(คู่มือ) หนังสือเรียนสสวท พื้นฐานวิทยาศาสตร์ ม.2 ล.2

หนว่ ยที่ 5 | งานและพลังงาน 106 คมู่ ือครรู ายวิชาพนื้ ฐานวิทยาศาสตร์ ตัวอยา่ งผลการทำกจิ กรรม การออกแบบและสรา้ งรถไฟเหาะจำลอง วัสดุอุปกรณ์ 1. สายยางพลาสตกิ หรือท่อโฟม 2. ลกู แกว้ หรือลกู กลมโลหะขนาดแตกต่างกนั 3. เทปกาว วิธที ำ 1. ดดั สายยางพลาสติกให้มลี กั ษณะ ดังภาพ วดั รัศมขี องส่วนโคง้ วงกลม บันทึกผล 2.6R 2. ยึดสายยางพลาสติกทดี่ ัดแลว้ เข้ากบั แผ่นกระดาษลูกฟูก โดยจดั ใหป้ ลายบนของสายยางอยู่สงู จาก แผ่นกระดาษลกู ฟูกด้วยความสูงค่าหนึ่ง บนั ทึกค่าความสูง 3. ปลอ่ ยลูกแก้วท่ีปลายบนสุดของสายยางพลาสติก ใหล้ ูกแกว้ เคลือ่ นที่เข้าไปในสายยาง สังเกตการเคลื่อนท่ี ของลกู แก้ว 4. ถ้าลูกแก้วไม่สามารถเคลื่อนที่ผ่านสายยางพลาสติกส่วนที่โค้งวงกลมในแนวดิ่งได้ ให้ปรับปลายบนของ สายยางพลาสติกโดยยกให้สูงจากแผ่นพลาสติกลูกฟูกมากขึ้น จนลูกแก้วสามารถเคลื่อนที่ผ่านสายยาง พลาสติกที่ส่วนโค้งวงกลมได้พอดี บันทึกค่าความสูงของปลายบนสุดของสายยางพลาสติกกับรศั มีของส่วน โคง้ วงกลม 5. เปรยี บเทยี บความสูงของปลายบนสดุ ของสายยางพลาสตกิ กบั รัศมีของส่วนโค้งวงกลม สถาบันสง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

107 หน่วยท่ี 5 | งานและพลงั งาน คูม่ อื ครรู ายวิชาพืน้ ฐานวิทยาศาสตร์ ตัวอยา่ งผลการทำกิจกรรม ผลการทำกจิ กรรม รัศมีของสว่ นโคง้ วงกลม มีคา่ เทา่ กับ 5 เซนตเิ มตร ตาราง ตัวอย่างการเคลอื่ นท่ีของลกู แก้วท่คี วามสงู ของปลายบนสดุ ของสายยางพลาสติกแตกต่างกัน ความสูงของปลายบนสดุ ของ การเคล่ือนทขี่ องลูกแก้ว สายยางพลาสติก (cm) 10 ลกู แกว้ ไมส่ ามารถเคลอ่ื นท่ผี ่านส่วนโคง้ ด้านบนของวงกลมได้ โดยจะค้างอยู่ในท่อดา้ นลา่ ง 11 ลูกแกว้ ไม่สามารถเคลื่อนทผ่ี ่านส่วนโค้งด้านบนของวงกลมได้ โดยจะคา้ งอย่ใู นทอ่ ด้านลา่ ง 12 ลูกแกว้ ไม่สามารถเคล่ือนที่ผ่านส่วนโคง้ ด้านบนของวงกลมได้ โดยจะคา้ งอยู่ในท่อด้านลา่ ง 13 ลูกแก้วสามารถเคลอ่ื นที่ผ่านสว่ นโคง้ ดา้ นบนของวงกลมได้ แลว้ เคล่อื นที่ออกมาจากปลายด้านลา่ งของสายยางพลาสติก ดังนน้ั ความสูงของปลายบนของสายยางพลาสตกิ มคี า่ เท่ากับ 13 = 2.6 เท่าของรศั มขี องส่วนโค้งวงกลม 5 สถาบันสง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

หนว่ ยที่ 5 | งานและพลงั งาน 108 คูม่ ือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์ เฉลยคำถามท้ายกจิ กรรม 1. ตำแหน่งใดของรถไฟเหาะจำลองทีผ่ เู้ ลน่ มีพลังงานศักยโ์ น้มถว่ งสูงสูดและต่ำสุด ตามลำดบั แนวคำตอบ ผู้เล่นมีพลังงานศักย์โน้มถว่ งสูงสูด ณ จดุ ปล่อยซงึ่ คือตำแหน่งสูงสดุ บนรางรถไฟเหาะจำลอง และ ผเู้ ล่นมีพลังงานศกั ย์โนม้ ถ่วงต่ำสดุ ณ ตำแหนง่ ตำ่ สดุ บนรางรถไฟเหาะจำลอง 2. ตำแหนง่ ใดของรถไฟเหาะจำลองที่ผูเ้ ลน่ มีพลงั งานจลนส์ ูงสูดและต่ำสุด ตามลำดบั แนวคำตอบ ผู้เล่นจะมีพลังงานจลน์สูงสูด ณ ตำแหน่งต่ำสุดของการเคลื่อนที่คือเมื่อเคลื่อนที่มาถึงแผ่น พลาสติกลูกฟูก ซึ่งตำแหน่งนี้รถไฟเหาะจำลองจะวิ่งด้วยอัตราเร็วสูงสุด และผู้เล่นจะมีพลังงานจลน์ต่ำสุด ณ ตำแหนง่ ทรี่ ถไฟเหาะจำลองเคลื่อนท่ีขึ้นไปถงึ สว่ นบนสดุ ของส่วนโค้งเปน็ วงกลม ซ่งึ ตำแหน่งนี้รถไฟเหาะจำลอง จะว่ิงด้วยอตั ราเรว็ ตำ่ สดุ 3. การเคล่ือนทขี่ องผูเ้ ลน่ ไปตามรางรถไฟเหาะจำลองเป็นไปตามกฎการอนรุ กั ษ์พลงั งานหรอื ไม่ อย่างไร แนวคำตอบ การเคลื่อนที่ของผู้เล่นไปตามรางรถไฟเหาะเป็นไปตามกฎการอนุรักษ์พลังงานซึ่งกล่าวไว้ว่า พลังงานเป็นสิ่งที่ไม่สามารถทำให้สูญหาย แต่สามารถเปลี่ยนหรือถ่ายโอนได้ ซึ่งกรณีของรถไฟเหาะจำลองจะ พบว่าผู้เล่นจะมีพลังงานศักย์โน้มถ่วงสูงสุดเมื่ออยู่บนตำแหน่งสูงสุดของรางและจะเปลี่ยนเป็นมีพลังงานจลน์ ขณะเคลื่อนที่ลงด้วยอัตราเร็วตามทางลาดชัน และเมื่อรถไฟเหาะจำลองเคลื่อนที่สูงขึ้นไปใหม่ตามรางจนถึง ตำแหน่งสงู สุด พลงั งานจลน์ในรถไฟเหาะจำลองกจ็ ะเปลี่ยนเปน็ พลังงานศักยโ์ นม้ ถ่วงได้อีกคร้ัง สถาบันสง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

109 หนว่ ยที่ 5 | งานและพลังงาน คู่มอื ครูรายวชิ าพ้ืนฐานวทิ ยาศาสตร์ เฉลยแบบฝกึ หดั ท้ายบทท่ี 2 1. ในการทำเหมืองแร่จะมีการขนย้ายหนิ และแร่ออกจากเหมอื งโดยค่อย ๆ ลำเลียงหินขึ้นสายพานแล้วปล่อยให้ตก อยา่ งอิสระลงในรถบรรทุก ดังภาพ * B C A D E พิจารณาพลังงานจลน์และพลังงานศักย์โน้มถ่วงของหินและแร่ในตำแหนง่ A B C D และ E แล้วตอบคำถาม ดังต่อไปนี้ 1.1 เมื่อกำหนดให้ระดับพื้นดินด้านล่างเป็นระดับอ้างอิง ที่ตำแหน่งใดที่หินและแร่มีพลังงานศักย์โน้มถ่วงสูงสุด และนอ้ ยท่ีสดุ เพราะเหตุใด แนวคำตอบ ตำแหน่งที่หินและแร่มีพลังงานศักย์โน้มถ่วงสูงสุด คือ C เพราะอยู่สูงกว่าระดับอ้างอิงมากที่สุด และตำแหนง่ ท่หี นิ กอ้ นนีม้ พี ลังงานศกั ยโ์ น้มถ่วงตำ่ สดุ คือ A เพราะอยู่ทสี่ งู จากระดบั อา้ งอิงนอ้ ยทีส่ ดุ 1.2 เมื่อหินและแร่เคลื่อนท่ีจากตำแหน่ง A ไป C สายพานลำเลียงมีการทำงานหรือไม่ ถ้ามีงานที่ทำเกี่ยวข้อง กบั การเปลีย่ นแปลงพลังงานศกั ยโ์ นม้ ถว่ งหรือไม่ อย่างไร แนวคำตอบ มีการทำงานในการยกก้อนหินให้อยู่สูงขึ้นจากระดับอ้างอิง โดยงานที่ทำจากตำแหน่ง A ไป C จะทำให้ก้อนหนิ และแร่มีพลงั งานศักยโ์ นม้ ถว่ งเพม่ิ ข้ึนตามระดับความสูง 1.3 พลงั งานจลน์และพลังงานศักย์โน้มถว่ งของหินและแรท่ ่ตี ำแหน่ง D และ E แตกต่างกันหรอื ไม่ อย่างไร แนวคำตอบ แตกต่างกัน โดยตำแหน่ง D ก้อนหินมีพลังงานจลน์น้อยกว่าที่ตำแหน่ง E แต่มีพลังงานศักย์โน้ม ถ่วงมากกวา่ ทตี่ ำแหน่ง E 1.4 พลงั งานกลของหนิ และแรท่ ี่ตำแหนง่ D และ E แตกต่างกนั หรือไม่ อยา่ งไร แนวคำตอบ ไม่แตกต่างกัน โดยค่าพลงั งานกลซง่ึ คอื ผลรวมของพลงั งานศักยโ์ น้มถว่ งและพลังงานจลน์ของก้อน หนิ และแร่ทตี่ ำแหน่ง D และ E จะเทา่ กนั ตามกฎการอนรุ กั ษพ์ ลงั งานกล สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

หนว่ ยที่ 5 | งานและพลังงาน 110 คู่มือครูรายวิชาพืน้ ฐานวิทยาศาสตร์ 2. การส่งจรวดออกจากฐานสู่อวกาศเกี่ยวข้องกับงาน พลังงานจลน์ พลังงานศักย์โน้มถ่วง และกฎการอนุรักษ์ พลังงานอย่างไร * แนวคำตอบ การส่งจรวดออกจากฐานสู่อวกาศเกี่ยวข้องกับงาน พลังงานจลน์ พลังงานศักย์โน้มถ่วง และกฎการ อนุรักษ์พลังงาน เมื่อเชื้อเพลิงถกู เผาไหม้ทำให้เกิดการเปล่ียนพลังงานเคมีเป็นพลังงานความร้อน โดยจรวดจะปลอ่ ย แก๊สร้อนออกจากท่อท้ายจรวด ทำให้เกิดแรงทีด่ ันจรวดให้เคลื่อนท่ีสูงขึ้นได้ ซึ่งจะเกิดการทำงานสง่ ผลให้ทั้งพลงั งาน ศักย์โน้มถ่วงและพลังงานจลน์ของจรวดมีค่ามากขึ้น และในขณะที่จรวดกำลังเคลื่อนที่สูงขึ้น ไปนั้น ถ้าหยุดเผาไหม้ เชื้อเพลิงจะทำให้พลงั งานจลนข์ องจรวดลดลงโดยจะเปลีย่ นเป็นพลังงานศักย์โน้มถ่วง นอกจากนีจ้ รวดยังมีการเสียดสี กับอากาศในชั้นบรรยากาศ ทำให้พลังงานจลน์บางส่วนเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนอีกด้วย โดยพลังงานมีการ เปล่ยี นและการถา่ ยโอนพลงั งานซึง่ เปน็ ไปตามกฎการอนรุ ักษ์พลงั งาน สถาบนั ส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

111 หน่วยที่ 5 | งานและพลังงาน คูม่ ือครรู ายวชิ าพ้นื ฐานวิทยาศาสตร์ เฉลยแบบฝกึ หดั ท้ายหนว่ ย 1. พจิ ารณาสถานการณ์ตอ่ ไปน้ี สถานการณ์ที่ 1 แบกกล่องไว้บนบา่ เดนิ ขึน้ บันได สถานการณ์ที่ 2 ดนั กล่องให้เคลอื่ นทีใ่ นแนวระดับ สถานการณ์ท่ี 3 ดันกล่องโดยออกแรงในแนวระดบั แต่กล่องไม่เคลื่อนที่ สถานการณ์ใดทที่ ำใหเ้ กดิ งานเนือ่ งจากแรงท่ีกระทำต่อกล่อง * ก. สถานการณ์ท่ี 1 กบั 2 ข. สถานการณ์ท่ี 1 กับ 3 ค. สถานการณท์ ี่ 2 กับ 3 ง. สถานการณ์ท่ี 1 2 และ 3 เฉลย ก. เพราะเมื่อออกแรงกระทำต่อวัตถุและทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปตามแนวแรงนั้นได้จะทำให้เกิดงาน ดังนั้น สถานการณ์ที่ 1 เกิดงาน เพราะแรงที่แบกกล่องมีทิศขึ้น กล่องเคลื่อนที่ในทิศขึ้น แรงและระยะทางอยู่ใน แนวเดียวกัน สถานการณ์ที่ 2 เกิดงาน เพราะแรงที่ดันกล่องและระยะทางที่กล่องเคลื่อนที่อยู่ในแนว เดยี วกนั สถานการณท์ ี่ 3 ไม่เกิดงาน เพราะกลอ่ งไม่เคลื่อนท่ี 2. นักเรยี นดันรถเข็นด้วยแรง 50 นิวตัน ทำให้รถเข็นเคล่ือนท่ไี ดร้ ะยะทาง 10 เมตร งานที่นกั เรยี นทำเปน็ เทา่ ไร * ก. 0.20 นิวตัน เมตร ข. 5 นวิ ตนั เมตร ค. 60 นวิ ตนั เมตร ง. 500 นิวตนั เมตร เฉลย ง. เพราะจาก W = FS = 50 N X 10 m = 500 N m หรือ J ดังนัน้ ในการดนั รถเขน็ ใหเ้ คล่ือนท่ี นกั เรยี นคนน้ีทำงานได้ 500 จูล สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

หน่วยท่ี 5 | งานและพลงั งาน 112 ค่มู ือครูรายวชิ าพน้ื ฐานวทิ ยาศาสตร์ 3. ถา้ เด็กชาย A เดก็ ชาย B และเด็กหญิง C ออกแรงกระทำกับกล่องใบหนง่ึ ให้กล่องเคลื่อนทดี่ ังนี้ A 6m B 6m C 10 m • เดก็ ชาย A ออกแรง 500 นิวตนั แบกกลอ่ งเดินขน้ึ ไปตามพนื้ เอียงได้ระยะทาง 10 เมตร และอยูส่ งู จากพน้ื 6 เมตร • เด็กชาย B ยืนอยู่บนพื้นเอียงออกแรง 300 นิวตัน ดึงกล่องในแนวขนานกับแนวพื้นเอียงให้กล่องเคลื่อนที่ไป ได้ระยะทาง 10 เมตร และอยสู่ ูงจากพืน้ 6 เมตร • เด็กหญงิ C ออกแรง 300 นิวตัน ดันกลอ่ งใหเ้ คลื่อนท่ไี ปบนพื้นราบได้ระยะทาง 10 เมตร ขอ้ ความใดตอ่ ไปน้ีถูกตอ้ ง ** ก. เด็กชาย A ทำงานมากทสี่ ุด ข. เด็กหญิง B ทำงานนอ้ ยท่สี ดุ ค. เด็กชาย C ทำงานนอ้ ยกว่าเดก็ หญิง C ง. เด็กชาย A เด็กชาย B และเด็กหญงิ C ทำงานได้เทา่ กัน เฉลย ง. เพราะจาก W = FS เด็กชาย A ทำงานได้ = 500 N X 6 m = 3,000 J เดก็ ชาย B ทำงานได้ = 300 N X 10 m = 3,000 J เด็กหญิง C ทำงานได้ = 300 N X 10 m = 3,000 J ดังน้ัน เดก็ ทุกคนทำงานไดเ้ ท่ากนั สถาบนั ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

