สัปดาห์ที่ 3 ระบบ กฎอนุรักษ์มวล

ระบบเปิ ด ระบบปิ ด กฎอนุรักษ์มวล กฎอนุรักษ์พลงั งานAdd Your Company Slogan อาจารย์วราภรณ์ บุญยรัตน์ Logo 1

ระบบ (system) หมายถงึ •สิ่งทอ่ี ยู่ภายในขอบเขตทตี่ ้องการศึกษา การกาหนดองค์ประกอบของ ระบบ ขนึ้ อยู่กบั จุดหมายของการศึกษา ซึ่งต้องกาหนดหรือระบุ ให้ ชัดเจน 2

ส่ิงแวดล้อม (environment) หมายถงึ •สิ่งต่างๆ ทอ่ี ยู่นอกขอบเขตทตี่ ้องการศึกษา ตวั อย่างการกาหนด องค์ประกอบของระบบ 3

ภาวะของระบบ •หมายถงึ สมบตั ติ ่าง ๆ ของสาร และปัจจยั ท่มี ผี ลต่อ สมบตั ิ ของระบบ เช่น ความดนั บรรยากาศ อณุ หภูมิ ปริมาณของ สาร เมื่อระบบเกดิ การเปลยี่ นแปลงแล้วจะมกี ารถ่ายเท พลงั งานระหว่างระบบกบั ส่ิงแวดล้อม 4

ประเภทของระบบ •ระบบเปิ ด (open system) •หมายถึง ระบบที่ มกี ารแลกเปลยี่ นหรือถ่ายโอนพลงั งานและมวล ให้กบั ส่ิงแวดล้อม หรือมวลของระบบไม่คงทเี่ มื่อเกดิ การเปลยี่ นแปลง 5

ระบบเปิ ด (open system) •กระบวนการหายใจ •ระบบเปิ ด (open system) •การเผาไหม้ในที่โล่ง •การระเหยของน้า การสังเคราะห์แสงของพืช 6

7

ระบบปิ ด (closed system)หมายถงึ ระบบท่ี ไม่มีกาารลกกาเปก่ียนหรือถ่ายโอนมวกให้กาับส่งิ ลวดก้อม มีลต่กาารถ่ายโอนพกังงานท่านนัน้ 8

ระบบปิ ด (closed system) ลกา้วนา้ ท่มี ีฝาปิ ด กาารกะกายของเกากือหรือนา้ ตาก ปฏกิ าริ ิยาท่ไี ม่มีลกา๊สในระบบ อากาาศในกูกาโป่ ง 9

10

ระบบโดดเดยี ว (Isolate system)หมายถงึ ระบบท่ี ไม่มีกาารลกกาเปก่ียนหรือถ่ายโอนมวกลกะพกังงานให้กาบั ส่งิ ลวดก้อมระบบนีไ้ ม่มีอยู่จริงบนโกกา เป็ นเพยี งระบบในอุดมคติ 11

ระบบโดดเดียว (Isolate system) การะตกิ านา้ ลขง็ การะบอกาสุญญากาาศ จกั ารวาก 12

หมายเหตุ1. ทัง้ ระบบเปิ ดลกะปิ ดจะมีพกังงานถ่ายเทระหว่างระบบลกะส่งิ ลวดก้อม2. ระบบเปิ ดลกะปิ ดไม่เกา่ียวกาับกาารปิ ดหรือเปิ ดภาชนะลต่ขนึ้ กาับมวกสาร 13

ระบบคายความร้อน (Exothermic System) ระบบท่เี ม่ือเกาดิ กาารเปก่ียนลปกงลก้ว ระบบจะถ่ ายเทความร้ อนให้ กาับ ส่ิงลวดก้อม ทาให้ ส่ิงลวดก้อมมีอุณหภมูิ สงขู นึ้ ลกะ ระบบมีอุณหภมู ิต่ากง 14

A + B C + D + energy25 ˚C 32 ˚C A+B C+D15

ระบบดดู ความร้อน (Endothermic System) ระบบท่เี ม่ือเกาดิ กาารเปก่ียนลปกงลก้ว ส่ ิงลวดก้ อมจะถ่ ายเทความร้ อนให้ กาับ ระบบ ทาให้ ส่ิงลวดก้อมมีอุณหภมู ิ ตต่า กง ลกะ ระบบมีอุณหภมู สิ ูงขนึ้ 16

A + B + energy C + D 32 ˚C 25 ˚C A+B C+D17

กาารเปก่ียนลปกงของสาร หมายถงึ ผกต่างระหว่างสมบตั ิของสารหกังกาาร เปก่ียนลปกง กาบั สมบตั ขิ องสารกา่อนกาารเปก่ียนลปกง ลบ่งออกาเป็ นประเภทใหญ่ๆ ได้ 3 ประเภท คือ18

