เอกสารประกอบการเรยน รายวชา ฟสกส6 เรอง สมบตของแกส หนา 1

รายวชา ฟสกส6

ใบความร 6 ผลการเรยนรท 6

ระดบชน ม. 6 ใชประกอบแผนจดการเรยนรท 6 ความสมพนธระหวางปรมาตร ความดน และอณหภมของแกส

จากการศกษาเรองสาร สถานะของสารเมอพจารณาโมเลกลของสาร จะไดวาแกสจะมระยะหางระหวางโมเลกลมากทสด เมอเทยบกบรศมของโมเลกล ท าใหแรงดงดดระหวางโมเลกลมคานอยมาก เมอเทยบกบ ของแขง และ ของเหลว ดงนนการพจารณาเกยวกบแกส จะตองพจารณา ใหแกส เปนแกสในอดมคต (Ideal gas) ซงจะมสมบตดงน 1. ไมมแรงกระท าระหวางโมเลกลของแกส ยกเวนเมอเกดการชนกนเทานน จงไมมพลงงานศกย จะมแตพลงงานจลนเทานน 2. โมเลกลเปนทรงกลม มขนาดเลกมาก และเทากนทกโมเลกล ท าใหโมเลกลสามารถอยไดทกแหงในภาชนะ 3. ไมวาโมเลกลของแกสจะชนกนเองหรอชนกบผนงภาชนะทบรรจ ถอวาเปนการชนแบบยดหยนสมบรณ คอไมมการสญเสยพลงงานจลนหลงการชน ท าใหโมเลกลของแกสมอตราเรวคงตว

สารทอยในสถานะแกส โมเลกลโมเลกลจะเคลอนทไดอยางอสระและฟงกระจายเตมภาชนะทบรรจ และพบวาปรมาตรของแกสขนกบความดน อณหภม และมวล สมการทแสดงความสมพนธระหวางปรมาณทงหลายเรยกวา กฏของแกส ซงพฒนาปรบปรงมาจากกฏของบอยลและชารล ปจจบนแกสอาจแบงออกไดเปนสามชนด ดงน

1. แกสอะตอมเดยว (monatomic gas) หนงโมเลกลของแกสชนดนประกอบดวยอะตอมเพยงอะตอมเดยวเชน แกสฮเลยม(He) นออน(Ne) อารกอน(Ar)

2. แกสอะตอมค (diatomic gas) หนงโมเลกลของแกสชนดนประกอบดวยอะตอม 2 อะตอม เชน แกสไฮโดรเจน(H2) ออกซเจน (O2) ไนโตรเจน(N2)

3. แกสหลายอะตอม หนงโมเลกลของแกสชนดนประกอบดวยอะตอมตงแต 3 อะตอม ขนไป เชนแกสโอโซน(O3) มเทน(CH4) แอมโมเนย(NH3) ซลเฟอรไดออกไซด(SO2)

เลขอโวกาโดร (Avogadro’s number, NA) คอ จ านวนอะตอมของคารบอน 12 (C-12) ซงมมวลรวมกนได 12 กรม พอด

สารทมจ านวนโมเลกลชนดชนดเดยวกนรวมกนได NA โมเลกลจะบญญตไววา 1 โมล (mole) ปจจบนพบวา NA มคาเทากบ 6.02 x 1023 โมเลกลตอโมล

NA = 6.02 x 1023 mole -1 นนคอ แกส ไฮโดรเจน 6.02 x 1023 โมเลกล คอ 1 โมลของแกสไฮโดรเจน แกส ออกซเจน 12.04 x 1023 โมเลกล คอ 2 โมลของแกสออกซเจน แกส ไนโตรเจน 3.01 x 1023 โมเลกล คอ 0.5 โมลของแกสไนโตรเจน

จากความสมพนธ 𝑛 =𝑁

𝑁𝐴

เมอ N เปนจ านวนโมเลกลของแกส n เปนจ านวนโมลของแกส

และมวลของแกสชนดตางๆ จ านวน 1 โมล เรยกวา มวลโมลาร (M) ของแกส ถา m เปนมวลของแกส 1 โมเลกล จะไดวา 𝑀 = 𝑚𝑁𝐴

ตาราง แสดงโมเลกลของแกสชนดตาง ๆ

แกส มวลโมลาร(g/mole) He Ne Ar H2 N2

O2 Cl2

4.00 20.00 40.00 2.00 28.00 32.00 71.00

เอกสารประกอบการเรยน รายวชา ฟสกส6 เรอง สมบตของแกส หนา 2

กฎของบอยล (Boyle’s Law)