113 หน่วยท่ี 5 | งานและพลงั งาน คู่มอื ครูรายวชิ าพ้ืนฐานวทิ ยาศาสตร์ 4. ชายคนหน่งึ ดันรถด้วยแรง 100 นิวตนั ทำใหร้ ถเคล่ือนทไ่ี ดร้ ะยะทาง 2 เมตร ภายในเวลา 5 วนิ าที กำลงั ท่ีชาย คนนี้ใชใ้ นการดนั รถเปน็ เทา่ ไร * ก. 20 วตั ต์ ข. 40 วัตต์ ค. 200 วัตต์ ง. 500 วตั ต์ เฉลย ข. เพราะกำลังเปน็ งานท่ีทำในหนงึ่ หนว่ ยเวลา หาได้จากความสัมพันธ์ ������ = ������ ������ นั่นคอื ������ = ������������ ������ จะได้ = 100 W x 2 m 5s = 40 W ดงั น้ัน กำลงั ที่ชายคนนี้ใช้ในการดนั รถ มีคา่ เทา่ กบั 40 วัตต์ 5. เคร่ืองจักรสำหรับยกของเคร่ืองหน่ึงมีกำลัง 80 กิโลวตั ต์ ถ้านำเครื่องจักรน้ไี ปดึงวตั ถุหนัก 40,000 นิวตัน ให้ขึ้น ไปในแนวด่งิ ไดร้ ะยะ 5 เมตร จากพื้นดิน จะใชเ้ วลาเทา่ ไร * ก. 1.0 วนิ าที ข. 2.5 วินาที ค. 500 วินาที ง. 2,500 วินาที เฉลย ข. เพราะกำลงั เปน็ งานทท่ี ำในหนงึ่ หนว่ ยเวลา หาไดจ้ ากความสัมพนั ธ์ ������ = ������ หรือ ������������ ������ ������ พจิ ารณาเวลาของเครื่องจักรท่ดี ึงวตั ถุใหเ้ คล่ือนท่ีในแนวด่งิ ดังนี้ ������ = ������������ ������ = 40,000 N x 5 m 80,000 W ดังนนั้ เวลาของเครือ่ งจักร มีคา่ เท่ากบั 2.5 วินาที สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

หน่วยท่ี 5 | งานและพลังงาน 114 คู่มือครูรายวิชาพืน้ ฐานวิทยาศาสตร์ 6. นกั กีฬา 4 คน แข่งขนั กันปีนเสาในแนวดงิ่ สงู 10 เมตร ผลการปนี เสาของทกุ คนเป็นไปตามตาราง (กำหนดให้ มวล 1 กิโลกรัม มนี ้ำหนัก 10 นิวตนั ) ** นกั กฬี า มวลของนักกฬี า (kg) เวลาทใ่ี ช้ปีนเสา (s) 1 65 28 2 70 28 3 68 25 4 65 25 นักกฬี าคนใดมีกำลังมากทีส่ ุด ก. คนที่ 1 ข. คนที่ 2 ค. คนที่ 3 ง. คนที่ 4 เฉลย ค. เพราะกำลังเปน็ งานที่ทำในหนึ่งหน่วยเวลา หาได้จากความสมั พนั ธ์ ������ = ������ หรือ ������������ ������ ������ ค่าของแรงพจิ ารณาจากน้ำหนกั ของนักกีฬา กำลงั ของคนท่ี 1 = 650 N x 10 m = 232 วตั ต์ 28 s กำลงั ของคนท่ี 2 = 700 N x 10 m = 250 วัตต์ 28 s กำลงั ของคนที่ 3 = 680 N x 10 m = 272 วัตต์ 25 s กำลงั ของคนท่ี 4 = 650 N x 10 m = 260 วัตต์ 25 s ดงั น้ัน นกั กีฬาคนท่ี 3 มกี ำลังมากท่สี ดุ สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

115 หนว่ ยที่ 5 | งานและพลงั งาน คูม่ อื ครูรายวชิ าพื้นฐานวิทยาศาสตร์ 7. สถานการณ์ใดใช้หลกั การเครอ่ื งกลอยา่ งง่ายช่วยผอ่ นแรงในการทำงาน ** ก. ข. ค. ง. เฉลย ง. เพราะ สถานการณ์ ก. ใช้รอกเดีย่ วตายตัว ไมผ่ ่อนแรง สถานการณ์ ข. ใชก้ รรไกรตัดบรเิ วณปลายมดี ทำให้ต้องออกแรงมาก สถานการณ์ ค. ออกแรงทเ่ี พลา ทถ่ี กู คือต้องออกแรงทล่ี ้อ 8. อปุ กรณ์ในขอ้ ใดใช้หลกั การของเครือ่ งกลอย่างง่ายต่างไปจากข้ออนื่ * ก. มดี ข. จอบ ค. ขวาน ง. ชะแลง เฉลย ง. เพราะเน่ืองจากข้อ ก. ข. ค. ใชห้ ลกั การของลมิ่ ส่วนข้อ ง. ใช้หลกั การของคาน 9. ขอ้ ใดถูกต้องเก่ียวกับเครอ่ื งกลอย่างงา่ ย * ก. เคร่อื งกลอย่างง่ายประเภทคานช่วยผอ่ นแรงได้เสมอ ข. เคร่ืองกลอยา่ งง่ายประเภทรอกบางครั้งก็ไมช่ ว่ ยผ่อนแรง ค. เคร่ืองกลอยา่ งง่ายช่วยผอ่ นแรงในการทำงานอยา่ งน้อยคร่งึ หน่งึ ง. เครื่องกลอยา่ งง่ายทำให้งานทก่ี ระทำต่อเคร่ืองกลน้อยกว่างานท่ีไดจ้ ากเคร่ืองกล เฉลย ข. เพราะ ขอ้ ก. ผดิ เพราะ ถา้ ระยะทีอ่ อกแรงกระทำต่อวัตถนุ ้อยกว่าระยะของแรงท่ตี ้านจะไมผ่ ่อนแรง ข้อ ข. ถกู เพราะ รอกเดี่ยวตายตัวไมช่ ว่ ยผ่อนแรง ข้อ ค. ผิด เพราะ การผอ่ นแรงไม่จำเปน็ ต้องครึง่ หนง่ึ ข้นึ อยู่กับระยะทางท่ีออกแรง ขอ้ ง. ผิด เพราะ งานของแรงที่กระทำต่อเครื่องกลจะเทา่ กับงานของแรงท่ีไดจ้ ากเคร่ืองกล สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

หน่วยที่ 5 | งานและพลังงาน 116 ค่มู อื ครูรายวิชาพ้ืนฐานวิทยาศาสตร์ 10. ในการโยนลูกบอลข้ึนในแนวดง่ิ 1) ขณะทล่ี ูกบอลกำลงั เคล่ือนที่ขึน้ พลงั งานจลน์และพลังงานศักยโ์ นม้ ถ่วงของลกู บอลคงที่ 2) ผลรวมของพลังงานจลน์กับพลังงานศกั ยโ์ น้มถว่ งของลกู บอลทกุ ขณะมคี ่าคงที่ 3) พลงั งานกลของลูกบอลมีค่าสงู สุดเม่อื ลูกบอลอยู่ท่ตี ำแหนง่ สงู สดุ ขอ้ ความใดเป็นจรงิ (กำหนดให้ไม่มแี รงอากาศกระทำตอ่ ลูกบอล) ** ก. ข้อความที่ 2 เทา่ นัน้ ข. ขอ้ ความที่ 1 และ 2 ค. ข้อความท่ี 2 และ 3 ง. ขอ้ ความที่ 1 2 และ 3 เฉลย ก. เพราะ ขอ้ ความ 1 ผิด เพราะพลังงานจลน์และพลงั งานศกั ย์ไม่คงที่ มกี ารเปลย่ี นแปลงตลอดการเคลือ่ นที่ ข้อความ 2 ถูก เปน็ ไปตามกฎการอนุรักษ์พลงั งานกล ข้อความ 3 ผิด เพราะพลงั งานกลของลูกบอลคงทต่ี ลอดการเคลือ่ นท่ี 11. ทดลองโยนลกู โลหะทรงกลมขนึ้ ไปในแนวดงิ่ 4 ครั้ง ปรากฏวา่ ลกู โลหะทรงกลมเคล่ือนทีข่ ้นึ ไปได้สงู สดุ ท่คี วามสูง แตกตา่ งกันดงั ตาราง ตารางแสดงความสงู ของลกู โลหะทรงกลมทีโ่ ยนขน้ึ ไป คร้งั ท่ี ระยะความสูง (m) 13 22 3 2.5 44 จากข้อมูลในตาราง ขอ้ ใดไม่ถูกต้อง ** ก. เม่อื ลกู โลหะทรงกลมขึ้นไปถึงจุดสูงทส่ี ดุ ลูกโลหะทรงกลมมพี ลงั งานจลนเ์ ท่ากันท้งั 4 ครงั้ ข. เม่ือลกู โลหะทรงกลมตกถึงพ้ืน ลูกโลหะทรงกลมมีพลังงานศักย์โน้มถ่วงเทา่ กันทั้ง 4 ครั้ง ค. เม่ือลกู โลหะทรงกลมตกถึงพน้ื การโยนครงั้ ท่ี 4 ลูกโลหะทรงกลมจะมีพลงั งานศักยโ์ นม้ ถ่วงสูงทส่ี ุด ง. เมอ่ื ลูกโลหะทรงกลมข้ึนไปถงึ จุดสูงท่ีสุด การโยนครง้ั ท่ี 4 ลกู โลหะทรงกลมจะมีพลังงานศกั ย์โนม้ ถ่วงสงู ที่สดุ เฉลย ค. เพราะเม่อื ลูกโลหะทรงกลมตกถงึ พน้ื ซ่งึ กำหนดให้เปน็ ระดับอา้ งองิ การโยนท้ัง 4 คร้ัง พลังงานศักยโ์ นม้ ถ่วง จะเท่ากบั ศนู ย์ไม่ใชม่ ีคา่ สูงสุด สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

117 หนว่ ยท่ี 5 | งานและพลงั งาน คู่มอื ครรู ายวิชาพ้นื ฐานวทิ ยาศาสตร์ 12. ปล่อยวัตถุชิ้นหนึ่งให้ไถลไปบนรางที่เรียบและลื่น จากตำแหน่ง A ถ้าพิจารณาวัตถุเมื่ออยู่ที่ตำแหน่ง B C และ D ดังภาพ ** ระดบั อ้างองิ ข้อความต่อไปนถ้ี กู ต้องใช่หรือไม่ ใช่ / ไม่ใช่ ขอ้ ความ ใช่ / ไม่ใช่ ใช่ / ไม่ใช่ 12.1 ทต่ี ำแหน่ง A มีพลงั งานศักย์โน้มถว่ งมากกวา่ ตำแหน่ง D ใช่ / ไมใ่ ช่ 12.2 ทต่ี ำแหนง่ B มีพลังงานจลนม์ ากกวา่ ตำแหนง่ C 12.3 ทุกตำแหนง่ มีพลงั งานศักย์โน้มถว่ งรวมกับพลังงานจลน์เท่ากัน เฉลย 12.1 ใช่ 12.2 ไม่ใช่ และ 12.3 ใช่ เพราะ 12.1 ใช่ เพราะตำแหน่ง A อย่สู งู จากระดบั อา้ งอิงมากกวา่ ตำแหน่ง D 12.2 ไม่ใช่ เพราะตำแหน่ง C เป็นตำแหน่งเดียวกับระดับอ้างอิง จึงมีพลังงานศักย์โน้มถ่วงเป็นศูนย์ แต่ พลังงานจลนม์ คี ่ามากทสี่ ุด 12.3 ใช่ เพราะผลรวมของพลังงานศกั ย์โน้มถว่ งและพลงั งานจลน์ในทุก ๆ ตำแหน่งมีค่าเท่ากันซ่ึงเป็นไปตาม กฎการอนรุ กั ษพ์ ลงั งานกล สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

หน่วยท่ี 5 | งานและพลังงาน 118 คมู่ ือครูรายวชิ าพน้ื ฐานวิทยาศาสตร์ 13. ปล่อยลกู เหล็กทรงกลมที่มีมวลเท่ากันทั้ง 3 ลูก จากความสูงตา่ งกนั ดังภาพ ข้อใดถูกตอ้ ง ** ก. ขณะท่ลี ูกเหล็กตกถึงพื้น ลูกเหลก็ ทั้งสามมพี ลังงานกลเท่ากัน ข. ขณะท่ีลกู เหล็กตกถงึ พนื้ ลูกเหล็กลูกที่ 3 มีพลังงานจลน์สูงทสี่ ดุ ค. เมื่อเรม่ิ ปล่อยลูกเหล็ก ลกู เหล็กทง้ั สามมีพลังงานศักย์โน้มถ่วงเท่ากนั ง. ขณะท่ลี ูกเหล็กท้ังสามกำลังตกลงมา ลูกเหล็กท้งั สามมพี ลังงานจลน์ลดลงเรอ่ื ย ๆ เฉลย ข. เพราะข้อ ก. และ ค. ผดิ เพราะเร่ิมต้นลกู เหลก็ ลูกท่ี 3 มีพลังงานศักย์โนม้ ถ่วงมากกว่า 1 และ 2 ตามลำดับ ในขณะท่ีพลงั งานจลน์เป็นศูนย์ จงึ ทำใหพ้ ลังงานของลูกเหล็กท่ี 3 มีค่ามากกวา่ ลกู เหลก็ ท่ี 1 และ 3 ขอ้ ง. ผดิ เพราะเมือ่ ลูกเหล็กกำลังตกลงมา จะมีพลงั งานจลน์เพิม่ ข้ึนเรอ่ื ย ๆ 14. ในการตอกเสาเขม็ ปัน้ จนั่ จะยกตุ้มปน้ั จนั่ ขึ้นในแนวด่งิ แลว้ ปลอ่ ยใหต้ ้มุ ปนั้ จ่ันตกกระทบหัวเสาเขม็ เสาเข็มจะจม ลึกลงไปในชั้นดิน การกระทำใดเป็นการเพิม่ พลงั งานศักย์โนม้ ถว่ งให้แกต่ ุ้มปั่นจน่ั * 1) เพ่ิมมวลของตุ้มปัน้ จั่น 2) ยกตุม้ ปน้ั จ่นั ขนึ้ ในแนวดิง่ ให้อยู่ทร่ี ะดบั สูงขน้ึ 3) ยกตมุ้ ปนั้ จัน่ ขน้ึ ในแนวดงิ่ ให้เคลือ่ นทีเ่ รว็ ขนึ้ ก. การกระทำท่ี 1 ข. การกระทำท่ี 2 ค. การกระทำท่ี 1 และ 2 ง. การกระทำท่ี 1 2 และ 3 เฉลย ค. เพราะการเพ่มิ พลังงานศักย์โน้มถ่วงทำได้โดยเพิ่มมวลของตุ้มปัน้ จน่ั หรอื เพ่มิ ระดบั ความสูงในแนวดงิ่ สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

119 หนว่ ยท่ี 5 | งานและพลังงาน คมู่ อื ครรู ายวิชาพ้ืนฐานวทิ ยาศาสตร์ 15. โรงไฟฟ้าชีวมวล คอื โรงไฟฟา้ ทีใ่ ช้เศษวัสดตุ า่ ง ๆ ทเ่ี ปน็ สารอินทรยี เ์ ปน็ เชื้อเพลิงในการผลิตไอนำ้ แลว้ นำไปปั่น กังหันเพื่อผลติ ไฟฟ้า เชน่ โรงน้ำตาลใชก้ ากออ้ ยทไี่ ดจ้ ากการหบี อ้อยเปน็ เช้ือเพลงิ ในการผลิตไฟฟ้า โรงสขี นาด ใหญ่ทีใ่ ชแ้ กลบเป็นเชื้อเพลิง ข้อใดแสดงการเปล่ียนพลังงานของชีวมวลในโรงไฟฟ้าชีวมวลได้ถูกต้อง * ก. พลังงานเคมี → พลงั งานความรอ้ น → พลังงานจลน์ → พลงั งานไฟฟา้ ข. พลงั งานศักยโ์ นม้ ถ่วง → พลังงานความร้อน → พลังงานกล → พลังงานไฟฟา้ ค. พลงั งานนวิ เคลยี ร์ → พลังงานความร้อน → พลังงานกล → พลงั งานไฟฟา้ ง. พลงั งานความร้อน → พลังงานเคมี → พลงั งานจลน์ → พลังงานไฟฟ้า เฉลย ก. เพราะโรงไฟฟา้ ชีวมวล คือโรงไฟฟา้ ทใ่ี ชเ้ ศษวสั ดุตา่ ง ๆ ที่เปน็ สารอนิ ทรีย์เปน็ เช้อื เพลิง (เปลยี่ นพลงั งานเคมี เป็นพลังงานความร้อน) ในการผลิตไอน้ำเพื่อนำไปปั่นกังหัน (เปลี่ยนพลังงานความร้อนเป็นพลังงานจลน์) ผลิตไฟฟา้ (เปลีย่ นพลังงานจลนเ์ ปน็ พลงั งานไฟฟ้า) สถาบันสง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

หน่วยท่ี 5 | งานและพลงั งาน 120 คูม่ อื ครรู ายวิชาพนื้ ฐานวทิ ยาศาสตร์ สถาบนั สง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

