พลังงาน ทรัพยากรและสิ่งแวดล้อม

พ ลั ง ง า น ท รั พ ย า ก ร แ ล ะ สิ่ ง แ ว ด ล้ อ ม (Energy, Resources and Environment Conservation) รหัสวชิ า 20001 10002 หน่วยกิต (2-0-2) หลกั สูตรประกาศนียบตั รวชิ าชีพ พุทธศกั ราช 2562 ช่ือผู้สอน นางสาวชวนคดิ เสนาะสลงุ แผนกวชิ าสามญั สัมพนั ธ์ หมวดวทิ ยาศาสตร์

หน่วยการเรียนรู้ ชื่อวชิ า : พลงั งาน ทรัพยากรและสิ่งแวดล้อม รหสั วชิ า : 20001-1002 ระดบั ช้ัน : ปวช. หน่วยกติ (ช่ัวโมง) : (2-0-2) ชั่วโมงรวม : 36 ช่ัวโมง ช่ัวโมง/สัปดาห์ : 2 ช่ัวโมง จุดประสงคร์ ายวชิ า เพอื่ ให้ 1. เขา้ ใจหลกั การวธิ ีการป้องกนั แกไ้ ขปัญหาและการอนุรักษพ์ ลงั งาน ทรัพยากรและส่ิงแวดลอ้ ม 2. สามารถประยกุ ตใ์ หห้ ลกั การและวธิ ีการเพ่อื ป้องกนั แกไ้ ขปัญหาและอนุรักษพ์ ลงั งาน ทรัพยากรและส่ิงแวดลอ้ ม ในงานอาชีพ 3. มเี จตคติทีด่ ีต่อการอนุรักษพ์ ลงั งานทรัพยากรและสิ่งแวดลอ้ ม 4. สมรรถนะรายวชิ า 1. แสดงความรู้เกีย่ วกบั พลงั งาน ทรัพยากรและส่ิงแวดลอ้ ม หลกั การและวิธีการป้องกนั แกไ้ ขปัญหาและ อนุรักษพ์ ลงั งาน ทรัพยากรและสิ่งแวดลอ้ ม 2. วเิ คราะห์สภาพปัญหาและผลกระทบท่ีเกิดจากการใชพ้ ลงั งาน ทรัพยากรและส่ิงแวดลอ้ ม 3. วางแผนป้องกนั แกไ้ ขปัญหาและผลกระทบที่เกิดจากการใชพ้ ลงั งาน ทรัพยากรและสิ่งแวดลอ้ ม คาอธบิ ายรายวชิ า ศกึ ษาเก่ียวกบั พลงั งาน ทรัพยากรและส่ิงแวดลอ้ ม ประเภทของพลงั งาน ทรัพยากรและสิ่งแวดลอ้ ม ความสมั พนั ธข์ องพลงั งาน ทรัพยากรและส่ิงแวดลอ้ มกบั การดารงชีวติ การใชป้ ระโยชน์ของพลงั งาน พลงั งาน ทดแทนและทรัพยากร สถานการณ์ปัญหาและผลกระทบทีเ่ กิดจากการใชพ้ ลงั งานและทรัพยากร แนวทางป้องกนั และแกไ้ ขปัญหาพลงั งาน ทรัพยากรและส่ิงแวดลอ้ ม หลกั การและวิธีการอนุรักษพ์ ลงั งาน ทรัพยากรและสิ่งแวดลอ้ ม กฎหมายและนโยบายท่ีเกี่ยวขอ้ ง

หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 พลงั งานและประเภทของพลงั งาน ความหมายของพลงั งาน พลงั งาน )Energy) หมายถึง ความสามารถของสิ่งใดส่ิงหน่ึงท่ีจะทางานไดง้ าน )Work) เป็นผลของ การกระทาของแรงเป็นเหตุใหส้ ิ่งน้นั เคล่ือนท่ี เช่น เปลวไฟท่ีเผากาน้าจะเปลี่ยนน้าใหเ้ ป็นไอน้าและแรงดนั ไอน้าจะดนั ฝากาน้าเผยอข้นึ ได้ งานเช่นน้ีเรียกว่า พลงั งาน รถไฟเคลอ่ื นที่ไดเ้ พราะมพี ลงั งาน มนุษยเ์ ดินได้ เพราะมพี ลงั งาน ความสาคญั ของพลงั งานตอ่ ส่ิงมีชีวิต พลงั งานมีความสาคญั ต่อสิ่งมีชีวติ ตลอดจนการเปลย่ี นแปลงต่าง ๆ ท่ีเกิดข้ึนบนโลกในดา้ นต่างๆ อยา่ งมากมาย นามากล่าวโดยสรุปไดด้ งั น้ี ในการดารงชีวิตของส่ิงมชี ีวติ ซ่ึงจาเป็นท่ีจะตอ้ งใชพ้ ลงั งานใน การประกอบกิจกรรมหรือการปฏิบตั ิงานต่าง ๆ เช่น 1.การเคลอื่ นไหวซ่ึงอาจเป็นส่วนท่ีเคลือ่ นไหวอวยั วะ เช่น การเตน้ ของหวั ใจ การหายใจของปอด การไหลของไซโตพลาสซึมท่ีเรียกวา่ ไซโคลซิสหรือการเคล่ือนไหวส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย เช่น การ เคล่ือนไหวแขน ขา การเดนิ การหุบของใบ และการเคล่อื นที่ของยอดพชื เขา้ หาแสง 2.กระบวนการทางสรีระ เช่น การแบ่งเซลล์ การหดตวั ของเซลลก์ ลา้ มเน้ือ การทางานของเซลล์ ประสาท การสงั เคราะหแ์ สง การดูดแร่ธาตุและสารอาหารดว้ ยกระบวนการซ่ึงใชพ้ ลงั งานของพืช 3.การติดต่อส่ือสารซ่ึงจะตอ้ งใชพ้ ลงั งาน เช่น พลงั งานเสียงเพ่อื การพูดคุย พลงั งานแสงช่วยในการ มองเห็นสิ่งต่าง ๆ การติดต่อส่ือสารโดยการใชก้ ารแสดงออกดว้ ยท่าทางต่างๆ คลนื่ แม่เหลก็ ไฟฟ้าจะใช้ ประโยชน์สาหรับการส่งวทิ ยแุ ละโทรทศั น์ และเมอ่ื มกี ารใชเ้ ทคโนโลยคี อมพวิ เตอร์มาช่วยเทคโนโลยกี าร ส่ือสารก็จะเกิดเป็นเทคโนโลยสี ารสนเทศ พลงั งานมีความสาคญั สาหรับการทางานของเคร่ืองมือเครื่องจกั รและอุปกรณ์ เช่น 1.พลงั งานไฟฟ้าสามารถขบั เคลื่อนอุปกรณต์ ่าง ๆ ได้ 2.พลงั งานจากสารเช้ือเพลิงประเภทท่ีเรียกว่า ฟอสซิลโดยเฉพาะน้ามนั เป็นเช้ือเพลิงสาหรับ ยานพาหนะประเภทต่าง ๆ 3.พลงั งานช่วยใหอ้ ปุ กรณ์สารวจสามารถทางานได้ 4.พลงั งานช่วยใหอ้ ุปกรณ์ทางการแพทยส์ ามารถทางานได้

