คู่มือฐานการเรียนรู้สนุกจัดเต็มกับสะเต็มศึกษา เรื่อง สเลอปี้

สแกนเพอื่ อา่ น E-Book เดอื นรตั น์ เฉลยี วกจิ ศูนยว์ ทิ ยาศาสตร ์ เพอ่ื การศกึ ษาสระแกว้

ฐานการเรยี นรู้ท่ี 9 เร่อื ง สเลอป้ี

แผนการจัดกจิ กรรมการเรยี นรู้ท่ี 9 เรื่อง สเลอปี้ เวลา 2 ชว่ั โมง แนวคดิ สเลอป้ีหรือน้ำแขง็ เกล็ดหมิ ะ เป็นเครื่องดื่มหวำนเยน็ ชนดิ หน่ึง หลกั กำรของกำรทำ้ สเลอปี้เก่ียวข้องกับ กำรประยุกตใ์ ช้ควำมรเู้ รอ่ื ง สมบตั ิคอลลิเกทฟี สภำวะเย็นยวดย่งิ และปรำกฏกำรณน์ ิวคลีเอชัน กล่ำวคือ กำร ท้ำสเลอปีเ้ ปน็ กำรทำ้ ให้ของเหลวเปล่ียนสถำนะเป็นของแขง็ อยำ่ งรวดเรว็ ณ อุณหภมู ิท่ตี ำ่้ กว่ำจุดเยือกแขง็ ของ ของเหลวนนั ๆ ซ่งึ กำรลดอุณหภมู ขิ องของเหลวใหต้ ้ำ่ กว่ำจุดเยือกแขง็ หรอื กำรท้ำให้ของเหลวเกิดสภำวะเย็น ยวดยงิ่ อำจท้ำไดโ้ ดยนำ้ ของเหลวไปแช่ในภำชนะท่ีมนี ้ำแขง็ ผสมเกลอื ซงึ่ มีอณุ หภูมติ ิดลบ จำกนนั ทำ้ กำรรบกวน ระบบของของเหลวทีส่ ภำวะเยน็ ยวดยง่ิ เพอื่ กระตนุ้ ให้ของเหลวทเ่ี ย็นยวดย่ิงเกดิ ผลึกซ่งึ จะเปลีย่ นสถำนะจำก ของเหลวเปน็ เกล็ดน้ำแข็งอย่ำงรวดเร็ว วตั ถุประสงค์ เมอื่ สินสุดแผนกำรจัดกจิ กรรมกำรเรียนรนู้ ีแล้ว ผู้รับบรกิ ำรสำมำรถ 1. อธบิ ำยควำมรู้เรื่อง สมบัติคอลลเิ กทฟี สภำวะเยน็ ยวดย่งิ และปรำกฎกำรณ์นิวคลเี อชันใน กระบวนกำรท้ำสเลอปี้ 2. ออกแบบและท้ำสเลอปภ้ี ำยใตว้ ัสดุอุปกรณ์ เวลำ และงบประมำณท่ีกำ้ หนด 3. ใชค้ วำมรู้ ทักษะและกระบวนกำรทำงคณิตศำสตรใ์ นกำรกำ้ หนดรำคำขำย ค้ำนวณต้นทนุ ก้ำไร ใน กำรทำ้ สเลอป้ี เน้ือหา 1. สมบัติคอลลเิ กทฟี 2. สภำวะเยน็ ยวดย่ิง 3. ปรำกฎกำรณ์นิวคลเี อชัน ขั้นตอนการจัดกิจกรรมการเรยี นรู้ ขนั ตอนที่ 1 กจิ กรรมกำรเรยี นรปู้ ระสบกำรณ์ทำงวิทยำศำสตร์ (S : Science Experience Activity) 1. ผูจ้ ัดกิจกรรมทกั ทำย และแนะน้ำตนเองกับผรู้ บั บรกิ ำร รวมทังชแี จงวัตถปุ ระสงค์ของฐำนกำร เรยี นรูท้ ี่ 9 เร่ือง สเลอปี้ ได้แก่

(1) อธิบำยควำมรู้เรื่อง สมบัตคิ อลลิเกทฟี สภำวะเย็นยวดย่ิงและปรำกฎกำรณ์นิวคลเี อชันใน กระบวนกำรท้ำสเลอปี้ (2) ออกแบบและทำ้ สเลอปี้ภำยใต้วัสดอุ ุปกรณ์ เวลำ และงบประมำณที่กำ้ หนด (3) ใช้ควำมรู้ ทกั ษะและกระบวนกำรทำงคณิตศำสตรใ์ นกำรก้ำหนดรำคำขำย ค้ำนวณต้นทนุ กำ้ ไร ในกำรทำ้ สเลอปี้ 2. ผจู้ ดั กิจกรรมซักถำมประสบกำรณเ์ ดิมของผรู้ ับบริกำรเกย่ี วกบั เรอื่ งท่ีจะเรียนรู้ โดยสุม่ ผู้รับบริกำร