เมอทดลองโดยใชกระบอกฉดยาและปด ปลายกระบอกฉดยา เมอกดกานกระบอกฉดยา ท าใหปรมาตรของแกสในกระบอกฉดยาลดลง และเมอปลอยมอกานกระบอกฉดยาจะเลอนกลบสต าแหนงเดม ในท านองเดยวกนเมอดงกานกระบอกฉดยาขน ท าใหปรมาตรของแกสในกระบอกฉดเพมขน และเมอปลอยมอกานกระบอกฉดยาจะเลอนกลบสต าแหนงเดม สามารถใชทฤษฎจลนของแกสอธบายไดวา เมอปรมาตรของแกสในกระบอกฉดยาลดลง ท าใหโมเลกลของแกสอยใกลกนมากขน จงเกดการชนกนเองและชนผนงภาชนะมากขน เปนผลใหความดนของแกสในกระบอกฉดยาเพมขนเมอเทยบกบตอนเรมตน ในทางตรงกนขามการเพมปรมาตรของแกสในกระบอกฉดยาท าใหโมเลกลของแกส อยหางกน การชนกนเองของโมเลกลของแกสและการชนผนงภาชนะนอยลง ความดนของแกสในกระบอกฉดยาจงลดลง

นกวทยาศาสตรไดท าการทดลองเพอศกษาความสมพนธระหวางปรมาตรกบความดนของแกส โดยควบคมใหอณหภมคงท ไดผลดงตารางตอไปน

การทดลอง ครงท

ปรมาตร (V , dm3)

ความดน (P , mmHg)

PV (mmHg. cm3)

1 5.00 760 3.80 x 103 2 10.00 380 3.80 x 103 3 15.00 253 3.80 x 103 4 20.00 191 3.82 x 103 5 25.00 151 3.78 x 103 6 30.00 127 3.81 x 103 7 35.00 109 3.82 x 103 8 40.00 95 3.80 x 103 9 45.00 84 3.78 x 103

เอกสารประกอบการเรยน รายวชา ฟสกส6 เรอง สมบตของแกส หนา 3

จากผลการทดลองในตารางพบวา ผลคณของความดนกบปรมาตร (PV) ของแกสในการทดลองแตละครงมคาคอนขางคงท และเมอเขยนกราฟแสดงความสมพนธระหวางความดนกบปรมาตรของแกสจะไดดง รปตอไปน

จากขอมลในตารางและจากกราฟพบวาขณะท อณหภมคงท ถาปรมาตรของแกสเพมขนจะท าใหความดนของแกสลดลง และเมอปรมาตรของแกสลดลง ความดนของแกสจะเพมขน

รอเบรต บอยล (Robert Bolye) นกเคมชาวองกฤษ ไดศกษาเกยวกบการเปลยนปรมาตรของแกสในป ค.ศ. 1662 (พ.ศ. 2205) และสรปเปนกฎเรยกวา “กฎของบอยล” ซงมสาระส าคญดงน

“เมออณหภมและมวลของแกสคงท ปรมาตรของแกสจะแปรผกผนกบความดน”

http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/gaslaw/boyles_law.swf

ถาให P แทนความดนของแกส V แทนปรมาตรของแกส ความสมพนธตามกฎของบอยลเขยนแสดงความสมพนธไดดงน

V P1

คาคงท k ใน สมการนขนอยกบอณหภม ปรมาตร มวลของแกส และลกษณะเฉพาะของแกสแตละชนด และจากผลการทดลองพบวาผลคณระหวางปรมาตและความดนของแกสมคาคงทเสมอ ดงนนถาให P1 และ V1 เปนความดนและปรมาตรทสภาวะท 1 จะไดวา

P1V1 = k ………. (1)

และถาให P1 และ V1 เปนความดนและปรมาตรทสภาวะท 1 จะไดวา

P2V2 = k ………. (2)

เอกสารประกอบการเรยน รายวชา ฟสกส6 เรอง สมบตของแกส หนา 4 (1) = (2) P1V1 = P2V2

ผลทไดจากกฎของบอยลเมอน ามาเขยนกราฟโดยใหความดนเปนแกนตง และปรมาตรเปนแกนนอนจะไดกราฟ

จากกราฟถาอณหภมเปลยนไปจะไดกราฟทมลกษณะไฮเปอรโบลาและพบวาอณหภมยงสงขน ลกษณะของเสนกราฟเกอบจะเปนเสนตรง

จากกราฟน กราฟแตละเสนแสดงความสมพนธระหวางความดนกบปรมาตรทตางกน และไดกราฟทมลกษณะเปนเสนโคง ซงไมสามารถบอกไดชดเจนวาเปนไปตามกฎของบอยลหรอไม

แตถาเขยนกราฟระหวางความดนกบสวนกลบของปรมาตรจะไดกราฟทเปนเสนตรง ซงถาหากมการเบยงเบนเกดขน เสนจะเบนออกจากแนวเสนตรงอยางเหนไดชด

ตวอยางท 1 แกสจ านวน 15 g มปรมาตร 10 ลตร ทความดน 150 mmHg เมออณหภมคงท ถาเปลยนความดนเปน 50 mmHg แกสจะมปรมาตรเทาใด

วธท า P1 = 150 mmHg , P2 = 50 mmHg

V1 = 10 ลตร , V2 = ?

จากสตร P1V1 = P2V2

150 x 10 = 50 x V2

V2 = 30 ลตร

ตวอยางท 2 ในกระบอกสบมอากาศปรมาตรระดบหนง วดความดนอากาศได 2.4 x 105 นวตนตอตารางเมตร เมออดอากาศใหม

ปรมาตรเปน 76

ของปรมาตรเดม อยากทราบขณะนนความดนอากาศจะเปนเทาใด เมออณหภมของอากาศในกระบอกสบคงท

วธท า จาก P1V1 = P2V2

( 2.4 x 105 N/m2 )( V ) = ( P2 )( 76

V )

P2 = V

76

) V()N/m 10x 2.4 ( 25 = 2.8 x 105 N/m2

ตอบ ความดนอากาศจะเปน 2.8 x 105 นวตนตอตารางเมตร

เอกสารประกอบการเรยน รายวชา ฟสกส6 เรอง สมบตของแกส หนา 5

กฎของชารล (Charle’s Law)

ในการทดลองจมกระบอกฉดยา ซงบรรจน าจ านวนหนงลงในน ารอน น าในกระบอกฉดยาจะถกดนออก ในทางตรงกนขาม ถาจมกระบอกฉดยาลงในน าเยน น าจากภายนอกจะเขาไปแทนทอากาศในกระบอกฉดยา นนคอ การเพมอณหภมมผลใหปรมาตรของแกสเพมขน และการลดอณหภมมผลใหปรมาตรของแกสลดลงดวย แสดงวาอณหภมมผลตอการเปลยนแปลงปรมาตรของแกส การเปลยนแปลงนใชทฤษฎจลนของแกสอธบายไดวา การเพมอณหภมมผลท าใหพลงงานจลนเฉลยของแกสเพมขน โมเลกลของแกสจงเคลอนทเรวขน ท าใหโมเลกลชนกนเองและชนผนงภาชนะมากขน รวมทงพลงงานในการชนกนสงขนดวย เปนผลใหความดนของแกสในกระบอกฉดยาสงขนดวย จงดนน าออกจากกระบอกฉดยาจนความดนของแกสภายในเทากบภายนอก จงสงเกตเหนวาแกสในกระบอกฉดยามปรมาตรเพมขน ในกลบกนเมอลดอณหภม พลงงานจลนเฉลยของแกสในกระบอกฉดยาจะลดลง ท าใหการชนกนเองระหวางโมเลกลของแกสและการชนผนงภาชนะนอยลง รวมทงพลงงานในการชนลดลง ความดนของแกสในกระบอกฉดยาจงต า อากาศภายนอกซงมความดนสงกวาจงดนน าใหเขาไปในกระบอกฉดยา ความดนภายในจงเพมขนจนเทากบความดนภายนอก จงสงเกตเหนวาปรมาตรของแกสในก ระบอกฉดยาลดลงจนกระทงคงท จงสรปไดวา อณหภมเปนอกปจจยหนงทมผลตอการเปลยนปรมาตรของแกส

จากผลการทดลองพบวาเมอน า ขอมลมาเขยนกราฟ จะไดกราฟเสนตรงทมความชน (Slope) คงท และท าใหคาดคะเนไดวา ถาลดอณหภมของแกสลงเรอย ๆ แกสจะไมมปรมาตร หรอมปรมาตรเปนศนยทอณหภม –273OC แตโดยความเปนจรงแกสจะไมสามารถมปรมาตรเปนศนยได เนองจากเมอลดอณหภมลงเรอย ๆ แกสจะเปลยนสถานะเปนของเหลวกอนทอณหภมจะถง –273OC ซงนกวทยาศาสตรไดก าหนดใหอณหภม –273OC มคาเทากบ 0 เคลวน (K) โดยมความสมพนธดงน