121 หนว่ ยท่ี 6 | การแยกสาร ค่มู ือครรู ายวิชาพืน้ ฐานวทิ ยาศาสตร์ 6หนว่ ยที่ หน่วยการเรียนรู้นี้มีจุดมุ่งหมายให้นักเรียนเรียนรู้เกี่ยวกับ การแยกสารโดยการระเหยแห้ง การตกผลึก การกลั่นอย่างง่าย โครมาโทกราฟีแบบกระดาษ และการสกัดดว้ ยตัวทำละลาย เพื่อ ทำความเข้าใจหลักการแยกสารตามสมบัติของสาร และนำวิธีการ แยกสารไปใช้แก้ปัญหาในชีวิตประจำวันโดยบูรณาการวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี และกระบวนการออกแบบเชงิ วศิ วกรรม องค์ประกอบของหน่วย บทท่ี 1 การแยกสารและการนำไปใช้ เวลาท่ใี ช้ 9 ชว่ั โมง เรือ่ งท่ี 1 วธิ กี ารแยกสาร เวลาท่ีใช้ 5 ชั่วโมง เรื่องที่ 2 การนำความรู้เร่ือง การแยกสารไปใชป้ ระโยชน์ เวลาที่ใช้ 1 ชัว่ โมง กิจกรรมทา้ ยบท รวมเวลาที่ใช้ 15 ชัว่ โมง สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 1 หนว่ ยที่ 6 | การแยกสาร 122 ค่มู ือครูรายวิชาพนื้ ฐานวิทยาศาสตร์ การแยกสารและการนำไปใช้ สาระสำคญั การแยกสารสามารถทำได้หลายวิธีขึ้นอยู่กับสมบัติของสาร ได้แก่ การระเหยแห้งใช้แยกสารละลายซึ่ง ประกอบดว้ ยตัวละลายทีเ่ ปน็ ของแข็งในตวั ทำละลายที่เป็นของเหลว โดยใช้ความรอ้ นระเหยตวั ทำละลายออกไปจนหมด เหลือแต่ตัวละลาย การตกผลึกใช้แยกสารละลายที่ประกอบด้วยตัวละลายที่เป็นของแข็งในตัวทำละลายที่เป็นของเหลว โดยทำให้สารละลายมีความเข้มข้นเลยจุดอิ่มตัวแล้วปล่อยให้อุณหภูมลิ ดลงอย่างช้า ๆ ตัวละลายจะค่อย ๆ แยกออกมา เป็นผลึก การกลั่นอย่างง่ายใช้แยกสารละลายที่ประกอบด้วยตัวละลายและตัวทำละลายที่เป็นของเหลวที่มีจุดเดือด ต่างกนั มาก โดยใหค้ วามรอ้ นแก่สารละลาย ของเหลวจะเดอื ดและกลายเปน็ ไอแยกจากสารละลายแลว้ ควบแน่นกลับเป็น ของเหลวอีกครั้ง โครมาโทกราฟีแบบกระดาษใช้แยกสารที่เคลื่อนที่บนกระดาษด้วยอัตราเร็วต่างกัน เนื่องจากมี ความสามารถในการละลายต่างกัน และความสามารถในการดูดซับของตัวดูดซับต่างกัน การสกัดด้วยตัวทำละลายเป็น วิธีการแยกสารท่ีละลายในตัวทำละลายชนิดต่าง ๆ ไดต้ ่างกนั โดยชนดิ ของตวั ทำละลายมีผลต่อชนดิ และปริมาณของสาร ที่สกดั ได้ การนำวิธีการแยกสารไปใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวันให้เหมาะสมกับสถานการณ์ มีขั้นตอนคือ ระบุปัญหา เกี่ยวกับการแยกสารที่พบในชีวิตประจำวัน รวบรวมข้อมูล แนวคิดที่สอดคล้องกับปัญหา เลือกและออกแบบวิธีการ แก้ปัญหา โดยเชื่อมโยงความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี โดยใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม ดำเนินการแก้ปัญหาเพื่อสร้างต้นแบบ ทดสอบและปรับปรุงโดยใช้หลักฐานเชิงประจักษ์ที่รวบรวมได้ นำเสนอต้นแบบ วธิ กี ารและผลการแก้ปัญหา สสถถาาบบันนั สสง่ เง่ สเสรริมมิ กกาารรสสออนนววทิ ิทยยาาศศาาสสตตรรแ์ แ์ลละะเทเทคคโนโนโลโลยยี ี

123 หนว่ ยท่ี 6 | การแยกสาร คมู่ ือครรู ายวิชาพน้ื ฐานวิทยาศาสตร์ จุดประสงค์บทเรียน เมื่อเรยี นจบบทนแี้ ล้ว นกั เรยี นจะสามารถทำส่ิงตอ่ ไปนี้ได้ 1. อธิบายการแยกสารโดยการระเหยแห้ง การตกผลึก การกลั่นอย่างง่าย โครมาโทกราฟีแบบกระดาษ และ การสกดั ด้วยตัวทำละลาย 2. แยกสารโดยการระเหยแห้ง การตกผลึก การกลั่นอย่างง่าย โครมาโทกราฟีแบบกระดาษ และการสกัดด้วย ตวั ทำละลาย 3. นำวิธีการแยกสารไปใช้แก้ปัญหาในชีวิตประจำวันโดยบูรณาการวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี และ กระบวนการออกแบบเชิงวศิ วกรรม สถาบันส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

หน่วยที่ 6 | การแยกสาร 124 คมู่ ือครูรายวชิ าพื้นฐานวิทยาศาสตร์ ภาพรวมการจัดกจิ กรรมการเรยี นรู้ จุดประสงค์ แนวความคิดตอ่ เน่ือง กจิ กรรม รายการประเมิน การเรยี นรขู้ องบทเรยี น 1. อธบิ ายการแยกสาร 1. อธบิ ายการแยกสาร 1. สารผสมเป็นสารที่ประกอบด้วยสาร โดยการระเหยแห้ง และการตกผลึก โดยการระเหยแหง้ ตั้งแต่ 2 ชนิดข้ึนไปมารวมกัน ของสารละลายจนุ สี การตกผลึก การกล่นั 2. การแยกสารออกจากสารผสม 1. อธิบายการแยกสาร โดยการกล่ันอยา่ ง อย่างงา่ ย โครมาโทกราฟี สามารถทำไดห้ ลายวธิ ี ข้ึนอยู่กับ งา่ ยของสารละลาย จนุ สี แบบกระดาษ และการ สมบัติของสาร สกัดด้วยตัวทำละลาย 3. การระเหยแห้งใช้แยกสารละลาย กจิ กรรมที่ 6.1 2. แยกสารโดยการระเหยแหง้ ซ่ึงประกอบด้วยตวั ละลายท่ีเป็น แยกสารโดยการ การตกผลึก การกลนั่ ของแข็งในตวั ทำละลายท่ีเปน็ ระเหยแห้งและ อยา่ งงา่ ย โครมาโทกราฟี ของเหลว โดยใช้ความร้อนระเหย การตกผลึกได้ แบบกระดาษ และ ตัวทำละลายออกไปจนหมด อยา่ งไร การสกดั ดว้ ยตัวทำละลาย เหลือแต่ตวั ละลายที่เป็นของแขง็ 4. การตกผลึกใช้แยกสารละลายท่ี ประกอบด้วยตัวละลายที่เปน็ ของแข็งในตัวทำละลายทเี่ ป็น ของเหลว โดยทำใหส้ ารละลายอิม่ ตัว แลว้ ปล่อยให้อุณหภูมิลดลง อย่างช้า ๆ ตัวละลายจะตกผลกึ แยก ออกมา ผลึกที่ได้มีความบริสุทธส์ิ ูง 5. การกลน่ั อย่างง่ายใชแ้ ยกสารละลาย กิจกรรมที่ 6.2 ท่ีประกอบดว้ ยตัวละลายและ แยกสารโดยการ ตวั ทำละลายที่เป็นของเหลวที่มี กลน่ั อย่างง่ายได้ จดุ เดือดต่างกันมาก วิธีนีจ้ ะแยก อยา่ งไร ของเหลวบริสทุ ธ์ิออกจากสารละลาย โดยให้ความร้อนแก่สารละลาย ของเหลวจะเดือดและกลายเป็นไอ แยกจากสารละลายแล้วควบแน่น กลับเป็นของเหลวอีกครั้ง สสถถาาบบนั นั สส่งเ่งสเสรรมิ ิมกกาารรสสออนนววทิ ทิ ยยาาศศาาสสตตรรแ์ ์แลละะเทเทคคโนโนโลโลยยี ี

125 หน่วยท่ี 6 | การแยกสาร คมู่ อื ครรู ายวิชาพ้นื ฐานวทิ ยาศาสตร์ จุดประสงค์ แนวความคิดตอ่ เนือ่ ง กิจกรรม รายการประเมนิ การเรยี นรู้ของบทเรียน 6. โครมาโทกราฟีแบบกระดาษเป็น กจิ กรรมท่ี 6.3 1. อธบิ ายการแยกสาร วธิ ีการแยกสารผสมทม่ี ีปริมาณนอ้ ย แยกสารโดยวธิ ี ท่มี ีสีโดยวิธี ใชแ้ ยกสารที่เคลื่อนทบี่ นกระดาษ โครมาโทกราฟี โครมาโทกราฟี ด้วยอัตราเร็วต่างกนั เนื่องจากมี แบบกระดาษได้ แบบกระดาษ ความสามารถในการละลายใน อยา่ งไร ตัวทำละลายตา่ งกัน และ ความสามารถในการดูดซบั ด้วย ตัวดดู ซับต่างกัน ทำใหส้ ารแตล่ ะ ชนิดเคล่ือนที่บนกระดาษดว้ ย อตั ราเร็วต่างกัน สารจึงแยกออกจาก กันได้ 7. อัตราส่วนระหว่างระยะทางท่สี าร องคป์ ระกอบแต่ละชนิดเคลื่อนที่ได้ บนตัวดดู ซบั กับระยะทางท่ี ตวั ทำละลายเคล่ือนที่ได้ เป็นค่า เฉพาะตัวของสารแต่ละชนิดใน ตวั ทำละลายและตวั ดูดซับหนงึ่ ๆ 8. การสกัดดว้ ยตัวทำละลายเปน็ วธิ กี าร กจิ กรรมที่ 6.4 1. อธิบายการแยกสาร แยกสารผสมทม่ี ีสมบตั ิการละลายใน แยกสารโดยวธิ กี าร จากใบไม้ โดย ตัวทำละลายทต่ี า่ งกัน โดยชนิดของ สกดั ด้วยตัวทำ วธิ กี ารสกัดดว้ ยตัว ตัวทำละลายมีผลตอ่ ชนิดและปรมิ าณ ละลายได้อย่างไร ทำละลาย ของสารท่ีสกัดได้ สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

หนว่ ยที่ 6 | การแยกสาร 126 ค่มู ือครรู ายวชิ าพ้ืนฐานวทิ ยาศาสตร์ จดุ ประสงค์ แนวความคิดต่อเนอื่ ง กจิ กรรม รายการประเมิน การเรียนรู้ของบทเรยี น 1. ความรดู้ ้านวิทยาศาสตรเ์ กยี่ วกับ 3. นำวธิ กี ารแยกสารไปใช้ กจิ กรรมท่ี 6.5 1. นำวธิ ีการแยกสารไป แก้ปัญหาในชวี ิตประจำวนั การแยกสาร บรู ณาการกบั โดยบูรณาการวทิ ยาศาสตร์ คณติ ศาสตร์ เทคโนโลยี โดยใช้ นำวิธีการแยกสาร ใช้แก้ปัญหาใน คณติ ศาสตร์ เทคโนโลยี กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม และกระบวนการออกแบบ สามารถนำไปใชแ้ กป้ ญั หาใน ไปใช้ประโยชน์ใน ชวี ติ ประจำวนั โดย เชิงวิศวกรรม ชีวิตประจำวนั หรอื ปัญหาที่พบใน ชุมชน ชีวิตประจำวนั ได้ เชอื่ มโยงความรู้ด้าน 2. กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม เป็นการออกแบบวิธีการหรือ อย่างไร วิทยาศาสตร์ กระบวนการเพ่ือตอบสนองความ ตอ้ งการหรือปัญหา เพื่อให้ได้ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยีซึง่ เป็นผลผลิตจาก กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม เทคโนโลยี และ ประกอบด้วย 6 ข้ันตอน ได้แก่ - ระบปุ ญั หา กระบวนการ - รวบรวมข้อมูลและแนวคิดเพื่อ ออกแบบเชิง สรรหาวิธีการทเ่ี ปน็ ไปได้ - เลือกและออกแบบวธิ ีการ วศิ วกรรม แก้ปญั หา กิจกรรมท้ายบท 1. อธบิ ายวธิ ีการแยก - ดำเนินการแก้ปัญหาเพ่อื สรา้ ง การผลิตน้ำตาล สารท่ใี ชใ้ นการผลิต ทรายใชว้ ิธีการใด น้ำตาลทราย ตน้ แบบ บ้างในการแยกสาร - ทดสอบ ประเมิน และปรบั ปรุง ต้นแบบ - นำเสนอตน้ แบบ วิธีการ และ ผลการแกป้ ัญหา 3. การเลอื กวิธกี ารแยกสารพจิ ารณา จากสมบัตขิ องสารทต่ี ้องการแยก และบางครั้งต้องใช้วิธีการแยกสาร หลายวิธีจงึ จะไดส้ ารที่มีความ บริสทุ ธิ์มากขึ้น สสถถาาบบันันสสง่ เง่ สเสรริมิมกกาารรสสออนนววิททิ ยยาาศศาาสสตตรร์แ์แลละะเทเทคคโนโนโลโลยยี ี

127 หน่วยที่ 6 | การแยกสาร คูม่ ือครรู ายวิชาพื้นฐานวทิ ยาศาสตร์ ทักษะกระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์และทกั ษะแหง่ ศตวรรษที่ 21 ท่คี วรจะได้จากบทเรียน ทกั ษะ 1 เรื่องท่ี ทา้ ยบท • 2 ทกั ษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ • • การสังเกต • • การวดั • • การจำแนกประเภท • • การหาความสมั พนั ธ์ระหวา่ งสเปซกบั สเปซ • • และสเปซกบั เวลา • การใช้จำนวน • • การจดั กระทำและสื่อความหมายข้อมูล • การลงความเห็นจากข้อมูล • การพยากรณ์ • การตงั้ สมมตฐิ าน • การกำหนดนยิ ามเชิงปฏบิ ตั ิการ • การกำหนดและควบคุมตัวแปร • การทดลอง การตคี วามหมายข้อมูลและลงข้อสรุป • การสรา้ งแบบจำลอง • ทกั ษะแห่งศตวรรษที่ 21 • ดา้ นการคิดอย่างมวี จิ ารณญาณและการแกป้ ัญหา • ด้านการส่อื สารสารสนเทศและการรเู้ ท่าทันสอ่ื • ด้านความร่วมมือ การทำงานเป็นทีมและภาวะผ้นู ำ ดา้ นการสร้างสรรคแ์ ละนวตั กรรม • ดา้ นคอมพิวเตอร์ และเทคโนโลยีสารสนเทศ และการส่ือสาร ด้านการทำงาน การเรยี นรู้ และการพง่ึ ตนเอง สถาบนั ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

หนว่ ยที่ 6 | การแยกสาร 128 คู่มือครรู ายวชิ าพืน้ ฐานวิทยาศาสตร์ การนำเข้าสู่หน่วยการเรียนรู้ ครดู ำเนินการดงั น้ี 1. กระตุ้นความสนใจของนักเรียนเพื่อนำเข้าสู่ หน่วยการเรียนรู้ที่ 6 เรื่องการแยกสาร โดยให้ นักเรียนสังเกตตัวอย่างน้ำมันหอมระเหยที่ได้ จากส่วนต่าง ๆ ของพืช เช่น น้ำมันยูคาลิปตัส น้ำมันตะไคร้หอม น้ำหอมกลิ่นกหุ ลาบ จากนั้น ร่วมกนั อภิปรายโดยใช้คำถามต่อไปน้ี • น้ำมันหอมระเหยที่ครูนำมาให้สังเกต มี ลักษณะเป็นอย่างไร (น้ำมันหอมระเหยมี ลกั ษณะเปน็ ของเหลวใส สีเหลืองออ่ น) • น้ำมันหอมระเหยได้มาจากส่วนใดของพืช (น้ำมันหอมระเหยได้มาจากดอก ใบ ลำต้น ของพืช) • เราสามารถแยกน้ำมันหอมระเหยออกมา จากส่วนต่าง ๆ ของพืชได้อยา่ งไร (กลัน่ ดว้ ย ไอน้ำ สกดั ดว้ ยตวั ทำละลาย) • น้ำมนั หอมระเหยจากพืช นำมาใชป้ ระโยชน์ อะไรได้บ้าง (น้ำมันหอมระเหยใช้ผสมในเครื่องสำอาง เช่น น้ำหอม สบู่ ครีมอาบน้ำ และใช้ทำยา เช่น ยาหม่อง ยาดม) 2. ให้นักเรยี นอ่านเน้ือหานำหนว่ ย ซึ่งอธิบายเรื่องน้ำมนั หอมระเหย และร่วมกนั อภิปรายเพื่อให้ได้แนวคิดว่า น้ำมันหอม ระเหยเปน็ สารที่ได้มาจากสว่ นต่าง ๆ ของพชื เช่น ดอก ใบ ผล ลำตน้ ซึง่ สามารถแยกออกมาจากส่วนตา่ ง ๆ ของพืช ได้ด้วยวิธีการต่าง ๆ เช่น การกลั่นด้วยไอน้ำ การสกัดด้วยตัวทำละลาย เพื่อนำไปใช้ประโยชน์ในผลิตภัณฑ์ หลากหลายชนิด เช่น น้ำหอม ครีมอาบน้ำ สบู่ ยาหม่อง ตะไคร้กันยุง ยาดม จากนั้นอ่านคำถามนำหน่วยและ รว่ มกนั อภิปรายเพอื่ ใหน้ ักเรียนทราบว่าจะต้องเรียนรอู้ ะไรบา้ งในหนว่ ยนี้ สสถถาาบบันันสสง่ เง่ สเสรรมิ ิมกกาารรสสออนนววิททิ ยยาาศศาาสสตตรร์แแ์ลละะเทเทคคโนโนโลโลยยี ี