จำ้ นวน 3 - 5 คน ตำมควำมสมัครใจ ให้ตอบค้ำถำม จำ้ นวน 3 ประเด็น ดังนี ประเด็นที่ 1 “ท่ำน รจู้ กั เครอ่ื งด่มื สเลอปี้ หรอื ไม่” ประเดน็ ท่ี 2 “ท่ำนคดิ ว่ำ มปี ัจจัยใดบ้ำงท่ที ้ำใหเ้ กิดเครอ่ื งด่ืมสเลอป้ี อธิบำยพอสังเขป” ประเด็นที่ 3 “ท่ำนคดิ ว่ำ กำรทำ้ สเลอปเ้ี อำไปใชใ้ นชวี ติ ประจำ้ วนั ไดอ้ ย่ำงไร” 3. ผู้จดั กิจกรรมและผู้รบั บรกิ ำร แลกเปลี่ยนควำมคิดเห็น และสรปุ ผลกำรเรยี นร้รู ว่ มกนั ขันตอนท่ี 2 กิจกรรมกำรเรียนร้วู ิทยำศำสตร์ท่ีทำ้ ทำย (C : Challenge Learning Activity) 1. ผู้จดั กิจกรรมน้ำเขำ้ สบู่ ทเรยี นโดยสมมุติสถำนกำรณ์ปญั หำว่ำ ถ้ำผ้รู บั บรกิ ำรจะเปิดรำ้ นขำย เคร่อื งด่ืมในช่วงกจิ กรรมกฬี ำสี ผูร้ บั บรกิ ำรจะขำยอะไรดที ีน่ ่ำจะได้รบั ควำมนยิ ม (แนวคาตอบ น้ำอดั ลม กำแฟ นำ้ แข็งใส ไอศกรีมหลอด) 2. ผู้จัดกิจกรรมแบ่งผูร้ ับบรกิ ำรออกเปน็ กลุ่ม กลุ่มละ 5-10 คน แล้วสมมติสถำนกำรณป์ ัญหำเพ่ือให้ ผู้รับบรกิ ำรแตล่ ะกลุม่ ศกึ ษำรำยละเอียดและเง่อื นไขของสถำนกำรณ์ปัญหำ ดงั นี “ชุมนุมธุรกจิ ของผรู้ บั บรกิ ำรมคี วำมเหน็ วำ่ จะจัดตังร้ำนขำยเคร่ืองดมื่ ให้กับนักกฬี ำและกองเชยี รใ์ นวนั แข่งขนั กีฬำสีของโรงเรียนซ่ึงจะจดั ขนึ ในชว่ งฤดูร้อน จำกกำรสำ้ รวจพบว่ำ ‘สเลอป้ี (Slurpee)’ เป็น เคร่อื งด่ืมที่ผู้รบั บรกิ ำรต้องกำรดมื่ เพ่ือดับกระหำยมำกท่สี ดุ ผู้รับบริกำรจึงไดร้ บั มอบหมำยจำกสมำชิกใน ชุมนมุ ธรุ กจิ ใหอ้ อกแบบและหำวธิ ีกำรท้ำเครือ่ งดื่มท่มี ีลักษณะเหมือนสเลอป้โี ดยใช้เครือ่ งมือทหี่ ำได้ งำ่ ยและก้ำหนดรำคำขำยเพอื่ ใหไ้ ด้ก้ำไร” 3. ผู้จดั กิจกรรมและผู้รับบริกำรร่วมกนั อภิปรำยว่ำ มวี ธิ ีกำรใดบำ้ งที่จะสำมำรถท้ำเคร่ืองด่มื ที่มี ลักษณะเหมอื นสเลอปโี้ ดยใช้เครื่องมอื ที่หำได้ง่ำย (แนวคาตอบ น้ำนำ้ อดั ลมมำแช่ช่องแข็งของตู้เยน็ นำ้ น้ำอดั ลมมำแช่ลงในน้ำแข็งผสมกับเกลือเหมือนกำรผลติ ไอศกรมี หลอด ใช้ตทู้ ำ้ สเลอป้ีอัตโนมัติ) ผู้จัดกิจกรรม อำจให้ผ้รู ับบรกิ ำรแตล่ ะกลมุ่ รว่ มกันอภปิ รำยว่ำ วิธกี ำรท่ีผู้รบั บรกิ ำรนำ้ เสนอสำมำรถท้ำใหเ้ กิดสเลอปีข้ นึ ได้ อย่ำงไร และเครอ่ื งมือทีใ่ ช้ท้ำสเลอป้ตี ำมวิธที ี่ผ้รู ับบรกิ ำรนำ้ เสนอมำนนั มีต้นทนุ สงู หรอื ไม่ อย่ำงไร 4. ผู้จัดกิจกรรมน้ำเขำ้ สกู่ จิ กรรมกำรเรยี นร้โู ดยชแี จงให้ผู้รบั บรกิ ำรเข้ำใจหลกั กำรและสำมำรถท้ำส เลอปี้ไดอ้ ย่ำงมีประสทิ ธิภำพ ผ้รู ับบรกิ ำรจะต้องทำ้ กำรศกึ ษำปัจจัยต่ำง ๆ ท่เี ก่ยี วขอ้ งกับกำรท้ำสเลอปจ้ี ำก กจิ กรรมกำรเรียนรู้ 3 กจิ กรรม ดังต่อไปนี

