รายงานแผนการทดลองเรื่อง แก๊ส

รายงานแผนการทดลอง ปฏิบัตกิ าร เรือ่ ง สมบตั ขิ องแก๊ส โดย นางสาวนภัสกร นรสิง รหัสนกั ศกึ ษา 6314891018 สมาชิกในกลุ่ม 1.นางสาวประไพพร พัวพนั ธ์ รหัสนกั ศกึ ษา 6314891013 2.นางสาวนภัสกร นรสงิ รหัสนักศึกษา 6314891018 3.นางสาวปวนั รัตน์ โนนใหญ่ รหสั นกั ศกึ ษา6314891024 เสนอ ผชู้ ว่ ยศาสตราจารย์ ดร.อาภาพร บญุ มี ภาควิชาเคมี คณะวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี มหาวิทยาลยั ราชภัฏราไพพรรณี

บันทึกผลการทดลอง ปฏิบัตกิ ารเรื่อง สมบตั ิของแก๊ส ผ้เู ขยี นรายงาน นางสาวนภสั กร นรสิง รหัสนกั ศึกษา 6314891018 สมาชกิ ในกลุ่ม 1.นางสาวประไพพร พวั พนั ธ์ รหัสนักศกึ ษา 6314891013 2.นางสาวนภัสกร นรสิง รหัสนกั ศึกษา 6314891018 3.นางสาวปวนั รตั น์ โนนใหญ่ รหัสนกั ศึกษา6314891024 วันทท่ี าการทดลอง 3 สงิ หาคม พ.ศ.2563 วตั ถุประสงค์การทดลอง • เพ่อื ศึกษาสมบัติของแก๊สตามกฎของบอยล์ • เพอ่ื ศึกษาสมบัติของแก๊สตามกฎของชารล์ ส์ • เพื่อศึกษาสมบัติของแก๊สตามกฎของเกย์-ลูสแซก • เพื่อศึกษาการแพรข่ องแก๊ส อปุ กรณ์และสารเคมี 1.กระบอกฉดี ยา 10 มลิ ลิลิตร 12.NH4OH 2. ลกู โปง่ ขนาดเลก็ หรือมาชเมลโล่ 13.หลอดหยด 3. บีกเกอร์ขนาด 50 มิลลลิ ติ ร 14.กระดาษพื้นสีดา 4.Hot plate 5.นา้ แขง็ 6.ถาด 7.น้าสี 8.เทยี น 9.บกี เกอร์ขนาด 500 มลิ ลลิ ติ ร 10.จานอาหารสาหรบั เลยี้ งเช้ือ 11. Hcl

วธิ กี ารทดลอง ตอนท่ี 1 ผลของความดันตอ่ ปรมิ าตรของแกส๊ (กฎของบอยล์) 1.นามาชเมลโล่ท่เี ตรียมไวใ้ สล่ งในกระบอกฉีดยาใส่ก้านกระบอกฉีดยา 2.ดึงกา้ นกระบอกฉดี ยาให้อยู่ประมาณก่ึงกลางของกระบอกฉีดยา ใช้ปลายนว้ิ อดุ ไปกระบอกฉีดยาไว้ 3.กดกา้ นกระบอกฉีดยาลงชา้ ๆจนกระท่ังกดไม่ลงแล้วจึงปล่อยมือ สังเกตการเปลยี่ นแปลง จากภาพ สงั เกตได้วา่ ขณะกดก้านหลอดฉีดยาปริมาตรลดลงอยา่ งเห็นไดช้ ดั และขณะดึงกา้ นหลอดฉดี ยามี ปรมิ าตรเพ่ิมขนึ้ อยา่ งเหน็ ได้ชดั ผลดังตาราง ตารางที่1 ตารางแสดงผลของความดนั ต่อปริมาตรของแก๊ส (กฎของบอยล์) การทดลองกฎของบอยล์ การเปลี่ยนแปลงของแกส๊ มวล ความดัน (P) ปริมาตร (V) อณุ หภมู ิ (T) 1.ขณะกดก้านหลอดฉดี ยา คงที่ เพม่ิ ข้ึน ลดลง คงท่ี 2.ขณะดึงกา้ นหลอดฉีดยา คงท่ี ลดลง เพ่ิมข้ึน คงท่ี จากตารางที่1 อธิบายไดว้ า่ การเปลี่ยนแปลงของแก๊สขณะกดกา้ นหลอดฉีดยา ปริมาตรลดลงแตค่ วามดนั ของ แก๊สทอี่ ยูในกระบอกฉีดยาเพิ่มข้ึน การเปลย่ี นแปลงของแก๊สขณะดึงกา้ นหลอดฉดี ยา ปริมาตรเพิ่มขึ้นแต่ความ ดนั ของแก๊สท่ีอยใู น กระบอกฉีดยาลดลง ในขณะที่มวลของมาชเมโล่และอุณหภมู ิยังคงท่ี ตอนท2ี่ ผลของอณหภมู ติ อ่ ปรมิ าตรของแกส๊ (กฎของชาร์ลส)์ วธิ กี ารทดลอง 1.ดึงกระบอกฉีดยาให้มีอากาศภายในประมาณคร่ึงกระบอก แลว้ นาไปดูดนา้ ที่อุณหภูมหิ อ้ งปริมาตร 1 มลิ ลิลิตร 2.จุม่ กระบอกฉดี ยาลงในบีกเกอรน์ า้ ร้อนท่ีอณุ หภมู ิ 60-70 องศาเซลเซยี ส นา้ เยน็ ทอี่ ุณหภมู ิ 10-20 องศา เซลเซยี ส เป็นเวลา2นาที สังเกตการเปลี่ยนแปลง - 3.เม่ือการเปลย่ี นแปลงสิน้ สุดแลว้ ต้งั กระบอกฉีดยาใหต้ รงและเลือ่ นกระบอกฉีดยาข้ึนหรอื ลงจนระดบั น้า ภายในกระบอกฉีดยาเทา่ กับระดับนา้ ภายนอก และอ่านปริมาตรของอากาศในกระบอกฉีดยา