129 หน่วยท่ี 6 | การแยกสาร ค่มู ือครรู ายวิชาพนื้ ฐานวิทยาศาสตร์ 3. เชื่อมโยงเข้าสู่บทที่ 1 โดยให้นักเรียนดูภาพนำบท ซึ่งเป็นภาพโรงงานผลิตน้ำบางเขน จากน้ัน นกั เรียนอภปิ รายรว่ มกันโดยใช้แนวคำถามดงั นี้ • เราใช้ประโยชน์จากน้ำประปาอย่างไรบ้าง (นักเรียนตอบตามความเข้าใจของตนเอง เชน่ อาบน้ำ ซกั ล้าง) • น้ำประปาได้มาจากไหน (นักเรียนตอบตาม ความเข้าใจของตนเอง เชน่ ได้มาจากแหล่ง น้ำธรรมชาติ) • น้ำประปามีกระบวนการผลิตอย่างไร (นักเรียนตอบตามความเข้าใจของตนเอง เช่น กรอง เติมสารฆ่าเชื้อโรคแล้วจ่ายไป ตามบา้ นเรอื น) ครูอาจเขียนคำถามไว้บนกระดานและ บนั ทึกคำตอบของนกั เรียนไว้ 4. ให้นักเรยี นอา่ นเน้ือหานำบทเพ่ือหาคำตอบของ คำถามท่คี รูเขยี นบนกระดาน และอภปิ รายเพอื่ ให้ได้คำตอบทีถ่ กู ต้อง ดังน้ี • เราใช้ประโยชน์จากน้ำประปาอย่างไรบ้าง (ใช้ในการบริโภค เช่น ดื่มและประกอบอาหาร ใช้ในการอุปโภค เช่น ชำระลา้ งสิง่ ต่าง ๆ) • นำ้ ประปาไดม้ าจากไหน (ได้มาจากแหลง่ นำ้ ธรรมชาติ เชน่ แมน่ ้ำลำคลอง) • น้ำประปามีกระบวนการผลิตอย่างไร (นำน้ำจากธรรมชาติมากรองสิ่งเจือปนขนาดใหญ่ออกแล้วเติมสารเพื่อช่วย ให้เกิดการตกตะกอน และปรบั คา่ ความเป็นกรด-เบส จากนั้นแยกตะกอนขนาดเล็กออกมาแลว้ เติมคลอรีนเพ่ือฆ่า เช้อื โรค นำไปเกบ็ ในถังเพ่อื รอการจ่ายไปตามบ้านเรือน) 5. จากนั้นให้นักเรียนอ่านคำถามนำบท จุดประสงค์ของบทเรียน และอภิปรายร่วมกัน เพื่อให้นักเรียนทราบขอบเขต เนื้อหาที่นักเรียนจะได้เรียนรู้ในบทเรียน รวมทั้งเป้าหมายการเรียนรู้ (นักเรียนจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับการแยกสาร และ นำวิธีการแยกสารไปใช้แก้ปัญหาในชีวิตประจำวันโดยบูรณาการวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี และ กระบวนการออกแบบเชงิ วิศวกรรม) สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

หน่วยท่ี 6 | การแยกสาร 130 คมู่ อื ครรู ายวชิ าพืน้ ฐานวิทยาศาสตร์ เรือ่ งที่ 1 วธิ ีการแยกสาร แนวการจดั การเรียนรู้ ครดู ำเนนิ การดังนี้ 1. ให้นักเรียนดูภาพนำเรื่อง และอ่านเนื้อหานำ เรื่องที่เกี่ยวกับการผลิตน้ำตาลทราย จากนั้น นักเรียนร่วมกันอภิปราย เพื่อให้ได้ข้อสรุปว่า น้ำตาลทรายได้มาจากการเคี่ยวน้ำอ้อย เมื่อแยกส่วนที่ไม่ต้องการออก และระเหยน้ำ ออกจะได้ผลึกน้ำตาลทรายดิบที่จะนำไปใช้ ผลิตน้ำตาลทรายต่อไป นักเรียนอ่านคำสำคัญ และทำกิจกรรมทบทวนความรู้ก่อนเรียน นำเสนอผลการทำกิจกรรม หากครูพบว่า นักเรียนยังทำกิจกรรมทบทวนความรู้ก่อนเรียน ไม่ถูกต้อง ครูควรทบทวนหรือแก้ไขความเข้าใจ ผิดของนักเรียน เพื่อให้นักเรียนมีความรู้พื้นฐาน ที่ถูกต้องและเพียงพอที่จะเรียนเรื่องการแยกสาร ต่อไป สสถถาาบบันันสส่งเง่ สเสรริมิมกกาารรสสออนนววทิ ิทยยาาศศาาสสตตรรแ์ ์แลละะเทเทคคโนโนโลโลยยี ี

131 หนว่ ยที่ 6 | การแยกสาร คูม่ ือครรู ายวชิ าพนื้ ฐานวทิ ยาศาสตร์ เฉลยทบทวนความรกู้ ่อนเรียน เลอื กตัวอกั ษรหนา้ วิธีแยกสารท่ีเหมาะสม แล้วเติมลงในช่องวา่ งหนา้ สารผสมท่ีกำหนดให้ (ตอบได้มากกวา่ 1 วิธี) …………………ก………………..เหรียญสบิ บาทกบั เหรยี ญบาท ………………ก…ข………………ก้อนกรวดกบั ทราย …………………จ…………………นำ้ มันกบั นำ้ …………………ค…………………แป้งมนั กับนำ้ ………………ก…ฉ………………เศษเหลก็ ในถังขยะ 2. ตรวจสอบความรู้เดิมของนักเรยี นเก่ียวกบั การแยกสารโดยทำกิจกรรมรู้อะไรบ้างก่อนเรียน นกั เรยี นสามารถตอบตาม ความเข้าใจของตนเองโดยครูยังไม่เฉลยคำตอบ ครูนำข้อมูลที่รวบรวมจากการทำกิจกรรมตรวจสอบความรู้เดิมของนักเรียน ไปใช้ในการวางแผนการจัดการเรียนรู้ว่าควรเน้นย้ำหรืออธิบายเรื่องใดเป็นพิเศษ เมื่อนักเรียนเรียนจบเรื่องนี้แล้ว นกั เรยี นจะมีความรู้ความเข้าใจครบถ้วนตามจุดประสงค์ของบทเรียนในขณะที่เรียนเรื่องน้ัน ๆ สถาบนั สง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

หนว่ ยท่ี 6 | การแยกสาร 132 คู่มอื ครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์ ตัวอยา่ งแนวคิดคลาดเคล่อื นซง่ึ อาจพบในเร่อื งน้ี • สารผสมที่เปน็ ของเหลวใสสามารถแยกไดโ้ ดยวธิ ีการกรอง (Regional Professional Development Program, n.d.) • การกลั่นสามารถใชแ้ ยกสารผสมท่เี ปน็ ของเหลวได้ทุกชนิด (The Science Teacher, n.d.) • โครมาโทกราฟีแบบกระดาษใช้แยกสารได้เนื่องจากองคป์ ระกอบของสารมีความเข้มข้นต่างกนั (Bindis, 2013) 3. ให้นักเรียนอ่านเนอื้ หาเก่ยี วกับการแยกสารในหนงั สือเรียนหน้า 78 และอภิปรายร่วมกนั พร้อมทัง้ ยกตวั อยา่ งเกี่ยวกับ การแยกสารผสม ครูและนักเรียนร่วมกันทบทวนความรู้พื้นฐานที่ได้เรียนรู้มาแล้วในระดับประถมศึกษาว่าการแยก องค์ประกอบออกจากสารผสมทำได้หลายวิธี เช่น การหยิบออก การร่อน การกรอง การตกตะกอน การดึงดูดด้วย แม่เหล็ก เปน็ ต้น 4. เชื่อมโยงเข้าสู่กจิ กรรมที่ 6.1 แยกสารโดยการระเหยแห้งและการตกผลกึ ได้อย่างไร โดยกำหนดคำถามให้นักเรียน รว่ มกนั พิจารณาวา่ เราจะแยกองคป์ ระกอบในสารละลายจนุ สีได้อย่างไร สสถถาาบบนั นั สส่งเ่งสเสรริมิมกกาารรสสออนนววิทิทยยาาศศาาสสตตรร์แ์แลละะเทเทคคโนโนโลโลยยี ี

133 หนว่ ยที่ 6 | การแยกสาร ค่มู อื ครรู ายวิชาพนื้ ฐานวทิ ยาศาสตร์ กิจกรรมท่ี 6.1 แยกสารโดยการระเหยแหง้ และการตกผลึกได้อย่างไร แนวการจัดการเรยี นรู้ ครดู ำเนินการดงั นี้ http://ipst.me/9908 ก่อนการทำกิจกรรม (15 นาที) 1. ให้นักเรียนอ่านชื่อกิจกรรม จุดประสงค์ และวิธีดำเนินกิจกรรม และตรวจสอบความเข้าใจการอ่านโดยใช้คำถาม ดงั ตอ่ ไปน้ี • กจิ กรรมนเี้ กี่ยวกบั เรือ่ งอะไร (การแยกสารโดยการระเหยแหง้ และตกผลกึ ) • กจิ กรรมนี้มจี ุดประสงค์อะไร (สังเกตและอธิบายการแยกองค์ประกอบของสารละลายจนุ สีโดยการระเหยแห้งและ ตกผลึก) • วิธีดำเนินกจิ กรรมมีขัน้ ตอนโดยสรุปอย่างไร (กจิ กรรมน้ีมี 2 ตอน ตอนท่ี 1 ใหค้ วามรอ้ นแกส่ ารละลายผ่านไอของ น้ำร้อนที่อยู่ในบีกเกอร์ จนกระทั่งสารละลายจุนสีในถ้วยกระเบื้องแห้งหมด สังเกตและบันทึกผล ตอนที่ 2 ให้ความร้อนแกส่ ารละลายจนุ สีอิ่มตวั แลว้ เติมจนุ สีลงไปอีก 5 ช้อนเบอร์สอง ตงั้ ไวจ้ นกระทงั่ พบการเปล่ียนแปลง แล้วกรองแยกสารออกมา สังเกตและบันทกึ ผล) • นักเรียนต้องสังเกตหรือรวบรวมอะไรบ้าง (ตอนที่ 1 สังเกตการเปลี่ยนแปลงของสารในถ้วยกระเบื้อง ตอนที่ 2 สงั เกตการเปล่ียนแปลงขณะที่เติมจนุ สใี นสารละลายอม่ิ ตวั แลว้ ลดอณุ หภูมิ) 2. ให้นักเรยี นสวมแว่นตานริ ภัยระหวา่ งการทำกิจกรรม เพื่อปอ้ งกันอบุ ัติเหตทุ ี่เป็นอันตรายต่อดวงตา และใชค้ วามระมัดระวัง ขณะใชต้ ะเกยี งแอลกอฮอล์ การหยิบจบั อปุ กรณ์ขณะที่ยังรอ้ น ระหวา่ งการทำกิจกรรม (45 นาที) 3. ให้นกั เรยี นแตล่ ะกลมุ่ ลงมือทำกิจกรรม ครเู ดินสังเกตการทำกิจกรรมของนักเรยี นพร้อมให้คำแนะนำในประเดน็ ต่าง ๆ ทอี่ าจเปน็ ปญั หา สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

หน่วยท่ี 6 | การแยกสาร 134 คู่มือครรู ายวิชาพื้นฐานวทิ ยาศาสตร์ หลังการทำกิจกรรม (30 นาที) 4. ครสู ุม่ นกั เรยี นนำเสนอผลการทำกจิ กรรมตอนที่ 1 โดยควรนำเสนอผลการทำกิจกรรมของนักเรยี นบนกระดานเพื่อใช้ ประกอบการอภิปราย ตอบคำถามท้ายกิจกรรม และร่วมกันสรุปผลของกิจกรรมโดยใช้คำถามท้ายกิจกรรมเป็น แนวทาง เพอ่ื ใหไ้ ด้ขอ้ สรุปจากกิจกรรมตอนที่ 1 วา่ เม่อื ให้ความร้อนแก่สารละลายจุนสีจนสารละลายแห้ง จะเหลือ ของแขง็ สีฟ้าอ่อนที่ก้นถ้วยกระเบื้อง แสดงวา่ ความร้อนทำให้ตวั ทำละลายคือน้ำซึ่งเป็นของเหลวระเหยเป็นไอออกไป จนหมด เหลือแต่ตัวละลายคือจนุ สีซ่ึงเป็นของแข็งและไมก่ ลายเปน็ ไอ วธิ ีการแยกสารดังกล่าวเรยี กวา่ การระเหยแห้ง (Evaporation) 5. สุ่มนักเรียนนำเสนอผลการทำกิจกรรมตอนที่ 2 โดยควรนำเสนอผลการทำกิจกรรมของนักเรียนบนกระดานเพื่อใช้ ประกอบการอภิปราย ตอบคำถามท้ายกิจกรรม และร่วมกันสรุปผลของกิจกรรมโดยใช้คำถามท้ายกิจกรรมเป็น แนวทาง เพ่ือให้ได้ขอ้ สรุปจากกิจกรรมตอนที่ 2 วา่ เมอื่ ให้สารละลายจุนสีที่เลยจดุ อ่ิมตัวมีอุณหภูมลิ ดลงอย่างช้า ๆ จะมีของแข็งสีฟ้ารูปปริซึมขนมเปียกปูนแยกตัวออกจากสารละลาย และมีความบริสุทธิ์สูง วิธีแยกของแข็งที่เป็น ตวั ละลายออกจากสารละลายอม่ิ ตวั เรียกวา่ วิธกี ารตกผลึก (Crystallization) 6. ให้นักเรียนเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการแยกสารด้วยวิธีการระเหยแห้งและการตกผลึก โดยอ่านเนื้อหาในหนังสือเรียนหน้า 81-82 ประกอบการอภิปราย เพื่อให้ได้ข้อสรุปว่าการระเหยแห้งเป็นการให้ความร้อนแก่สารละลาย ให้ตัวทำละลาย ระเหยเป็นไอออกไปจนหมด เหลือแตต่ ัวละลาย การแยกสารวิธีน้ีอาจได้ของแข็งที่มีสารหลายชนิดปนกัน ส่วนการตกผลึก เปน็ การแยกสารโดยละลายสารในตัวทำละลายที่อุณหภูมหิ ้องจนกระท่ังเลยจุดอิ่มตัว แล้วปล่อยใหอ้ ุณหภูมิของสารละลาย ลดลงช้า ๆ ตัวละลายจะค่อย ๆ แยกออกจากสารละลาย มีการจัดเรียงอนุภาคใหม่ที่เป็นระเบียบ มีลักษณะเป็นรูปทรง เรขาคณติ ท่ีแน่นอนเฉพาะตวั มีความบริสทุ ธสิ์ งู ข้นึ จากนน้ั ให้นกั เรยี นตอบคำถามระหวา่ งเรียน เฉลยคำถามระหว่างเรียน • เราสามารถแยกเอทานอลออกจากสารละลายเอทานอลในน้ำด้วยวธิ ีการระเหยแหง้ ไดห้ รือไม่ เพราะเหตใุ ด แนวคำตอบ เราไม่สามารถแยกเอทานอลออกจากสารละลายเอทานอลในน้ำด้วยวิธีการระเหยแห้ง เพราะ สารละลายเอทานอลประกอบด้วยน้ำและเอทานอล ซึ่งเป็นของเหลวทั้งคู่และมีจุดเดือดใกล้เคียงกัน เมื่อให้ ความร้อนแกส่ ารละลาย ทง้ั น้ำและเอทานอลจะระเหยเปน็ ไอท้ังหมด จงึ ไมส่ ามารถแยกไดด้ ้วยวธิ ีระเหยแหง้ สสถถาาบบันันสสง่ เง่ สเสรริมิมกกาารรสสออนนววิททิ ยยาาศศาาสสตตรรแ์ ์แลละะเทเทคคโนโนโลโลยยี ี

