ใบความรู้วิทย์ทักษะ

กระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์ วิธีการทางวิทยาศาสตร์ ประกอบด้วย 5 ขั้นตอน ได้แก่ การระบุปัญหา การตั้งสมมติฐาน การทดลองเพื่อ ตรวจสอบสมมตฐิ าน การวเิ คราะหข์ ้อมูล การสรุปผลการทดลอง 1.2 ทกั ษะกระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์ 1.2.1 ทกั ษะกระบวนการวทิ ยาศาสตร์ข้ันพ้ืนฐาน มี 8 ทกั ษะ ได้แก่ ทักษะการสงั เกต ทักษะการวัด ทักษะการคำนวณ ทักษะการจำแนกประเภท ทักษะการหาความสัมพนั ธร์ ะหวา่ งสเปสกบั สเปส และสเปสกับเวลา ทักษะการจดั กระทำและสอ่ื ความหมายข้อมลู ทักษะการลงความเหน็ จากขอ้ มลู และ ทักษะการพยากรณ์ 1.2.2 ทกั ษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขนั้ บูรณาการ มี 5 ทักษะ ไดแ้ ก่ ทกั ษะการต้ังสมมติฐาน ทักษะการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ ทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร ทักษะการทดลอง การ ตคี วามหมายข้อมลู และการลงข้อสรปุ 1.3 จิตวิทยาศาสตร์ มีลักษณะ มีความละเอียดถี่ถ้วนและอุตสาหะ มีความอดทน มีเหตุผล ไม่เชื่อสิ่งใดง่าย ๆ โดย ปราศจากข้อเท็จจริงสนับสนุนอย่างเพียงพอ มีใจกว้าง ยอมรับฟังความคิดเห็นของผู้อื่น ไม่ยึดมั่นในความคิด ของตนเองฝ่ายเดียวสามารถทำงานร่วมกับผู้อื่นได้ มีความกระตือรือร้นที่จะค้นคว้าหาความรู้ มีความซื่อสัตย์ สจุ ริต ยอมรบั การเปล่ยี นแปลงและความกา้ วหน้าใหม่ ๆ ระบบของหนว่ ยวดั ระบบหน่วยวัดทนี่ ิยมใช้กนั อยใู่ นปัจจบุ ัน ได้แก่ ระบบองั กฤษ ระบบเมตริก และระบบSIระบบหน่วย SI ประกอบด้วย หน่วยฐาน (Based Units) หน่วยเสริม (Supplementary Units) หน่วยอนุพัทธ์ (Derived Units) และคำอปุ สรรค (Prefixes) การวดั การวัด (Measurement) คือ การใช้เครื่องมือช่วยในการระบุขนาดของปริมาณต่าง ๆ ของวัตถุ โดยการเปรียบเทียบกับค่าปรมิ าณมาตรฐานสากล ตามหนว่ ยในมาตราตา่ ง ๆ ของเคร่ืองมอื เหลา่ นน้ั ปัจจบุ นั ระบบการวัดทางวทิ ยาศาสตรแ์ ละวิศวกรรมศาสตร์ท่ีไดร้ บั การยอมรับและให้ตกลงใชร้ ่วมกนั ท่วั โลกคือ ระบบหน่วยเอสไอ (International System of Units หรือ SI units) หนว่ ย SI (เอสไอ) เป็นหนว่ ยวัดรปู แบบ ใหมข่ องระบบเมตริก (metric system) ทจ่ี ดั ทำข้นึ ในทปี่ ระชมุ CGPM (General Conference on Weights and Measures) เม่ือปี ค.ศ.1960 (ตวั ยอ่ SI มาจากภาษาฝรงั่ เศส Système International d’Unités) ระบบหนว่ ย SI นิยมใช้อยา่ งกว้างขวางทวั่ โลกทง้ั ในวงการค้าและวงการวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และ วิศวกรรมศาสตร์ ดงั น้นั สถาบัน National Institute of Standards and Technology (NIST) ของ สหรัฐอเมริกาจึงไดจ้ ดั ทำคู่มือแนะนำการใช้ระบบหนว่ ย SI อย่างถูกต้องและเป็นสากล “Guide for the use of the International System Units (SI)” ฉบบั ปรับปรงุ ปี ค.ศ.2008 ในปจั จุบันหน่วย SI ประกอบด้วย 2 กลมุ่ (class) คือ หนว่ ยฐานเอสไอ (SI base unitsSI base units) และหน่วยอนพุ ทั ธ์เอสไอ (SI base unitsSI

derived units) สว่ นหนว่ ยเสรมิ (supplementary units) 2 ประเภทคือ เรเดียน (radian) เป็นหนว่ ยของมุม ระนาบ และสตีเรเดียน (steradian) เปน็ หนว่ ยของมมุ ตนั จดั อยูใ่ นกลุ่มหนว่ ยอนพุ ัทธ์เอสไอ การใชร้ ะบบ หน่วย SI ได้อย่างถูกต้องจำเป็นต้องเรยี นร้กู ฎ กติกาและรูปแบบของการใช้ หนว่ ยอนุพัทธเ์ อสไอและคำนำหน้า หน่วยในระบบเอสไอ (SI prefixes) ท่ีจะใชร้ ว่ มกบั หนว่ ยฐานในระบบเอสไอ 1. หน่วย SI 1.1 หน่วยฐานเอสไอ (SI base units) เปน็ หน่วยการวัดพน้ื ฐานของหนว่ ยวดั อ่นื ๆ ท้งั หมดซึ่งสามารถสอบ กลบั ได้ (traceability) หนว่ ยฐานท้งั 7 หนว่ ย ดงั แสดงในตารางท่ี 1.1 ตารางท่ี 1.1 หนว่ ยฐานเอสไอ (SI base units) ปริมาณ ช่ือหน่วย ความยาว เมตร (meter) มวล กิโลกรัม (kilogram) เวลา วินาที (second) กระแสไฟฟ้า แอมแปร์ (ampere) อณุ หภูมิ เคลวิน (kelvin) ความเขม้ ของการส่องสวา่ ง แคนเดลา (candela) ปริมาณของสาร โมล (mole) 1.2 หน่วยอนพุ ัทธ์เอสไอ (SI derived units) หนว่ ยอนุพัทธ์เกิดจากการพสิ จู น์ทางพีชคณติ ระหวา่ งหนว่ ย ฐานบเอสไอหรือระหว่างหน่วยอนพุ ัทธ์เอสไอ ตัวยอ่ ของหน่วยอนุพัทธ์เอสไอได้มาจากการกระทำทาง คณิตศาสตรโ์ ดยการคณู และการหาร ตารางที่ 1.2 แสดงตวั อย่างหน่วยอนุพทั ธ์เอสไอที่เกย่ี วเน่ืองกบั หนว่ ยฐาน ปรมิ าณ (derived quantity) หนว่ ยอนุพทั ธ์ พื้นท่ี (area) ตารางเมตร

ปรมิ าตร (volume) ลกู บาศก์เมตร อตั ราเร็ว, ความเร็ว (speed, velocity) เมตรตอ่ วินาที ความเรง่ (acceleration) เมตรตอ่ วนิ าทีกำลงั สอง เลขคลนื่ (wave number) reciprocal meter ความหนาแน่น (density) กโิ ลกรมั ต่อลูกบาศกเ์ มตร ความหนาแน่นกระแส (current density) แอมแปรต์ ่อลกู บาศกเ์ มตร ความแรงสนามไฟฟ้า (electric field strength) โวลตต์ ่อเมตร ความเขม้ แสง (luminance) แคนเดลาต่อตารางเมตร ความเขม้ ข้นเชิงปรมิ าณสาร (amount of substance concentration) โมลต่อลูกบาศก์เมตร หน่วยอนพุ ทั ธเ์ อสไอท่ีมีชือ่ หน่วยเฉพาะและมีสญั ลักษณ์เฉพาะ แสดงในตารางที่ 1.3 ตารางที่ 1.3 หน่วยอนุพัทธท์ ่ีมีสัญลักษณ์เฉพาะ สัญลกั ษณ์แสดงไม ปรมิ าณ ชอ่ื หน่วยเฉพาะ สญั ลกั ษณเ์ ฉพาะ หน่วย SI มมุ ระนาบ (plane angle) เรเดียน rad มมุ ตนั (solid angle) สตเี รเดียน sr ความถ่ี (frequency) เฮิรตซ์ Hz แรง (force) นวิ ตัน N