กิจกรรมท่ี 1 เหตุใดจึงตอ้ งเติมเกลือ 1. ผจู้ ัดกิจกรรมใหผ้ ู้รับบรกิ ำรแต่ละกลุ่มอภิปรำยรว่ มกนั และคำดคะเนว่ำ อุณหภมู ิของ นำ้ แขง็ และน้ำแข็งผสมเกลอื ท่ีตังไว้ ณ อุณหภมู ิห้องวำ่ จะมีค่ำเท่ำใด โดยบนั ทกึ ตวั เลขจำกกำรคำดคะเนลงใน ใบกจิ กรรมที่ 1 2. ผจู้ ัดกิจกรรมแจกวัสดแุ ละอปุ กรณใ์ ห้ผ้รู ับบริกำรเพื่อท้ำกำรทดลองซึ่งประกอบดว้ ยขวด พลำสตกิ ทรงกระบอก 2 ใบ เทอร์มอมิเตอร์ 2 อัน ชอ้ น 1 อัน นำ้ แข็ง และเกลอื 3. ผรู้ บั บรกิ ำรแต่ละกล่มุ ท้ำกำรทดลองวัดอุณหภูมิของน้ำแขง็ และนำ้ แขง็ ผสมเกลือ (ใชเ้ กลอื จ้ำนวน 2 ช้อน) ทีต่ งั ไว้ ณ อุณหภูมหิ ้อง จำกนนั บนั ทึกผลกำรทดลองลงในใบกจิ กรรมท่ี 1 แล้วเปรยี บ เทียบสิง่ ที่ผู้รบั บริกำรทำ้ นำยกับผลท่ไี ดจ้ ำกกำรทดลองวำ่ เหมือนกันหรอื ไม่ อยำ่ งไร 4. ผรู้ ับบริกำรศกึ ษำใบควำมร้ทู ่ี 1 เร่อื ง สมบัติคอลลิเกทีฟ แล้วตอบค้ำถำมในใบกิจกรรมที่ 1 5. ผู้จัดกิจกรรมและผรู้ บั บริกำรอภปิ รำยร่วมกนั เพ่อื เชื่อมโยงควำมรู้สมบตั ิคอลลิเกทีฟ กบั กำรท้ำสเลอปี้ กิจกรรมที่ 2 ปริมาณเกลอื สาคญั อย่างไร 1. ผจู้ ัดกิจกรรมใหผ้ ู้รบั บรกิ ำรร่วมกนั อภิปรำยวำ่ ปรมิ ำณของเกลอื ท่ีเติมลงไปในถงั น้ำแขง็ มี ผลตอ่ อุณหภูมิของสำรละลำยเกลอื ในถงั นำ้ แขง็ หรือไม่ อย่ำงไร จะทำ้ กำรทดสอบสมมติฐำนเหลำ่ นีไดอ้ ย่ำงไร 2. ผจู้ ัดกิจกรรมแจกอปุ กรณใ์ ห้ผู้รบั บรกิ ำรเพ่ือทำ้ กำรทดลองศกึ ษำผลของปริมำณเกลือใน สำรละลำยที่มตี อ่ อณุ หภมู ิของสำรละลำย โดยวัสดแุ ละอุปกรณป์ ระกอบด้วยขวดพลำสตกิ ทรงกระบอก 1 ใบ เทอรม์ อมเิ ตอร์ 1 อนั ช้อน 1 อนั น้ำแขง็ น้ำ และเกลือ 3. ผูร้ บั บรกิ ำรทำ้ กำรทดลองโดยเตมิ น้ำเปล่ำปรมิ ำตรประมำณ 1/8 ของขวดพลำสติก ทรงกระบอกจำกนนั เติมน้ำแข็งลงไปให้ไดป้ ระมำณ 1/2 ของขวดพลำสตกิ ทรงกระบอกแลว้ วดั อุณหภูมิของน้ำ ผสมนำ้ แขง็ จำกนนั เตมิ เกลือลงไป 1 ชอ้ น และวัดอณุ หภูมิทไี่ ด้ แล้วจึงเติมเกลอื เพ่ิมลงไปอกี 1 ชอ้ น และวัด อุณหภูมิทไี่ ด้ โดยใหบ้ นั ทกึ ผลกำรทดลองลงในใบกจิ กรรมที่ 2 4. ผจู้ ดั กิจกรรมและผ้รู บั บรกิ ำรรว่ มกันอภปิ รำย ตอบค้ำถำม และสรปุ ผลท่ีได้จำกกำรทดลอง ในใบกจิ กรรมท่ี 2 5. ผจู้ ัดกิจกรรมและผรู้ ับบริกำรอภิปรำยร่วมกันเพือ่ เชื่อมโยงสมบตั ิคอลลิเกทีฟ กิจกรรมที่ 3 ทาไมตอ้ งเขย่า 1. ผู้จัดกิจกรรมใหผ้ ้รู ับบรกิ ำรรว่ มกันอภปิ รำยว่ำ กำรเขย่ำภำชนะท่ีแช่เครอ่ื งดม่ื ท่ีมีอุณหภูมิ ตำ้่ กวำ่ จดุ เยือกแขง็ เครอื่ งดมื่ นันจะเกิดกำรเปลีย่ นแปลงหรือไม่ อย่ำงไร 2. ผจู้ ัดกิจกรรมแจกอปุ กรณใ์ ห้ผรู้ บั บรกิ ำรส้ำหรับทำ้ กำรทดลองเพื่อศึกษำผลของกำรรบกวน กำรแขง็ ตวั ของของเหลวด้วยกำรเขยำ่ ภำชนะ โดยวสั ดแุ ละอุปกรณป์ ระกอบดว้ ยขวดพลำสติกทรงกระบอก 2 ใบ ชอ้ น 1 อัน นำ้ แข็ง น้ำอดั ลม และเกลือ 3. ผู้รับบรกิ ำรแต่ละกลมุ่ ท้ำกำรทดลองโดยเติมนำ้ แข็งลงในภำชนะ 2 ใบ ใหม้ ีปรมิ ำณเท่ำกนั

จำกนันเติมเกลือจ้ำนวน 2 ช้อน ลงไปในน้ำแขง็ ในภำชนะทงั สองใบ น้ำเคร่อื งดื่มลงไปแช่ลงในภำชนะทงั 2 ใบ จำกนนั เขย่ำภำชนะใบที่ 1 เปน็ เวลำ 5 นำที สงั เกตกำรเปล่ียนแปลงของเครอื่ งด่มื เปรยี บเทียบกับภำชนะใบที่ 2 ซึง่ ไมไ่ ด้เขย่ำ บนั ทกึ ผลกำรทดลองลงในใบกิจกรรมท่ี 3 จำกนนั ให้ผูร้ บั บริกำรศึกษำใบควำมรู้ที่ 2 เรอื่ ง สภำวะเย็นยวดย่ิง 4. ผู้จดั กิจกรรมและผู้รบั บริกำรรว่ มกันอภิปรำยตอบค้ำถำม และสรปุ ผลทไี่ ด้จำกกำรทดลอง ไดว้ ่ำ กำรน้ำน้ำอัดลมแชไ่ ว้ในถังนำ้ แข็งผสมเกลอื ไว้ระยะเวลำหนง่ึ แลว้ เขยำ่ ภำชนะ จะท้ำใหไ้ ด้ผลิตภัณฑ์ที่ เป็นเกลด็ น้ำแขง็ คล้ำยกับสเลอปีม้ ำกกว่ำกำรไมเ่ ขย่ำภำชนะ เน่ืองจำกกำรแช่เคร่ืองด่มื ในภำชนะทม่ี อี ุณหภมู ิ ตำ้่ มำก ๆ จะท้ำให้เคร่ืองดื่มอยูใ่ นสภำวะเย็นยวดย่งิ เม่อื เขย่ำจะเกดิ ปรำกฏกำรณ์ทเ่ี รยี กวำ่ นิวคลีเอชนั ซง่ึ จะทำ้ ใหเ้ คร่อื งดื่มกอ่ ตวั เปน็ เกลด็ น้ำแขง็ เล็ก ๆ 5. ผู้จัดกิจกรรมและผู้รบั บริกำรอภิปรำยร่วมกนั เพ่อื เช่ือมโยงปรำกฏกำรณ์ นิวคลีเอชัน กับกำร ท้ำสเลอป้ี 5. ผ้จู ัดกิจกรรมทบทวนสถำนกำรณ์ปัญหำในกิจกรรมนีอกี ครังวำ่ ผู้รับบริกำรจะตอ้ งผลติ เครื่องดื่มท่ีมี ลักษณะเหมอื นสเลอปโ้ี ดยใชเ้ ครือ่ งมอื ทีห่ ำไดง้ ่ำยและก้ำหนดรำคำขำยเพือ่ ใหไ้ ดก้ ้ำไร โดยเชอ่ื มโยงควำมรทู้ ่ี ผ้รู บั บรกิ ำรไดร้ ับจำกกำรทำ้ กิจกรรมท่ี 1-3 6. ผูจ้ ัดกิจกรรมก้ำหนดเง่อื นไขต้นทุนเก่ียวกบั เคร่ืองด่ืม วัสดุและอุปกรณ์ท่ีใช้ส้ำหรบั กำรท้ำสเลอป้ี โดย มรี ำคำดงั นี • เคร่ืองดืม่ รำคำตำมจรงิ /1 ขวด • เกลอื รำคำ 2 บำท/100 กรมั (1 ขดี ) • น้ำแขง็ รำคำ 3 บำท/100 กรมั (1 ขีด) 7. ผู้จดั กิจกรรมอธิบำยเงือ่ นไขกำรท้ำสเลอปี้ ดังนี • หลงั จำกทกุ กล่มุ ได้รับวสั ดอุ ุปกรณเ์ รยี บร้อยแลว้ จะเร่ิมท้ำกำรผลิตพรอ้ มกัน โดยมี ระยะเวลำทังสนิ 15 นำที • วัดปริมำณสเลอปี้ท่ีผลติ ได้ • กำ้ หนดรำคำขำยสเลอป้ี 8. ผู้จดั กิจกรรมใหผ้ รู้ บั บรกิ ำรอภปิ รำยรว่ มกนั และเขยี นภำพร่ำงวิธีกำรท้ำสเลอปี้ 9. ผู้จัดกิจกรรมใหผ้ ูร้ ับบรกิ ำรรว่ มกันวำงแผนกำรทำ้ สเลอปี้ และด้ำเนินกำรทำ้ สเลอป้ตี ำมขนั ตอนท่ี ไดร้ ่วมกนั วำงแผนไว้ 10. ผจู้ ดั กิจกรรมใหผ้ ูร้ ับบรกิ ำรกำ้ หนดรำคำขำย โดยพิจำรณำจำกต้นทุน และบันทกึ ลงในใบกิจกรรม 11. ผรู้ บั บริกำรทำ้ กำรวัดปรมิ ำณสเลอปี้ท่ีผลติ ขนึ และบันทึกลงในตำรำงบนั ทึกผล 12. ผู้จัดกิจกรรมใหผ้ รู้ บั บรกิ ำรแต่ละกลุ่มประเมนิ ผลงำนของตนเอง รวมทงั ใหอ้ ภิปรำยเพื่อปรับปรุง วธิ กี ำรท้ำสเลอปเี้ ช่น ถ้ำตอ้ งกำรลดระยะเวลำในกำรทำ้ สเลอป้ีจะท้ำไดอ้ ย่ำงไร หรอื ถ้ำกลุ่มใดไมส่ ำมำรถท้ำ สเลอปีไ้ ด้ให้ร่วมกันอภิปรำยเพ่ือปรับปรงุ แกไ้ ขวิธกี ำรทำ้ สเลอป้ีอีกครงั หน่ึง

13. ผูร้ บั บรกิ ำรแต่ละกลุ่มน้ำเสนอแนวคดิ ในกำรออกแบบและวิธกี ำรท้ำสเลอป้ี โดยตอ้ งอธิบำยองค์ ควำมรู้ทีน่ ้ำมำใช้ในกำรออกแบบและทำ้ สเลอป้ี พรอ้ มทงั วธิ กี ำรปรับปรุงกำรทำ้ สเลอป้ี ทงั นีส้ำหรบั กลมุ่ ที่ไม่ ประสบผลส้ำเรจ็ ในกำรท้ำสเลอป้ี ให้น้ำเสนอสำเหตุ รวมทงั แนวทำงในกำรปรับปรุงแก้ไขวธิ ีกำรดว้ ย 14. ผูร้ บั บริกำรแต่ละกล่มุ วิเครำะหห์ ำควำมเชือ่ มโยง STEM (ใช้หลกั กำรใดเข้ำมำเกีย่ วข้อง) S = ……………………………………… T = ……………………………………… E = ……………………………………… M = …………………………………….. ผู้จดั กิจกรรมและผู้รบั บรกิ ำรแลกเปลย่ี นควำมคิดเหน็ และสรปุ สิ่งที่ได้เรียนรรู้ ่วมกัน ขนั ตอนท่ี 3 กจิ กรรมกำรสรปุ ผลกำรน้ำวทิ ยำศำสตร์ไปใช้ในชวี ติ ประจ้ำวนั (I : Implementation Conclusion Activity) 1. ให้ผู้รบั บริกำรตอบคำ้ ถำมในประเดน็ “ทำ่ นจะน้ำควำมร้เู รอื่ งสเลอปไี้ ปประยุกตใ์ ช้ในชวี ติ ประจำ้ วัน ครอบครัว ชุมชนสงั คม ของทำ่ นไดอ้ ยำ่ งไร” 2. ผจู้ ดั กิจกรรมและผู้รับบริกำรสรุปสง่ิ ทีไ่ ด้เรยี นร้ใู นครงั นีรว่ มกนั สอ่ื วัสดุอปุ กรณ์ และแหลง่ การเรยี นรู้ 1. ใบควำมร้ทู ี่ 1 สมบัตคิ อลลิเกทฟี 2. ใบควำมรู้ที่ 2 สภำวะเยน็ ยวดย่ิง 3. วิดโี อหรือภำพแสดงขันตอนกำรท้ำสเลอป้ีอยำ่ งงำ่ ย (ตวั อยำ่ ง: https://youtu.be/5T68TvdoSbI) 4. ขวดพลำสตกิ ใสแบบมีฝำปดิ ขนำดใหญ่ 5. ขวดพลำสตกิ ใสแบบมีฝำปิดขนำดเล็ก 6. แกว้ พลำสติกใส 7. ถำดพลำสติก (สำ้ หรับรอง) 8. ช้อนพลำสตกิ 9. เครอื่ งชง่ั 10. ผำ้ เช็ดโต๊ะ 11. ถุงมือผ้ำ 12. เทอร์มอมเิ ตอร์ (ช่วงอุณหภมู ิ -10 ้C - 100 ้C) 13. เกลือ 14. น้ำแขง็ บดหรือนำ้ แขง็ แบบหลอดเลก็ 15. เครอ่ื งด่มื ประเภทต่ำง ๆ เชน่ นำ้ อดั ลม น้ำหวำน 16. นำ้ เปล่ำ 17. กระดำษปรู๊ฟ