ตารางท่ี2 ตารางแสดงผลของอุณหภมู ติ ่อปริมาตรของแก๊ส(กฎของชารล์ ส์) การทดลองกฎของชารล์ ส์ การเปล่ียนแปลงของแก๊ส มวล ความดัน (P) ปริมาตร (V) อณุ หภมู ิ (T) 1.เม่ือจุ่มกระบอกฉีดยาในน้าร้อน คงท่ี คงที่ เพมิ่ ขนึ้ เพิ่มขึ้น 2.เมอ่ื จมุ่ กระบอกฉีดยาในนา้ เยน็ คงท่ี คงท่ี ลดลง ลดลง จากตารางที่ 2 อธบิ ายไดว้ ่า การเปล่ียนแปลงของแกส๊ ขณะจมุ่ กระบอกฉดี ยาในน้าร้อน ปริมาตรและอณุ หภูมิ เพิ่มขน้ึ และการเปลย่ี นแปลงของแก๊สขณะจุ่มกระบอกฉีดยาในนา้ เย็นปริมาตร และอุณหภูมิลดลง ในขณะท่ี มวลของและความดนั ยังคงท่ี ตอนท่ี3 ผลของอณุ หภูมิต่อความดันของแกส๊ (กฎของเกย์-ลูสแซก) วธิ กี ารทดลอง 1. เตรยี มจานอาหารสาหรบั เพาะเล้ยี งเช้ือ 2. ตง้ั เทียนไว้ก่ึงกลางของจานอาหารสาหรบั เพาะเลย้ี งเชือ้ เตมิ นา้ ไปใหน้ ้าสูงข้นึ ประมาณ2เซนติเมตร หยดสี ผสมอาหารลงและจุดเทยี น ดงั ภาพ 3. ใช้บกี เกอร์ครอบเทียน ดังภาพ 4. ต้งั ทง้ิ ไว้จนเทยี นดบั สงั เกตการเปลยี่ นแปลงปริมาตรน้าในบกี เกอร์เมื่ออุณหภมู ิในบีกเกอร์สูงขนึ้ และเม่อื อณุ หภูมิตา่ ลง ดังภาพ

ตารางท่ี 3 ตารางแสดงผลของอณุ หภูมติ ่อความดนั ของแก๊ส(กฎของเกย์-ลสู แซก) การทดลองกฎของเกย์-ลูสแซก การเปลยี่ นแปลงของแก๊ส มวล ความดัน (P) ปรมิ าตร (V) อณุ หภมู ิ (T) 1.เมอื่ จุดเทียน คงที่ เพ่ิมข้ึน คงท่ี เพม่ิ ขึน้ 2.เม่อื เทยี นดบั คงท่ี ลดลง คงที่ ลดลง จากตารางที่3 อธิบายไดว้ ่า การเปลีย่ นแปลงของแก๊สเมอ่ื จุดเทยี นความดนั และอุณหภูมเิ พ่ิมขึ้นและการ เปลย่ี นแปลงของแกส๊ เม่ือเทยี นดับความดันและอุณหภมู ลิ ดลงในขณะทีม่ วลของและปริมาตรยังคงที่ ตอนท4่ี การแพร่ของแก๊ส วธิ ีการทดลอง 1. หยดHClบนฝาครอบจานเล้ยี งเชือ้ ท่ีหงายอยู่ตาแหนง่ ละ1หยด จนครบ 8 ตาแหนง่ ในลักษณะเป็นรูป วงกลม ดังภาพ 2. หยด NH4OH ลงบนจานทวี่ างบนกระดาษจานวน 1 หยดที่ตาแหนง่ เดียวกัน 3. ควา่ ฝาครอบในข้อที่ 1 ลงบนตัวจาน 4. สังเกตการเปลยี่ นแปลงและบันทกึ ผล