ความดนั (pressure) พาสคัล Pa N/m2 พลงั งาน หรอื งาน (energy or work) จลู J N×m กำลังไฟฟ้า (power) วัตต์ W J/s ประจไุ ฟฟา้ (electric charge) คลู อมบ์ C ศกั ย์ไฟฟา้ (electric potential) โวลต์ V W/A ความจุ (capacitance) ฟารดั F C/V ความต้านทานไฟฟา้ (electric resistance) โอห์ม W V/A การนำไฟฟ้า (conductance) ซเี มนส์ S 1/W, A/V ฟลกั ซ์แม่เหลก็ (magnetic flux) เวเบอร์ Wb V×s ความหนาแนน่ ฟลกั ซ์แมเ่ หล็ก (magnetic flux density) เทสลา T Wb/m2 ความเหนี่ยวนำ (inductance) เฮนรี H Wb/A อุณหภมู ิ (temperature) เซลเซียส °C ฟลักซ์สอ่ งสว่าง (luminous flux) ลเู มน lm cd×sr ความสว่าง (illuminance) ลักซ์ lx lm/m2 1.3 คำนำหน้าหน่วยในระบบเอสไอ (SI prefixes) คือสญั ลักษณ์ทถ่ี กู นำมาวางไวห้ น้าหนว่ ย มจี ดุ ประสงค์ เพอื่ ใหก้ ารแสดงปรมิ าณมีความกะทดั รัดมากขน้ึ สัญลักษณ์เหล่านีจ้ ะเขา้ ไปคู่กับหน่วย จึงมีผลเท่ากบั การเพิ่ม หรือลดขนาดของหนว่ ยนนั้ ดังแสดงในตารางท่ี 1.4 ตารางท่ี 1.4 คำนำหนา้ หนว่ ยแสดงปรมิ าณตวั เลข

คำนำหน้า สัญลักษณ์ แฟกเตอร์ คำนำหนา้ สญั ลักษณ์ เดซิ (deci) d 10-1 เดคา (deca) da เซนติ (centi) c 10-2 เฮกโต (hecto) h มิลลิ (milli) m 10-3 กิโล (kilo) k ไมโคร (micro) μ 10-6 เมกะ (mega) M นาโน (nano) n 10-9 จิกะ (giga) G พิโก (pico) p 10-12 เทระ (tera) T เฟมโต (femto) f 10-15 เพตะ (peta) P อตั โต (atto) a 10-18 เอกซะ (exa) E เซปโต (zepto) z 10-21 เซตตะ (zetta) Z ยอกโต (yocto) y 10-24 ยอตตะ (yotta) Y 1.4 ข้อแนะนำวธิ ีการเขยี นหนว่ ยวัดระบบเอสไอ สำหรับข้อแนะนำเพื่อให้ผู้อา่ นสามารถใชร้ ูปแบบและวธิ ีการเขยี นของหนว่ ยวัดระบบเอสไอ (SI units) ได้ ถูกต้องตามมาตรฐานสากล ตัวอยา่ งการใชท้ ่ีไม่ถกู ต้องซ่ึงพบเหน็ บ่อยๆ ดังน้ี 1. สัญลกั ษณ์ของหน่วยจะต้องเขยี นดว้ ยตัวพิมพ์เลก็ ตวั ตรง ▪ ความยาว มีหนว่ ยเปน็ เมตร (meter) ใช้สัญลักษณ์ m ▪ มวล มีหนว่ ยเป็นกโิ ลกรัม (kilogram) ใช้สญั ลักษณ์ kg ▪ เวลา มหี นว่ ยเป็นวนิ าที (second) ใชส้ ญั ลักษณ์ s ▪ ปรมิ าณสาร มหี นว่ ยเป็นโมล (mole) ใช้สญั ลักษณ์ mol ยกเวน้ สัญลักษณ์ทย่ี อ่ มาจากชื่อบคุ คล ให้ใช้ตวั พิมพ์ใหญ่

▪ กระแสไฟฟ้า มีหน่วยเปน็ แอมแปร์ (Ampere) ใช้สัญลักษณ์ A ▪ อณุ หภมู ิ มีหนว่ ยเป็นเคลวิน (Kelvin) ใช้สญั ลักษณ์ K ▪ ความดนั มีหน่วยเปน็ ปาสคาล (Pascal) ใชส้ ญั ลกั ษณ์ Pa ▪ ความต่างศักย์ มีหน่วยเป็นโวลต์ (Volt) ใช้สัญลักษณ์ V ข้อยกเวน้ หนว่ ยลติ ร ใหใ้ ช้ L (พิมพใ์ หญ่) เพ่ือไม่ให้สับสนกับเลขหนง่ึ “1” หรือตัวไอ “I” 2. กรณเี ขียนหน่วยเปน็ ภาษาองั กฤษสัญลักษณ์ของหน่วยจะมรี ูปเปน็ เอกพจนเ์ สมอ ▪ การเขียนที่ถูกต้อง = 75 cm ▪ การเขยี นท่ีไม่ถกู ต้อง = 75 cms 3. สญั ลกั ษณ์หน่วยจะถือวา่ มีความหมายเชงิ คณติ ศาสตร์ไม่ใช่ตวั ย่อ จงึ ไม่ลงท้ายดว้ ยเครื่องหมายมหพั ภาค (.) ยกเวน้ กรณีท่ีสญั ลักษณห์ น่วยนนั้ ลงท้ายประโยคในการเขยี นภาษาอังกฤษ ▪ การเขียนที่ถกู ต้อง 20 mm, 10 kg, 75 cm ▪ การเขยี นที่ไม่ถกู ต้อง 20 mm., 10 kg., 75 cm. 4. สัญลกั ษณข์ องหนว่ ยท่ไี ด้มาจากการคณู กนั ของหนว่ ยสองหน่วยจะเชอ่ื มกันด้วยจุดกลาง (ไม่ใชจ่ ดุ ลา่ ง) หรอื เว้นวรรคโดยไมแ่ ยกบรรทัด ▪ การเขียนท่ีถกู ต้อง N×m หรอื N m ▪ การเขยี นท่ีไม่ถูกต้อง N.m 5. สัญลักษณข์ องหนว่ ยที่ได้มาจากการหารกนั จะเชื่อมกนั ด้วยเครือ่ งหมายทบั (/) หรอื ยกกำลังด้วยเลขติดลบ โดยใหใ้ ชเ้ ครอ่ื งหมายทับได้เพียงครั้งเดยี ว ▪ การเขยี นท่ีถกู ต้อง m/s2 หรอื m×s-2 ▪ การเขยี นที่ไม่ถูกต้อง m/s/s 6. ไม่ควรนำสญั ลักษณข์ องหน่วยและชือ่ ของหน่วยมาเขยี นรวมกนั และไมม่ ีการดำเนินการทางคณิตศาสตร์กบั ช่ือของหนว่ ย ▪ การเขียนท่ีถูกต้อง C/kg หรอื C×kg-1 หรือ coulomb per kilogram ▪ การเขยี นที่ไม่ถกู ต้อง coulomb/kg หรอื coulomb·kg-1 หรอื C per kg-1 7. ไมค่ วรใช้คำย่อตา่ งๆ แทนสญั ลกั ษณ์ของหนว่ ยหรอื ช่ือหนว่ ย