18. ปำกกำเคมี การวัดและประเมนิ ผล 1. สังเกตกระบวนกำรมีสว่ นร่วม ไดแ้ ก่ อภปิ รำย ตอบค้ำถำม 2. บนั ทกึ ผลกำรเรยี นรู้

บันทึกผลหลังการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ ผลการใช้แผนการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ 1. จ้ำนวนเนอื หำกบั จ้ำนวนเวลำ  เหมำะสม  ไม่เหมำะสม ระบเุ หตผุ ล……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 2. กำรเรียงลำ้ ดับเนือหำกับควำมเข้ำใจของผู้รับริกำร  เหมำะสม  ไม่เหมำะสม ระบเุ หตผุ ล……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 3. กำรนำ้ เข้ำสู่บทเรยี นเนือหำแต่ละหัวขอ้  เหมำะสม  ไม่เหมำะสม ระบุเหตุผล……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 4. วธิ กี ำรจดั กจิ กรรมกำรเรยี นรู้กับเนือหำในแตล่ ะข้อ  เหมำะสม  ไมเ่ หมำะสม ระบุเหตุผล……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 5. กำรประเมนิ ผลกบั วตั ถปุ ระสงคใ์ นแต่ละเนอื หำ  เหมำะสม  ไม่เหมำะสม ระบุเหตุผล……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ผลกำรเรียนรแู้ ละผู้รับบรกิ ำร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ผลกำรจัดกจิ กรรมกำรเรียนรู้ของผู้จกั จิ กรรม ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ขอ้ เสนอแนะ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ใบความรู้สาหรบั ผู้จัดกจิ กรรม เรือ่ ง สมบัตคิ อลลิเกทฟี (colligative properties) สำรละลำยเป็นสำรเนือเดยี ว เตรียมไดจ้ ำกกำรผสมสำรบรสิ ุทธิ์ตงั แต่ 2 ชนิดขนึ ไปเข้ำดว้ ยกัน สมบัติ คอลลิเกทีฟ (colligative properties) เปน็ สมบตั ิของสำรละลำยที่ขึนอยู่กับควำมเข้มขน้ ของสำรละลำย ซงึ่ มี อยู่ 4 ประกำร ดงั นี 1. กำรเพิ่มขนึ ของจุดเดือด (boiling point elevation) 2. กำรลดลงของจุดเยือกแข็ง (freezing point depression) 3. กำรลดลงของควำมดันไอ (vapor pressure lowering) 4. กำรเกดิ ควำมดันออสโมตกิ (osmotic pressure) ในทนี่ ีจะกลำ่ วถึงรำยละเอียดสมบัตคิ อลลเิ กทีฟเฉพำะกำรเพ่มิ ขนึ ของจดุ เดือด และกำรลดลงของจุด เยอื กแขง็ โดยจุดเดือดของสำรละลำยจะสงู กว่ำจดุ เดือดของตัวทำ้ ละลำยบริสุทธิ์ ส่วนจุดหลอมเหลวหรอื จดุ เยือกแข็งของสำรละลำยจะต่้ำกว่ำจุดหลอมเหลวหรอื จุดเยอื กแขง็ ของตวั ทำ้ ละลำยบรสิ ุทธิ์ ในกรณีท่ี สำรละลำยมีตัวท้ำละลำยไมแ่ ตกตัวเปน็ ไอออนและเปน็ สำรทีร่ ะเหยยำก กำรเพ่มิ ขนึ ของจดุ เดือดและกำรลดลง ของจดุ เยอื กแข็งขนึ อยูก่ ับควำมเขม้ ขน้ ของสำรละลำยกล่ำวคอื สำรละลำยท่ีมตี วั ทำ้ ละลำยชนิดเดียวกัน และมี ควำมเข้มข้นในหนว่ ยโมลตอ่ กิโลกรมั (โมแลล) เท่ำกนั จะมีจุดเดอื ดหรือจุดเยอื กแขง็ เทำ่ กัน ยกตวั อย่ำงเช่น สำรละลำยทม่ี ีน้ำเปน็ ตัวท้ำละลำยและมคี วำมเขม้ ขน้ 1 โมแลล จะมจี ุดเยือกแข็ง -1.86 ℃ และมจี ดุ เดอื ด 100.51 ℃ ส่วนสำรละลำยทีม่ นี ้ำเป็นตัวท้ำละลำยและมคี วำมเขม้ ขน้ 2 โมแลล จะมีจดุ เยือกแข็ง -3.72 ℃ และมีจดุ เดือด 101.02 ℃ ทังนตี วั ละลำยจะเป็นสำรใดกไ็ ด้ ผลต่ำงระหวำ่ งจดุ เดือดของสำรละลำยท่มี ีควำมเข้มขน้ 1 โมแลล หรือ 1 โมลต่อกโิ ลกรัม กับจุดเดอื ด ของตัวทำ้ ละลำยบริสทุ ธ์จิ ะมีค่ำคงท่ี เรียกว่ำ ค่ำคงท่ีของกำรเพิ่มขนึ ของจุดเดือด (Kb) ของตวั ท้ำละลำย ใน ท้ำนองเดยี วกนั ผลต่ำงระหว่ำงจดุ หลอมเหลวของสำรละลำยทม่ี คี วำมเขม้ ข้น 1 โมแลล หรือ 1 โมลตอ่ กโิ ลกรัม กบั จดุ หลอมเหลวของตัวท้ำละลำยบรสิ ุทธิ์ก็มีค่ำคงท่ี เรียกวำ่ ค่ำคงที่ของกำรลดลงของจดุ เยอื กแขง็ (Kf ) ของ ตวั ท้ำละลำย เนือ่ งจำกกำรเพมิ่ ขนึ ของจดุ เดือดเปน็ ปฏิภำคโดยตรงกบั ควำมเข้มข้นเปน็ โมแลลของสำรละลำย เขียน เป็นควำมสมั พนั ธไ์ ด้ดงั นี ΔTb ℃ m ΔTb = Kb m เม่ือ ΔTf = ผลตำ่ งระหวำ่ งจดุ เดือดของสำรละลำยกับจดุ เดือดของตัวท้ำละลำยบรสิ ุทธ์ิ m = ควำมเขม้ ขน้ ของสำรละลำยเปน็ โมแลลหรอื โมลต่อกโิ ลกรมั Kb = ค่ำคงท่ีของกำรเพม่ิ ขึนของจดุ เดือดของตัวท้ำละลำย ในทำ้ นองเดียวกนั กำรลดลงของจดุ เยือกแขง็ ก็เป็นปฏภิ ำคโดยตรงกบั ควำมเขม้ ข้นเป็นโมแลลของ สำรละลำย เขียนเป็นควำมสัมพันธไ์ ด้ดังนี

ΔTf ℃ m ΔTf = Kf m เมื่อ ΔTf = ผลต่ำงระหว่ำงจดุ เยอื กแขง็ ของตัวทำ้ ละลำยบริสุทธ์กิ บั จุดเยือกแขง็ ของสำรละลำย m = ควำมเข้มข้นของสำรละลำยเปน็ โมแลลหรอื โมลตอ่ กิโลกรมั Kf = คำ่ คงท่ีของกำรลดลงของจดุ เยือกแขง็ ของตัวทำ้ ละลำย ตัวอยำ่ งจดุ เดือด จุดเยอื กแข็ง คำ่ Kbและ Kf ของสำรบำงชนิดแสดงในตำรำง ตาราง จดุ เดือด จุดเยอื กแข็ง ค่าคงทีข่ องการเพมิ่ ขึน้ ของจุดเดอื