135 หนว่ ยท่ี 6 | การแยกสาร ค่มู อื ครรู ายวชิ าพ้นื ฐานวิทยาศาสตร์ เฉลยคำถามระหวา่ งเรียน • การแยกสารด้วยวิธกี ารระเหยแหง้ และการตกผลกึ เหมอื นและแตกตา่ งกนั อย่างไร แนวคำตอบ การแยกสารดว้ ยวิธีการระเหยแห้งและการตกผลึกมีทัง้ ส่วนท่เี หมือนกันและแตกต่างกัน โดยทั้ง 2 วิธีใช้ความรอ้ นในการทำให้ตัวทำละลายซ่ึงระเหยง่ายแยกออกจากสารละลายเหมอื นกนั แต่แตกต่างกนั ท่ี ตัวละลายที่เป็นของแข็งที่แยกได้ด้วยวิธีการระเหยแห้งอาจมีสารมากกว่าหนึ่งชนิด ใน ขณะที่การตกผลึก สามารถแยกตวั ละลายทมี่ ีความบริสทุ ธิ์สงู กว่าเพราะผลกึ ทแี่ ยกออกมาประกอบดว้ ยสารเพยี งชนิดเดียว • เราสามารถนำความรู้เกี่ยวกับการแยกสารด้วยวิธีการระเหยแห้งและการตกผลึกไปใช้ประโยชน์อะไรได้ บา้ ง ให้ยกตัวอย่าง แนวคำตอบ ตัวอย่างการนำความรู้เกี่ยวกับการแยกสารด้วยวิธีการระเหยแห้งไปใช้ประโยชน์ เช่น การทำ น้ำตาลโตนด การผลิตอาหารแปรรูปในท้องถิ่น ส่วนการตกผลึกสามารถใช้แยกของแข็งที่ละลายในตัวทำ ละลายชนิดเดียวกันจากกันได้ เช่น แยกโซเดียมคลอไรด์จากเกลือสมุทรและเกลือสินเธาว์ให้มี ความบริสทุ ธม์ิ ากขึน้ เพ่อื นำไปใช้ในอุตสาหกรรมอาหารและยา 7. ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับสิง่ ทีไ่ ด้เรียนรูจ้ ากการทำกิจกรรม การอ่านเพิ่มเติม และการอภิปรายรว่ มกนั โดยใชภ้ าพ 6.4 กราฟสภาพละลายได้ของสาร A B และ C ในตวั ทำละลายชนิดหน่งึ ท่ีอุณหภูมิต่าง ๆ ในหนังสือเรียน หน้า 83 เพือ่ ให้ได้ข้อสรุปวา่ การตกผลกึ จำเปน็ ต้องเลือกตวั ทำละลายทเี่ หมาะสม โดยพจิ ารณาจากสภาพละลายได้ ของสารทอ่ี ณุ หภูมิตา่ ง ๆ เฉลยคำถามระหวา่ งเรยี น • จากภาพ 6.4 ตัวทำละลายดงั กลา่ วเหมาะสำหรบั ใชใ้ นการตกผลึกสาร B และ C หรอื ไม่ เพราะเหตุใด แนวคำตอบ ตัวทำละลายดงั กล่าวไม่เหมาะสำหรับการตกผลึกสาร B และ C เน่ืองจากเม่ือเพิ่มอุณหภมู ิ สาร B ละลายได้เท่าเดิม ในขณะที่สาร C ละลายเพิ่มขึ้นน้อยมาก เมื่อลดอุณหภูมิลง สาร B ก็ไม่แยกออกมาจาก สารละลาย ส่วนสาร C แยกออกจากสารละลายในปรมิ าณไมม่ ากนัก 8. นำเขา้ สู่เรอ่ื งแยกสารโดยการกลน่ั อยา่ งง่าย ครกู ำหนดคำถามเพื่อให้นกั เรียนพิจารณาวา่ ถ้าต้องการใช้ประโยชน์จาก ตัวละลายที่เป็นของแข็งในสารละลาย อาจแยกสารโดยวิธีการระเหยแห้งและการตกผลึก แต่ถ้าต้องการใช้ประโยชน์ จากตัวทำละลายทเี่ ป็นของเหลวท่ีอยู่ในสารละลายจะทำได้อยา่ งไร เพื่อนำเขา้ สู่กิจกรรมท่ี 6.2 แยกสารโดยการกล่ัน อย่างง่ายไดอ้ ย่างไร สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

หนว่ ยที่ 6 | การแยกสาร 136 คมู่ อื ครูรายวชิ าพ้ืนฐานวทิ ยาศาสตร์ กจิ กรรมที่ 6.2 แยกสารโดยการกล่ันอยา่ งง่ายได้อย่างไร แนวการจัดการเรยี นรู้ ครดู ำเนินการดังนี้ http://ipst.me/9905 กอ่ นการทำกจิ กรรม (10 นาที) 1. ให้นักเรียนอ่านชื่อกิจกรรม จุดประสงค์ และวิธีดำเนินกิจกรรม และตรวจสอบความเข้าใจการอ่านโดยใช้คำถาม ดังต่อไปนี้ • กิจกรรมนี้เก่ียวกับเรอื่ งอะไร (การแยกสารโดยการกลนั่ อย่างง่าย) • กจิ กรรมนี้มีจดุ ประสงค์อะไร (อธิบายการแยกองค์ประกอบของสารละลายจนุ สโี ดยการกลนั่ อยา่ งง่าย) • วิธีดำเนินกิจกรรมมีขั้นตอนโดยสรุปอย่างไร (ให้ความร้อนแก่สารละลายจุนสีในหลอดทดลองขนาดใหญ่ สังเกต การเปล่ยี นแปลงของสาร อุณหภมู ิ และสง่ิ ทไี่ ด้ในหลอดทดลองขนาดเล็ก) • นักเรยี นต้องสังเกตหรือรวบรวมอะไรบ้าง (สงั เกตการเปลี่ยนแปลงของของเหลวในหลอดทดลองขนาดใหญ่ขณะท่ี ใหค้ วามรอ้ น บันทึกอุณหภมู ิ และสงั เกตสงิ่ ที่ได้ในหลอดทดลองขนาดเล็ก) 2. ควรกำชับให้นกั เรียนสวมแว่นตานิรภัยระหว่างการทำกิจกรรม เพื่อป้องกันอุบัติเหตุท่ีจะเป็นอันตรายต่อดวงตา และ ใชค้ วามระมัดระวงั ขณะใช้ตะเกียงแอลกอฮอล์ การหยิบจับอปุ กรณ์ขณะท่ียงั ร้อน ระหวา่ งการทำกิจกรรม (30 นาที) 3. ให้นักเรียนแต่ละกลุ่มลงมือทำกิจกรรม โดยครูเดินสังเกตการทำกิจกรรมของนักเรียนพร้อมให้คำแนะนำหากพบว่า นกั เรยี นมขี อ้ สงสัยในประเดน็ ตา่ ง ๆ เช่น วิธกี ารอา่ นอณุ หภมู จิ ากเทอรม์ อมิเตอร์ 4. หลงั จากทำกิจกรรมเสร็จแลว้ ให้ดึงสายยางออกจากหลอดทดลองขนาดเล็ก ก่อนดบั ตะเกยี งแอลกอฮอล์ เพ่ือป้องกัน ไมใ่ หข้ องเหลวยอ้ นกลบั ไปทีห่ ลอดทดลองขนาดใหญ่ หลังการทำกิจกรรม (20 นาที) 5. สุ่มนักเรียนนำเสนอผลการทำกิจกรรม โดยควรนำเสนอผลการทำกิจกรรมของนักเรียนบนกระดาน และร่วมกัน ตรวจสอบผล อภิปรายสาเหตุที่อาจทำให้ผลคลาดเคลื่อน เช่น การให้ความร้อนสูงมากจนสารละลายบางส่วนเข้าไป ในสายยาง ตอบคำถามท้ายกิจกรรม และร่วมกันสรปุ ผลของกิจกรรมโดยใช้คำถามท้ายกิจกรรมเป็นแนวทาง เพื่อให้ ได้ข้อสรุปจากกิจกรรมว่า เมื่อให้ความร้อนจนสารละลายจุนสีเดือด จะมีไอแยกออกจากสารละลาย แล้วควบแน่น กลบั เปน็ ของเหลวอีกครั้งเม่ืออุณหภูมลิ ดลง ของเหลวที่ได้คอื ตัวทำละลายท่ีมจี ุดเดือดต่ำกวา่ ตวั ละลาย วิธกี ารแยกตัว ทำละลายท่เี ป็นของเหลวออกจากตวั ละลายท่ีเป็นของแขง็ เรยี กว่า การกลนั่ อย่างง่าย (Simple Distillation) สสถถาาบบันันสสง่ เ่งสเสรรมิ มิ กกาารรสสออนนววทิ ิทยยาาศศาาสสตตรรแ์ ์แลละะเทเทคคโนโนโลโลยยี ี

137 หนว่ ยท่ี 6 | การแยกสาร คูม่ ือครรู ายวิชาพนื้ ฐานวทิ ยาศาสตร์ 6. ให้นักเรียนเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการกลั่น โดยอ่านเนื้อหาในหนังสือเรียนหน้า 85 เพื่อให้ได้ข้อสรุปว่า การกล่ัน อย่างง่ายเป็นการแยกสารที่ตัวทำละลายและตัวละลายมีจุดเดือดต่างกันมาก เมื่อให้ความร้อนแก่สารละลาย ของเหลวซึ่งมีจุดเดือดต่ำกว่าจะเดือดและกลายเป็นไอแยกออกจากสารละลาย แล้วควบแน่นกลับเป็นของเหลวอีก ครงั้ จากนัน้ ให้นกั เรยี นตอบคำถามระหว่างเรยี นและอ่านเกรด็ น่ารูเ้ ร่ืองการกล่นั ลำดบั ส่วน เฉลยคำถามระหวา่ งเรียน • สารท่ีได้จากการแยกด้วยวิธีการระเหยแห้ง การตกผลกึ และการกล่ันอย่างงา่ ย เหมอื นและแตกต่างกนั อยา่ งไร แนวคำตอบ สารที่ได้จากการแยกสารผสมที่เป็นสารละลายด้วยวิธีการระเหยแห้ง และการตกผลึก เป็นตัวละลายที่เป็นของแข็งที่ละลายในสารละลายที่เป็นของเหลวเหมือนกัน แต่ของแข็งที่แยกได้โดย การตกผลึกประกอบดว้ ยสารเพียงชนดิ เดียวซ่ึงมคี วามบริสุทธ์ิสูง ในขณะทกี่ ารแยกสารโดยการระเหยแห้งอาจ ได้สารผสมของตัวละลายของแข็งหลายชนิดปนกันอยู่ ส่วนการกลั่นอย่างง่าย สารที่แยกได้เป็นตัวทำละลาย ของเหลวและตัวละลายที่อาจเป็นของแข็งหรือของเหลว ขึ้นกับชนิดของสารละลาย ซึ่งต่างจากการระเหยแห้ง และการตกผลกึ • การระเหยแห้ง การตกผลึก และการกลั่นอย่างง่าย เหมาะสำหรับการแยกสารที่มีสมบตั ิเหมือนหรือแตกต่างกัน อย่างไร แนวคำตอบ การระเหยแห้ง การตกผลึก เหมาะสำหรับการแยกสารผสมที่เป็นสารละลายซึ่งประกอบด้วย ตัวละลายที่เป็นของแข็งและตัวทำ ละลายที่เป็นของเหลว ท่ีมีจุดเดือดจุดหลอมเหลวต่างจากตัวละลายมา ก เมื่อให้ความร้อน ตัวทำละลายจะระเหยและแยกออกมาจากสารละลาย การกลั่นอย่างง่ายเหมาะสำหรับ การแยกสารผสมที่ต้องการเก็บทั้งตัวละลายที่เป็นของแข็งหรือของเหลวและตัวทำละลายที่เป็นของเหลว โดยทั่วไป การกลั่นอย่างง่ายนิยมใช้แยกตัวทำละลายที่มีสถานะของเหลวออกจากตัวละลายที่มีสถานะ ของเหลวซง่ึ มจี ุดเดอื ดตา่ งกนั มาก 7. นำเขา้ สู่เรือ่ งการแยกสารโดยวธิ โี ครมาโทกราฟี โดยใชค้ ำถามเพื่อให้นักเรียนร่วมกันแสดงความคิดเห็นว่า ถ้าต้องการ แยกสารท่ีมีปรมิ าณน้อยหรือไม่ทราบชนิดขององคป์ ระกอบจะทำได้อย่างไร เพ่ือนำเขา้ สู่กิจกรรมที่ 6.3 แยกสารโดย วธิ โี ครมาโทกราฟีแบบกระดาษได้อยา่ งไร สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

หนว่ ยที่ 6 | การแยกสาร 138 คมู่ อื ครูรายวิชาพ้นื ฐานวิทยาศาสตร์ กิจกรรมที่ 6.3 แยกสารโดยวธิ ีโครมาโทกราฟแี บบกระดาษได้อยา่ งไร แนวการจดั การเรียนรู้ ครดู ำเนนิ การดงั น้ี http://ipst.me/9904 กอ่ นการทำกจิ กรรม (15 นาที) 1. ให้นักเรียนอ่านชื่อกิจกรรม จุดประสงค์ และวิธีดำเนินกิจกรรม และตรวจสอบความเข้าใจการอ่านโดยใช้คำถาม ดงั ต่อไปนี้ • กิจกรรมนีเ้ ก่ียวกบั เรอื่ งอะไร (การแยกสารด้วยวิธีโครมาโทกราฟี) • กจิ กรรมนม้ี ีจดุ ประสงค์อะไร (สังเกตและอธบิ ายการแยกสารทีม่ ีสโี ดยวธิ โี ครมาโทกราฟีแบบกระดาษ) • วิธีดำเนินกิจกรรมมีขั้นตอนโดยสรุปอย่างไร (ใช้ปากกาเมจิกจุดสีบนกระดาษกรองให้ได้จุดสีเข้มขนาดเล็ก 2 สี รินน้ำลงในบีกเกอร์ วัดให้มีระดับความสูงของน้ำไม่เกิน 1 เซนติเมตร ติดกระดาษกรองกับฝากล่องพลาสติกด้วย เทปกาวใส แล้วค่อย ๆ หย่อนกระดาษกรองใหต้ ั้งตรงอยู่กึง่ กลางของบีกเกอร์ และให้จุดสีทงั้ สองอย่เู หนือระดับน้ำ เทา่ ๆ กนั เมื่อระดบั น้ำเคลือ่ นทข่ี ้ึนมาถงึ ขีดดินสอดา้ นบน นำกระดาษกรองออกจากบีกเกอร์ สงั เกตและบนั ทึกผล จากนั้นเปลี่ยนเป็นใช้สารละลายเอทานอลแทนน้ำ สังเกตและบันทึกผล เปรียบเทียบผลเมื่อใช้ตัวทำละลาย ตา่ งกัน) • นกั เรียนตอ้ งสังเกตหรือรวบรวมอะไรบ้าง (สังเกตการเคลอ่ื นท่ขี องจุดสีบนกระดาษกรอง) 2. เน้นให้นักเรียนระวงั ในเร่ืองต่อไปน้ี • เลอื กใชป้ ากกาเมจิกชนดิ ละลายนำ้ (water soluble) • ทำจดุ สีเล็ก ๆ บนกระดาษกรอง รอจนสแี หง้ แล้วทำซำ้ หลาย ๆ ครงั้ เพ่ือใหไ้ ด้สเี ขม้ • ระวงั ไม่ให้จดุ สจี มอยู่ในของเหลว แตใ่ หอ้ ยู่เหนอื ระดบั ของเหลวประมาณ 0.5 เซนติเมตร • ระวงั ไม่ให้ตวั ทำละลายเคล่ือนท่เี ลยขีดดินสอด้านบน • ขณะท่ีทำกจิ กรรม ไมค่ วรเคลื่อนยา้ ยบีกเกอร์ ระหวา่ งการทำกิจกรรม (25 นาที) 3. นักเรียนแต่ละกลุ่มลงมือทำกิจกรรม โดยครูเดินสังเกตการทำกิจกรรมของนักเรียนพร้อมให้คำแนะนำหากพบว่า นักเรียนมขี ้อสงสยั ในประเดน็ ต่าง ๆ เช่น การจุดสีลงบนกระดาษกรอง การตดิ กระดาษกรองบนฝากล่องพลาสติกและ การกะระยะไม่ใหจ้ ดุ สีจมลงในของเหลว สสถถาาบบนั ันสสง่ เ่งสเสรรมิ ิมกกาารรสสออนนววทิ ิทยยาาศศาาสสตตรรแ์ แ์ลละะเทเทคคโนโนโลโลยยี ี