พลงั งานทาใหเ้ กิดการเปลี่ยนแปลงทางธรรมชาติ 1.การเกดิ ฟ้าร้อง ฟ้าแลบ และฟ้าผา่ ซ่ึงเกิดจากการที่กอ้ นเมฆถกู ลมพดั เคลอื่ นที่เกิดการเสียดสีกนั กบั อากาศและเกิดไฟฟ้าสถติ ข้ึน ในท่ีสุดจะมกี ารกระโดดของอิเลก็ ตรอนจากกอ้ นเมฆท่ีมีประจุไฟฟ้าลบไปสู่ กอ้ นที่มีประจุบวกหรือลงสู่พ้ืนดินซ่ึงในขณะที่กระแสอิเลก็ ตรอนเคล่อื นที่ผา่ นอากาศและผา่ นพน้ ไปแลว้ อากาศจะเคล่ือนที่เขา้ มากระทบกนั เป็นผลทาใหเ้ กิดเสียง 2.การถกู กดั เซาะและพงั ทลายของพ้ืนที่ซ่ึงเป็นผลสืบเน่ืองมาจากพลงั น้าท่ีอาจเป็นพลงั งานจากฝน หรือกระแสน้า และพลงั งานลมจะทาใหเ้ กิดการถูกกดั เซาะและการพงั ทลายของพ้นื ท่ี 3.ความเสียหายท่ีเกิดข้ึนเน่ืองจากพลงั งานลมและกระแสน้าซ่ึงอาจก่อใหเ้ กิดความเสียหายข้นึ กบั อาคาร สิ่งปลูกสร้าง พ้ืนที่เกษตรกรรมและพ้ืนท่ีป่ าไมไ้ ด้ พลงั งานเป็นสิ่งจาเป็นของมนุษยใ์ นโลกปัจจุบนั และทวคี วามสาคญั ข้ึนเมื่อโลกยง่ิ พฒั นามากยง่ิ ข้ึน แหลง่ พลงั งานค่อย ๆ เปลย่ี นไปเป็นแหลง่ พลงั งานที่ตอ้ งอาศยั เทคโนโลยใี นการผลติ มากยง่ิ ข้ึนจากน้ามนั ปิ โตรเลียมเป็นพลงั งานแสงอาทิตย์ รูปแบบของพลงั งาน 1. พลงั งานเคมี พลงั งานเคมี เกิดข้ึนเมอื่ เกิดปฏกิ ิริยาเคมี ถา้ ขณะที่เกดิ ปฏกิ ิริยาเคมนี ้นั มคี วามร้อนเกิดข้ึนเรามชี ่ือเรียก ปฏกิ ิริยาเช่นน้ีว่า เอกโซเทอร์มิค (exothermic) และในทางตรงกนั ขา้ มเรียก เอนโดเทอร์ มิค (endothermic) ถา้ ขณะที่เกิดปฏิกิริยาความร้อนหายไปนน่ั คือเยน็ ลงกว่าปกติหรือตอ้ งการความร้อนช่วย ในปฏกิ ิริยาน้นั 2. พลงั งานความร้อน พลงั งานความร้อน ไดจ้ ากวตั ถทุ ี่มอี ณุ หภูมิสูงแต่มิใช่วา่ พลงั งานความร้อนข้ึนอยกู่ บั อณุ หภูมิเพยี งอยา่ งเดียว แต่ข้ึนอยกู่ บั มวล หรือปริมาณเน้ือสารดว้ ย ท้งั น้ีเป็นเพราะอะตอมและโมเลกลุ ของสารใด ๆ กต็ ามไมเ่ คยอยู่ น่ิงสนิท มีการเคล่ือนไหวเร็วบา้ งชา้ บา้ งตลอดเวลา ถา้ เคลอ่ื นไหวเร็ว พลงั งานจลนส์ ูง อณุ หภูมขิ องวตั ถกุ ็สูง ตามไปดว้ ย และถา้ มีอะตอมเป็นจานวนมากพลงั งานท่ีมอี ยกู่ ม็ าก นนั่ คือถา้ มวลมากพลงั งานมากดว้ ยนนั่ เอง 3. พลงั งานกล พลงั งานกล หมายถึงพลงั งานที่ไดจ้ ากเครื่องกล เช่น เครื่องจกั รไอน้า เครื่องยนตท์ ี่ใชน้ ้ามนั ต่าง ๆ หรือ เคร่ืองยนตด์ ีเซลเป็นตน้ จากการศกึ ษาอยา่ งละเอียดเราจะพบวา่ พลงั งานกลจากเคร่ืองกลน้ีเป็นการแปรรูปมา จากพลงั งานความร้อน และนอกจากน้นั ความฝืดหรือความเสียดทาน (friction) ในเคร่ืองกลแต่ละชนิดจะ

ก่อใหเ้ กิดความร้อน ซ่ึงเป็นเหตุใหป้ ระสิทธิภาพ (efficiency) ของเคร่ืองกลตกต่า วิศวกรจึงตอ้ งพยายาม หาทางลดความเสียดทานของเครื่องกลเพอ่ื เพิ่มประสิทธิภาพ 4. พลงั งานไฟฟ้า พลงั งานไฟฟ้า หมายถึง พลงั งานที่ไดจ้ ากปฏกิ ิริยาเคมีแบบหน่ึงอนั มีผลใหเ้ กิดกระแสไฟฟ้าข้ึนได้ และ กระแสไฟฟ้าท่ีเกิดข้ึนน้ีจะไหลผา่ นความตา้ นทานไฟฟ้าไดถ้ า้ ต่อใหเ้ ป็นวงจร ผลจากกระแสไฟฟ้าดงั กล่าว อาจทาใหเ้ กิดผลต่าง ๆ กนั ดงั เช่น ก่อใหเ้ กิดอานาจแม่เหลก็ เกิดความร้อนหรือแสงสวา่ งเป็นตน้ แหล่งพลงั งาน ชนิดต่างๆ แหล่งพลงั งานใช้แล้วหมดไป หรือพลังงานสิ้นเปลือง - ปิ โตรเลยี ม (นา้ มนั ดิบ และก๊าซธรรมชาติ( - ถ่านหนิ - หนิ น้ามนั แหล่งพลังงานใช้ไม่หมด หรือพลงั งานหมุนเวียน - แสงอาทิตย์ - นา้ - ลม - ชีวมวล - ความร้อนใต้พภิ พ - ปฏกิ ริ ิยานิวเคลยี ร์

