

000,1

350 (l) T = 273 + 40 = 313 K

R = 0.082 l. atm K-1 mol-1 g = 1.069 M = ?

จากกฎของแกสอดมคต nRT=PV เมอ M

g=n

RTM

g=PV

PV

gRT=M

แทนคาในสมการ M = (l)

1,000

350×atm

760

780K313×molK atm l. 0.082 × g 1.069 1- 1-

M = 350×780

000,1×760×313× 0.082 × 1.069

M = 76.38 g/mol

∴ มวลโมเลกลขอลแกสนเทากบ 76.38 g/mol

48

ตวอยำงท 10 แกสมเทน (CH4) ปรมำตร 3.30 ลตร ภำตใตควำมดน 710 mmHg และอณหภม 27ºC แกสมเทนมมวลกกรม (มวลอะตอมของ C= 12, H=1)

วธคด สภาวะ : P = =760

710 0.934 atm V = 3.30 (l) T = 273 + 27 = 300 K

R = 0.082 l. atm K-1 mol-1 g = ? M = 12 + 4 = 16 g mol-1


g=n

RTM

g=PV

RT

PVM=g

แทนคาในสมการ g = K 300× molK atm l. 0.082

mol g 16×(l) 3.30×atm 0.9341-1-

1-

g = 2.00 g

∴ มวลโมเลกลขอลแกสนเทากบ 2.00 g

ตวอยำงท 11 แกส X มมวลโมเลกลเทากบ 92 จงหาความหนาแนนของแกส X ทอณหภมและความดนมาตราฐาน (STP) วธคด สภาวะ : P = 1 atm T = 273 K R = 0.082 l. atm K-1 mol-1

M = 92 g mol-1 D = ?


g=n

RTM

g=PV RT

V

g=PM เมอ D=

V

g

DRT=PM RT

PMD =

49

สมการ RT

PM=D

แทนคาในสมการ D = K 273× molK atm l. 0.082

mol g 92×atm 11-1-

1-

D = 4.11 g/l ∴ แกส X ท STP มความหนาแนน = 4.11 g/l

50

กฏควำมดนยอยของดอลตน (Dalton’s Law of Partial Pressure)

ภาพท 4.29 จอหน ดาลตน ทมา : http://world-scientist.blogspot.com ภาพท 4.30 แสดงการผสมกนของแกสตางชนดตามกฏความดนยอยของดอลตน ทมา : Hassell and Stasko, 2007, p. 442

จอหน ดาลตนไดสนใจศกษาเกยวกบ ความดนของแกสผสมตาง ๆ และตงกฎความดนยอยของแกสขนมาในป ค.ศ.1801 (พ.ศ.2344)โดยน าแกสตงแต 2 ชนดขนไปมาผสมกน และแกสไมท าปฏกรยากน โมเลกลของแกสแตละชนดกจะวงชนผนงของภาชนะทบรรจแกส การชนของแกสแตละชนดยอมท าใหเกดความดน ถาคดเฉพาะความดนทเกดจากการชนของแกสแตละชนดเรยกวา ความดนยอย (partial pressure) แตถาน าความดนทเกดจากแกสแตละชนดมารวมกนเรยกวา ความดนรวม (total pressure)

51

ภาพท 4.31 แสดงความดนและโมเลกลหลงผสม ทมา : Burns, 1999, p. 364 กฎความดนยอยของดอลตน กลาววา “ความดนรวมของแกสผสมทไมท าปฏกรยาเคม ตอกนจะเทากบผลรวมของความยอยของ แกสตางๆ ทเปนองคประกอบของแกสผสมนนๆ” จะไดวา ควำมดนรวม = ผลรวมของควำมดนยอย เขยนเปนสมการไดดงน Pt = P1 + P2 + P3 …….