139 หนว่ ยท่ี 6 | การแยกสาร คมู่ ือครรู ายวชิ าพ้นื ฐานวิทยาศาสตร์ หลงั การทำกจิ กรรม (20 นาที) 4. สุ่มนักเรียนนำเสนอผลการทำกิจกรรม โดยควรนำเสนอผลการทำกิจกรรมของนักเรียนบนกระดานเปรียบเทียบกับ กลมุ่ อ่ืน และร่วมกนั อภปิ รายผล ตอบคำถามทา้ ยกิจกรรม และรว่ มกันสรุปผลของกิจกรรมโดยใช้คำถามท้ายกิจกรรม เป็นแนวทาง เพื่อให้ได้ข้อสรุปจากกิจกรรมว่า เมื่อจุ่มปลายกระดาษกรองในน้ำ น้ำจะถูกดูดซับขึ้นไปตามกระดาษ กรอง และสีจากปากกาเมจิกเคลื่อนท่ีไปบนกระดาษกรองแล้วค่อย ๆ แยกออกจากกันเป็นองค์ประกอบหลายสี โดยจุดสดี ำแยกได้หลายสีมากกวา่ จุดสีนำ้ เงิน และเมอ่ื เปล่ยี นไปใชส้ ารละลายเอทานอลแทนนำ้ สีจากปากกาเมจิกจะ แยกองค์ประกอบเช่นเดียวกัน แต่จำนวนองค์ประกอบที่ได้และระยะทางที่แต่ละองค์ประกอบเคลื่อนที่ได้เปลี่ยนไป แสดงว่าสีจากปากกาเมจิกมีองค์ประกอบมากกว่าหนึ่งชนิด แต่ละชนิดเคลื่อนที่ไปบนกระดาษกรองที่จุ่มในน้ำและ สารละลายเอทานอลไดแ้ ตกตา่ งกัน 5. ให้นักเรียนเรียนรู้เพิม่ เติม โดยอ่านเนื้อหาทา้ ยกิจกรรมที่ 6.3 ในหนังสือเรียนหนา้ 90 และร่วมกันอภิปรายเพื่อให้ได้ ข้อสรุปว่า การแยกองค์ประกอบของสีตามวิธีในกิจกรรมที่ 6.3 เรียกว่า วิธีโครมาโทกราฟีแบบกระดาษ (paper chromatography) ซ่ึงประกอบด้วยส่วนที่ไม่เคลื่อนที่หรือวัฏภาคนิ่ง (stationary phase) และส่วนที่เคลื่อนที่ได้ หรอื วฏั ภาคเคล่อื นที่ (mobile phase) ซง่ึ เปน็ ตวั ทำละลายต่าง ๆ การแยกสารโดยวธิ โี ครมาโทกราฟแี บบกระดาษใช้ แยกสารโดยอาศัยความสามารถในการละลายในตัวทำละลายต่างกัน ทำได้โดยจุ่มกระดาษที่มีจุดสีที่ต้องการแยกลง ในตัวทำละลาย โดยไม่ให้จุดสีบนกระดาษสัมผัสตัวทำละลาย ตัวทำละลายจะเคลื่อนที่ไปบนกระดาษ พร้อมทั้งพา องค์ประกอบชนิดต่าง ๆ ในจุดสีเคลื่อนที่ไปด้วย องค์ประกอบในจุดสีที่ละลายได้ดีในตัวทำละลายและถูกดูดซับได้ น้อยจะเคลื่อนท่ีได้เร็วกว่าองค์ประกอบชนิดทีล่ ะลายไม่ดีในตัวทำละลายและถูกดูดซับได้มาก ถ้าองค์ประกอบแต่ละ ชนดิ เคลื่อนทดี่ ้วยอตั ราเรว็ ต่างกันจะแยกออกจากกันเป็นแถบสี องคป์ ระกอบท่เี คลื่อนท่ีได้เรว็ จะอยู่ห่างจากจุดเร่ิมต้น มากที่สุด ส่วนองค์ประกอบที่เคลื่อนที่ได้ช้าที่สุดจะอยู่ใกล้จุดเริ่มต้นมากที่สุด แต่ถ้ามีองค์ประกอบที่เคลื่อนที่ด้วย อตั ราเรว็ เท่ากนั ก็จะไม่สามารถแยกออกจากกนั ไดใ้ นตวั ทำละลายน้นั ๆ จะต้องเปลี่ยนชนดิ ของตัวทำละลาย หรอื เพิ่ม ระยะทางทต่ี ัวทำละลายเคลอ่ื นท่ใี ห้มากกว่าเดิม วิธีโครมาโทกราฟีนอกจากใช้แยกสารที่มีปริมาณน้อย ๆ แล้ว โครมาโทกราฟีแบบกระดาษยังใช้วิเคราะห์ จำนวนองค์ประกอบอย่างน้อยที่มีอยู่หรือองค์ประกอบทั้งหมดในสาร โดยสังเกตจากจำนวนแถบสีที่แยกได้บน กระดาษ นอกจากน้ียังใช้วิเคราะห์สารไม่มีสีบางชนิดได้ โดยอาศัยหลักการเดียวกันกับการวิเคราะห์จำนวน องค์ประกอบในสาร การวิเคราะห์สารไม่มีสีบางชนิดทำได้โดยการทำให้มีสีหรือใช้เครื่องมือวิทยาศาสตร์อื่น ๆ ด้วย เพ่ือใหม้ องเหน็ ตำแหนง่ ของแถบสขี องสารท่ีไม่มีสีนนั้ 6. ให้นกั เรยี นเรียนรูเ้ พ่มิ เติมเร่ืองค่า Rf จากเกร็ดนา่ รเู้ ร่ืองค่า Retention factor (ค่า Rf) และการใช้ประโยชน์จากค่า Rf ในการวิเคราะหแ์ ละระบุชนิดของสาร ซึง่ เป็นประโยชน์อย่างมากในทางการแพทย์และอุตสาหกรรมต่าง ๆ สถาบันสง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

หนว่ ยที่ 6 | การแยกสาร 140 คู่มือครูรายวชิ าพนื้ ฐานวิทยาศาสตร์ เฉลยคำถามระหวา่ งเรียน • โครมาโทกราฟีแบบกระดาษมปี ระโยชนอ์ ยา่ งไรบา้ ง แนวคำตอบ โครมาโทกราฟีแบบกระดาษใช้แยกสารที่มีปริมาณน้อย ใช้วิเคราะห์จำนวนองค์ประกอบ อยา่ งน้อยท่มี อี ย่หู รือองค์ประกอบทั้งหมดในสารมสี ี และยงั ใชว้ เิ คราะหส์ ารไม่มสี บี างชนิดได้ แต่ตอ้ งทำให้มีสี หรอื ใชเ้ คร่ืองมอื วทิ ยาศาสตรอ์ ื่น ๆ ดว้ ย เพอื่ ให้มองเห็นตำแหนง่ ของแถบสขี องสารที่ไม่มีสี 7. นำเข้าสู่กิจกรรมท่ี 6.4 แยกสารโดยวิธีการสกัดด้วยตัวทำละลายได้อย่างไร โดยใช้คำถามว่า การแยกสารด้วยวิธี โครมาโทกราฟีแบบกระดาษ สารท่ตี อ้ งการแยกต้องอาศยั สมบตั ิการละลายของสารในตวั ทำละลาย ซึง่ สมบัติดังกล่าว สามารถนำไปใชใ้ นการแยกสารออกจากสว่ นตา่ ง ๆ ของพืชได้หรือไม่ อยา่ งไร สสถถาาบบันันสส่งเ่งสเสรริมิมกกาารรสสออนนววทิ ิทยยาาศศาาสสตตรร์แ์แลละะเทเทคคโนโนโลโลยยี ี

141 หนว่ ยที่ 6 | การแยกสาร คูม่ ือครรู ายวชิ าพ้นื ฐานวทิ ยาศาสตร์ กิจกรรมที่ 6.4 แยกสารโดยวธิ ีการสกัดดว้ ยตวั ทำละลายไดอ้ ย่างไร แนวการจดั การเรยี นรู้ ครูดำเนนิ การดังนี้ http://ipst.me/9903 กอ่ นการทำกิจกรรม (10 นาที) 1. ให้นักเรียนอ่านชื่อกิจกรรม จุดประสงค์ และวิธีดำเนินกิจกรรม และตรวจสอบความเข้าใจการอ่านโดยใช้คำถาม ดังตอ่ ไปนี้ • กจิ กรรมนีเ้ กยี่ วกับเรอื่ งอะไร (การแยกสารโดยวธิ ีการสกัดด้วยตวั ทำละลาย) • กจิ กรรมนม้ี จี ุดประสงค์อะไร (สงั เกตและอธิบายแยกสารทมี่ ีสอี อกจากใบไม้โดยใช้ตัวทำละลาย) • วธิ ีดำเนินกิจกรรมมีขนั้ ตอนโดยสรุปอยา่ งไร (ตดั ใบไม้ใหเ้ ปน็ ช้ินเล็ก บดหยาบ ๆ ดว้ ยโกร่งบด แลว้ แบ่งเป็น 2 ส่วน เท่า ๆ กัน นำมาสกัดสีด้วยตัวทำละลาย 2 ชนิด คือ น้ำและสารละลายเอทานอล ใช้หลอดหยดดูดของเหลวออก จากสารผสมในแต่ละหลอดมาสงั เกตลกั ษณะสารทไ่ี ด้) • นักเรียนต้องสังเกตหรือรวบรวมอะไรบ้าง (สังเกตและเปรียบเทียบความเข้มของสีของสารละลายเมื่อใช้ตัวทำละลาย ต่างชนิดกนั ) ระหวา่ งการทำกิจกรรม (30 นาท)ี 2. นกั เรยี นแต่ละกลุ่มลงมือทำกจิ กรรม โดยครูเดินสงั เกตการทำกจิ กรรมของนักเรียน พรอ้ มใหค้ ำแนะนำกรณีนักเรียนมี ขอ้ สงสัยในประเดน็ ต่าง ๆ เชน่ วิธกี ารบดใบไมใ้ ห้ละเอยี ด การเขยา่ สารเพื่อสกัดสี การใชห้ ลอดหยดดูดของเหลวออก จากสารผสม หลงั การทำกิจกรรม (20 นาที) 3. ครสู มุ่ นักเรยี นนำเสนอผลการทำกิจกรรม โดยควรนำเสนอผลการทำกจิ กรรมของนักเรียนบนกระดานเปรียบเทียบกับ กลุม่ อื่น และร่วมกันอภปิ รายผล ตอบคำถามท้ายกจิ กรรม และรว่ มกนั สรุปผลของกจิ กรรมโดยใช้คำถามท้ายกิจกรรม เป็นแนวทาง เพื่อให้ได้ข้อสรุปจากกิจกรรมว่า ในการสกัดสารจากใบไม้โดยใช้น้ำเป็นตัวทำละลายได้สารละลาย สีเขียวอ่อนกว่าใช้เอทานอลเป็นตัวทำละลาย แสดงว่าปริมาณสารที่แยกได้ขึ้นอยูก่ ับชนดิ ของตัวทำละลาย วิธีการแยกสาร โดยใช้ตัวทำละลายทเี่ หมาะสม เรียกวา่ การสกัดด้วยตัวทำละลาย (solvent extraction) 4. ให้นักเรียนตอบคำถามระหว่างเรียน และอ่านเนื้อหาท้ายกิจกรรมที่ 6.4 ในหนังสือเรียนหน้า 94 จากนั้นร่วมกัน อภิปราย เชื่อมโยงข้อสรุปจากกิจกรรมและเนื้อหากับสถานการณ์ในชีวิตประจำวันเพื่อให้ได้ข้อสรุปว่า การใช้ ตัวทำละลายที่เหมาะสมสกัดสารที่ต้องการออกมาได้มากและไม่ทำให้สมบัติเปลี่ยนไป สารที่สกัดได้ผสมอยู่กับ ตัวทำละลาย จึงต้องแยกตัวทำละลายออกไปด้วยวิธีการต่าง ๆ เช่น การระเหยแห้ง จึงจะได้สารที่ต้องการ สำหรับ การสกัดสารออกจากพืชให้ได้ปริมาณมากควรทำให้ชิ้นส่วนพืชมีขนาดเล็ก บางครั้งต้องใช้ความร้อนช่วยเพื่อให้มี สภาพละลายได้ของสารมากขึน้ สถาบันสง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

หน่วยท่ี 6 | การแยกสาร 142 คูม่ อื ครูรายวชิ าพ้ืนฐานวทิ ยาศาสตร์ เฉลยคำถามระหว่างเรยี น • การแยกสารโดยการสกดั ดว้ ยตวั ทำละลายเหมาะกบั การแยกสารทมี่ ีสมบัติอย่างไร แนวคำตอบ การแยกสารโดยการสกัดด้วยตัวทำละลายเหมาะกับการแยกสารที่สามารถละลายได้ดีใน ตวั ทำละลายทเ่ี ลือกใช้ 5. ให้นักเรียนเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการสกัดสารจากพืชโดยการกล่ันด้วยไอนำ้ โดยอ่านเนือ้ หาในหนังสือเรียนหนา้ 95 ประกอบการอภิปรายเพื่อให้ไดข้ ้อสรุปว่า การกลั่นด้วยไอน้ำเป็นการแยกสารโดยการผ่านไอน้ำที่มีอุณหภูมิสูงไปยัง ส่วนของพืชที่ต้องการแยกสาร ไอน้ำจะพาสารที่ระเหยง่ายออกมาจากพืช เมื่อทำให้ไอมีอุณหภูมิลดลงจะควบแน่น เป็นของเหลว น้ำมนั หอมระเหยจะแยกชัน้ จากนำ้ จากนั้นแยกน้ำมนั หอมระเหยออกจากน้ำไดโ้ ดยวธิ ีต่าง ๆ การแยก สารดว้ ยวิธนี ี้เหมาะสำหรับใช้แยกสารที่ระเหยง่าย ไมล่ ะลายน้ำ และไมท่ ำปฏิกิริยากับนำ้ เช่น น้ำมันหอมระเหยจาก มะกรดู ตะไครห้ อม เปลือกสม้ ดอกมะลิ ดอกกหุ ลาบ เปน็ ต้น 6. เชื่อมโยงการใช้ประโยชน์น้ำมนั หอมระเหยจากพืชในท้องถิ่น โดยอ่านเกร็ดน่ารู้เกี่ยวกับน้ำมันหอมระเหยจากตะไคร้ หอม เพื่อขยายความรู้เรื่องการนำสารที่ได้จากการสกัดโดยการกลั่นด้วยไอน้ำไปใช้แทนการใช้ส่วนของพืชปริมาณ มาก ๆ ซงึ่ ไมส่ ะดวก นอกจากน้ยี งั เปน็ การเพมิ่ มูลค่าของผลติ ภณั ฑ์อกี ดว้ ย 7. ถ้าพบว่านักเรียนมีแนวคิดคลาดเคลื่อนเกี่ยวกับเรื่องนี้ จากการตอบคำถามก่อนเรียน ระหว่างเรียน หรืออาจ ตรวจสอบโดยใช้กลวธิ อี ่ืน ๆ ใหค้ รแู ก้ไขแนวคดิ คลาดเคล่อื นนั้นให้ถูกต้อง เชน่ แนวคดิ คลาดเคลอ่ื น แนวคดิ ทีถ่ ูกต้อง สารผสมที่เปน็ ของเหลวใสสามารถแยกไดโ้ ดยวิธกี าร สารผสมที่เป็นของเหลวใสไม่สามารถแยกได้โดย กรอง (Regional Professional Development วิธีการกรอง เนื่องจากมีสมบัติเป็นสารละลาย Program, n.d.) อนุภาคขององค์ประกอบสารมีขนาดเล็กกว่ารูของ กระดาษกรอง (CK-12 Foundation, 2017) การกลัน่ สามารถใช้แยกสารผสมท่เี ป็นของเหลวได้ ทุกชนิด (The Science Teacher, n.d.) การกลั่นสามารถใช้แยกสารผสมเนื้อเดียวที่เป็น สารละลายที่ตัวละลายและตัวทำละลายมีจุดเดือด โครมาโทกราฟีแบบกระดาษใชแ้ ยกสารได้ ต่างกนั มาก (Nichols, 2019) เนื่องจากองค์ประกอบของสารมีความเข้มข้น ตา่ งกนั (Bindis, 2013) โครมาโทกราฟีแบบกระดาษใช้แยกสารได้โดย อาศัยความสามารถในการละลายในตัวทำละลาย ตา่ งกัน (Clark, 2016) 8. นำเขา้ สเู่ ร่อื งที่ 2 โดยครนู ำอภิปรายเก่ียวกับการแยกสารผสมซ่ึงทำไดห้ ลายวธิ ี แต่ละวธิ มี คี วามเหมาะสมสำหรับแยก สารผสมที่มีสมบัติแตกต่างกันตามรายละเอียดในหนังสือเรียน ครูกำหนดคำถามเพื่อให้นักเรียนร่วมกันพิจารณาว่า วธิ กี ารแยกสารแตล่ ะวธิ มี ปี ระโยชน์เหมอื นหรือแตกตา่ งกนั อย่างไรบ้าง สสถถาาบบันันสส่งเง่ สเสรรมิ มิ กกาารรสสออนนววทิ ทิ ยยาาศศาาสสตตรรแ์ ์แลละะเทเทคคโนโนโลโลยยี ี