▪ ไม่ควรใช้ sec แทน s หรือ second ▪ ไม่ควรใช้ mps แทน m/s ▪ ไม่ควรใช้ mins แทน min หรอื minutes ▪ ไม่ควรใช้ lit แทน L หรอื liter 8. การเขยี นสัญลกั ษณ์หน่วยเป็นภาษาองั กฤษตอ้ งไมเ่ ขยี นหน่วยเป็นพหพู จน์ ▪ henries ซง่ึ เป็นพหูพจนข์ อง henry 9. การเขียนคำนำหนา้ หนว่ ยต้องไมม่ ีช่องวา่ งระหว่างสญั ลักษณ์ของหนว่ ย ▪ เซนตเิ มตร เปน็ cm ไม่ใช่ c m 10.สญั ลักษณ์ของคำนำหนา้ หนว่ ยทุกคำท่ีมากกว่า 103 (kilo) จะใช้ตัวพมิ พ์ใหญ่ ▪ 106 เมกะ (mega) ใช้สญั ลักษณ์ M ▪ 109 จกิ ะ (giga) ใช้สัญลักษณ์ G 11. ไมใ่ ชค้ ำนำหน้าหน่วยรวมกนั เช่น การใช้คำนำหน้าหน่วยในของ kg จะต้องเขยี นให้อยูใ่ นรูปของ gram (g) ▪ การเขียนท่ีถกู ต้อง 10-6 kg = 1 mg (1 milligram) ▪ การเขียนท่ีไม่ถูกต้อง 10-6 kg = 1 mkg (1 microkilogram) 12. ตอ้ งไมเ่ ขยี นคำนำหนา้ หน่วยแสดงปริมาณตวั เลขโดยลำพงั โดยไม่มหี นว่ ยฐานเอสไอหนือหน่วยอนุพัทธ์ ▪ ต้องเขียน 2.5×109 s-1 ไม่ใช่ 2.5 G/s ▪ ต้องเขียน 5×106 cm-1 ไมใ่ ช่ 5 M/cm แรง แรง (Force) คอื อำนาจอย่างหน่ึงทพี่ ยายามทำให้วตั ถุเปล่ียนสภาพการเคลอื่ นท่ี เปลย่ี นขนาด และรปู รา่ งของ วัตถุได้ ผลของแรงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงต่อวัตถุที่ถูกกระทำดังต่อไปนี้ เช่น วัตถุที่อยู่นิ่งเกิดการเคลื่อนที่ วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่มีความเร็วเพิ่มขึ้นหรือลดลง เปลี่ยนทิศทาง หรือทำให้วัตถุเปลี่ยนรูปร่างอาจเห็นชัดเจน หรือไมช่ ดั เจน ชนิดของแรง การแบ่งชนิดของแรงโดยอาศัยลักษณะของแรงที่มากระทำประกอบกับการเปลี่ยนรูปร่าง ของวัตถเุ ปน็ เกณฑ์ แบ่งไดค้ อื แรงดงึ แรงอดั หรือแรงกด แรงบิด แรงเฉอื น แรงในธรรมชาติ ในธรรมชาติแรงที่กระทำต่อสิ่งต่าง ๆ รอบตัวนั้น แบ่งได้ 4 ชนิด คือ แรงโน้มถ่วงของโลก (Gravitation Force) แรงแม่เหล็ก (Magnetic Force) แรงไฟฟ้าสถิติ (Electrostatic Force) และแรง นวิ เคลียร์ (Nuclear Force)

แรงชนิดอื่นและการใช้ประโยชน์ ในการออกแรงดึงวัตถุให้เคลื่อนที่ไปตามพื้น จะมีแรงต่าง ๆ มากระทำต่อ วัตถุ เช่น น้ำหนกั ของงวัตถทุ ีก่ ดลงบนพื้น แรงปฏกิ ริ ิยาทพ่ี ้ืนกระทำตอ่ วัตถุ แรงดึงเชอื ก และแรงเสียดทาน การเคล่อื นทข่ี องวตั ถุ ลักษณะการเคลื่อนที่ของวัตถุ แบ่งได้ 3 ลักษณะ ได้แก่ การเคลื่อนที่แบบเลื่อนตำแหน่ง การ เคลื่อนที่แบบหมุน และการเคลื่อนที่แบบสั่น การเคลื่อนที่มีปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องคือ ระยะทาง (Distance) การกระจัด (Displacement) อัตราเร็ว (Speed) ความเร็ว (Velocity) ความเร่ง (Acceleration) เวลา (Time) แรงและความหมายของแรง แรง (Force) หมายถึง สิ่งทไ่ี ปกระทำต่อวตั ถุ แล้วทำใหว้ ัตถุนัน้ เกดิ การเปลี่ยนแปลงสภาพของวัตถุ เชน่ เปล่ียนทิศทางการเคล่ือนที่ เปล่ียนขนาดของอัตราเรว็ หรอื เปล่ยี นขนาด รูปร่างของวตั ถุ แรง มหี นว่ ย เปน็ นิวตัน (N) (เปน็ การใหเ้ กียรติแก่เซอร์ไอแซค นิวตัน ผคู้ ้นพบแรงโนม้ ถว่ งของโลก) แรง เป็น ปริมาณเวกเตอร์ ซ่ึงมีขนาดและทิศทาง นอกจากน้ี นวิ ตันยงั ได้อธิบายเกี่ยวกับแรงไว้เปน็ กฎตา่ งๆ 3 ข้อ คือ กฎข้อ 1 “วตั ถุจะรักษาสภาพอยู่นงิ่ หรือสภาพเคล่อื นท่ีอย่างสมำ่ เสมอในแนวเส้นตรง นอกจากจะมแี รงลัพธท์ ่ี ค่าไม่เป็นศูนย์ มากระทำ” กฎข้อ 2 “เมือ่ มแี รงลัพธซ์ ึง่ มีขนาดไมเ่ ปน็ ศนู ยม์ ากระทำต่อวตั ถุ จะทำใหว้ ัตถุเกิดความเร่งในทศิ เดยี วกับ แรง ลพั ธ์ทีม่ ากระทำและขนาดของความเรง่ นีจ้ ะแปลผนั ตรงกับขนาดของแรงลัพธ์และแปลผกผันกบั มวลของวัตถุ กฎข้อ 3 “ทุกแรงกริ ยิ าจะตอ้ งมแี รงปฏกิ ริ ยิ าทม่ี ีขนาดเทา่ กันและทศิ ทางตรงข้ามเสมอ” ชนดิ ของแรง แบ่งออกเปน็ 2 ประเภทใหญ่ๆ คอื 1. แรงในธรรมชาติ หมายถงึ แรงท่เี กดิ ขึ้นเองโดยธรรมชาติ เราไม่สามารถอธิบายได้ว่าเพราะเหตใุ ดจึงเกดิ แรง เหล่านี้ขึน้ แต่เรารูว้ ่ามแี รงเกิดข้นึ เพราะสามารถทดลองให้เห็นจริงได้ แรงในธรรมชาติจะแบ่งออกเป็นชนิดต่างๆได้ 4 แรง คือ 1.1 แรงโนม้ ถ่วงของโลก (Gravitation Force) เป็นแรงทีใ่ กลต้ วั เราที่สดุ ทำให้เราไม่หลุดออกไปแล้วอย่อู ย่าง อิสระเหมือนอยู่ในอวกาศ นิวตัน อธิบายโดยใชก้ ฎแรงดึงดูดระหว่างมวล คอื “วัตถุ 2 วัตถทุ ่อี ย่หู ่างกนั จะเกิด แรงดงึ ดดู ซึ่งกันและกัน โดยขนาดของแรงจะแปรผันตรงกบั ขนาดของมวลทง้ั 2 และแปรผกผนั กบั ระยะหา่ ง ระหว่างมวลทั้ง 2 ยกกำลังสอง ” ความหมายของแรง แรง หมายถึง อำนาจภายนอกท่ีสามารถทำใหว้ ตั ถุเปล่ียนสถานะได้ เช่นทำให้วัตถทุ ่ีอยู่น่ิงเคลื่อนที่ไป ทำให้วตั ถุทเี่ คล่ือนท่อี ยู่แล้วเคลอ่ื นท่ี