หน่วยพลงั งาน หน่วยที่ใชว้ ดั ปริมาณพลงั งานท่ีนิยมใชม้ ี 2 หน่วยคือ บีทียู ( BTU = British thermal unit)เป็นหน่วยวดั ปริมาณพลงั งานในระบบองั กฤษ 1บีทียู หมายถึง ปริมาณความร้อนที่พอดีทาใหน้ ้าบริสุทธ์ิมวล 1ปอนด์ มีอุณหภมู ิ เพ่ิมข้ึนจาก 14.5 องศาฟาเรนไฮต์ เป็น15องศาเซลเซียล กิโลแคลอรี หรือแคลอร่ี เป็นหน่วยวดั ปริมาณพลงั งานในระบบเอสโอ 1กิโลแคลอ ร่ีคือ ปริมาณความร้อนม่ีพอดีทาใหน้ ้าบริสุทธ์ิมวล 1 กิโลกรัม มีอุณหภูมิเพ่ิมข้ึนจาก15 องศาเซลเซียส เป็น16 องศาเซลเซียสท่ีระดบั ทะเลปกติ 1บีทียู = 252 แคลอรี

ใ บ ง า น ท่ี 1 . 1 ผลการเรียนรู้ท่คี าดหวงั วเิ คราะห์และสรุปความหมายของพลงั งานได้ คาช้ีแจง ใหผ้ เู้ รียนพิจารณาภาพทีก่ าหนดให้ แลว้ บอกกิจกรรมท่ีเกี่ยวขอ้ งกบั การใชพ้ ลงั งานมาไม่นอ้ ยกวา่ ภาพละ 7 กิจกรรม พร้อมท้งั ระบุความหมายของพลงั งาน ................................................................................................................ ................................................................................................................ .......................................... ..................................................................... ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................................ ............................................................................... ................................................................................................ ................ ................................................................................................................ ...................... ......................................................................................... ................................................................................................................ ................................................................................................................ ............ ................................................................................................... ................................................................................................................ ................................................................................................................ .. ............................................................................................................. ................................................................................................................ ................................................................................................................ ................ พลงั งานหมายถงึ ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................................................................................................... ................................................................................. ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................. .......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ...................................................................... ................................................................................................................................................................................................................................................... ...............................................................................................................................................................................................................................................................................................................

ใ บ ง า น ที่ 1 . 2 ผลการเรียนรู้ทีค่ าดหวงั วเิ คราะห์รูปแบบของพลงั งาน และและการเปลยี่ นรูปพลงั งานได้ คาช้ีแจง ใหผ้ เู้ รียนวาดภาพกิจกรรมแสดงการเปล่ยี นรูปพลงั งาน 2 ภาพ พร้อมท้งั ระบุวา่ เปลย่ี นรูปจากพลงั งานอะไรเป็น พลงั งานอะไร พลงั งาน..........................................เปลี่ยนรูปเป็นพลงั งาน........................................ พลงั งาน..........................................เปลี่ยนรูปเป็นพลงั งาน.......................................

ใ บ ง า น ท่ี 1 . 3 ผลการเรียนรู้ที่คาดหวงั วิเคราะหก์ ารสูญเสียพลงั งานได้ คาช้ีแจง ใหผ้ เู้ รียนพิจารณาภาพที่กาหนดใหท้ างซา้ ยมือแลว้ ตอบลงในที่วา่ งดา้ นมือที่เก่ียวกบั การเปลยี่ นรูปพลงั งาน ภาพ พลงั งาน ก่อนการเปลยี่ นรูป หลงั การเปลี่ยนรูป สูญเสีย