ผลการทดลอง จากภาพ สงั เกตไดว้ ่า มสี ายสีขาวอยูร่ ะหวา่ ง HCl และ NH4OH ซึง่ นัน้ คอื ผลจากการแพร่ของแกส๊ HCl และ NH4OH เม่อื อยใู นสถานะแก๊สกค็ อื NH3 ทรี่ ะเหยและแพร่มาชนกนั ทาใหเ้ กดิ ของแข็งสีขาวทเ่ี รียกวา่ NH4Cl สรปุ และวจิ ารณ์ผลการทดลอง กฎของบอยล์ (Boyle’s Law) เม่อื ทดลองโดยใช้กระบอกฉดี ยาและปดิ ปลายกระบอกฉดี ยา เมอื่ กดก้านกระบอกฉดี ยาทาให้ปรมิ าตรของ แกส๊ ในกระบอกฉีดยาลดลง และเม่ือปล่อยมือก้านกระบอกฉีดยาจะเล่ือนกลบั สูต่ าแหนง่ เดมิ ในทานอง เดยี วกนั เมอ่ื ดึงก้านกระบอกฉีดยาขึ้น ทาให้ปริมาตรของแก๊สในกระบอกฉีดเพ่ิมขึ้น และเมื่อปลอ่ ยมอื กา้ น กระบอกฉีดยาจะเลื่อนกลบั สู่ตาแหนง่ เดมิ สามารถใช้ทฤษฎจี ลน์ของแกส๊ อธบิ ายไดว้ า่ เมอ่ื ปริมาตรของแกส๊ ใน กระบอกฉีดยาลดลง ทาใหโ้ มเลกุลของแก๊สอยู่ใกลก้ นั มากขึ้น จงึ เกดิ การชนกันเองและชนผนงั ภาชนะมากข้นึ เป็นผลใหค้ วามดันของแก๊สในกระบอกฉีดยาเพิ่มข้ึนเมอื่ เทียบกับตอนเริ่มตน้ ในทางตรงกันขา้ มการเพมิ่ ปรมิ าตรของแก๊สในกระบอกฉีดยาทาใหโ้ มเลกลุ ของแกส๊ อยหู่ า่ งกัน การชนกันเองของโมเลกลุ ของแก๊สและการ ชนผนงั ภาชนะน้อยลง ความดันของแก๊สในกระบอกฉดี ยาจงึ ลดลง กฎของชารล์ (Charle’s law) ในการทดลองจมุ่ กระบอกฉีดยาซึ่งบรรจนุ ้าจานวนหนึง่ ลงในน้ารอ้ น นา้ ในกระบอกฉีดยาจะถูกดนั ออก ในทางตรงกันขา้ ม ถา้ จุ่มกระบอกฉีดยาลงในน้าเย็น นา้ จากภายนอกจะเขา้ ไปแทนท่ีอากาศในกระบอกฉดี ยา นนั่ คอื การเพม่ิ อุณหภมู ิมีผลให้ปริมาตรของแก๊สเพิม่ ขึ้น และการลดอุณหภมู ิมีผลให้ปริมาตรของแกส๊ ลดลง ด้วย แสดงวา่ อณุ หภมู มิ ผี ลต่อการเปล่ยี นแปลงปริมาตรของแกส๊ การเปล่ียนแปลงน้ีใช้ทฤษฎจี ลนข์ องแกส๊ อธบิ ายได้ว่า การเพม่ิ อุณหภูมิมีผลทาให้พลงั งานจลน์เฉลีย่ ของแกส๊ เพิม่ ขึ้น โมเลกลุ ของแกส๊ จงึ เคลอ่ื นท่ีเร็วข้นึ ทาให้โมเลกลุ ชนกันเองและชนผนังภาชนะมากขนึ้ รวมท้ังพลังงานในการชนกนั สงู ขน้ึ ดว้ ย เปน็ ผลให้ความดัน ของแก๊สในกระบอกฉีดยาสูงขึ้นด้วย จงึ ดนั นา้ ออกจากกระบอกฉดี ยาจนความดันของแกส๊ ภายในเทา่ กับ ภายนอก จึงสังเกตเหน็ วา่ แก๊สในกระบอกฉีดยามปี ริมาตรเพ่ิมขนึ้ ในกลับกนั เมอื่ ลดอณุ หภมู ิ พลังงานจลนเ์ ฉลย่ี ของแก๊สในกระบอกฉีดยาจะลดลง ทาให้การชนกันเองระหว่างโมเลกุลของแกส๊ และการชนผนังภาชนะนอ้ ยลง รวมทง้ั พลงั งานในการชนลดลง ความดนั ของแกส๊ ในกระบอกฉีดยาจึงตา่ อากาศภายนอกซ่ึงมคี วามดนั สงู กวา่ จึงดันน้าใหเ้ ขา้ ไปในกระบอกฉดี ยา ความดันภายในจึงเพ่มิ ขน้ึ จนเท่ากบั ความดนั ภายนอก จงึ สงั เกตเหน็ ว่า

ปรมิ าตรของแก๊สในกระบอกฉีดยาลดลงจนกระทงั่ คงที่ จงึ สรปุ ไดว้ ่าอุณหภูมเิ ป็นอกี ปัจจยั หนง่ึ ทม่ี ีผลตอ่ การ เปลย่ี นปรมิ าตรของแกส๊ กฎของเกย์-ลสู แซก (Gay-Lussac’s law) ความดันของแก๊สแปรผนั ตามตรงกับอณุ หภมู ิในหน่วยเคลวนิ (K) เมอื่ มวลและปรมิ าตรของแก๊สคงที่ซึง่ ใน การทดลองนั้นตามผลทแ่ี สดงในตารางผลการทดลองจะ เห็นไดว้ าเม่อื จุดเทยี นความดนั และอณุ หภมู เิ พิม่ ขน้ึ ทา ให้นา้ จานวนหน่งึ ไหลเขา้ มาข้างในบีกเกอรแ์ สดงให้ เหน็ วา่ ขณะที่อุณหภูมิเพ่ิมข้นึ ความดันข้างในบีกเกอร์สงู กว่าความดนั ภายนอก ทาให้ดันน้าเข้าไปขา้ งในบีกเกอรแ์ ละเมอื่ เทยี นดบั อุณหภมู ลิ ดลงเร่ือยๆ ทาให้ความดัน ขา้ งในเร่ิมปรบั ระดบั เทา่ กบั ความดันขา้ งนอกและ น้าคอ่ ยๆไหลออกจากบีกเกอรเ์ ปน็ ไปตามกฎของเกย์-ลู สแซก ทไ่ี ดก้ ล่าว การแพรข่ องแกส๊ เนือ่ งจาก โมเลกลุ ของแก๊สมีพลังงานจลนอ์ ยูในตวั เองมกี ารเคลอ่ื นที่อยา่ งเปน็ อสิ ระในทิศทางตา่ งๆ เมอื่ โมเลกลุ ของแกส๊ ชนกนั หรือชนกับผนังภาชนะจะถา่ ยเทพลงั งานให้แกก่ นั ทาให้โมเลกลุ ของแก๊สเคล่อื นที่ได้อย่าง ตอ่ เนอ่ื งและอตั ราการแพรผ่ านของแกส๊ เปน็ การเคลือ่ นท่ีของโมเลกุลของแกส๊ ภายใตค้ วามดนั ค่าหนงึ่ เคล่ือนที่ ออกจากภาชนะบรรจุผ่านรเู ล็กๆท่ีมีขนาดที่ยอม ให้ทลี ะโมเลกุลแก๊สผา่ นไดเ้ ท่านั้นเพ่ือไปยงั อกี ภาชนะหนึ่งที่ เปน็ สุญญากาศโดยพบว่าที่สภาวะความดันและอุณหภมู ิเดยี วกนั อตั ราการแพรผ่ า่ นของแก๊สเปน็ สดั สว่ นผกผนั กับรากที่สองของความหนาแน่นของแก๊ส หรอื เป็นสดั ส่วนผกผันกับรากที่สองของมวลโมเลกุลแก๊สเช่นเดียวกับ อตั ราการแพร่ของแก๊ส หมายความว่าแก๊สที่มมี วลโมเลกุลน้อยสามารถแพร่ผานไดเ้ รว็ กว่าแก๊สทมี่ ีมวลโมเลกลุ มากซ่ึงในการทดลองน้สี งั เกตได้ว่ามสี ายสีขาวอยู่ระหว่าง HClและNH4OH ซงึ่ น้ันคอื ผลจากการแพรข่ องแกส๊ HCl และ NH4OH เม่ืออยูในสถานะแก๊สกค็ ือ NH3 ท่ีระเหยและแพรม่ าชนกันทาให้เกิดของแข็งสีขาวท่ี เรยี กวา่ NH4Cl ซง่ึ NH3 แพรไ่ ด้เรว็ กว่า HCl