เร็วหรือช้าลง ทำให้วตั ถมุ ีการเปลี่ยนทิศตลอดจนทำใหว้ ัตถุมกี ารเปลี่ยนขนาดหรอื รปู ทรงไปจากเดิมได ้แรง เป็นปริมาณเวกเตอร์ที่มที ้งั ขนาดและทิศทางการรวมหรือหักลา้ งกนั ของแรงจงึ ต้องเปน็ ไปตามแบบเวกเตอร์ แรง (force) หมายถึง ปริมาณทกี่ ระทำต่อวตั ถแุ ลว้ ทำใหว้ ตั ถุเปลีย่ นแปลงจากสภาพเดิม แรงน้ีอาจจะสัมผัสกับ วัตถุหรือไมส่ มั ผสั กบั วัตถุกไ็ ด้ แรงดงึ แรงผลกั และแรงยก แรงพวกนี้กระทำบนพ้ืนผิวของวตั ถุ แต่มีแรงบาง ชนดิ เชน่ แรงแมเ่ หล็ก แรงทางไฟฟ้า และแรงโน้มถ่วงจะไม่กระทำบนผวิ ของวตั ถุ แต่กระทำกับเน้อื ของวัตถุ ทุกตำแหนง่ เช่น น้ำหนกั ของวัตถุ กค็ ือ แรงดึงดดู ของโลกที่กระทำกบั วตั ถุโดยไม่ต้องสัมผัสกบั ผวิ ของวตั ถเุ ลย แรงจดั เป็นปริมาณเวกเตอร์ เพราะมที ้ังขนาดและทิศทาง หนว่ ยของแรงในระบบเอสไอ คอื นวิ ตนั (N) เนือ่ งจากแรงเปน็ ปริมาณเวกเตอร์ สัญลกั ษณ์ท่เี ขียนแทนแรง คือ เวกเตอรข์ องแรง ปรมิ าณบางปริมาณทใ่ี ช้กนั อยู่ในชีวติ ประจำวนั บอกเฉพาะขนาดเพียงอยา่ งเดียวกไ็ ด้ความหมายสมบรู ณ์แล้ว แต่บางปริมาณจะต้องบอกทัง้ ขนาดและทิศทางจงึ จะได้ความหมายท่ีสมบูรณ์ ปรมิ าณในทางฟสิ ิกสแ์ บ่ง ออกเป็น 2 ประเภท คอื 1. ปริมาณสเกลาร์ (scalar quantity) คอื ปริมาณทบี่ อกแตข่ นาดอย่างเดียวก็ไดค้ วามหมายท่ีสมบูรณ์ โดยไม่ ต้องบอกทิศทาง เชน่ เวลา ระยะทาง มวล พลงั งาน งาน ปริมาตร ฯลฯ ในการหาผลลัพธข์ องปริมาณสเกลาร์ ทำได้โดยอาศยั หลักทางพชี คณติ คือ ใชว้ ธิ ีการบวก ลบ คูณ หาร 2. ปริมาณเวกเตอร์ (vector quantity) คือ ปรมิ าณทต่ี ้องการบอกท้ังขนาดและทศิ ทางจึงจะได้ความหมายท่ี สมบรู ณ์ เชน่ ความเรว็ ความเรง่ การกระจดั โมเมนตัม แรง ฯลฯ นยิ ามเชิงปริมาณ ในแบบจำลองทางฟิสิกส์ เราใช้ระบบเปน็ จดุ กล่าวคอื เราแทนวตั ถุด้วยจดุ หนึ่งมิติท่ีศนู ย์กลางมวลของมัน การ เปลีย่ นแปลงเพยี งชนิดเดยี วท่ีเกดิ ขน้ึ ไดก้ ับวตั ถุก็คือการเปล่ียนแปลงโมเมนตมั (อัตราเร็ว) ของมนั ตง้ั แตม่ ีการ เสนอทฤษฎอี ะตอมข้นึ ระบบทางฟสิ ิกส์ใดๆ จะถกู มองในวชิ าฟสิ ิกส์ดั้งเดิมว่าประกอบข้ึนจากระบบเป็นจุด มากมายท่ีเรยี กว่าอะตอมหรือโมเลกลุ เพราะฉะนั้น แรงต่างๆ สามารถนิยามไดว้ า่ เป็นผลกระทบของมนั นัน่ ก็ คือเป็นการเปล่ียนแปลงสภาพการเคลอื่ นที่ทมี่ ันไดร้ บั บนระบบเปน็ จุด การเปลี่ยนแปลงการเคลอ่ื นทน่ี ัน้ สามารถระบุจำนวนไดโ้ ดยความเร่ง (อนุพันธข์ องความเร็ว) การค้นพบของไอแซก นวิ ตันทว่ี า่ แรงจะทำใหเ้ กดิ ความเร่งโดยแปรผกผันกับปริมาณที่เรียกว่ามวล ซง่ึ ไม่ขึน้ อยกู่ ับอัตราเร็วของระบบ เรยี กว่ากฎข้อทสี่ องของนวิ ตัน กฎนที้ ำให้เราสามารถทำนายผลกระทบของแรงต่อระบบเป็นจุดใดๆ ท่ีเราทราบมวล กฎน้นั มักจะเขียน ดังนี้ F = dp/dt = d (m·v) /dt = m·a (ในกรณีท่ี m ไมข่ ้นึ กับ t) เม่ือ F คอื แรง (ปรมิ าณเวกเตอร์) p คอื โมเมนตมั

t คอื เวลา v คือความเร็ว m คือมวล และ a=d²x/dt² คือความเรง่ อนุพันธอ์ ันดบั สองของเวกเตอรต์ ำแหนง่ x เมื่อเทียบกับ t ถา้ มวล m วัดในหนว่ ยกโิ ลกรัม และความเร่ง a วัดในหนว่ ย เมตรต่อวนิ าทีกำลังสอง แล้วหนว่ ยของแรงคือ กิโลกรัม-เมตร/วินาทีกำลงั สอง เราเรยี กหน่วยนีว้ ่า นิวตัน: 1 N = 1 kg x 1 m/s² สมการน้ีเป็นระบบของสมการอนพุ นั ธอ์ นั ดับสอง สามสมการ เทยี บกับเวกเตอร์บอกตำแหน่งสามมติ ิ ซึ่งเปน็ ฟงั กช์ นั กบั เวลา เราสามารถแกส้ มการน้ีไดถ้ า้ เราทราบฟงั ก์ชัน F ของ x และอนุพันธ์ของมนั และถา้ เราทราบ มวล m นอกจากนี้ก็ต้องทราบเงื่อนไขขอบเขต เช่นค่าของเวกเตอรบ์ อกตำแหน่ง และ x และความเร็ว v ท่ี เวลาเริ่มต้น t=0 สตู รนจ้ี ะใช้ไดเ้ ม่ือทราบค่าเป็นตวั เลขของ F และ m เทา่ น้ัน นยิ ามข้างต้นนน้ั เป็นนยิ ามโดยปรยิ ายซึ่งจะได้มา เมอ่ื มีการกำหนดระบบอา้ งอิง (น้ำหนึ่งลติ ร) และแรงอ้างอิง (แรงโนม้ ถว่ งของโลกกระทำต่อมนั ทร่ี ะดบั ความ สงู ของปารีส) ยอมรบั กฎข้อท่ีสองของนวิ ตนั (เช่อื ว่าสมมตฐิ านเปน็ จรงิ ) และวัดความเร่งที่เกิดจากแรงอา้ งอิง กระทำตอ่ ระบบอ้างอิง เราจะไดห้ น่วยของมวล (1 kg) และหนว่ ยของแรง (หน่วยเดิมเปน็ 1 แรงกิโลกรมั = 9.81 N) เม่ือเสรจ็ ส้ิน เราจะสามารถวดั แรงใดๆ โดยความเร่งที่มนั ก่อใหเ้ กดิ บนระบบอ้างองิ และวัดมวลของ ระบบใดๆ โดยการวดั ความเร่งทีเ่ กิดบนระบบนโ้ี ดยแรงอ้างองิ แรงมกั จะไปรับการพิจารณาว่าเปน็ ปริมาณพ้นื ฐานทางฟิสิกส์ แต่ก็ยังมปี ริมาณทเี่ ป็นพื้นฐานกวา่ น้นั อีก เชน่ โมเมนตมั (p = มวล m x ความเร่ง v) พลังงาน มีหนว่ ยเป็น จลู นั้นเป็นพ้ืนฐานน้อยกว่าแรงและโมเมนตัม เพราะมนั นิยามขน้ึ จากงาน และงานนยิ ามจากแรง ทฤษฎีพ้ืนฐานทสี่ ุดในธรรมชาติ ทฤษฎกี ลศาสตร์ไฟฟ้า ควอนตัม และ ทฤษฎีสมั พัทธภาพท่วั ไป ไม่มีแนวคิดเรอ่ื งแรงรวมอยดู่ ว้ ยเลย ถงึ แมแ้ รงไม่ใช่ปริมาณทเ่ี ปน็ พื้นฐานทส่ี ุดในฟิสิกส์ มนั ก็เปน็ แนวคิดพ้ืนฐานท่ีแรวคิดอ่นื ๆ เชน่ งาน และ ความ ดนั (หนว่ ย ปาสกาล) นำไปใช้ แรงในบางคร้ังใช้สับสนกับความเค้น ประวตั ิการค้นพบไฟฟา้ 600 ปี ก่อนครสิ ต์ศักราช ทาลีส (Thales) นักวทิ ยาศาสตรช์ าวกรกี ไดค้ ้นพบไฟฟ้าข้นึ พ.ศ. 2143 (ค.ศ. 1600) นักวทิ ยาศาสตรช์ าวองั กฤษช่ือ วลิ เลย่ี ม กลิ เบิร์ต (William Gilbert) ได้ ทำการทดลองอยา่ งเดยี วกัน โดยนำเอาแทง่ แก้วและแท่งยางสนมาถกู ับผ้าแพรหรือผ้าขนสัตว์แลว้ นำมาทดลอง ดดู ของเบา ๆ จะไดผ้ ลเช่นเดยี วกบั ทาลสี พ.ศ. 2280 (ค.ศ. 1747) เบนจามิน แฟรงกลิน (Benjamin Franklin) นกั วิทยาศาสตร์ชาว อเมรกิ ันได้คน้ พบไฟฟา้ ในอากาศขึ้น พ.ศ. 2333 (ค.ศ. 1790) อาเลสซันโดร วอลตา (Alessandro Volta) นักวทิ ยาศาสตร์ชาวอติ าลี ไดค้ น้ พบไฟฟ้าทเี่ กิดจากปฏกิ ิรยิ าเคมี