T = 273 + tOC

เมอทดลองศกษาการเปลยนปรมาตรของ แกสเมอเปลยนอณหภม พบความสมพนธระหวางปรมาตรแกสกบอณหภมในหนวยองศาเซลเซยสและในหนวย เคลวน ดงตาราง

การทดลองครงท T ( OC ) T ( K ) V (cm3) V/T (cm3/K) 1 10 283 100 0.35 2 50 323 114 0.35 3 100 373 132 0.35 4 200 473 167 0.35

เอกสารประกอบการเรยน รายวชา ฟสกส6 เรอง สมบตของแกส หนา 6 จากตารางจะเหนวา เมอเปลยนอณหภมในหนวยเซลเซยสเปนหนวยเคลวน อตราสวนระหวางปรมาตรกบอณหภมเคลวนจะมคาคงท

จาก–อา เลกซองเดร–เซซา ชารล (Jacqes A.C. Charles) นกวทยาศาสตรชาวฝรงเศส ไดศกษาความสมพนธระหวางอณหภมกบปรมาตรแกส ในป ค.ศ.1778 (พ.ศ.2321) และสรปความสมพนธเปนกฎ เรยกวา กฎของชารล ซงมใจความ ดงน

“เมอมวลและความดนของแกสคงท ปรมาตรของแกสจะแปรผนตรงกบอณหภมเคลวน”

จากกฎของชารล สามารถเขยนเปนความสมพนธไดดงน

V T

V = k T

TV

= คาคงตว = k

อางอง http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/gaslaw/charles_law.swf

เอกสารประกอบการเรยน รายวชา ฟสกส6 เรอง สมบตของแกส หนา 7

เนองจากอตราสวนระหวาง V กบ T คงท ดงนน

1

1TV

= 2

2TV

ถาให V1 เปนปรมาตรของแกสทอณหภม T1

V2 เปนปรมาตรของแกสทอณหภม T2

ตวอยางท 3 แกสชนดหนงมปรมาตร 80 cm3 ทอณหภม 45OC แกสนจะมปรมาตรเทาใดทอณหภม 0 OC ถาความดนคงท

วธท า V1 = 80 cm3 V2 = ? T1 = 273 + 45 = 318 K T2 = 273 + 0 = 273 K

1

1TV

= 2

2TV

V2 = 68.68 cm3

ตวอยางท 4 แกสชนดหนงมปรมาตร 30 ลตร ทอณหภม 25 OC ถาความดนคงท แกสนจะมปรมาตรเทาใดเมออณหภมเปลยนไปเปน 100 OC

วธท ำ V1 = 30 ลตร V2 = ? T1 = 273 + 25 = 298 K T2 = 273 + 100 = 373 K

1

1TV

= 2

2TV

V2 = 30.55 ลตร

ตวอยางท 5 แกสชนดหนงทถกบงคบใหมความดนคงทและอณหภมของแกสถกท าใหเพมขนจาก 37C เปน 147C ปรมาตรของแกสจะเปลยนไปจนเปนอตราสวนเทาใดของปรมาตรเดม

วธท า จาก 1

1TV

= 2

2TV

เอกสารประกอบการเรยน รายวชา ฟสกส6 เรอง สมบตของแกส หนา 8

แทนคา 37 273

V1

= 147 273

V2

V2 = 310420

V1

V2 = 3142

V1

ตอบ ปรมาตรของแกสจะเปลยนไปจนเปน 3142

ของปรมาตรเดม

กฎของเกย-ลสแซก (Gay-lussac's law)

เกย–ลสแซกไดท าการทดลองเพมเตมตอไป โดยใหปรมาตรของแกสคงท เพอทจะหาความสมพนธระหวางความดนกบอณหภม ผลทไดคอ ความดนของแกสใด ๆ จะแปรผนตรงกบอณหภมเมอปรมาตรคงท

ดงนน P T

TP

= คาคงตว

1

1TP

= 2

2TP

http://cfbt-us.com/wordpress/wp-content/uploads/2010/04/charles_law.jpg ตวอยาง 6 ในการสบอากาศปรมาณหนงเขายางรถยนต ท าใหอากาศภายในมความดน 1.5 x 105 นวตนตอตารางเมตร ทอณหภม 27 องศาเซลเซยส เมอรถเคลอนทดวยความเรวสงอณหภมรอนขน อณหภมของอากาศในยางรถยนตเพมขนเปน 177 องศาเซลเซยส ถาปรมาตรอากาศในยางรถยนตเปลยนแปลงนอยมากจนถอไดวาคงตว ความดนของอากาศในยางรถยนตจะมคาเพมขนเปนเทาไร