143 หนว่ ยที่ 6 | การแยกสาร คูม่ ือครรู ายวชิ าพืน้ ฐานวทิ ยาศาสตร์ เร่ืองที่ 2 การนำความรู้เรอ่ื งการแยกสารไปใช้ประโยชน์ แนวการจดั การเรียนรู้ ครดู ำเนนิ การดงั น้ี 1. ให้นักเรียนดูภาพนำเรื่อง และอ่านเนื้อหานำ เรื่องที่เกี่ยวกับการพิสูจน์หาหลักฐานทาง กฎหมาย โดยใช้ความรู้เรื่องการแยกสาร จากนั้น ใช้คำถามอภิปราย เพื่อให้ได้ข้อสรุป ว่าการแยกสารโดยทั่วไปสามารถแยกสาร เพื่อให้ได้สารบริสุทธิ์ หรือให้มีสารเจือปน น้อยลง ซึ่งมีประโยชน์ในด้านต่าง ๆ เช่น การพิสูจน์หาหลักฐานประกอบการพิจารณา ตดั สินคดี เปน็ ตน้ 2. ให้นักเรียนทำกิจกรรมทบทวนความรู้ก่อน เรียน แล้วนำเสนอผลการทำกิจกรรม หากครู พบว่านักเรียนยังทำกิจกรรมทบทวนความรู้ ก่อนเรียนไม่ถูกต้อง ครูควรทบทวนหรือแก้ไข ความเข้าใจผิดของนักเรียน เพื่อให้นักเรียนมี ความรู้พื้นฐานที่ถูกต้องและเพียงพอที่จะเรียน เรื่องการนำความรู้เรื่องการแยกสารไปใช้ ประโยชน์ตอ่ ไป เฉลยทบทวนความร้กู ่อนเรียน เลอื กวิธีการแยกสารที่เหมาะสม แลว้ นำไปเตมิ หนา้ ข้อความที่กำหนดให้ (อาจเลือกไดม้ ากกวา่ 1 คำตอบ) การระเหยแหง้ การตกผลกึ การกลน่ั อย่างงา่ ย การสกัดด้วยตัวทำละลาย โครมาโทกราฟแี บบกระดาษ __(การระเหยแหง้ การตกผลึก)____ แยกน้ำตาลออกจากนำ้ อ้อย __(โครมาโทกราฟแี บบกระดาษ)___ แยกองค์ประกอบในสียอ้ มผม __(การสกดั ด้วยตัวทำละลาย) ____ แยกสารทมี่ ีฤทธทิ์ างยาที่ไดม้ าจากขมิน้ ชนั __(การกลั่นอยา่ งงา่ ย)__________ แยกน้ำสะอาดออกจากน้ำดบิ ท่ีไดจ้ ากแหลง่ น้ำธรรมชาติ สถาบนั สง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

หนว่ ยที่ 6 | การแยกสาร 144 คู่มอื ครรู ายวชิ าพื้นฐานวิทยาศาสตร์ 3. ตรวจสอบความรู้เดมิ ของนักเรียนเกี่ยวกบั การแยกสารโดยให้ทำกิจกรรมรู้อะไรบ้างก่อนเรยี น นักเรียนสามารถตอบ ตามความเข้าใจของตนเอง โดยครูยังไม่เฉลยคำตอบ ครูรวบรวมข้อมูลจากการตรวจสอบความรู้เดิมของนักเรียนเพื่อ นำไปใช้ในการวางแผนการจัดการเรียนรู้ว่าควรเน้นย้ำหรืออธิบายเรื่องใดเป็นพิเศษ เมื่อนักเรียนเรียนจบเรื่องนี้แล้ว นักเรยี นจะมีความรู้ความเข้าใจครบถ้วนตามจุดประสงค์ของบทเรียน 4. ให้นักเรียนอ่านเนื้อหาในหนังสือเรียนหน้า 98 และอภิปรายร่วมกันโดยใช้ภาพ 6.10 ประกอบ พร้อมทั้งยกตัวอย่าง เกี่ยวกับการแยกสารผสม เพื่อให้ได้ข้อสรุปว่า การเลือกใช้วิธีการแยกสารขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ ปริมาณ และ คุณภาพของสารท่ีต้องการ นอกจากนีก้ ารออกแบบการแยกสารควรคำนงึ ถึงชนิดของตวั ทำละลายท่ีปลอดภัยและเป็น มิตรกบั ส่งิ แวดลอ้ ม อุปกรณท์ ี่หาไดง้ ่าย ปลอดภัย และราคาไม่แพง 5. นำเข้าสู่กิจกรรมที่ 6.5 นำวิธีการแยกสารไปใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวันได้อย่างไร โดยใช้คำถามเพื่อสร้าง ความสนใจว่า ในชีวติ ประจำวันมีกิจกรรมใดบ้างท่ีสามารถนำวธิ ีการแยกสารไปใช้แก้ปัญหาได้ และนักเรียนมีแนวคิด ในการปรบั ปรุงวิธีการแยกสารน้ันอย่างไร เพื่อใหไ้ ด้ปรมิ าณสารมากข้ึน หรือใช้เวลาแยกสารนอ้ ยลง หรอื สารท่ีแยกได้ มสี ง่ิ เจอื ปนนอ้ ยลง ครูเสนอสถานการณ์ในกจิ กรรมท่ี 6.5 เพื่อให้นกั เรยี นระบุปัญหา รวบรวมขอ้ มูล และเสนอแนวคิด เกี่ยวกับวิธีการแยกสารในสถานการณ์ทเ่ี ป็นไปได้ ท้ังนี้ ครคู วรตรวจสอบความเป็นไปได้ของวธิ ีการแยกสารที่นักเรียน เสนอ กอ่ นท่นี ักเรียนจะเรมิ่ ดำเนนิ การแก้ปัญหา สสถถาาบบันนั สสง่ เ่งสเสรรมิ มิ กกาารรสสออนนววทิ ทิ ยยาาศศาาสสตตรรแ์ ์แลละะเทเทคคโนโนโลโลยยี ี

145 หนว่ ยที่ 6 | การแยกสาร คูม่ อื ครรู ายวิชาพืน้ ฐานวิทยาศาสตร์ กจิ กรรมที่ 6.5 นำวธิ กี ารแยกสารไปใชป้ ระโยชน์ในชีวติ ประจำวนั ได้อย่างไร แนวการจดั การเรียนรู้ ครดู ำเนินการดงั น้ี ก่อนการทำกิจกรรม (20 นาที) 1. ให้นักเรียนอ่านชื่อกิจกรรม จุดประสงค์ และวิธีดำเนินกิจกรรม และตรวจสอบความเข้าใจการอ่านโดยใช้คำถาม ดังต่อไปนี้ • กิจกรรมนีเ้ กีย่ วกบั เรือ่ งอะไร (การนำวธิ กี ารแยกสารไปใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน) • กจิ กรรมน้ีมีจุดประสงค์อะไร (นำวิธีการแยกสารไปใช้แก้ปัญหาในชีวิตประจำวัน โดยเช่อื มโยงความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี และกระบวนการออกแบบเชงิ วิศวกรรม) • วิธีดำเนินกิจกรรมมีขั้นตอนโดยสรุปอย่างไร (รวบรวมข้อมูลหรือแนวคิดเกี่ยวกับวิธีการแยกสารเพื่อหาวิธีพัฒนา วธิ กี ารผลติ สีจากพืชให้ไดส้ ที ี่มีความเข้มมากท่ีสุด ปริมาตรอยา่ งน้อย 20 ลูกบาศกเ์ ซนติเมตร แล้วทำสารท่ีสกัดได้ ใหม้ ีลักษณะเปน็ ผง เพ่ือใหจ้ ัดเกบ็ งา่ ยและเก็บได้นาน และกำหนดเกณฑก์ ารประเมนิ ผลการสกัดสี รวมท้งั นำเสนอ วธิ กี ารสกัดและสีท่สี กัดไดห้ ลังจากไดผ้ ลการสกดั สีแล้ว) • นักเรียนต้องสังเกตหรือรวบรวมอะไรบ้าง (รวบรวมข้อมูลหรือแนวคิดเกี่ยวกับวิธีการแยกสาร เกณฑ์การประเมินผล การสกดั สี เพ่อื นำมาออกแบบวิธีการสกดั สี) ครูเน้นให้นักเรียนรวบรวมข้อมูลหรือแนวคิดเกี่ยวกับวิธีการแยกสารให้ได้มากที่สุดก่อนตัดสินใจเลือกวิธีการ แยกสาร และรว่ มกนั กำหนดเกณฑ์การประเมินผลการสกัดสีทใี่ ช้ประเมนิ ได้จรงิ และเป็นทีย่ อมรับของผู้ปฏบิ ตั ิ ระหวา่ งการทำกจิ กรรม (80 นาท)ี 2. นักเรียนแต่ละกลุ่มลงมือทำกิจกรรม โดยครูเดินสังเกตการทำกิจกรรมของนักเรียน พร้อมให้คำแนะนำหากพบว่า นักเรียนมีข้อสงสัยในประเด็นต่าง ๆ เช่น วิธีให้คะแนนเมื่อใช้เกณฑ์การประเมินผลการสกัดสีที่กำหนด รวมทั้งให้ นักเรียนออกแบบตารางบันทึกการทำงานอย่างละเอียดทุกขั้นตอน ตั้งแต่การระบุปัญหา การรวบรวมข้อมูล การออกแบบวิธีแกป้ ัญหา การดำเนินการแก้ปญั หา การทดสอบและปรบั ปรุงวิธีการแกป้ ญั หา การนำเสนอวธิ กี ารและ ผลการแก้ปญั หา สถาบนั ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

หน่วยท่ี 6 | การแยกสาร 146 คู่มอื ครูรายวชิ าพ้นื ฐานวิทยาศาสตร์ หลังการทำกจิ กรรม (20 นาที) 3. สุ่มนักเรียนนำเสนอผลการทำกิจกรรม ตอบคำถามท้ายกิจกรรม และร่วมกันสรุปผลของกิจกรรมโดยใช้คำถามท้าย กิจกรรมเป็นแนวทาง เพื่อให้ได้ข้อสรุปจากกิจกรรมว่า ความรู้เกี่ยวกับการแยกสารสามารถนำไปใช้แก้ปัญหาใน ชีวิตประจำวันได้ โดยเชื่อมโยงความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี และกระบวนการออกแบบ เชงิ วิศวกรรม เพื่อใหไ้ ด้วิธีแกป้ ัญหาทเ่ี ปน็ ระบบและเหมาะสมกับสถานการณ์ ออกแบบวิธีการแก้ปัญหาท่ีเหมาะสมกับ สถานการณ์และเงื่อนไขที่กำหนด การแยกสารบางชนิดอาจต้องใช้หลายวิธีประกอบ การตรวจสอบประสิทธิภาพของ การออกแบบวิธีการแยกสาร นอกจากจะพิจารณาจากสมบัติของสารแล้ว ยังอาจพิจารณาจากปริมาณของสารที่ใช้ เปรียบเทยี บกบั ปรมิ าณสารทแี่ ยกได้ 4. ให้นักเรียนร่วมกันสรุปหัวขอ้ เรื่องในบทที่ 1 การแยกสารและการนำไปใช้ สิ่งที่ได้เรียนรู้จากบทเรียนนี้คือ สารผสมที่ พบในชวี ิตประจำวันบางชนิดต้องผ่านการแยกสารเพื่อให้ได้สารท่ีบรสิ ุทธิ์มากขน้ึ หรือมีสารเจือปนน้อยลง โดยผ่านวิธี แยกสารวิธีต่าง ๆ ซึ่งองค์ประกอบทางเคมีและสมบัติของสารเป็นปัจจัยหลักในการตัดสินใจเลือกใช้วิธีการแยกสาร แตล่ ะวิธี เชน่ การระเหยแห้ง ใช้แยกสารละลายทเี่ ปน็ ของเหลวและมีตัวละลายเปน็ ของแข็ง การกล่นั อยา่ งงา่ ยใช้แยก สารละลายที่เป็นของเหลวซ่ึงตัวทำละลายและตัวละลายมีจุดเดือดต่างกันมาก การตกผลึกใช้แยกสารละลายที่เป็น ของเหลวและมีตัวละลายเป็นของแข็ง โครมาโทกราฟีแบบกระดาษใช้แยกสารที่ละลายได้ในตัวทำละลายต่างกัน เหมาะกับสารที่มีปริมาณน้อย การสกัดด้วยตัวทำละลายใช้แยกสารที่ต้องการ โดยใช้ตัวทำละลายที่เหมาะสม การนำความรู้เกี่ยวกบั การแยกสารแตล่ ะวธิ ไี ปใช้ประโยชนค์ วรบรู ณาการกับความรใู้ นสาขาต่าง ๆ 5. จากนั้นครูให้นกั เรียนทำกิจกรรมตรวจสอบตนเอง เพือ่ สรปุ องค์ความรู้ท่ีได้เรียนรู้จากบทเรยี น โดยการเขียนบรรยาย วาดภาพ หรอื เขียนผังมโนทศั น์สิง่ ที่ไดเ้ รียนรจู้ ากบทเรียนการแยกสารและการนำไปใช้ 6. ให้นักเรียนนำเสนอผลงาน โดยอาจให้นำเสนอและอภิปรายภายในกลุ่ม หรืออภิปรายร่วมกันในชั้นเรียน หรือแสดง ผลงานบนผนงั ของห้องเรียนเพื่อใหน้ ักเรียนพจิ ารณาและรว่ มแสดงความคิดเห็น จากน้นั ครูและนักเรียนอภิปรายสรุป องค์ความรู้ท่ีได้จากบทเรียนรว่ มกนั สสถถาาบบันนั สสง่ เง่ สเสรริมมิ กกาารรสสออนนววทิ ทิ ยยาาศศาาสสตตรรแ์ แ์ลละะเทเทคคโนโนโลโลยยี ี

147 หนว่ ยท่ี 6 | การแยกสาร คู่มอื ครรู ายวิชาพืน้ ฐานวทิ ยาศาสตร์ ตวั อยา่ งผังมโนทัศนใ์ นบทเรียนองคป์ ระกอบของสารละลายและปจั จยั ที่มีผลต่อสภาพละลายได้ สถาบันส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

หน่วยที่ 6 | การแยกสาร 148 คู่มือครูรายวชิ าพน้ื ฐานวทิ ยาศาสตร์ 7. ให้นกั เรียนทำกิจกรรมทา้ ยบท การผลติ นำ้ ตาลทรายใช้วธิ ีการใดบ้างในการแยกสาร และตอบคำถามท้ายกิจกรรม จากน้นั ให้นกั เรียนตรวจสอบตนเองและทำแบบฝกึ หัดทา้ ยบท 8. สร้างความสนใจและเชื่อมโยงสู่เรื่องอื่น ๆ โดยครูกำหนดคำถามให้นักเรียนร่วมกันพิจารณาว่า นอกจากสารผสมท่ี นักเรียนรู้จักและได้ดำเนินการแยกให้ได้สารเพียงชนิดเดียว ได้แก่ สารละลายจุนสี สารละลายเกลือแกง หมึกปากกา และสารสกัดจากพืชแล้ว สิ่งรอบตัวอื่น ๆ บนพื้นผิวโลกมีองค์ประกอบอย่างไร ถ้าจะแยกให้ได้สารเพียงชนิดเดียวมาใช้ ประโยชน์จะต้องทำอยา่ งไรบ้าง เฉลยคำถามสำคญั ของบท • การแยกสารมีวธิ กี ารใดบา้ ง แตล่ ะวิธเี หมาะสำหรับการแยกสารทีม่ สี มบตั ิอย่างไร แนวคำตอบ การแยกสารทำได้โดยวิธีการระเหยแห้ง การตกผลึก การกล่นั อย่างงา่ ย โครมาโทกราฟีแบบกระดาษ การสกดั ดว้ ยตัวทำละลาย การระเหยแห้งเหมาะสำหรับการแยกตวั ละลายที่เป็นของแข็งออกจากตวั ทำละลายที่เป็นของเหลว ซ่ึงระเหยได้ง่าย การตกผลึกเหมาะสำหรบั การแยกตัวละลายทีเ่ ปน็ ของแข็งในสารละลายอมิ่ ตัวของของแข็งนัน้ การกลนั่ อยา่ งง่ายเหมาะสำหรับการแยกตวั ทำละลายท่เี ปน็ ของเหลวในสารละลายซึง่ มีตัวทำละลาย และตวั ละลายที่มีจดุ เดอื ดต่างกนั มาก โครมาโทกราฟีแบบกระดาษเหมาะสำหรับการแยกสารที่เคลื่อนที่บนกระดาษด้วยอัตราเร็วต่างกัน เนือ่ งจากความสามารถในการละลายและความสามารถในการดดู ซบั ของตัวดูดซับตา่ งกัน การสกดั ด้วยตัวทำละลายเหมาะสำหรับใชแ้ ยกสารทล่ี ะลายในตัวทำละลายชนิดน้ัน ๆ ไดด้ ใี นขณะท่ี สารเจือปนอ่ืน ๆ ละลายในตวั ทำละลายนนั้ ไดน้ ้อย • เราสามารถนำความรเู้ รือ่ งการแยกสารไปใช้ประโยชนไ์ ดอ้ ยา่ งไร แนวคำตอบ ความรู้เรื่องการแยกสารสามารถนำไปใช้ประโยชน์ในการแยกสารที่ต้องการออกจากสิ่งเจือปน โดยเลือกใช้วิธีการที่เหมาะสมและมีประสิทธิภาพ ให้ได้สารที่มีความบริสุทธิ์มากขึ้น โดยที่ประสิทธิภาพของ วิธกี ารแยกสาร พจิ ารณาจากปริมาณของสารท่ใี ชเ้ ปรียบเทยี บกบั ปริมาณสารท่ีแยกได้ เฉลยคำถามสำคญั ของหน่วย • การแยกสารมคี วามสำคญั อย่างไร แนวคำตอบ ทำให้เราแยกสารที่ต้องการออกจากสารอื่น ๆ ที่ผสมกันอยู่ เพื่อนำสารที่ได้นั้นไปใช้ประโยชน์ ตามตอ้ งการ สสถถาาบบันนั สสง่ เง่ สเสรรมิ ิมกกาารรสสออนนววิททิ ยยาาศศาาสสตตรร์แแ์ลละะเทเทคคโนโนโลโลยยี ี