1. การเปลี่ยนสถานะ (s, l, g) 19

2. การละลาย (Solute + Solvent → Solution) 20

3. การเกดิ ปฏกิ ริ ิยาเคมี (สารต้ังต้น สารใหม่)21

พกังงานกาับกาารเปก่ียนลปกงของสาร • กาารเปก่ียนสถานะของสารอาจเป็ นกาารเปก่ียนลปกง ประเภทดดู พกังงานหรือคายพกังงานตัวอย่างกาาร เปก่ียนลปกงสถานะของสารท่พี บในชีวิตประจาวัน22

23

Q = mL Q = mcΔtใช้ในการณีสารเปก่ียน ใช้ในการณีสารเปก่ียนสถานะสถานะอุณหภมู ิท่คี งท่ี ลกะอุณหภมู ิเปก่ียนลปกง24

25

26

27

28

กฎทรงมวล (Law of conservation of Mass) • กฎทรงมวล “ ในปฏกิ ริ ิยาเคมใี ดๆ มวลของสารท้งั หมดก่อนทาปฏิกิริยา เท่ากบั มวลของสารท้งั หมดหลงั ทาปฏกิ ริ ิยา” เช่น เม่ือให้ก๊าซ H2 4 g ทาปฏกิ ริ ิยากบั O2 32 g เกดิ นา้ 36 g 2 H2 (g) + O2(g) 2H2O (l) 36 g 36 g (มวลของสารก่อนเกดิ ปฏิกริ ิยา) (มวลของสารหลงั เกดิ ปฏกิ ริ ิยา)29

กฎสัดส่วนคงท่ี (Law of constant proportion) “เป็ นกฎทก่ี ล่าวถงึ อตั ราส่วนโดยมวลของธาตุทม่ี ารวมกนั เป็ นสารประกอบ” ผทู้ ่ีต้งั กฎน้ีคือ โจเซฟ เพราสต์ กล่าววา่ “สารประกอบชนิดเดียวกนั ย่อมประกอบด้วยธาตุต่างๆ มารวม ตัวกนั โดยมอี ัตราส่วนโดยมวลของธาตตุ ่างๆ ในสารประกอบหนึ่งๆ จะ มีค่าคงทเ่ี สมอ ไม่ว่าสารประกอบน้ันจะเตรียมขน้ึ มาด้วยวิธีการใดกต็ าม” “อัตราส่วนโดยมวลของธาตุทม่ี ารวมตัวกนั เป็ นสารประกอบหนึ่งๆ จะมคี ่าคงท”่ี30

การทดลอง มวลสารท่ีทาปฏิกิริยาพอดีกนั ที่ มวลของ Cu มวลของ S 1 1.0 0.5 จากการทดลอง ทราบวา่ อตั ราส่วนโดยมวลท่ี 2 1.9 1.0 ทองแดง และกามะถนั ทา ปฏิกิริยาพอดีกนั = 2:1 3 2.9 1.5 4 4.0 2.0 5 4.9 2.531

ข้อสังเกต กฎสัดส่วนคงที่ มีหลกั การง่ายๆ ดงั นี้ • โจทย์จะกาหนดการทดลองมาอย่างน้อย 2 คร้ัง • หาอตั ราส่วนโดยมวลของธาตุทเ่ี ป็ นองค์ประกอบ ของท้งั สองการ ทดลอง - ถ้าอตั ราส่วนโดยมวลของท้งั 2 การทดลองเท่ากนั แสดงว่า เป็ นไปตามกฎสัดส่วนคงท่ี - ถ้าอตั ราส่วนโดยมวลของท้งั 2 การทดลองไม่เท่ากนั แสดงว่า ไม่เป็ นไปตามกฎสัดส่วนคงท่ี32

ปริมาตรของแก๊สในปฏกิ ริ ิยาเคมี ในการศึกษาปริมาณสัมพนั ธ์ของสารในสถานะแก๊สในปฏิกริ ิยาเคมีต่างๆไม่สะดวกทจ่ี ะวดั มวลของแก๊สเหมือนกบั ของแขง็ และของเหลว “จึงใช้วิธีวัดปริมาตรแทน” ในปฏกิ ริ ิยาเคมีของสารทมี่ สี ถานะเป็ นแก๊สปริมาตรรวมของแก๊สท่ีเข้าทาปฏิกริ ิยากนั และปริมาตรรวมของแก๊สท่เี กดิ จากปฏกิ ริ ิยาจะเท่ากนั หรือไม่เท่ากนั กไ็ ด้ (ต่างกบั มวลซึ่งเป็ นไปตามกฎทรงมวล) 33

กฎของเกย์-ลูสแซก (Law of Gay-Lussac)• ได้ทาการศึกษาความสัมพนั ธ์ระหว่างปริมาตรของแก๊สท่ีทาปฏิกริ ิยาพอดกี ัน และปริมาตร ของแก๊สที่เกดิ จากปฏกิ ริ ิยา โดยทาการทดลองวดั ปริมาตรของแก๊สทท่ี าปฏิกิริยาพอดกี นั และ ทเี่ กดิ จากปฏิกริ ิยาทอี่ ณุ หภูมแิ ละความดันเดียวกนั เขาได้ทาการทดลองซ้าหลายคร้ัง จนสรุป เป็ นกฎเรียกว่า “กฎการรวมปริมาตรของแก๊ส” “อัตราส่วนระหว่างปริมาตรของแก๊สทีท่ าปฏกิ ริ ิยาพอดกี นั และปริมาตรของแก๊สที่ได้จาก ปฏกิ ริ ิยาซึ่งวดั ทอ่ี ณุ หภูมแิ ละความดนั เดยี วกนั จะเป็ นเลขจานวนเต็มลงตัวน้อยๆ”34

พลังงาน (energy) คอื ความสามารถในการทางานได้ของวัตถหุ รือสสารต่างๆ พลังงานสามารถทาใหส้ สาร เกดิ การเปลย่ี นแปลงได้ เช่น ทาให้สสารร้อนขึน้ เกดิ การเคลอ่ื นที่ เปล่ยี นสถานะ เป็นต้น พลังงานท่นี ามาใชใ้ นชวี ิตประจาวันมหี ลายรปู แบบ เช่น พลงั งานกล พลงั งานความรอ้ น พลงั งานไฟฟา้ พลังงานแสง พลงั งานเคมี พลงั งานนิวเคลียร์ เป็นต้น พลงั งานมีหนว่ ยเป็น จูล (J)35

กฎการอนรุ กั ษพ์ ลงั งาน กฎการอนุรกั ษ์พลงั งาน กล่าวว่า \"พลังงานไมส่ ามารถสร้างขึ้นมา ใหม่ หรือทาใหส้ ญู หายไปได้ แตพ่ ลงั งานสามารถเกดิ การถ่ายโอน ระหวา่ งพลังงานด้วยกนั ได้ หรอื การเปล่ียนรปู พลงั งานไดน้ น่ั เอง\" ใน การนาพลังงานไปใช้ประโยชนจ์ ึงต้องคานึงถึงหลกั การเปลย่ี นรูปของ พลังงานอย่างคมุ้ คา่ การเปล่ียนรปู พลังงาน เชน่36

1.การเปล่ยี นรูปของพลงั งานจากแสงอาทติ ย์ พลังงานแสงอาทิตย์ พลงั งานเคมี พลังงานความรอ้ นและพลงั งานแสง 37

กฎการอนรุ ักษ์พลังงาน กบั การนาไปใช้ประโยชนใ์ นชวี ติ ประจาวัน 1.การคมนาคมทางอากาศ การเคล่อื นที่และการข้นึ ลงของเครอื่ งบิน จะเกย่ี วขอ้ งกับการลดระดับหรือ เพ่ิมระดบั ความสงู ของเคร่อื งบนิ 2.ระบบการจ่ายน้าประปาไปตามบา้ นเรอื น จะปล่อยนา้ จากถังพักนา้ ซง่ึ ต้ังอยู่ในระดบั สงู ให้ไหล จากทสี่ งู ลงสูท่ ตี่ ่ากว่าตามแรงโน้มถว่ งของโลก 3.การเก็บกกั นา้ ในอา่ งเกบ็ นา้ เพื่อระบายน้าไปสทู่ อ้ งทท่ี ท่ี าการเกษตรในยามขาดแคลนน้า38

4.การทางานของลฟิ ต์ ทใี่ ชข้ นลาเลยี งคนและส่งิ ของขึน้ ลงในตึกสูงๆ5.กระเชา้ ไฟฟา้ ซง่ึ ใช้ขา้ มแม่นา้ ใชเ้ ดนิ ทางระหวา่ งอาคาร หรอื นัง่ พกั ผ่อนชมทวิ ทศั น์ใน สวนสนุก6.การทางานของเครือ่ งเลน่ ต่างๆ ในสวนสนกุ เชน่ เรือไวก้งิ ชิงช้าสวรรค์ เปน็ ตน้7.การใช้พลังงานน้าจากเข่อื นกกั เกบ็ น้าในการผลิตกระแสไฟฟ้า โดยนาพลังงานน้าหมนุ ไดนาโม เพือ่ ผลิตกระแสไฟฟ้าส่งไปใช้ตามบา้ นเรือน เช่น เขอ่ื นภูมพิ ล จงั หวดั ตาก เปน็ ตน้ 39

40