พ.ศ. 2374 (ค.ศ. 1831) นักวิทยาศาสตรช์ าวอังกฤษ ชื่อ ไมเคลิ ฟาราเดย์ (Michael Faraday) ไดค้ ้นพบไฟฟ้าท่ีเกิดจากอำนาจแม่เหลก็ การผลิตกระแสไฟฟา้ ปัจจุบันประเทศไทยผลิตกระแสไฟฟ้าสำหรบั ใช้งานอยู่ 3 วิธีหลัก ได้แก่ การผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยเซลล์ไฟฟ้า เคมี การผลิตกระแสไฟฟา้ จากเซลล์สรุ ิยะ และการผลติ กระแสไฟฟา้ ดว้ ยวธิ ีการเหนยี่ วนำ การส่งกำลงั ไฟฟ้า การผลติ กระแสไฟฟ้าสำหรบั ชุมชน การผลติ กระแสไฟฟ้าพลังน้ำในปัจจุบันทำโดยสร้างเขื่อนสำหรับกักเก็บน้ำ ให้มรี ะดบั สงู และมีปรมิ าณมากพอ แลว้ ปลอ่ ยใหน้ ำ้ ไหลลงตามทอ่ ไปหมนุ กงั หนั ทตี่ ิดกับเพลาซึง่ ต่ออยู่กับเคร่ือง กำเนิดกระแสไฟฟ้าได้พลังงานไฟฟ้าออกมา แหล่งกักเก็บน้ำเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าพลังน้ำ ได้แก่ เขื่อนภูมิพล เขอ่ื นจุฬาภรณ์ เขอ่ื นศรนี ครนิ ทร์ และเขื่อนรัชประภา เปน็ ตน้ ระบบการจ่ายไฟฟ้าเข้าบ้านเรือน จะเป็นระบบ 3 เฟส 4 สายวงจรไฟฟ้าในบ้านวงจรไฟฟ้า ประกอบดว้ ย 3 ส่วน ไดแ้ ก่ แหล่งกำเนดิ ไฟฟา้ ตวั นำ และโหลด (Load) การตอ่ วงจรไฟฟา้ การต่อวงจรไฟฟ้าสามารถแบ่งออกได้ 3 ประเภท ได้แก่ การตอ่ วงจรไฟฟ้าแบบอนกุ รม การต่อวงจรไฟฟ้า แบบขนาน และการต่อวงจรไฟฟา้ แบบผสม การคำนวณค่าไฟฟา้ 1 หน่วยไฟฟา้ หมายถึงพลงั งานไฟฟ้าทใี่ ห้กับเคร่ืองใช้ไฟฟ้าท่ีมกี ำลงั 1 กโิ ลวัตต์ ในเวลา 1 ช่ัวโมง จำนวนหนว่ ยไฟฟา้ = กาลงั ไฟฟา้ จานวนชว่ั โมงทใี่ ชไ้ ฟฟา้ 1000 คา่ ไฟฟา้ = จำนวนหนว่ ยไฟฟ้า คูณ อตั ราค่าไฟฟา้ การพฒั นาแบบจำลองอะตอม อะตอม เป็นอนภุ าคที่เล็กมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า การศกึ ษาโครงสร้างอะตอมนักวิทยาศาสตร์ต้อง สร้างแบบจำลองอะตอม และตั้งทฤษฎีขึ้นมาเพื่อใช้อธิบายปรากฏการณ์ต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นจากการทดลอง แบบจำลองอะตอมมีการพัฒนาเปลี่ยนแปลงไปตลอด เนื่องจากมีการทดลองค้นพบสิ่งใหม่ ๆ ที่เกิดขึ้นใน อะตอม และแบบจำลองอะตอมเดิมไมส่ ามารถใช้อธบิ ายได้ นักวทิ ยาศาสตรจ์ ึงต้องสร้างแบบจำลองอะตอมข้ึน ใหม่เพอ่ื ใชอ้ ธิบาย 5.2 อนุภาคมลู ฐานของอะตอม ในปี ค.ศ.1932 (พ.ศ.2475) เจมส์ แซดวิก นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้ทำการทดลอง ยิงอนุภาคแอลฟาไปยังธาตุต่าง ๆ และพบอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้าอยู่ในนิวเคลียส และเรียกชื่อว่า

“นิวตรอน” การค้นพบนิวตรอนทำใหค้ วามรู้เกี่ยวกับนิวเคลยี สของอะตอมกระจ่างขึ้น ทำให้ทราบว่า อะตอม ประกอบด้วยอนุภาค 3 ชนิด คือ โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน และเรียกอนุภาคทั้งสามชนิดนี้ว่า “อนุภาคมลู ฐานของอะตอม” 5.3 สญั ลกั ษณ์นวิ เคลยี ร์ สัญลักษณ์นิวเคลียร์เป็นสัญลักษณ์ที่เขียนขึ้น เพื่อให้รายละเอียดเกี่ยวกับจำนวนโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน การเขียนสัญลกั ษณ์นิวเคลียรจ์ ะต้องระบุเลขอะตอมไว้ตรงมมุ ล่างซ้าย และระบุเลข มวลไว้ทมี่ ุมบนซา้ ยของสัญลกั ษณด์ งั น้ี เลขมวล สญั ลกั ษณข์ องธาตใุ ด ๆ เลขอะตอม เมอ่ื X แทน สัญลกั ษณ์ของธาตใุ ด ๆ A แทน เลขมวล (= โปรตอน + นวิ ตรอน) Z แทน เลขอะตอม (= โปรตอน = อเิ ลก็ ตรอน) ดังนั้น จำนวนนวิ ตรอน = A – Z (เลขมวล – เลขอะตอม) ไอโซโทป ไอโซบาร์ และไอโซโทน นักวิทยาศาสตร์เรียกอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันมีเลขอะตอมเท่ากันแต่มีเลขมวลต่างกันว่า ไอโซโทป เช่น ไฮโดรเจน มี 3 ไอโซโทป คือ 1 H 1 ไอโซโทน หมายถึง อะตอมของธาตตุ า่ งชนดิ กัน แตม่ ีจำนวนนิวตรอนเท่ากนั เชน่ 39 K กับ 40 Ca และไอโซบาร์ หมายถึง อะตอมของธาตุต่างชนิดกันที่มีเลขมวลเท่ากัน แต่เลขอะตอมต่างกัน 19 20 เชน่ 14 C กับ 14 N 6 7 การจดั เรยี งอิเล็กตรอนในอะตอม แบบจำลองอะตอมของนีลส์ โบร์ อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่รอบนิวเคลียสในแต่ละระดับพลังงาน จะมจี ำนวนไม่เท่ากัน โดยพบว่า ระดับพลงั งานท่ีอยู่ใกล้นิวเคลียสทส่ี ุด (n = 1) อเิ ลก็ ตรอนจะมีพลังงานต่ำสุด สว่ นอเิ ล็กตรอนท่ีห่างนิวเคลียสมากทส่ี ดุ จะมีพลังงานสงู สุด ธาตุและสญั ลกั ษณธ์ าตุ ความหมายและการเกิดพนั ธะเคมีในโมเลกลุ ของสารโดยทั่วไปจะประกอบดว้ ย อะตอมของธาตุต้งั แตส่ อง อะตอมขน้ึ ไปมารวมกนั ซงึ่ การรวมกนั ของอะตอมจะเกดิ ข้นึ ได้ จะต้องมีแรงยดึ เหน่ยี วระหวา่ งอนภุ าคทำให้ อะตอมอยู่รวมกนั เปน็ โมเลกุลของสารไดอ้ ย่างเสถยี รแต่การท่สี ารต่าง ๆ รวมกันเป็นกลุ่มก้อนไดน้ ัน้ นอกจากจะ มแี รงยึดเหนี่ยวระหวา่ งอะตอมภายในโมเลกลุ แลว้ ยังมแี รงยึดเหนี่ยวท่เี กดิ ข้ึนระหว่างโมเลกุลด้วย เรียกแรงยดึ เหนีย่ วทางเคมีดังกลา่ วว่า พนั ธะเคมี (Chemical Bond)