149 หน่วยท่ี 6 | การแยกสาร คมู่ ือครรู ายวชิ าพน้ื ฐานวิทยาศาสตร์ เฉลยกิจกรรมและแบบฝึกหดั ของบทท่ี 1 สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

หน่วยที่ 6 | การแยกสาร 150 คูม่ อื ครูรายวิชาพนื้ ฐานวทิ ยาศาสตร์ กจิ กรรมท่ี 6.1 แยกสารโดยการระเหยแหง้ และการตกผลกึ ได้อยา่ งไร นกั เรยี นจะไดเ้ รยี นร้เู กย่ี วกบั การแยกสารผสมโดยวธิ ีการระเหยแห้งและตกผลกึ จดุ ประสงค์ สงั เกตและอธบิ ายการแยกสารโดยการระเหยแห้งและการตกผลกึ ของสารละลายจุนสี เวลาทใี่ ช้ใน 1 ชัว่ โมง 30 นาที การทำกิจกรรม วัสดุและอุปกรณ์ วัสดุท่ีใช้ตอ่ กล่มุ รายการ ปริมาณ/กลมุ่ 1. จุนสหี รอื คอปเปอร์ (II) ซลั เฟต 20 g 2. สารละลายจุนสหี รือสารละลายคอปเปอร์ (II) ซัลเฟต 10 cm3 3. น้ำ 50 cm3 4. บีกเกอร์ขนาด 100 cm3 2 ใบ 5. กระบอกตวงขนาด 10 cm3 1 ใบ 6. แทง่ แกว้ คน 1 อัน 7. ถว้ ยกระเบื้อง 1 ใบ 8. กระดาษกรอง 1 แผ่น 9. กรวยกรอง 1 อัน 10. ช้อนตักสารเบอร์สอง 1 อัน 11. ตะเกยี งแอลกอฮอล์พร้อมที่ก้ันลม 1 ชดุ 12. ไม้ขดี ไฟ 1 กลัก 13. กระป๋องทราย 14. คีมคบี 1 กระป๋อง 15. แว่นตานิรภัย 1 อนั เทา่ จำนวนนกั เรยี นในกลมุ่ สสถถาาบบันันสส่งเง่ สเสรรมิ มิ กกาารรสสออนนววิททิ ยยาาศศาาสสตตรร์แ์แลละะเทเทคคโนโนโลโลยยี ี

151 หนว่ ยท่ี 6 | การแยกสาร คู่มอื ครรู ายวิชาพืน้ ฐานวทิ ยาศาสตร์ การเตรียมตัว ครูอาจเตรยี มภาพหรือสารละลายของจรงิ ทม่ี ีชือ่ ในตารางมาให้นักเรียนสังเกต ล่วงหน้าสำหรบั ครู ข้อเสนอแนะ • การเตรียมสารละลายจุนสีหรือสารละลายคอปเปอร์ (II) ซัลเฟต 10% โดยมวลต่อปริมาตร ในการทำกิจกรรม 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร สำหรับกิจกรรมตอนที่ 1 เตรียมได้โดยละลายจุนสี 10 กรัมในน้ำ 50 ลกู บาศก์เซนตเิ มตร คนจนละลายหมดแล้วเติมน้ำให้ครบ 100 ลกู บาศก์เซนตเิ มตร • การควบคุมปริมาณจุนสีที่เติมลงไปในสารละลายที่อุณหภูมิห้อง ครูควรเน้นย้ำให้นักเรียน คอ่ ย ๆ เตมิ จุนสีคร้ังละ 1 ชอ้ นเบอรส์ อง คนจนละลายหมด แลว้ จึงเตมิ ลงไปอีกจนไม่สามารถ ละลายได้ • กิจกรรมนี้มีการให้ความร้อนแก่สารละลาย ควรใช้คีมคีบบีกเกอร์หรือใช้ผ้าจับขณะร้อน ในการให้ความร้อนแก่สารละลาย ระวังอย่าให้สารละลายเดือด และไม่ควรให้ความร้อนนาน เกินไป เนอ่ื งจากตวั ทำละลายจะระเหยออกไปมาก • ขณะที่ให้ความร้อน ให้สังเกตว่าจุนสีที่เติมลงไปครัง้ แรกละลายได้หมด จากนั้น ให้เติมจุนสี ลงไปอกี 5 ช้อนเบอร์สอง คนจนละลายหมด แลว้ จึงนำไปกรอง • ครูควรวางแผนล่วงหน้าสำหรับการทำกิจกรรมตอนที่ 2 ในกรณีที่ตั้งสารละลายอิ่มตัวของ จุนสีไวจ้ นอุณหภูมลิ ดลงจนถึงอุณหภูมิห้องแลว้ สารยังไมต่ กผลึก ต้องตั้งสารละลายอิ่มตัวนัน้ ไวป้ ระมาณ 1 วนั • ครูอาจให้นักเรียนบันทึกผลด้วยการวาดภาพผลึกของจุนสี ในกรณีที่เห็นลักษณะของผลึกไม่ ชดั เจน ครูให้นักเรียนใช้แว่นขยายเพ่ือชว่ ยในการสงั เกต สอื่ การเรยี นร้/ู • หนังสอื เรยี นรายวชิ าพน้ื ฐานวิทยาศาสตร์ ชั้นมัธยมศึกษาปีท่ี 2 เลม่ 2 ของ สสวท. แหล่งเรียนรู้ สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

ตัวอย่างผลการทำกิจกรรม หน่วยที่ 6 | การแยกสาร 152 ตอนที่ 1 คมู่ ือครรู ายวิชาพน้ื ฐานวทิ ยาศาสตร์ ลกั ษณะของสารละลายจนุ สี ผลการสังเกต ก่อนใหค้ วามร้อน ของเหลวใส สฟี า้ หลังให้ความร้อน ของเหลวในถ้วยระเหยหายไป มีของแข็งสีฟ้าอ่อน อยใู่ นถ้วยกระเบือ้ ง ตอนที่ 2 ลักษณะของสาร ผลการสงั เกต ของแข็ง เป็นผงละเอียดสฟี า้ จนุ สี ของเหลวใส สีฟ้า หลังจากตั้งสารลายไว้ พบว่ามี สารละลายจนุ สีอิม่ ตัว ของแขง็ สฟี ้ารปู ปริซมึ ส่ีเหล่ยี มขนมเปยี กปูนที่ก้นบีก เกอร์ สสถถาาบบนั ันสส่งเง่ สเสรรมิ มิ กกาารรสสออนนววทิ ทิ ยยาาศศาาสสตตรรแ์ แ์ลละะเทเทคคโนโนโลโลยยี ี

153 หน่วยที่ 6 | การแยกสาร คูม่ ือครรู ายวชิ าพนื้ ฐานวิทยาศาสตร์ เฉลยคำถามทา้ ยกิจกรรม ตอนที่ 1 1. สารละลายจนุ สีประกอบด้วยสารใดบ้างทเ่ี ป็นตวั ละลายและตัวทำละลาย แนวคำตอบ สารละลายจุนสีประกอบด้วยจนุ สีเปน็ ตัวละลายและนำ้ เปน็ ตัวทำละลาย 2. กอ่ นให้ความรอ้ นแก่สารละลายจุนสี สารละลายจุนสมี ีลกั ษณะอยา่ งไร แนวคำตอบ ก่อนใหค้ วามร้อนแก่สารละลายจนุ สี สารละลายจนุ สเี ปน็ ของเหลว สีฟา้ ใส 3. ภายหลังให้ความร้อนแก่สารละลายจุนสีจนแห้ง สารที่เหลืออยู่ในถ้วยกระเบื้องมีลักษณะอย่างไรและ เกิดข้นึ ได้อยา่ งไร แนวคำตอบ ภายหลังให้ความร้อนแก่สารละลายจุนสีจนแห้ง สารที่เหลืออยู่ในถ้วยกระเบื้องเป็นของแข็ง สีฟา้ อ่อน เกิดขน้ึ เพราะนำ้ ซ่งึ เปน็ ตัวทำละลายระเหยออกไปหมดเหลือแต่จุนสซี ึ่งเป็นตัวละลาย 4. การแยกสารในกจิ กรรมน้ที ำได้อยา่ งไร และเรยี กวิธีการแยกสารนีว้ ่าอะไร แนวคำตอบ วิธีการแยกสารที่ใช้ในกิจกรรมนี้ทำได้โดยให้ความร้อนแก่สารละลายจุนสีจนแห้ง เพื่อแยก ตัวทำละลายที่เป็นของเหลวระเหยไป เหลือจุนสีซึ่งเป็นตัวละลายที่เป็นของแข็งในถ้วยกระเบื้อง เรียกวิธี การแยกสารนวี้ ่า การระเหยแห้ง 5. จากกจิ กรรมตอนท่ี 1 สรุปไดว้ ่าอยา่ งไร แนวคำตอบ จากกิจกรรมตอนที่ 1 สรุปได้ว่า การแยกองค์ประกอบของสารละลายจุนสีซึ่งประกอบด้วย ตัวทำละลายคือน้ำซึ่งเป็นของเหลว ตัวละลายคือจุนสีซึ่งเป็นของแข็ง สามารถทำได้โดยให้ความร้อน ตัวทำละลายซึ่งเป็นของเหลวจะระเหยเป็นไอออกไปจนหมด เหลือแต่ตัวละลายซึ่งเป็นของแข็ง วิธีนี้เรียกว่า การระเหยแหง้ ตอนที่ 2 1. เมื่อตั้งสารละลายจุนสีไว้จนกระทั่งพบการเปล่ียนแปลง สารละลายจุนสมี ีการเปล่ียนแปลงอย่างไร เพราะ เหตใุ ด แนวคำตอบ สารละลายจุนสีมีการเปลี่ยนแปลงโดยเกิดของแข็งสีฟ้ารูปปริซึมส่ีเหลี่ยมขนมเปียกปูนที่ก้น บีกเกอร์ เพราะเมอื่ สารละลายจุนสีอม่ิ ตัวมีอุณหภมู ลิ ดลง สภาพละลายไดข้ องจุนสีในน้ำลดลงจงึ แยกออกมา 2. จนุ สกี ่อนการละลายและสารทีไ่ ด้จากการต้ังสารละลายจุนสไี ว้มลี ักษณะเหมือนหรือแตกต่างกนั อยา่ งไร แนวคำตอบ จนุ สีก่อนการละลายและสารท่ไี ด้จากการตั้งสารละลายจุนสไี ว้มลี ักษณะแตกต่างกนั คือ จนุ สีก่อน การละลายเป็นของแข็ง มีลักษณะเป็นผงสีฟ้า แต่สารท่ีได้จากการตั้งสารละลายจุนสีไว้มีลักษณะเป็นผลึก รปู ปริซึมสเ่ี หลีย่ มขนมเปียกปนู ขนาดเล็ก สถาบนั ส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

หน่วยท่ี 6 | การแยกสาร 154 คูม่ ือครรู ายวชิ าพน้ื ฐานวทิ ยาศาสตร์ เฉลยคำถามท้ายกจิ กรรม 3. การแยกสารในกิจกรรมนท้ี ำได้อย่างไร และเรยี กวธิ กี ารแยกสารน้ีว่าอะไร แนวคำตอบ การแยกสารในกิจกรรมนี้ทำได้โดยละลายจุนสีในน้ำจนอิ่มตัว ไม่สามารถละลายได้อีก ให้ความร้อน แก่สารละลายแล้วเติมจุนสีลงไปอีก จากนั้นลดอุณหภูมิของสารละลาย จุนสีจะแยกออกจากสารละลายและมี การจัดเรียงตัวเป็นผลึกซึ่งมีลักษณะเป็นรูปทรงเรขาคณิตที่แน่นอนเฉพาะตัว เรียกวิธีการแยกสารนี้ว่าการตก ผลึก 4. จากกิจกรรมตอนที่ 2 สรปุ ไดว้ ่าอย่างไร แนวคำตอบ จากกิจกรรมตอนที่ 2 สรุปได้วา่ การแยกจุนสบี รสิ ุทธิ์จากสารละลายจุนสีซึ่งประกอบด้วยของแข็ง ละลายในของเหลวสามารถทำได้โดยการตกผลึก โดยละลายผงจุนสีในน้ำจนอิ่มตัว แล้วให้ความร้อนและเติม ผงจุนสีเพิ่ม จากนั้นปล่อยให้อุณหภูมิของสารละลายลดลงช้า ๆ จุนสีจะค่อย ๆ แยกออกจากสารละลาย เนื่องจากสภาพละลายได้ของจุนสีลดลงเมื่ออุณหภูมิลดลง ได้ผลึกจุนสีที่มีลักษณะเป็นรูปทรงเรขาคณิตที่ แนน่ อนเฉพาะตวั วธิ ีนีเ้ รียกว่าวธิ กี ารตกผลึก 5. จากกิจกรรมท้ัง 2 ตอน สรปุ ได้ว่าอยา่ งไร แนวคำตอบ จากกิจกรรมทัง้ 2 ตอนสรปุ ได้ว่าการแยกจุนสอี อกจากนำ้ ในสารละลายจนุ สี ทำได้ 2 วิธคี อื วิธีการ ระเหยแหง้ โดยใหค้ วามรอ้ นแก่สารละลายจนุ สี นำ้ เป็นตวั ทำละลายซึ่งเปน็ ของเหลวจะระเหยเป็นไอออกไปจน หมด เหลือแตจ่ นุ สเี ป็นตัวละลายซ่งึ เปน็ ของแข็ง และวธิ ีการตกผลึก โดยทำใหส้ ารละลายอมิ่ ตวั มอี ณุ หภูมิลดลง ช้า ๆ ตัวละลายจะคอ่ ย ๆ แยกออกจากสารละลาย มีความบรสิ ุทธ์ิสงู และมีการจดั เรียงอนุภาคใหม่ มีลักษณะ เป็นรปู ทรงเรขาคณติ ทแ่ี น่นอนเฉพาะตัว ความรเู้ พมิ่ เติมสำหรบั ครู การทำนาเกลอื การทำนาเกลือสมุทรเป็นการแยกเกลือโซเดียมคลอไรด์จากน้ำทะเลซึ่งเป็นสารผสมประกอบด้วยสาร หลายชนิด น้ำทะเลที่ผันมาตามคลองส่งน้ำจะถูกส่งเข้านาประเทียบและนาตาก ใช้พลังงานความร้อนจาก ดวงอาทิตย์ในการแยกน้ำออกจากน้ำทะเล ความร้อนทำให้น้ำระเหยออกไปจำนวนหนึ่ง น้ำเกลือในนาเกลือ บรเิ วณนี้จึงมีความเขม้ ขน้ ของเกลอื โซเดียมคลอไรดส์ ูงในระดับที่เหมาะสมจะแยกเกลือออกมาได้ สสถถาาบบนั นั สสง่ เ่งสเสรรมิ ิมกกาารรสสออนนววิททิ ยยาาศศาาสสตตรร์แแ์ลละะเทเทคคโนโนโลโลยยี ี

155 หน่วยท่ี 6 | การแยกสาร คู่มอื ครรู ายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์ กจิ กรรมที่ 6.2 แยกสารโดยการกล่นั อยา่ งงา่ ยได้อยา่ งไร นักเรียนจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับการแยกสารด้วยวิธีการกลั่นอย่างง่ายเพื่อแยกตัวทำละลายที่ระเหยง่ายออกจากตัว ละลาย จุดประสงค์ สังเกตและอธบิ ายการแยกสารโดยการกลัน่ อย่างงา่ ยของสารละลายจุนสี เวลาที่ใช้ใน 1 ชั่วโมง การทำกิจกรรม วสั ดุและอุปกรณ์ วสั ดุทใี่ ช้ตอ่ กล่มุ รายการ ปริมาณ/กลมุ่ 1. สารละลายจนุ สีหรือสารละลายคอปเปอร์ (II) ซัลเฟต 10 cm3 2. หลอดทดลองขนาดใหญ่ 1 หลอด 3. หลอดทดลองขนาดเล็ก 1 หลอด 4. กระบอกตวงขนาด 10 cm3 1 ใบ 5. บีกเกอร์ขนาด 100 cm3 1 ใบ 6. จกุ ยาง 2 รู 1 อนั 7. หลอดนำแก๊สรปู ตัววี 1 หลอด 8. สายยางหรอื สายพลาสติก ขนาดเส้นผ่านศูนยก์ ลาง 1 เส้น ภายใน 5 mm ยาวประมาณ 50 cm 1 ชุด 9. ขาตงั้ พร้อมท่จี ับ 1 ชุด 10. ตะเกยี งแอลกอฮอล์พร้อมท่ีก้ันลม 1 กลัก 11. ไม้ขีดไฟ 1 อัน 12. เทอรม์ อมเิ ตอร์ 1 อัน 13. ท่ีจับหลอดทดลอง 2-3 ชน้ิ 14. เศษกระเบื้อง 1 กระป๋อง 15. กระป๋องทราย 1 ผืน 16. ผ้าหรอื กระดาษเย่ือ ขนาดประมาณ เทา่ จำนวนนักเรียนในกลุ่ม 20 cm x 20 cm 17. แวน่ ตานิรภัย สถาบนั ส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี