หน่วยที่ 2 งาน กำลัง พลังงาน

การโยนวตั ถุขึน้ ในแนวดงิ่ และ ตกลงสู่พนื้ ที่ ตาแหน่งเดมิ

คาถาม 1. ในขณะทว่ี ตั ถกุ าลงั เคลื่อนทข่ี นึ้ พลงั งานจลน์ และพลงั งานศกั ยข์ องวตั ถมุ ีการเปลีย่ นแปลง อยา่ งไร ในขณะท่ีวตั ถเุ คลอ่ื นทข่ี นึ้ พลงั งานจลนข์ องวตั ถุ ลดลงจนเป็นศนู ยเ์ มอ่ื วตั ถขุ นึ้ ไปไดส้ งู สดุ ใน ขณะเดียวกนั พลงั งานศกั ยข์ องวตั ถเุ พ่มิ สงู ขนึ้ ตาม ระดบั ความสงู และพลงั งานศกั ยข์ องวตั ถมุ คี ่ามาก ที่สดุ เมื่อวตั ถขุ นึ้ ไปไดส้ งู สดุ

2. ในขณะทว่ี ัตถุกาลังเคล่ือนทล่ี ง พลังงานจลน และพลังงานศักยของวัตถุมกี ารเปลีย่ นแปลง อยา่ งไร ในขณะท่ีวตั ถเุ คล่ือนท่ีลง พลงั งานจลนข์ องวตั ถเุ พ่มิ ขนึ้ จนมีคา่ มากท่ีสดุ ขณะท่ีวตั ถตุ กลงมากระทบพนื้ สว่ น พลงั งานศกั ยข์ องวตั ถลุ ดลงตามระดบั ความสงู และ พลงั งานศกั ยข์ องวตั ถมุ ีคา่ นอ้ ยท่ีสดุ เม่ือวตั ถเุ คลื่อนท่ีมา กระทบพนื้

3. ในขณะทว่ี ัตถุกาลังเคลื่อนทข่ี นึ้ และลง พลังงานกลของวัตถุทแ่ี ตล่ ะตาแหน่งมกี าร เปลย่ี นแปลงอย่างไร ในขณะท่วี ตั ถเุ คล่ือนท่ีขนึ้ และลง พลงั งานกลของ วตั ถแุ ตล่ ะระดบั มคี า่ คงที่



กฎการอนุรักษพลังงาน กฎการอนรุ กั ษพ์ ลงั งานกลา่ ววา่ “พลงั งานไม่ สามารถสรา้ งขนึ้ ใหมห่ รอื ทาใหส้ ญู หายไปได้ แต่ พลงั งานสามารถเกิดการถ่ายโอนระหวา่ งพลงั งาน ดว้ ยกนั ได้ หรอื เกดิ การเปลยี่ นรูปพลงั งานไดน้ น่ั เอง” ในการนาพลงั งานไปใชป้ ระโยชนจ์ งึ ตอ้ งคานงึ ถึง หลกั การเปลย่ี นรูปของพลงั งานอย่างคมุ้ ค่า



พลังงาน (ENERGY) เป็ นส่ิงจาเป็ น *มตี วั ตนหรือไม่ ? *สัมผัสได้หรือไม่ ? *พลังงานทเ่ี ราใช้กันมาจากไหน ?

ดวงอาทติ ยเ์ สมอื นลูกไฟดวงใหญ่ โตกว่าโลก ประมาณ 100 เทา่ อยหู่ า่ งไกลจากโลก 150 ล้านกโิ ลเมตร ภายในมปี ฏกิ ริ ยิ านิวเคลยี รก์ าร รวมตัวของธาตุไฮโดรเจน เป็ นฮเี ลียม ดวงอาทติ ยม์ ี H อยู่ 75% และทเี่ หลอื เป็ น He

เซลลแ์ สงอาทติ ย์

ประโยชนข์ องพลังงานแสงอาทติ ย์ 1. ในอดีต เช่น การผลิตเกลือจากน้าทะเล การตาก ผลติ ผลทางเกษตร เชน่ กลว้ ยตาก พรกิ แหง้ 2. นาไปทดแทนพลงั งานไฟฟา้ และความรอ้ น 3. แสงสวา่ งทาใหพ้ ืชเจรญิ เติบโต 4. เป็นแหลง่ พลงั งานท่ีทาใหเ้ กิด พลงั งานลม และพลงั งาน กระแสนา้ ขนึ้ นา้ ลง

หลกั การทางานของเซลแสงอาทติ ย์ พลังงานจากดวงอาทติ ยน์ ับว่ามีอยมู่ ากมายอยา่ งไม่จากัด และปัจจุบันมนุษยเ์ รา อยู่ระหว่างการพฒั นาทจี่ ะนามาใช้ โดยตรง บทบาทสาคญั ในปัจจุบนั เราใช้งานเพอ่ื การผลิต กาลังไฟฟ้า เพอ่ื ตอบสนองความตอ้ งการบนพนื้ โลก



เซลลแ์ สงอาทติ ย์ (Solar Cell) ▪ ถูกสร้างขึน้ มาครั้งแรกใน ปี พ.ศ. 2497 โดย แชปปิ น (Chapin) ฟูลเลอร์ (Fuller) และเพยี สัน (Pearson) แหง่ เบลลเ์ ทลเลโฟน รูปของ แชปปิน (Chapin) ฟลู เลอร์ (Fuller) และเพียสนั (Pearson) (ท่ีมารูป: สานกั นโยบายและแผนพลงั งาน-สนพ.)

เซลลแ์ สงอาทติ ยส์ ่วนใหญ่จะ ใช้สาหรับโครงการดา้ นอวกาศ เพอื่ เป็ นแหล่งกาเนิดพลังไฟฟ้า ใหก้ ับดาวเทยี มหรือยาอวกาศ ▪ ตอ่ มาการนาเอาแผงเซลล์ แสงอาทิตยม์ าใช้บนพืน้ โลก เช่น การผลิตไฟฟ้าใช้ในที่ ไฟฟ้าไปไม่ถงึ

ผลติ กระแสไฟฟ้าบนสถานีอวกาศลอยฟ้า

ตัวอยา่ ง เทคโนโลยกี ารนาพลังงาน จากแสงอาทติ ยม์ าเป็ นพลังงานทดแทน ตวั เก็บรงั สคี วามรอ้ น (Solar Collector) ▪ เป็นตวั แปลงและเก็บพลงั งานความรอ้ น จากแสงอาทิตย์ แลว้ ถ่ายเทความรอ้ น ใหก้ บั นา้ ▪ ทาใหน้ า้ ท่ีมีอณุ หภมู ติ ่า เป็นนา้ รอ้ นท่ีอณุ หภมู ิประมาณ 40-70 องศา เซลเซยี ส ▪ การใชป้ ระโยชน์ เชน่ ใชส้ าหรบั การอาบ และการซกั ลา้ ง ▪ นา้ รอ้ นในครวั เรอื นมปี รมิ าณการใชป้ ระมาณวนั ละ 200 ลติ ร ▪ พลงั งานแสงอาทิตยป์ ระมาณ 30 เมกะจูล/วนั จะตอ้ งใชพ้ ืน้ ท่ี ตวั รบั รงั สีประมาณ 2 ตารางเมตร

การนาเซลลแสงอาทติ ยมาใช้ทางดา้ นคมนาคม เรือพลังงานแสงอาทติ ยลาแรก รถพลังงานแสงอาทติ ย

1. การเปล่ยี นรูปของพลังงานจาก แสงอาทติ ย เป็นตน้ กาเนดิ ของพลงั งานต่างๆ ใน โลก โดยการเปล่ียนพลงั งานแสงอาทติ ยเ์ ป็น พลงั งานเคมี แลว้ เก็บสะสมไวใ้ นเชือ้ เพลงิ ชนิด ตา่ ง ๆ ไดแ้ ก่ ฟืน ถ่าน นา้ มนั ถ่านหิน หินนา้ มนั และแก๊สธรรมชาติ



เม่อื นาเชือ้ เพลงิ เหลา่ นีไ้ ปเผาไหม้ พลงั งานเคมี จะเปลี่ยนเป็นพลงั งานความรอ้ นและพลงั งานแสง ตอ่ ไป

พลงั งานแสงอาทิตย์ พลงั งานเคมี  พลงั งานความรอ้ นและพลงั งานแสง

พลังงานแสงอาทติ ย์ (Solar Energy) ❑แหลง่ พลงั งาน คือ ดวงอาทิตย์ ❑เป็นแหล่งท่ีสาคญั ท่ีสดุ ของโลก และสิ่งมีชีวิตในโลกตงั้ แตอ่ ดีตถึง ปัจจบุ นั ❑พลงั งานจากแสงอาทิตย์ คอื พลงั งานความรอ้ น และ พลงั งาน แสงสวา่ ง ❑พลงั งานความรอ้ นจะทาใหเ้ กิดการเคล่ือนท่ีของอากาศ และนา้ เป็นผลทาใหเ้ กิด ลม คล่ืน ฝน ซ่ึงกลายเป็นแหล่งพลงั งานท่ีเรา สามารถนามาใชป้ ระโยชนไ์ ด้

กระบวนการสังเคราะหแ์ สงในพชื



นอกจากนีพ้ ลงั งานแสงอาทิตยย์ งั สามารถ เปลย่ี นรูปเป็นพลงั งานไฟฟ้าได้ โดยอาศยั อปุ กรณ์ ที่เรยี กวา่ เซลลสุรยิ ะ (solar cell)



1.N-Type คอื แผน่ ซลิ คิ อน ที่ผา่ นกระบวนการ โดปปิ้งดว้ ยสารฟอสฟอรสั ทาใหม้ คี ณุ สมบตั ิเป็น ตวั สง่ อเิ ลก็ ตรอน เม่อื ไดร้ บั พลงั งานจากแสงอาทิตย์

2.P-Type คอื แผน่ ซลิ ิคอน ทผี่ า่ นกระบวนการ โดปปิ้งดว้ ยสารโบรอน ทาใหโ้ ครงสรา้ งของอะตอม สญู เสยี อิเลก็ ตรอน ( โฮล ) เมอ่ื ไดร้ บั พลงั งานจาก แสงอาทิตย์ จะมคี ณุ สมบตั เิ ป็นตวั รบั อเิ ลก็ ตรอน

หลกั การคือ เมอื่ มี แสงอาทิตยต์ กกระทบ แสงอาทิตยจ์ ะถ่ายเท พลงั งานใหก้ บั อิเลก็ ตรอน และโฮล ทาใหเ้ กิดการ เคล่อื นไหวขนึ้

โดยอิเลก็ ตรอน ก็จะ เคล่อื นไหวไปรวมตวั กนั ท่ี Front Electrode และโฮล ก็จะเคลอ่ื นไหวไปรวมตวั กนั ท่ี Black Electrode และ เม่ือมีการเช่ือมตอ่ ระบบจน ครบวงจรขนึ้ ก็จะเกิดเป็น กระแสไฟฟา้ ใหเ้ ราสามารถ นาไปใชง้ านได้



2. การเปล่ียนรูปของพลังงานไฟฟ้า พลงั งานจลนจ์ ากนา้ ท่ีไหลจากเข่อื นกนั้ นา้ สามารถนาไปใชใ้ นการผลติ กระแสไฟฟา้ ได้ โดยอาศยั อปุ กรณท์ ่ีเรยี กวา่ ไดนาโม





เพ่อื นากระแสไฟฟ้าไปใชก้ บั เครอ่ื งใชไ้ ฟฟา้ ชนิดตา่ งๆ พลงั งานไฟฟา้ ก็ จะเปลีย่ นเป็นพลงั งานรูปอ่ืนๆ ตอ่ ไป



พลังงานนา้ (Hydro Energy) ใช้ผลิตไฟฟ้า หลักการคือ การเปล่ียนการเคลื่อนที่ ของน้าจากท่ีสูงลงสู่ท่ีต่า (พลังงานศักย)์ ไปเป็ นแรงหมุน กังหัน (พลังงานจลน์) ซ่ึงเป็ นตัวกาเนิดไฟฟ้าเกิดเป็ น กระแสไฟฟ้าขนึ้ แบง่ ได้ 3 ประเภท ดงั นี้ 1.พลังงานนา้ ตกหรือพลังงานนา้ จากเขอื่ น 2.พลังงานคล่นื 3.พลังงานนา้ ขนึ้ นา้ ลง





ผลกระทบจากการสร้างเขอื่ น ❑การสญู เสียเนือ้ ท่ปี ่าเป็นจานวนมหาศาล ❑ประชาชนในพนื้ ท่ีนา้ ทว่ มจงึ จะตอ้ งอพยพยา้ ยท่ีตงั้ ถ่ินาานใหม่ ❑สตั วป์ ่า สญู เสียท่ีอยอู่ าศยั หรอื อาจจะสญู พนั ธุ์ ❑แรธ่ าตตุ า่ ง ๆ ท่อี ยใู่ นพืน้ ท่ีอาจจะถกู ทงิ้ ใหจ้ มอยู่ใตน้ า้

พลังงานคลื่น ❑คล่นื เกิดจากการท่ีมีลมพดั ผ่านพืน้ ผิวของทะเล ❑พลงั งานของคล่ืนจะขึน้ อย่กู บั ความเรว็ ของคล่ืนและขนาด ความสงู ของคล่ืน ❑การใชป้ ระโยชนจ์ ะตอ้ งมีการสรา้ งสถานีเพ่ือผลติ ไฟฟา้ ❑ประเทศไทยมีศักยภาพต่ าในการนาพลังงานคลื่นมาใ ช้ ประโยชน์

พลังงานนา้ ขนึ้ นา้ ลง ❑แรงดึงดูดระหว่างดวงจันทร์ กับ โลก สง่ ผลใหน้ า้ ในมหาสมทุ รสงู ขนึ้ ❑ความแตกตา่ งของนา้ ขนึ้ นา้ ลงนี้ สามารถ นามาผลติ ไฟฟ้าได้

พลังงานลม (Wind Energy) เกิดจากความแตกต่าง ของอุณหภมู ิ หรือความกดดนั ของชั้นบรรยากาศ ❑เป็นพลงั งานท่ีสะอาด และเป็นมติ รตอ่ สิง่ แวดลอ้ ม ❑ตอ้ งอาศยั กงั หนั ลม เพ่อื ผลติ แรงกลหรอื พลงั งานไฟฟา้ ❑หลักการทางานของกังหันลม คือ เปล่ียนพลังงานจลน์จากลม (ความแรงของลม) ใหเ้ ป็นพลงั งานกล (การหมนุ ของกงั หนั )

กังหนั ลม แนวแกนต้งั แบง่ ออกเป็ น 2 ชนิด 1.กงั หนั ลมแบบแนวแกนตงั้ เป็ นกังหนั ลม ทมี่ ีแกนหมุนตงั้ ฉากกบั ทศิ ทางของ กระแสลม และตงั้ ฉากกบั พนื้ ผิวโลก 2.กังหันลมแบบแนวแกนนอน เป็ นที่ นิยมใช้มากท่สี ุดโดยมีลักษณะคือมีแกน หมุน ขนานกับทิศทางของกระแสลม แนวแกนนอน ใบเสื่อลาแพน

การใช้พลังงานลมมาผลติ พลังงานไฟฟ้าในประเทศไทย ❑ยงั นอ้ ยเน่ืองจากพืน้ ท่ีสว่ นใหญ่ มีอตั ราเรว็ ลมเฉล่ยี ต่า ❑บางพืน้ ท่ีมีพายแุ รงอาจทาใหก้ งั หนั ลมเสียหาย ❑ความเรว็ ลมท่ีเหมาะสมในการใชง้ านเฉล่ยี ประมาณ 7.0 เมตร/วินาที ❑ประโยชนจ์ ากพลงั งานลมท่ีประเทศเราไดร้ บั อีกอยา่ งคอื ใชเ้ พ่อื สบู นา้



หลอด SL พลังงานเชอื้ เพลงิ ฟอสซลิ Fossil Fuel

แหล่งฟอสซลิ หรือ พลังงานสิน้ เปลือง (Depletable energy) ไดแ้ ก่

เชอื้ เพลงิ ซากดกึ ดาบรรพ์ (Fossil Fuels) เป็ นแหล่งพลังงานสาคัญของโลก