วธท า จาก 1

1TP =

2

2TP

K 27 273

N/m 10x 1.5 25

=

K 177 273P2

P2 = K 300N/m 10x 1.5 25

x 450 K

P2 = 2.25 x 105 N/m2 ตอบ ความดนของอากาศในยางรถยนตจะมคาเพมขนเปน 2.25 x 105 นวตนตอตารางเมตร

เกดอะไรขน เมอน า กฎทง 3 มารวมกน

เอกสารประกอบการเรยน รายวชา ฟสกส6 เรอง สมบตของแกส หนา 9 เมอน าความสมพนธทงสามมารวมกน จะได

V P1

V T P T

TPV

= คาคงตว

1

11TVP

= 2

22TVP

……………..*******

ตวอยางท 7 ฟองอากาศมปรมาตร 0.4 x 10 – 6 ลกบาศกเมตร อยใตสระน าลก 25 เมตร ไดลอยขนมา ณ ผวน า ถาอณหภมใตสระเปน 7 องศาเซลเซยส และบรเวณผวน าเปน 37 องศาเซลเซยส ความดนอากาศเหนอผวน าเปน 105 นวตนตอตารางเมตร ปรมาตรของฟองอากาศกอนจะโผลพนน ามคาประมาณกลกบาศกเมตร ( น า = 103 kg/m3)

วธท า จาก 1

11TVP

= 2

22TVP

แทนคา 7) (273

)mx100.4 )(m 25 )(m/s )(10 kg/m(10 36-233

=

37)(273))(VN/m (10 2

25

V2 = 1.11x 10- 6 m3 ตอบ ปรมาตรของฟองอากาศกอนจะโผลพนน ามคาประมาณ 1.11x 10- 6 ลกบาศกเมตร กฏของแกส

เมอรวมกฏของบอยลและกฏของชารล จะได 𝑉 ∝𝑇

𝑃 หรอ

𝑉𝑃

𝑇= คาคงตว

และสมการแสดงความสมพนธระหวางสภาวะสมดลของแกสในสถานะ 1 และ 2 คอ 𝑉1𝑃1

𝑇1=

𝑉2𝑃2

𝑇2

สมการขางบนจะใชไดถาความดน (P) ไมสงจนเกนไป และอณหภม (T) ไมต าจนเกนไป และจากการทดลองโดยใชแกสหลายชนดและหลายปรมาตรพบวาคาคงตวในสมการแปรผนโดยตรงกบจ านวนโมล ( n ) ของแกส นนคอ

𝑃1𝑉1

𝑇1∝ 𝑛

𝑃𝑉

𝑛𝑇= 𝑅

โดย R เปนคาคงตว เรยกวา คาคงตวของแกส จากการทดลองพบวา R = 8.31 J/mole-K ดงนนจะได 𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇 สมการนเรยกวา “กฏของแกสอดมคต” และแกสทมการเปลยนแปลงสอดคลองกบสมการนเรยกวา แกสอดมคต

ถาแทน 𝑛 =𝑁

𝑁𝐴 และ 𝑘𝐵 =

𝑅

𝑁𝐴

𝑘𝐵 เรยกวา คาคงตวของโบลตซมนน (Boltzmann’s Constant) kB = 1.38 x 10-23 J/K กฏของแกสอดมคต จงสามารถเขยนไดอกรปหนง คอ 𝑃𝑉 = 𝑁𝑘𝐵𝑇 โดย N เปนจ านวนโมเลกลทงหมด

เอกสารประกอบการเรยน รายวชา ฟสกส6 เรอง สมบตของแกส หนา 10

หรอเขยนไดอกแบบ 𝑃1𝑉1

𝑛1𝑇1=

𝑃2𝑉2

𝑛2𝑇2 หรอ

𝑃1𝑉1

𝑁1𝑇1=

𝑃2𝑉2

𝑁2𝑇2

ถารความหนาแนน 𝑃1

𝜌1𝑇1=

𝑃2

𝜌2𝑇2

กฏของแกสนสามารถน าไปใชกบแกสผสมทยงไมท าปฏกรยาเคมกนได ตวอยางเชน ถาแกสในภาชนะทมปรมาตร V

ประกอบดวยแกสชนดท n โมลตามล าดบกฏของแกสน คอ PV = (n1+ n2 + n3)RT

โดย P เปนความดนรวม T อณหภมเคลวนรวม ของแกสน

𝑃 =𝑛1𝑅𝑇

𝑉+

𝑛2𝑅𝑇

𝑉+

𝑛3𝑅𝑇

𝑉

P = P1+P2+P3 โดย P1, P2 และ P3 คอ ความดนยอยของแกสทงสามชนด และในกรณนอาจเขยนสมการไดอกแบบวา

PV = (N1+ N2 +N3 )kBT โดย N1, N2 และ N3 คอจ านวนโมเลกลของแกสแตละชนด ตวอยางท 8 จงหาความดนของแกสไนโตรเจน จ านวน 28 มลลกรม ในภาชนะทมปรมาตร 4,000 ลกบาศกเมตร ทอณหภม 37 องศาเซลเซยส

PV = nRT

PV = Mm

RT

P( 4,000 x 10- 6 m3 ) = ( g14

g 10x 28 3 - )( 8.314 J/mol.K)( 273+37 K)

P = 1,288.67 N/m2 P = 1.29x103 N/m2

ตอบ ความดนของแกสไนโตรเจนมคาประมาณ 1.29x103 นวตนตอตารางเมตร ตวอยางท 9 จงหาจ านวนโมเลกลของอากาศ ในหองหนงทมอณหภม 27 องศาเซลเซยส จ านวน 5 ลกบาศกเซนตเมตร ทความดน 105 นวตนตอตารางเมตร วธท า จาก PV = NkB T

( 105 N/m2 )( 5 x 10- 6 m3 ) = N ( 1.38 x 10- 23 J/K )( 273 + 27 K ) N = 1.21x1020 โมเลกล

ตอบ อากาศในหองนจ านวน 5 ลกบาศกเซนตเมตรจะม ประมาณ 1.21x1020 โมเลกล

รายวชา ฟสกส6 ใบงาน 6.1

ผลการเรยนรท 6 Physics 6 ใชประกอบแผนจดการเรยนรท 6 ระดบชน มธยมศกษาปท 6 5 คะแนน ( A ) เวลา 10 นาท

เรอง สมบตของแกส

เอกสารประกอบการเรยน รายวชา ฟสกส6 เรอง สมบตของแกส หนา 11 1. ใหนกเรยนเลอกแสดงความคดเหนเกยวกบ การบรรจแกสลงไปในถง ตองค านงถงสงใดบาง ……………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………….

รายวชา ฟสกส6 ใบงาน 6.2

ผลการเรยนรท 6 Physics 6 ใชประกอบแผนจดการเรยนรท 6 ระดบชน มธยมศกษาปท 6 5 คะแนน ( P ) เวลา 40 นาท

เรอง สมบตของแกส

1. ใหนกเรยนสรปสาระส าคญทไดจากการสบคน ขอมล ลงในสดจดบนทก 1. กฎของบอยล (Boyle’s law) 2. กฎของชารล (Charles’ law) 3. กฎของเก-ลแซก (Gay-Lussac’s law) 2. ใหนกเรยนเตมค าตอบทถกตองลงในชองวางตอไปน 1. เมออณหภมคงตว พบวาปรมาตรจะแปรผกผนกบความดน ขอความนคอกฎของใคร ……………………… 2. กฎในขอ 1 น สามารถเขยนอยในรปความสมพนธไดดงน …………………………………………………. 3. เมอความดนคงตว พบวาปรมาตรจะแปรผนตรงกบอณหภม ขอความนคอกฎของใคร ……………………… 4. กฎในขอ 3 น สามารถเขยนอยในรปความสมพนธไดดงน …………………………………………………. 5. เมอปรมาตรคงตว พบวาความดนจะแปรผนตรงกบอณหภม ขอความนคอกฎของใคร ……………………… 6. กฎในขอ 5 น สามารถเขยนอยในรปความสมพนธไดดงน …………………………………………………. 7. ความสมพนธระหวางความดน ปรมาตร และอณหภมของแกสในอดมคต สามารถรวมเปนสมการไดดงน

…………………………………………………………………………………………………………………... 8. ความสมพนธระหวางความดน ปรมาตร และอณหภมของแกสในอดมคต สามารถรวมเปนสมการไดดงน

( เมอ ทราบเกยวกบจ านวนโมล ) …………………………………………………………………………... 9. ความสมพนธระหวางความดน ปรมาตร และอณหภมของแกสในอดมคต สามารถรวมเปนสมการไดดงน

( เมอ ทราบเกยวกบจ านวนโมเลกล ) …………………………………………………………………………... 10. n ใชแทน ….…………………. สวน N ใชแทน ……………………… เกยวกบ เรอง สมบตของแกส รายวชา ฟสกส6

ใบงาน 6.3 ผลการเรยนรท 6

Physics 6 ใชประกอบแผนจดการเรยนรท 6 ระดบชน มธยมศกษาปท 6 5 คะแนน ( A ) เวลา 10 นาท

เรอง สมบตของแกส

เอกสารประกอบการเรยน รายวชา ฟสกส6 เรอง สมบตของแกส หนา 12 1. ในการสบอากาศปรมาณหนงเขายางรถยนต ท าใหอากาศภายในมความดน 2 x 105 นวตนตอตารางเมตร ท

อณหภม 37 องศาเซลเซยส เมอรถเคลอนทดวยความเรวสงอณหภมรอนขน อณหภมของอากาศในยางรถยนตเพมขนเปน 127 องศาเซลเซยส ถาปรมาตรอากาศในยางรถยนตเปลยนแปลงนอยมากจนถอไดวาคงตว ความดนของอากาศในยางรถยนตจะมคาเพมขนเปนเทาไร

วธท า จาก 1

1TP

= 2

2TP

37 273

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

= ............. 273

P2

P2 = 310

10x 2 5 x ………… = 2.58 x 105 N/m2

2. ในกระบอกสบมอากาศปรมาตรระดบหนง วดความดนอากาศได 3.2 x 105 นวตนตอตารางเมตร เมออดอากาศใหม

ปรมาตรเปน 118

ของปรมาตรเดม อยากทราบขณะนนความดนอากาศจะเปนเทาใด เมออณหภมของอากาศใน

กระบอกสบคงท วธท า จาก P1V1 = P2V2 ( ……. x 105 N/m2 )( V ) = ( P2 )( …… V )

P2 = ................

) V()N/m ..................... ( 2= 4.4 x 105 N/m2

3. กระบอกสบอนหนง มพนทหนาตด 100 ตารางเซนตเมตร บรรจอากาศไวภายในทความดนบรรยากาศ Pa และม

ปรมาตร V ถาเราน ามวล 400 กโลกรม มากดลกสบไว ปรมาตรภายในกระบอกสบจะลดลงเหลอเทาใด ( ให g = 10 m/s2 และ Pa = 1 x 105 N/m2 )

วธท า จาก P1V1 = P2V2

( 1 x 105 N/m2 )( V ) = ( 1 x 105 N/m2 + 24-

2

m 10x ............

)m/s 10 kg)(.(......... )V2

V2 = 0.2V 4. แกสชนดหนงทถกบงคบใหมความดนคงทและอณหภมของแกสถกท าใหเพมขนจาก 27C เปน 127C ปรมาตร

ของแกสจะเปลยนไปจนเปนเทาใดของปรมาตรเดม ( ตอบ 1.33ของปรมาตรเดม)

วธท า จาก 1

1TV

= 2

2TV

แทนคา ......... 273

V1

= ............ 273

V2

V2 = ...................

V1 = 1.33 V1

5. ฟองอากาศมปรมาตร 0.7 x 10 – 6 ลกบาศกเมตร อยใตสระน าลก 30 เมตร ไดลอยขนมา ณ ผวน า ถาอณหภมใต

สระเปน 7 องศาเซลเซยส และบรเวณผวน าเปน 27 องศาเซลเซยส ความดนอากาศเหนอผวน าเปน 105 นวตนตอตารางเมตร ปรมาตรของฟองอากาศกอนจะโผลพนน ามคาประมาณกลกบาศกเมตร( น า = 103 kg/m3)

เอกสารประกอบการเรยน รายวชา ฟสกส6 เรอง สมบตของแกส หนา 13

วธท า จาก 1

11TVP

= 2

22TVP

แทนคา 7) (273

)m10.........x )(..m )(........m/s )(10 kg/m(10 36-233

=

27)(273))(VN/m (10 2

25

V2 = ………………. m3 6. แกสออกซเจนหนก 40 กรม บรรจอยในกระบอกซงมลกสบอยขางใน ท าใหเกดความดน 3 x 105 นวตนตอ

ตารางเมตรและอณหภม 87 องศาเซลเซยสปรมาตรของแกสออกซเจนในขณะนจะมคาประมาณกลกบาศกเมตร ( R คอ คานจแกส = 8.3 J/mol.K )

วธท า จาก PV = nRT

แทนคา ( 3x105 N/m2 )V = (32

........)(8.3 J/mol.K)( 273 + ………. )

V = ……………… m3 7. อากาศในหองหนง มอณหภม 37 องศาเซลเซยส มความดน 1.01 x 105 นวตนตอตารางเมตร จงค านวณหาจ านวน

โมเลกลของอากาศในปรมาตร 0.5 ลกบาศกเมตร ( kB คอ คาคงตวของโบลตซมนน = 1.38 x 10- 23 J/K )

วธท า จาก PV = NkBT แทนคา ( 1.01 x 105 N/m2)( …….. m3 ) = N ( 1.38 x 10-23 J/K)( 273 + ……… ) N = ………………. โมเลกล

รายวชา ฟสกส6 แบบฝกทกษะ 6

ผลการเรยนรท 6 Physics 6 ใชประกอบแผนจดการเรยนรท 6 ระดบชน มธยมศกษาปท 6 5 คะแนน ( P ) เวลา 20 นาท

เรอง สมบตของแกส

1. ในการสบอากาศปรมาณหนงเขายางรถยนต ท าใหอากาศภายในมความดน 3 x 105 นวตนตอตารางเมตร ทอณหภม 27 องศาเซลเซยส เมอรถเคลอนทดวยความเรวสงอณหภมรอนขน อณหภมของอากาศในยางรถยนตเพมขนเปน 117 องศาเซลเซยส ถาปรมาตรอากาศในยางรถยนตเปลยนแปลงนอยมากจนถอไดวาคงตว ความดนของอากาศในยางรถยนตจะมคาเพมขนเปนเทาไร ( ตอบ 3.9 x 105 นวตนตอตารางเมตร )

วธท า จาก 1

1TP

= 2

2TP

เอกสารประกอบการเรยน รายวชา ฟสกส6 เรอง สมบตของแกส หนา 14 2. ในกระบอกสบมอากาศปรมาตรระดบหนง วดความดนอากาศได 2.7 x 105 นวตนตอตารางเมตร เมออด

อากาศใหมปรมาตรเปน 53

ของปรมาตรเดม อยากทราบขณะนนความดนอากาศจะเปนเทาใด เมออณหภมของ

อากาศในกระบอกสบคงท ( ตอบ 4.5 x 105 นวตนตอตารางเมตร ) วธท า จาก P1V1 = P2V2 3. กระบอกสบอนหนง มพนทหนาตด 100 ตารางเซนตเมตร บรรจอากาศไวภายในทความดนบรรยากาศ Pa และม

ปรมาตร V ถาเราน ามวล 300 กโลกรม มากดลกสบไว ปรมาตรภายในกระบอกสบจะลดลงเหลอเทาใด ( ให g = 10 m/s2 และ Pa = 1 x 105 N/m2 ) ( ตอบ ลดลงเหลอ 0.25V )

วธท า จาก P1V1 = P2V2 4. แกสชนดหนงทถกบงคบใหมความดนคงทและอณหภมของแกสถกท าใหเพมขนจาก 27C เปน 177Cปรมาตรของ

แกสจะเปลยนไปจนเปนอตราสวนเทาใดของปรมาตรเดม ( ตอบ 1.5ของปรมาตรเดม )

วธท า จาก 1

1TV

= 2

2TV

5. ฟองอากาศมปรมาตร 1 x 10 – 6 ลกบาศกเมตร อยใตสระน าลก 20 เมตร ไดลอยขนมา ณ ผวน า ถาอณหภมใต

สระเปน 7 องศาเซลเซยส และบรเวณผวน าเปน 27 องศาเซลเซยส ความดนอากาศเหนอผวน าเปน 105 นวตนตอตารางเมตร ปรมาตรของฟองอากาศกอนจะโผลพนน ามคาประมาณกลกบาศกเมตร( น า = 103 kg/m3)

( ตอบ 3.21 x 10 – 6 ลกบาศกเมตร )

วธท า จาก 1

11TVP

= 2

22TVP

เอกสารประกอบการเรยน รายวชา ฟสกส6 เรอง สมบตของแกส หนา 15 6. แกสออกซเจนหนก 64 กรม บรรจอยในกระบอกซงมลกสบอยขางใน ท าใหเกดความดน 3 x 105 นวตนตอ

ตารางเมตรและอณหภม 77 องศาเซลเซยสปรมาตรของแกสออกซเจนในขณะนจะมคาประมาณกลกบาศกเมตร ( R คอ คานจแกส = 8.3 J/mol.K ) ( ตอบ 0.02 ลกบาศกเมตร )

วธท า จาก PV = nRT 7. อากาศในหองหนง มอณหภม 21 องศาเซลเซยส มความดน 1.01 x 105 นวตนตอตารางเมตร จงค านวณหาจ านวน

โมเลกลของอากาศในปรมาตร 1 ลกบาศกเมตร ( kB คอ คาคงตวของโบลตซมนน = 1.38 x 10- 23 จลตอเคลวน ) ( ตอบ 2.49 x 1025 โมเลกล )

วธท า จาก PV = NkBT