Pt = ความดนรวม

P1 + P2 + P3 ……… = ความดนยอยของแกสชนดท 1, 2, 3 …….. ตามล าดบ

52

ในการหาความดนยอยของแกสในแกสผสมแตละชนดสามารถหาไดหลายวธ เชน

วธท 1 ค ำนวณโดยใชกฎของบอยล

จากกฎของบอยล VP 11 = VP 22

P2=

V

VP

รวม

21

∴ ความดนยอยของแกสแตละชนด = V

VP

รวม

21

วธท 2 ค ำนวณโดยใชสมกำรของแกสในอดมคต

PV = nRT

P = V

nRT

∴ ความดนยอยของแกสแตละชนด = V

nRT

วธท 3 ค ำนวณโดยใชสตรควำมสมพนธระหวำงเศษสวนโมลกบควำมดน

ความดนยอยของแกสใดๆ = เศษสวนโมลของแกสนน × ความดนรวมของแกสผสม

53

ตวอยำงกำรค ำนวณ เรอง กฏควำมดนยอยของดอลตน

ตวอยำงท 12 ภำชนะ A จ 4 dm3 บรรจแกสอำรกอนควำมดน 2 atm และภำชนะ B จ 2 dm3 บรรจแกส He ควำมดน 1.5 atm เมอเปดลนใหแกสทงสองแพรผำนผสมกนอยำงสมบรณ จงค ำนวณหำควำมดนรวมของแกสในภำชนะ A และภำชนะ B วธคด สภาวะ Ar : P1

= 2 atm V1 = 4 dm3

: P2 = ? atm V รวม = 4 + 2 dm3

จากสตรความดนยอย P2 =

V

VP

รวม

21

แทนคาลงในสมการ PAr =

6

4×2

PAr = atm33.1

สภาวะ He : P1

= 1.5 atm V1 = 4 dm3

: P2 = ? atm V รวม = 4 + 2 dm3

จากสตรความดนยอย P2 =

V

VP

รวม

21

แทนคาลงในสมการ PHe=

6

4×2

PHe= atm5.0

∴ ดนรวมของแกสในภาชนะ A และ B หลงเปดลน = 1.33 + 0.5 = 1.83 atm

54

ตวอยำงท 13 ใหค ำนวณหำควำมดนรวมในหนวยบรรยำกำศ ทปรมำตร 10 (l) ท 35 ºC ซงภำยในบรรจ H2 เทำกบ 2.50 × 10-3 โมล, He g 1.0 × 10-3 โมล และ Ne เทำกบ 3.0 × 10-4 โมล วธคด สภาวะ H2 : P = ? atm V = 10 (l) T = 273 + 35 = 308 K

R = 0.082 l. atm K-1 mol-1 n = 2.50 × 10-3 mol

จากกฎของแกสอดมคต nRT=PV หรอ V

nRT=P

แทนคาในสมการ pH 2

= (l) 10

K308×molK l.atm 0.082×mol10×2.5 1-1-3-

pH 2

= 6.32 × 10-3 atm

สภาวะ He : P = ? atm V = 10 (l) T = 273 + 35 = 308 K

R = 0.082 l. atm K-1 mol-1 n = 1.0 × 10-3 mol


nRT=P

แทนคาในสมการ pHe

= (l) 10

K308×molK l.atm 0.082×mol10×1.0 1-1-3-

pHe

= 2.53 × 10-3 atm

55

สภาวะ Ne : P = ? atm V = 10 (l) T = 273 + 35 = 308 K

R = 0.082 l. atm K-1 mol-1 n = 3.0 × 10-4 mol


nRT=P

แทนคาในสมการ pNe

= (l) 10

K308×molK l.atm 0.082×mol10×3.0 1-1-3-

pNe

= 7.58 × 10-3 atm

กฏควำมดนยอยของดอลตน pt

= P1 + P2 + P3 …….

pt = 6.32 × 10-3 + 2.53 × 10-3 + 7.58 × 10-3

pt = 9.61 × 10-3 atm

∴ ดนรวมในหนวยบรรยากาศ ทปรมาตร 10 (l) ท 35 ºC เทากบ 9.61 × 10-3 atm

56

บตรฝกหดท 4

เรอง สมบตของแกส

ชอกลม........................................................................................................ชน ม. 4 สมำชก 1..................................................................................ประธานกลม 2..................................................................................ผน าเสนอหนาชนเรยน 3..................................................................................ผอาน 4..................................................................................ผจดบนทก 5..................................................................................กรรมการ 6................................................................ ..................เลขานการกลม จดประสงคกำรเรยนร 1. นกเรยนสามารถใชทฤษฎจลนของแกสอธบายสมบตบางประการของแกสได 2. นกเรยนค านวณหาปรมาตร ความดน อณหภม จ านวนโมลหรอมวล โดยใชความสมพนธระหวางปรมาณเหลานนตามกฎตางๆ ของแกสได 3. นกเรยนน าเสนอปรากฎการณทเกดขนในชวตประจ าวนทสมพนธกบกฏตางๆของแกสได

ค ำชแจง ใหนกเรยนสรปองคความรทไดจากการท ากจกรรมและศกษาจากบตรเนอหาโดยตอบค าถามตอไปน

1. เพราะเหตใดแกสจงมรปรางและปรมาตรขนอยกบภาชนะทบรรจ (ขอละ 1 คะแนน) ............................................................................................................................. .................................................................................................................... ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................ .......

2. บอลลนลกหนงบรรจแกสไฮโดรเจนปรมาตร 150 (l) ท ความดน 1 atm เมอบอลลนลอยสงขนไป 2500 m ซงความดนลง เหลอ 0.75 atm แกสไฮโดรเจนในบอลลนจะมปรมาตรเปนเทาใด (ขอละ 1 คะแนน)

............................................................................................................................. ...................................

................................................................................................ ................................................................

............................................................................................................................. ...................................

............................................................................................................................................................. ...

57

3. เมอน าแกสออกซเจนซงมปรมาตร 8.00 (l) ทอณหภม 27 ºC และความดน 1 atm มาใหความรอนจนขยายตวมปรมาตรเปน 10.00 L แกสออกซเจนนจะมอณหภมเทาใด ถาความดนคงท (ขอละ 1 คะแนน)

............................................................................................................................. ...................................

................................................................................................ ................................................................

............................................................................................................................. ...................................

............................................................................................................................................................. ...

............................................................................................................................. ...................................

............................................................................................................................. ................................... จงเตมค าตางๆ ลงในชองวาใหถกตอง(ขอละ 1 คะแนน)

สภาวะเรมตน สภาวะทเปลยนแปลง

แกส ความดน ปรมาตร อณหภม ความดน ปรมาตร อณหภม

A 760 mmHg 1.0 dm3 25 ºC 766 mmHg (4) …………... 200 ºC

B 1 atm 500 cm3 127 ºC (5 ) …………… 200 cm3 127 ºC

C 1.23 atm 700 cm3 250 K 750 mmHg (6) ……………. 200 ºC

7. แกสออกซเจนจ านวน 2 mol ทอหภม 30 ºC ความดน 380 mmHg จะมปรมาตรเทาใด ............................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................................................................. .... …………………………………………………………………………………………………………………

58

8. ถาแกส A 8 dm3 ท STP มมวล 19.2 g จงค านวนหามวลโมเลกลขอลแกส A ............................................................................................................................. ................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................................ .. ............................................................................................................................. ................................................................................................................................................................ ................................................................................................... ................................................................................................

9. ภาชนะใบหนงมขนาด 2.0 dm3 บรรจแกสไนโตรเจน 0.2 mol และแกสออกซเจน 0.4 mol ทอณหภม 400 K จงหาความดนยอยของแกสทงสองและความดนรวม

........................................................................................................................................... .....................

.............................................................................................................. ..................................................

............................................................................................................................. ...................................

...............................................................................................................................................................

............................................................................................................................. ...................................

............................................................................................................................. ...................................

................................................................................................ ................................................................

............................................................................................................................. ...................................

............................................................................................................................................................. ..

............................................................................................................................. ................................... 10. จงยกตวอยางอปกรณเครองใช หรอปรากฎการณในชวตประจ าวนทมความสมพนธกบทฤษฎ หรอกฏของแกส พรอมอธบาย ............................................................................................................................. ................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................................ .. ............................................................................................................................. ................................... ............................................................................................................................. ................................................................................................................................... ................................................................

59

เกณฑกำรใหคะแนน 1 คะแนน ตอบค าถามถกตอง

คะแนนบตรฝกหดท 1 ผลการประเมน คะแนนเตม คะแนนทได คดเปนรอยละ ผาน ไมผาน

10

ลงชอ...................................................................ผประเมน (.............................................................) วนท............./............./.............


60

แบบทดสอบหลงเรยน

กลมสำระกำรเรยนรวทยำศำสตร รหสวชำ ว30222 ชนมธยมศกษำปท 4 เรอง สมบตของแกส จ ำนวน 10 ขอ คะแนน 10 คะแนน

จดประสงคกำรเรยนร

1. นกเรยนสามารถใชทฤษฎจลนของแกสอธบายสมบตบางประการของแกสได 2. นกเรยนท าการทดลองเพอศกษาผลของอณภมและความดนทมตอปรมาตรของแกสได 3. นกเรยนสามารถสรปและอภปรายความสมพนธระหวางปรมาตร ความดน และอณหภมของแกสได 4. นกเรยนค านวณหาปรมาตร ความดน อณหภม จ านวนโมลหรอมวล โดยใชความสมพนธระหวางปรมาณเหลานนตามกฎตางๆ ของแกสได 5. นกเรยนน าเสนอปรากฎการณทเกดขนในชวตประจ าวนทสมพนธกบกฏตางๆของแกสได

ค ำสง ใหนกเรยนเลอกค าตอบทถกทสดเพยงค าตอบเดยวแลวท าเครองหมาย X ลงในกระดาษค าตอบ

1. ขอใด ไมใช สมบตของแกสในอดมคต ก. แกสประกอบดวยอนภาคขนาดเลก ข. แตละโมเลกลของแกสมแรงดงดดระหวางโมเลกล ค. การชนกนระหวางโมเลกลเปนการชนแบบยดหยน ง. แตละโมเลกลของแกสมการเคลอนทแบบไรระเบยบ 2. ขอใดกลาวถกตองเกยวกบสมบตแกสตามทฤษฎจลน ก. โมเลกลของแกสสมบรณมขนาดเลกมากจนถอไดวามมวลเปนศนย ข. ทอณหภมเดยวกน แกส A และแกส B จะมพลงงานจลนเฉลยเทากนเสมอ ค. แกสทวไปจะมสมบตใกลเคยงกบแกสสมบรณมากทสด ถาอยในสภาวะความดนสงและอณหภมต า ง. หากลดอณหภมของแกสจาก 100 องศาเซลเซยส เปน 50 องศาเซลเซยส โดยทปรมาตคงทความดนของแกสจะเพมขนเปน

61

3. แกสใดตอไปนมสมบตสอดคลองกบทฤษฏจลนของแกสมากทสด ก. ออกซเจน ข. คลอรน ค. อารกอน ง. ไนโตรเจน ใชรปตอไปนตอไปนตอบค าถามขอ 4 – 5 4. การทดลองนสนบสนนกฎใด ก. กฎของชารล ข. กฎของดอลตน ค. กฏของบอยล ง. กฏของเกยลสแซก 5. จากขอ 4 ถาท 70 °C แกสนมปรมาตร 686 cm3 ท 20 °C แกสนมปรมาตรเทาใด ก. 586 cm3 ข. 540 cm3 ค. 526 cm3 ง. 487 cm3 6. เมอน ากระบอกฉดยาบรรจแกสไปแชน ารอนโดยควบคมใหมปรมาตรคงทเทาเดม โมเลกลของแกสภายในกระบอกเกบแกสจะเปลยนแปลงอยางไร ก. เคลอนทชากวาเดม ข. เคลอนทเรวกวาเดม ค. มขนาดใหญขนกวาเดม ง. ความเขมขนของแกสเพมขน

62

7. แกสทมปรมาตร 16.5 dm3 ทอณหภม 352 °C และความดน 0.275 atm จะมปรมาตรเทาใดท STP ก. 0.99 dm3 ข. 1.98 dm3 ค. 2.97 dm3 ง. 3.96 dm3 8. ภาชนะ 2 L บรรจแกส CO2 มความดน 20.5 atm ทอณหภม -23 °C ก. 4.0 โมล ข. 3.0 โมล ค. 2.0 โมล ง. 1.0 โมล 9. แกสชนดหนงมปรมาตร 100 cm3 ท 20 °C ถาตองการใหแกสนนมปรมาตร 200 cm3 โดยใหความดนคงทอณภมตองเปลยนเปนอณหภมกองศาเซลเซยส ก. 10 °C ข. 313 °C ค. 546 °C ง. 586 °C 10. จากขอความตอไปน 1. ถาตมไขในหมอทลดความดนไขอาจจะไมสกกได 2. ถาตมเนอในเมองบาดาลใตทองทะเลลกจะเปอยเรวกวาเนอทตมในเมองทอยชายทะเล 3. ความดนไอน าในบรรยากาศของหองจะมคาไมคงทขนอยกบอณหภมของหองขณะนนๆ 4. ถาตมน าในหองทเปดเครองปรบอากาศไวใหมอณหภมอยท 25 องศาเซลเซยส น าจะเดอดทอณหภมเดยวกนกบเมอตมน าในหองธรรมดาทมอณหภมหองเทากบ 35 องศาเซลเซยส

ขอควำมใดถกตอง ก. 1 และ 4 ข. 4 เทานน ค. 2 3 และ 4 ง. ถกทกขอ

63

กระดำษค ำตอบแบบทดสอบหลงเรยน


ค ำสง ใหนกเรยนท าเครองหมาย X ลงในขอทถกตองเพยงค าตอบเดยว ขอ ก ข ค ง ขอ ก ข ค ง 1 6 2 7 3 8 4 9 5 10

1 คะแนน ตอบค าถามถกตอง

คะแนนแบบทดสอบหลงเรยน ผลการประเมน คะแนนเตม คะแนนทได คดเปนรอยละ ผาน ไมผาน

10

ลงชอ...................................................................ผประเมน (.............................................................) วนท............./............./............


64

ใบบนทกคะแนนท 4 แบบบนทกคะแนนของสมำชกกลม ชดกำรสอนท 4 สมบตของแกส

กลมท..................................................................................................................... .....ชน ม. 4

เลขท

ชอ - สกล

คะแนน

กอนเ

รยน

(10)

แบบบ

นทก

บตรก

จกรร

มท 4

(10

)

บตรฝ

กหดท

4

(10)

แนนร

วมใน

กจกร

รม

(20)

หลงเร

ยน

(10)

ลงชอ............................................................ผบนทก (.............................................)

ลงชอ...........................................................ครผสอน (นางเครอวลย เมธากล) ........../.............../......

65

ภำคผนวก

66

เฉลยแบบทดสอบกอนเรยน


ขอ ก ข ค ง ขอ ก ข ค ง 1 X 6 X 2 X 7 X 3 X 8 X 4 X 9 X

5 X 10 X

67

บตรเฉลยแบบบนทกบตรกจกรรมท 4


วธกำรทดลอง (2 คะแนน) ตอนท 1 ตอนท 2 บนทกผลกำรทดลอง (2 คะแนน)

การทดลอง การเปลยนแปลงของแกสในกระบอกฉดยา

มวล ความดน ปรมาตร อณหภม ตอนท 1 ขณะกดกานหลอดฉดยา ขณะดงกานหลอดฉดยา

คงท คงท

เพมขน ลดลง

ลดลง เพมขน

คงท คงท

ตอนท 2 เมอจมกระบอกฉดยาในน ารอน เมอจมกระบอกฉดยาในน าเยน

คงท คงท

คงท คงท



ค ำถำมหลงกำรทดลอง (4 คะแนน)

68

1. เพราะเหตใดกอนอานปรมาตรของแกสจงตองปรบระดบน าภายในกระบอกฉดยาใหเทากบระดบน าภายนอก เพอเปนการปรบความดนแกสในกระบอกฉดยาใหเทากบความดนบรรยากาศจงท าใหความดนของแกสคงท 2. การกดและการดงหลอดฉดยาเปนการเปลยนแปลงสมบตใดของแกส เปนการเพมความดนและลดความดนของแกส 3. เมอปรมาตรของแกสทอยในกระบอกฉดยาคงท ปรมาตร ความดน และอณหภมของแกสมความสมพนธกนอยางไร เมอแกสมอณหภมคงท ถาเพมความดนของแกสจะท าใหปรมาตรของแกสลดลง ถาลดความดนของแกสจะท าใหปรมาตรของแกสเพมขน เมอแกสมความดนคงท ถาเพมอณหภมของแกสท าใหปรมาตรของแกสเพมขน ถาเพมอณหภมของแกสท าใหปรมาตรของแกสเพมขน 4. จากการทดลองนมปจจยในบางทมผลตอการเปลยนแปลงปรมาตรของแกส ความดนและอณหภม สรปผลกำรทดลอง (2 คะแนน) 1. เมอมวล และอณหภมคงท ปรมาตรของแกส จะแปรผกผนกบความดนของแกส V ∝

1

P เมอ T คงท

PV = คาคงท (k) P1V1 = P2V2

2. เมอมวล และความดนคงท ปรมาตรของแกสจะแปรผนตามกบอณหภมของแกส V ∝ T เมอ P คงท

V

T = คาคงท (k)

V1

T1=

V2

T2

69

บตรเฉลยบตรฝกหดท 4

เรอง สมบตของแกส

1. เพราะเหตใดแกสจงมรปรางและปรมาตรขนอยกบภาชนะทบรรจ (ขอละ 1 คะแนน) ตามทฤษฎจลนของแกสท าใหทราบวาโมเลกลของกาซมขนาดเลกมาก อยหางกน และมแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลนอยมากจนถอไดวาไมมเลย ดงนนเมอบรรจกาซไวใน ภาชนะใดกตามโมเลกลของกาซจะเคลอนทไปทวทงภาชนะไดอยางอสระจนถอไดวา โมเลกลของกาซอยเตมภาชนะเสมอ กาซจงมปรมาตรไมแนนอนขนอยกบปรมาตร ของภาชนะ

2. บอลลนลกหนงบรรจแกสไฮโดรเจนปรมาตร 150 (l) ทความดน 1 atm เมอบอลลนลอยสงขนไป 2500 m ซงความดนลงเหลอ 0.75 atm แกสไฮโดรเจนในบอลลนจะมปรมาตรเปนเทาใด (ขอละ 1 คะแนน)

วธคด สภาวะท 1 : P1 = 1 atm V1 = 150 (𝑙) สภาวะท 2 : P1 = 0.75 atm V2 = ? (𝑙)

จากกฎของบอยล P1V1 = P2V2 ท T และ 𝑚 คงท

แทนคาในสมการ 1 atm × 150 (𝑙) = 0.75 atm × V2

V2 = 1 atm × 150 (𝑙)0.75 atm

V2 = 200 (𝑙)

ดงนน เมอบอลลนลอยสงขนไป 2500 m แกสไฮโดรเจนบอลลนจะมปรมาตรเพมขนเปน 200 (𝑙) 3. เมอน าแกสออกซเจนซงมปรมาตร 8.00 (l) ทอณหภม 27 ºC และความดน 1 atm มาใหความรอนจนขยายตวมปรมาตรเปน 10.00 (l) แกสออกซเจนนจะมอณหภมก ºC ถาความดนคงท (ขอละ 1 คะแนน)

วธคด สภาวะท 1 : V1 = 8.00 (𝑙) T1 = 273 + 27 = 300 K

สภาวะท 2 : V2 = 10.00 (𝑙) t2 = ? ℃

70

จากกฎของชารล V1

T1 = V2

T2 ท P และ m คงท

แทนคาในสมการ 8.00 (𝑙)

300 K = 10.00 (𝑙)

T2

T2 = 10.00 (𝑙) × 300 K

8.00 (𝑙)

T2 = 375 K

t2 = 375 − 273 = 102 ℃

นนคอ เมอน าแกสออกซเจนมาใหความรอนจนขยายตวมปรมาตรเปน 10.00 (𝑙) ทความดนคงท แกสออกซเจนนจะมอณหภม 102 ℃

จงเตมค าตางๆ ลงในชองวาใหถกตอง(ขอละ 1 คะแนน)

สภาวะเรมตน สภาวะทเปลยนแปลง

แกส ความดน ปรมาตร อณหภม ความดน ปรมาตร อณหภม

A 760 mmHg 1.0 dm3 25 ºC 766 mmHg (4) 1.57 dm3 200 ºC

B 1 atm 500 cm3 127 ºC (5 ) 2.5 atm 200 cm3 127 ºC

C 1.23 atm 700 cm3 250 K 750 mmHg (6) 910.46 cm3 200 ºC

7. แกสออกซเจนจ านวน 2 mol ทอหภม 30 ºC ความดน 380 mmHg จะมปรมาตรเทาใด

วธคด สภาวะ : P = 380

760 = 0.5 atm T = 273 + 30 = 303 K

n = 2 mol R = 0.082 l . atm K−1mol−1 V = ? (𝑙)


แทนคาในสมการ 0.5 atm × V = 2 mol × 0.082 l . atm K−1mol−1 × 303 K

V = 2 mol × 0.082 l .atm K−1mol−1 × 303 K

0.5 atm

V = 99.38 (𝑙)

ดงนน แกสออกซเจนจ านวน 2 mol ทอหภม 30 ℃ ความดน 380 mmHg แกสออกซเจนจะมปรมาตร 99.38 (𝑙)

8. ถาแกส A 8 dm3 ท STP มมวล 19.2 g จงค านวนหามวลโมเลกลขอลแกส A

71

วธคด สภาวะ : P = 1 atm T = 273 K R = 0.082 l . atm K−1mol−1

V = 8 𝑑𝑚3(𝑙) m = 19.2 g M = ?

จากกฎของแกสอดมคต PV = nRT PV = g

MRT

แทนคาในสมการ 1 atm × 8 (𝑙) = 19.2 g

M × 0.082 l . atm K−1mol−1 × 273 K

M = 19.2 g × 0.082 l .atm K−1mol−1 × 273 K

1 atm × 8 (𝑙)

V = 53.72

ดงนน ถาแกส A 8 dm3 ท STP มมวล 19.2 g จะมมวลโมเลกล 53.72

9. ภาชนะใบหนงมขนาด 2.0 dm3 บรรจแกสไนโตรเจน 0.2 mol และแกสออกซเจน 0.4 mol ทอณหภม 400 K จงหาความดนยอยของแกสทงสองและความดนรวม

วธคด สภาวะ N2 : T = 273 K V = 2.0 𝑑𝑚3(𝑙) n = 0.2 mol

K = 400 K R = 0.082 l . atm K−1mol−1 P = ? atm

จากกฎของแกสอดมคต PV = nRT P = nRT

V

แทนคาในสมการ P = 0.2 mol × 0.082 l .atm K−1mol−1 × 400 K

2 dm3(𝑙)

P = 3.28 atm

สภาวะ O2 : T = 273 K V = 2.0 dm3(𝑙) n = 0.4 mol

K = 400 K R = 0.0821 l . atm K−1mol−1 P = ? atm

จากกฎของแกสอดมคต PV = nRT P = nRT

V

แทนคาในสมการ P = 0.4 mol × 0.082 l .atm K−1mol−1 × 400 K

2 dm3(𝑙)

P = 6.56 atm

ดงนน ความดนรวมเทากบ 3.28 atm + 6.56 atm = 9.84 atm

72

10. จงยกตวอยางอปกรณเครองใช หรอเหตการณในชวตประจ าทมความสมพนธกบทฤษฎ หรอกฏของแกส พรอมอธบาย ตวอยาง 1. ลกปงปองทบบกลบมากลมใหม เมอเอาไปตมเนองจากเมออณหภมเพมแกสจะมปรมาตรเพมขนตามกฎของชารล 2. การระเบดของถงแกสเมอถกไฟไหม เนองจากเมอถงแกสไดรบความรอนถงแกสจะมความดนเพมขนท าใหถงระเบดไดตามกฎของเกย ลสแซก ใหพจารณาค าตอบของนกเรยน

73

เฉลยแบบทดสอบหลงเรยน


ขอ ก ข ค ง ขอ ก ข ค ง 1 X 6 X 2 X 7 X 3 X 8 X 4 X 9 X

5 X 10 X

74

บรรณำนกรม

ชยวฒน สทธรตน. (2551). 80 นวตกรรมกำรจดกำรเรยนรทเนนผเรยนเปนส ำคญ. กรงเทพฯ : แดเนกซ อนเตอรคอรปอเรชน ดวงฤด ศภตมสโร. (2556). เคมพนฐำน. กรงเทพฯ : บรษท ทรปเพล กรป จ ากด. พนต รตะนานกล และคณะ. (2550). โครงกำรต ำรำวทยำศำสตรและคณตศำสตรมลนธ สอวน. กรงเทพฯ : บรษทดานสธาการพมพ จ ากด. สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย. (2555). หนงสอแบบเรยนรำยวชำเพมเตม เคม เลม 2 ชนมธยมศกษำปท 4 – 6. กรงเทพฯ : โรงพมพ สกสค. ลาดพราว. ________. (2556). คมอครรำยวชำเพมเตมเคม เลม 2 ชนมธยมศกษำปท 4 – 6. พมพครงท 2. กรงเทพฯ : โรงพมพ สกสค. ลาดพราว. สมพงศ จนทรโพธศร. (2537). เคม ม.4 เลมรวม 1-2. กรงเทพฯ : บรษท ไฮเอดพบลชชง จ ากด. สนทด ศรอนนตไพบลย และขนษฐา ชยรตนาวรรณ. 2549. เคมวทยำศำสตร. กรงเทพฯ : หาง หนสวนจ ากด ว.เจ. พรนตง. ส าราญ พฤกษสนทร. (2555). คมอรำยวชำเพมเตม เคม ม.4-6. กรงเทพฯ : บรษท ส านกพมพ พ.ศ. พฒนา. สคนธ สนธพานนท. (2551). นวตกรรมกำรสอน. (พมพครงท 2). กรงเทพฯ : 9119 เทคนคพรนตง. Burns, R. A. (1999). Fundamentals of Chemistry. 3rd ed. New Jersey : Inc Prentice - Hall. Hassell, C. A. and Stasko, D. J. (2007). Chemistry Principles, Patterns, and Applications. San Francisco : Inc Pearson Education. Kotz, J. C., Treichel, P.M., & Harman, P. A. (2009). Chemistry and Chemical Reactivity. USA : Thomson higher Education. Malone, L. J. (2001). Basic Concepts of Chemistry. New York : Inc Wiley & Sons กราฟแสดงความสมพนธระหวางปรมาตร (V) กบอณหภมเคลวน (K). (2557). (ออนไลน). แหลงทมา : http://www.askiitians.com/iit-jee-states-of-matter/gas-laws-and- properties-of-gases/ การขยายตวของโคมลอยเมอไดรบความรอน. (2557). (ออนไลน). แหลงทมา : http://www.

manager.co.th/QOL/ViewNews.aspx?NewsID=9580000007030 การเคลอนทของโมเลกลแกส. (2557). (ออนไลน). แหลงทมา : http://www.myfirstbrain.com/

student_view.aspx?ID=36143 ความสมพนธระหวาง P กบ 1/V (หรอ V กบ 1/P ). (2557). (ออนไลน). แหลงทมา : http://

www.askiitians.com/iit-jee-states-of-matter/gas-laws-and-properties-of-gases/

http://www.askiitians.com/iit-jee-states-of-matter/gas-laws-and-

75

ความสมพนธระหวาง P กบ V เมอ T และ n คงท. (2557). (ออนไลน). แหลงทมา : http:// www.askiitians.com/iit-jee-states-of-matter/gas-laws-and-properties-of-gases/

จอหน ดาลตน. (2557). (ออนไลน). แหลงทมา : http://world-scientist. blogspot.com/ 2011/11/john-dalton.html จากส ชารล. (2557). (ออนไลน). แหลงทมา : http://chemistryhungergames.weebly.com/ district-6---gases.html โชแซฟ-ลย เกย-ลแซก. (2557). (ออนไลน). แหลงทมา : http://chemistryhungergames.

weebly.com/district-6---gases.html โรเบรต บอยล. (2557). (ออนไลน). แหลงทมา : http://chemistryhungergames.weebly.

com/district-6---gases.html ลกปงปองทบบกลบมากลมใหมเมอเอาไปตม. (2557). (ออนไลน). แหลงทมา : http://kruchote.

blogspot.com/1989_07_01_archive.html อนภาคแกสอดมคตมขนาดเลกมากเมอเทยบกบขนาดของภาชนะ. (2557). (ออนไลน).

แหลงทมา : http://www.docstoc.com/docs/116195446/Ideal-Gas-Law-from- Kinetic-Theory

อาเมเดโอ อาโวกาโดร. (2557). (ออนไลน). แหลงทมา : http://www.daviddarling.info/ encyclopedia/A/Avogadro.html

http://www.askiitians.com/iit-jee-states-of-matter/gas-laws-and-properties-of-gases/

http://chemistryhungergames/

http://www.docstoc.com/docs/116195446/Ideal-Gas-Law-from-