พันธะไอออนิกและสารประกอบไอออนิก พันธะไอออนิก เป็นพันธะเคมีซึ่งเกิดจากอะตอมของโลหะรวมตัวกับอโลหะโดยโลหะเป็นฝ่าย ใหอ้ ิเล็กตรอนสว่ นอโลหะเป็นฝ่ายรับอเิ ล็กตรอน ทัง้ นเ้ี ปน็ การปรบั ตวั ของธาตุเพ่ือให้มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนครบ 8 ซึ่งเป็นไปตามกฎออกเตต เมื่อโลหะให้อิเล็กตรอนจะเกิดเป็นไอออนบวกส่วนอโลหะรับอิเล็กตรอนจะเกิด เป็นไอออนลบ ไอออนบวกและไอออนลบทีเ่ กิดขึน้ จะมแี รงดึงดูดทางไฟฟา้ ยดึ เหน่ียวให้อะตอมอยรู่ วมกัน เรยี ก แรงดึงดูดนี้ว่า พันธะไอออนิก (Ionic Bond) เช่น การเกิดสารประกอบโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) และ สารประกอบแมกนเี ซียมคลอไรด์ (MgCl2) เปน็ ตน้ สารประกอบไอออนิก เกิดจากโลหะรวมตัวกับอโลหะ โดยโลหะเป็นฝ่ายให้อิเล็กตรอนเกิดเป็น ไอออนบวก ส่วนอโลหะเป็นฝ่ายรับอิเล็กตรอนเกิดเป็นไอออนลบ ไอออนที่เกิดขึ้นจะมีประจุสัมพันธ์กับ หมธู่ าตุ พันธะโคเวเลนซแ์ ละสารประกอบโคเวเลนซ์ พันธะโคเวเลนซ์ เป็นพันธะเคมีชนิดหนึ่งที่เกิดจากอะตอมของอโลหะมารวมตัวกันเกิดเป็น สารประกอบ จากการศึกษาพบว่า อโลหะเป็นธาตุที่มีพลังงานไอออนไนเซชันลำดับที่ 1 สูงจึงเสียอิเล็กตรอน ได้ ยาก ดังนั้นเมื่ออโลหะมารวมตัวกันเกิดเป็นสารประกอบ จึงไม่มีการให้หรือการรับอิเล็กตรอน แต่จะใช้ อิเล็กตรอนร่วมกันเป็นคู่ ๆ โดยธาตุจะพยายามปรับตัวให้มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 8 เหมือนกับแก๊สเฉื่อย ทำให้เกิดความเสถียรภาพ เช่น การเกิดแก๊สคลอรีน (Cl2) จะเห็นว่าคลอรีนแต่ละอะตอมมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน เทา่ กบั 7 ขาดอีก 1 อเิ ลก็ ตรอนจะครบ 8 คลอรนี จงึ ใชอ้ เิ ล็กตรอนรวมกัน 1 คู่ โดยคลอรีนแต่ละอะตอมจะเอา อเิ ล็กตรอนมาฝา่ ยละ1 อิเลก็ ตรอนใชร้ ่วมกนั พันธะโลหะ โลหะเป็นธาตุมีค่าพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่ 1 ต่ำ แสดงว่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างเวเลนซ์ อิเล็กตรอนกับนิวเคลียสของอะตอมของโลหะมีค่าน้อย อะตอมของโลหะจึงมีแนวโน้มจะเสียเวเลนซ์ อิเลก็ ตรอนแล้วกลายเป็นไอออนบวกได้งา่ ย และการที่โลหะเปน็ ของแข็งอะตอมจะอยู่ชดิ กันมาก ทำให้เวเลนซ์ อเิ ล็กตรอนท่หี ลดุ ออกจากอะตอมสามารถเคล่ือนไปได้อย่างอสิ ระทัว่ ก้อนโลหะ และเรยี กเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่ เคลื่อนที่ได้อย่างอิสระในก้อนโลหะนี้ว่า อิเล็กตรอนอิสระ (Free Electron) เนื่องจากอะตอมของโลหะมี เวเลนซ์อิเลก็ ตรอนเคลือ่ นที่ได้อย่างอิสระ ทำให้อะตอมในก้อนโลหะเปลีย่ นไปอยู่ในสภาพของไอออนบวก ทำ ให้ดเู สมอื นหน่ึงว่าไอออนบวกอยู่ในทะเลอเิ ล็กตรอน แรงยดึ เหนีย่ วระหว่างอะตอมในก้อนโลหะ จึงเป็นแรงยึด เหนี่ยวระหว่างไอออนบวกกับอิเล็กตรอนอิสระท่ีกระจายอยู่ในกอ้ นโลหะนั่นเอง ดังรูปที่ 6.7 นักวิทยาศาสตร์ เรยี กแรงยดึ เหนย่ี วทีเ่ กิดขึ้นระหวา่ งไอออนบวกกับอเิ ลก็ ตรอนอสิ ระน้ีวา่ พันธะโลหะ สาร (Substance) หมายถงึ สงิ่ ตา่ ง ๆ ท่อี ยู่รอบตวั ของเราซ่ึงสามารถสมั ผัสไดด้ ้วยประสาททั้ง 5 สมบตั ขิ องสาร แบง่ เป็น 2 ประเภท ได้แก่ สมบัติทางกายภาพ และสมบัติทางเคมี การจำแนกสาร การจำแนกสารเมื่อใช้ลักษณะเนื้อของสารเป็นเกณฑ์ สารเนื้อเดียวยังแบ่งออกเป็น 2 ชนิด ได้แก่ สารบรสิ ทุ ธิ์ และสารละลาย

การจัดกลุ่มสารเม่ือใช้ขนาดของอนุภาคเปน็ เกณฑ์ จะแบ่งได้ 3 กลุ่ม คือ สารแขวนลอย คอลลอยด์ และสารละลาย การเปลยี่ นแปลงของสาร การเปลยี่ นแปลงของสาร หมายถึง การทสี่ ารมีสมบตั ติ า่ งไปจากเดิม เชน่ มสี กี ล่นิ รส รปู รา่ ง หรือ สถานะเปลี่ยนไป การเปลี่ยนแปลงบางอย่างอาจทำให้มีสารใหม่เกิดขึ้น หากใช้สมบัติของสารเป็นเกณฑ์จะ สามารถจำแนกประเภทของการเปลี่ยนแปลงได้ 2 ประเภท คือ การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ และการ เปล่ยี นแปลงทางเคมี การเกดิ ปฏกิ ิริยาเคมี ปฏิกิริยาเคมี (Chemical Reaction) หมายถึง การเปลี่ยนแปลงที่ทำให้เกิดสารใหม่ มีสมบัติต่าง จากสารเดมิ สารในการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าเคมจี ะต้องมีสารท่เี ข้าทำปฏิกิรยิ าซ่ึงเรียกว่า สารตง้ั ต้น (Substrate) และมี สารที่ใหม่ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเคมีซึ่งเรียกว่า ผลิตภัณฑ์ (Product) การเกิดปฏิกิริยาเคมีอาจสังเกตได้จากการ เปล่ยี นแปลงตา่ ง ๆ เช่น สังเกตจากสที ่เี ปลย่ี นไป สงั เกตจากการเกิดตะกอน สงั เกตจากกลิ่นท่ีเกิดขนึ้ เปน็ ต้น การดุลสมการ คือ การเติมตัวเลขที่เหมาะสมหน้าสัญลักษณ์หรือสูตรของสาร เพื่อทำให้จำนวน อะตอมของแต่ละธาตใุ นสารตงั้ ต้นเท่ากับในผลิตภณั ฑ์ พลงั งานกับการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าเคมี การเกิดปฏิกิริยาเคมีจะมีพลังงานเข้ามาเกี่ยวข้องด้วยเสมอ ถ้าใช้การถ่ายเทพลังงานเป็นเกณฑ์ จะแบ่งปฏิกิริยาเคมีออกเป็น 2 ชนิด ได้แก่ ปฏกิ ิรยิ าคายความร้อน ปฏิกิรยิ าดดู ความรอ้ น ปจั จัยทมี่ ผี ลต่อการเกิดปฏิกริ ยิ าเคมี ปฏิกิริยาเคมีจะเกิดขึ้นได้เร็วหรือไม่สามารถวัดได้จากอัตราการเกิดปฏิกิริยา ซึ่งพิจารณาจาก ปริมาณของสารตั้งต้นที่ลดลงหรือปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่เพิ่มมากข้ึนต่อหน่วยเวลา ซึ่งอาจดูได้จากความ เขม้ ข้น ปริมาตร หรือมวลของสารที่เปล่ยี นแปลงไปหลงั จากเกิดปฏกิ ิริยา ปฏกิ ริ ิยาเคมใี นชีวิตประจำวนั ปฏิกิริยาเคมีจะเกิดขึ้นเร็วหรือช้าขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ หลายประการ พื้นที่ผิว ความเข้มข้นของสารตั้งต้น ตัวเร่งปฏิกิรยิ า ตัวหนว่ งปฏกิ ริ ยิ า อุณหภมู ิ ความดนั ความหมายของระบบนเิ วศ ระบบนิเวศ (Ecosystem) หมายถึง ระบบความสัมพนั ธร์ ะหวา่ งกล่มุ สิ่งมชี ีวิตกบั กลมุ่ สงิ่ มีชวี ิต และ กลุ่มสง่ิ มีชีวติ กบั ส่ิงแวดล้อมในแหล่งทีอ่ ยู่บริเวณหนงึ่ ที่มีอาณาเขตแนน่ อน ความสัมพนั ธข์ องสิ่งมีชีวติ ในระบบนิเวศ ความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศแบ่งได้ 2 ลักษณะ คือ ความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตชนิด เดยี วกัน และความสมั พันธ์ของสง่ิ มชี ีวติ ตา่ งชนดิ กัน การถา่ ยทอดพลังงานในระบบนิเวศ ความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศแบ่งได้ 2 ลักษณะ คือ ความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตชนิด เดียวกนั และความสัมพันธ์ของส่งิ มีชีวติ ต่างชนดิ กนั

การรกั ษาดลุ ยภาพของน้ำ น้ำเป็นองค์ประกอบท่ีสำคญั ของสิ่งมชี วี ิต สิง่ มีชวี ิตแตล่ ะชนิดจะมปี ริมาณน้ำในร่างกายแตกต่างกัน ปกตจิ ะมนี ้ำประมาณ 40–95 % ของนำ้ หนกั ตัว และมอี ย่ใู นเน้ือเยื่อต่าง ๆ ไมเ่ ทา่ กัน เชน่ ในฟันมีน้ำน้อยมาก ประมาณ 10% แต่ในสมองมนี ้ำมากถึง 95% ถ้าร่างกายเกดิ การสูญเสยี น้ำเพยี ง 20% จะมีอันตรายถงึ ชีวติ แต่ ถ้าเป็นการสูญเสียโปรตีน และไขมันในขณะที่มีน้ำอย่างเพียงพอร่างกายสามารถสูญเสียโปรตีนได้ ถึง 50 % หรือสญู เสยี ไขมนั เกือบ 100% กย็ ังมีชีวติ อยู่ได้ การรกั ษาดลุ ยภาพของกรดเบสในร่างกาย ความเป็นกรด–เบส มคี วามเกย่ี วขอ้ งกับการหายใจ ในการหายใจมแี ก๊สท่เี กยี่ วข้อง 2 ชนิด คือแก๊ส ออกซิเจนกับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สทั้งสองชนิดนี้มีปริมาณไม่เท่ากันในขณะที่ร่างกายทำงานและขณะ พักผ่อน เช่น เมื่อเราทำงานหรือออกกำลังกาย จะทำให้ร่างกายมีปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ในเลือดสูงกว่าปกติแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จะทำปฏิกิริยากับน้ำในเซลล์เม็ดเลือดแดง เกิดเป็นกรด คารบ์ อนิก (H2CO3) ซึ่งจะแตกตวั ใหไ้ ฮโดรเจนคาร์บอเนตไอออน (HCO3_) และไฮโดรเจนไอออน (H+) การรักษาดุลยภาพของอณุ หภูมิรา่ งกาย ในร่างกายกระบวนการหายใจเกิดขึ้นตลอดเวลา การหายใจเป็นการสลายสารอาหารเพื่อให้ได้ พลังงาน พลังงานรูปหน่ึงท่ีเกดิ ขึน้ คอื พลังงานความรอ้ น เซลล์จะค่อย ๆ ปลดปลอ่ ยพลงั งานความร้อนออกมา จงึ ทำใหอ้ ุณหภูมิของรา่ งกายคอ่ นข้างคงท่ี ความหมายและความเปน็ มาของนาโนเทคโนโลยี ความหมายของนาโนเทคโนโลยี (Nanotechnology) คำวา่ นาโน (Nano) แปลวา่ คนแคระในภาษากรีก แตใ่ นความหมายทางวิทยาศาสตรห์ มายถงึ มาตราวดั ความ ยาวตามมาตราเมตริก 1 นาโนเมตร มีขนาด 1 ในพันล้านส่วนของ 1 เมตร (10 - 9 เมตร) แสดงวา่ สงิ่ ใดก็ ตามท่ีมีขนาดความยาว 1 นาโนเมตร จะมีขนาดเล็กมาก ดังนนั้ คำวา่ นาโนเทคโนโลยีจงึ เปน็ วิทยาการ ประยกุ ตแ์ ขนงใหมท่ ว่ี า่ ดว้ ยเร่ืองของการสรา้ งหรือการสังเคราะหส์ งิ่ ของตา่ ง ๆ ที่มขี นาดเล็กในระดบั โมเลกุล และอะตอม และความหมายที่ง่ายต่อความเข้าใจมากที่สดุ กน็ า่ จะหมายถงึ “เทคโนโลยีขนาดจว๋ิ ” นั่นเอง คำวา่ นาโนเทคโนโลยี นนั้ เดิมทศี าสตราจารยร์ ชิ ารด์ ฟายน์แมน ใช้คำวา่ Minimanufacturing ซึง่ หมายความ ว่าเป็นกระบวนการผลติ ส่ิงที่มีขนาดเลก็ จิ๋ว จนกระทง่ั ปี ค.ศ. 1974 (พ.ศ. 2517) ศาสตราจารย์ โนริโอะ ทานิกู ชิ (Norio Taniguchi) แหง่ มหาวทิ ยาลยั วิทยาศาสตรโ์ ตเกียวเปน็ คนแรกที่เร่ิมใชค้ ำว่า “Nanotechnology” (N. Taniguchi, \"On the Basic Concept of 'Nano-Technology\", Proc. Intl. Conf. Prod. Eng. Tokyo, Part II, Japan Society of Precision Engineering, 1974) นาโนเทคโนโลยถี อื กำเนิดมาจากแนวความคิดท่ีวา่ วตั ถใุ นโลกท่เี ห็นดว้ ยตาเปล่าน้นั ประกอบมาจากอะตอม และโมเลกุล ดังน้นั การผลิตส่ิงตา่ งๆ จึงนา่ ท่จี ะทำในลกั ษณะสรา้ งสงิ่ ใหญ่ขึ้นมาจากส่งิ เล็ก (Bottom-UP Manufacturing) ในระดับโมเลกุลหรืออะตอม นาโนเทคโนโลยเี ปน็ การผสมผสานของวิทยาศาสตร์หลายแขนง เชน่ ชีววทิ ยา ชวี เคมี วศิ วกรรมศาสตรส์ าขา หนุ่ ยนต์ และเคร่ืองจักรกล จุดมงุ่ หมายสงู สดุ ของนาโนเทคโนโลยกี ค็ อื ความสามารถทจ่ี ะสร้างและจดั เรยี ง

อนภุ าคต่างๆไดต้ ามความต้องการ เพ่ือสรา้ งสสารหรอื โครงสร้างของสารในแบบใหม่ๆที่ให้คณุ สมบัติพเิ ศษท่ี อาจจะไม่เคยมีก่อน การพัฒนานาโนเทคโนโลยี (Nanotechnology) เนื่องจากนาโนเทคโนโลยีเป็นเทคโนโลยีที่เกี่ยวกับการจัดเรียงตัวของอนุภาคขนาดเล็ก เช่น อะตอมหรือ โมเลกุลเข้าด้วยกัน ดังนั้นเครื่องมือที่ใช้จึงต้องมีความสามรถในการมองเห็นอะตอมได้ ซึ่ง ดร.เกิร์ด บินนิก (Gerd Binnig) และ ดร.ไฮริกช์ รอเรอร์ (Heinrich Rohrer) เป็นผู้ประดิษฐ์กลอ้ งจลุ ทรรศน์ชนิดพิเศษขึ้นมาที่ เรียกว่า Scanning Tunneling Microscope หรือที่เรียกย่อว่า STM ซึ่งสามารถให้เราได้เห็นภาพของอะตอม เป็นคร้งั แรก ในปี ค.ศ. 1981 (พ.ศ.2524) และท้งั สองคนได้รับรางวัลโนเบลจากผลงานนใ้ี นปี ค.ศ. 1986 (พ.ศ. 2529) ซึ่งนอกจาก STM จะทำให้เราสามารถมองเห็นอะตอมได้เป็นครั้งแรกแล้ว เครื่องมือนี้ยังสามารถ นำมาใช้เคลื่อนย้ายและจัดเรียงอะตอมให้อยู่บนพื้นผิวตามตำแหน่งที่ต้องการได้ด้วยการเคลื่อนย้ายอะตอม ประสบความสำเร็จเป็นคร้ังแรกในปี พ.ศ.2532 เมอื่ นาย Don Eigler นกั ฟสิ ิกส์ ประจำหอ้ งทดลองของบริษัท IBM ใช้เข็มปลายแหลมของกล้องจุลทรรศน์ STM ทำการเคลื่อนย้าย อะตอมของธาตุ Xenon จำนวน 35 อะตอม มาวางเรียงกันลงบนแผน่ นิกเกิล จนได้เป็น ป้ายชื่อบริษัท IBM ขนาดเล็กที่สุดในโลก คือมีขนาดเพียง 0.0000017 เมตร หลงั จากนน้ั ก็ไดม้ ีการทดลองและศึกษาเก่ียวกับเทคโนโลยใี นระดบั นาโนขึ้นอีกหลายชิ้นเพ่ือ นำความรทู้ ไ่ี ด้มาพัฒนาอุปกรณ์ ขึ้นใชป้ ระโยชน์ ในดา้ นตา่ ง ๆ ตอ่ ไป ตัวอย่างงานวิจัยด้านนาโนเทคโนโลยีที่เป็นรปู ธรรมมากข้ึน เช่น ในปี ค.ศ. 1985 (พ.ศ.2528) ศ.ดร. ฮาร์โรลด์ โครโต้ (Harold Kroto) นักฟิสิกส์ด้านอวกาศแห่งมหาวิทยาลัยซัสเซ็ก (University of Sussex) สหราช อาณาจักร ร่วมกับ ศ.ดร. ริชาร์ด สมอลลีย์ (Richard Smalley) และ ศ.ดร. โรเบิร์ต เคิร์ล (Robert Curl) ณ มหาวทิ ยาลัยไรซ์ (Rice university) สหรัฐอเมริกา ไดค้ น้ พบโครงสร้างโมเลกุลคาร์บอนท่ีมรี ูปร่างเป็นทรงกลม เหมือนลูกฟุตบอลที่ประกอบด้วยคาร์บอน 60 อะตอม นักวิทยาศาสตร์ทั้งสามท่านได้ตั้งชื่อรูปทรงกลมนี้ว่า “บคั มินสเตอรฟ์ ลู เลอรนี ” (Buckminster Fullerene) หรือทเ่ี รยี กสน้ั ๆ วา่ บัคก้บี อล (Bucky ball) ซ่งึ ผลจาก การค้นพบครั้งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์ทั้งสามท่านได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี ค.ศ. 1996ต่อมา นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกจำนวนมากต่างก็พากันศึกษาคุณสมบัติในด้านต่างๆ ของบัคกี้บอลกันอย่างมโหฬาร หนึ่งในนั้นก็คือการศึกษาสรรพคุณทางยาของบัคกี้บอล ผลจากการศึกษาที่ได้จนถึงปัจจุบันนี้ พอจะสรุป สรรพคณุ ทางยาของบคั ก้บี อลไดด้ งั น้ี

• สรรพคุณในการเป็นยาต่อตา้ นไวรสั (Antivirals) • สรรพคณุ ในการเป็นสารต่อต้านเช้ือแบคทเี รีย (Antibacterials) • สรรพคณุ ในการต่อตา้ นมะเร็งและเนื้องอก (Tumor/Anti-Cancer therapy) • สรรพคุณในการเป็นสารต่อตา้ นการตายของเซลล์ (Anti-apoptosis agents) • สรรพคณุ ในการเป็นสารต่อต้านอนมุ ูลอิสระ (Antioxidants) นอกจากคุณสมบัติเชิงฟิสิกส์และเคมีซึ่งสามารถนำมาบั๊คกี้บอลประยุกต์ใช้เป็นยารักษาโรคได้หลายชนิด ยังสามารถนำบัคกี้บอลไปใช้ประโยชน์ในด้านนาโนอิเล็กทรอนิกส์ (nanoelectronic) เป็นส่วนประกอบหลัก ในการพัฒนาเซลล์สุริยะ รวมทั้งการใช้บคั กี้บอลเปน็ ตัวบรรจุอะตอมโลหะและโมเลกลุ ของก๊าซชนิดต่างๆ เช่น ไฮโดรเจน เปน็ ตน้ นอกจากนี้ในปี 2539 ซูมิโอะ อิจิมา (Sumio Iijima) นักเคมีแห่งบริษัท NEC ประเทศญี่ปุ่น ได้ค้นพบท่อนา โนคาร์บอน (carbon nanotube) ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าเส้นผมของมนุษย์ 50,000 เท่า แต่มีคุณสมบัติที่แข็งแรง และเหนียวกว่าเหล็กกล้า 100 เท่า สามารถนำไฟฟ้าหรือว่ากลายเป็นฉนวน (ไม่นำไฟฟ้า) ได้ สามารถนำมา ประยุกต์ใช้ได้อย่างกว้างขวาง เช่น ใชเ้ ปน็ สายไฟจวิ๋ ในเครื่องใช้ไฟฟ้า (nanoelectronics) ใช้ทอเป็นเส้นใยท่ีมี ความละเอียดสูง และทนทานกว่าไทเทเนยี ม เปน็ ต้น ทำให้นักวทิ ยาศาสตร์ท่วั โลกต่างพากันต่นื ตวั และให้ความ สนใจตอ่ นาโนเทคโนโลยมี ากย่ิงข้นึ