ด และค่าคงท่ขี องการลดลงของจุดเยอื ก แขง็ ของตวั ทาละลายบางชนิด ตัวทาละลาย จดุ เดอื ด Kb จุดเยอื กแขง็ Kf (℃/℃) โพรพำโนน (C3H6) (℃) (℃/℃) (℃) ไตรคลอโรมีเทนหรือคลอโรฟอร์ม (CHCI3) - เมทำนอล (CH4O) 56.20 1.71 - - เอทำนอล (C2H6O) 61.70 - เบนซีน (C6H6) 64.96 3.63 - - แนฟทำลีน (C10H8) 78.50 4.90 นำ้ (H2O) 80.10 0.83 - 6.98 กรดแอซตี กิ (C2H4O2) 1.86 คำรบ์ อนเตตระคลอไรด์ (CCI4) - 1.22 - 3.90 100 2.98 117.90 2.53 5.50 76.54 - 80.55 0.51 0.00 3.07 16.60 5.03 -22.99 คำ่ Kb และ Kf มีหน่วยเปน็ ˚C/m เมื่อ m = molal หรอื ˚C/mol/kg หรอื เขยี นเป็น ˚Ckg/mol จำกข้อมูลในตำรำง คำ่ Kf ของเบนซนี เทำ่ กบั 4.90 องศำเซลเซยี สตอ่ โมแลล หมำยควำมว่ำ สำรละลำยท่มี เี บนซนี เป็นตวั ท้ำละลำยเขม้ ขน้ 1 โมแลล จะเยือกแขง็ ทีอ่ ุณหภูมิตำ่้ ว่ำจุดเยอื กแขง็ ของเบนซีน 4.90 องศำเซลเซยี ส นนั่ คือ จุดเยอื กแขง็ ของสำรละลำยนีมคี ่ำเทำ่ กับ 5.50 – 4.90 = 0.60 ºC สำ้ หรับในกรณที ี่สำรละลำยมตี ัวละลำยแตกตวั เป็นไอออน กำรเพมิ่ ขึนของจุดเดอื ดและกำรลดลงของจุดเยอื ก แขง็ จะแตกต่ำงจำกสำรละลำยท่มี ีตวั ละลำยไม่แตกตวั และระเหยยำกดังทไี่ ด้กลำ่ วแล้วข้ำงต้น ตัวอย่ำงเช่น สำรละลำยเกลอื แกง (NaCl) (แตกตวั ให้โซเดยี มไอออน (Na+) และ คลอไรด์ไอออน (Cl-)) ควำมเข้มขน้ 1 โมแลล จะมีจุดเดอื ดสูงกว่ำและมจี ดุ เยือกแข็งตำ้่ กวำ่ สำรละลำยน้ำตำลทรำย (C12H22O11) ท่ีมคี วำมเขม้ ข้น เท่ำกนั ในทำงกำรคำ้ ไดน้ ้ำควำมรูเ้ กย่ี วกับสมบัติคอลลเิ กทีฟไปใช้ประโยชน์ เชน่ กำรรกั ษำอณุ หภมู ิของถัง ไอศกรีมใหม้ อี ณุ หภูมิต้ำ่ โดยท่วั ไปหำกใสเ่ ฉพำะน้ำแข็งอย่ำงเดยี วลงในถงั ไอศกรมี อุณหภูมิภำยในถังจะอยู่ท่ี ประมำณ 4 – 5 ℃ แตเ่ ม่อื เติมเกลือลงไปจะท้ำให้อุณหภูมิภำยในถงั ไอศกรมี ต้ำ่ กวำ่ 0 ℃ ส่งผลใหไ้ อศกรีม

คงตวั อยู่ไดน้ ำนและไมห่ ลอมเหลว ตวั อย่ำงกำรประยกุ ตใ์ ชส้ มบัติคอลลเิ กทีฟอน่ื ๆ ท่พี บ เชน่ ในบำงประเทศมี กำรใช้เกลอื โรยหิมะเพือ่ ทำ้ ให้หมิ ะเกดิ กำรหลอมเหลว หรอื กำรเตมิ สำรบำงประเภทลงในเคร่อื งยนต์เพอ่ื ป้องกนั กำรแขง็ ตวั ของนำ้ ในเครือ่ งยนต์

ใบความรทู้ ่ี 2 สภาวะเยน็ ยวดย่งิ (supercooled state) เปน็ ทที่ รำบกันดีวำ่ เมือ่ ลดอุณหภมู ขิ องของเหลวจนถงึ จุดเยือกแข็ง (freezing point) ของเหลวจะ เปลยี่ นสถำนะเป็นของแข็ง กำรเปลย่ี นสถำนะของของเหลวดังกล่ำวจะเกดิ ขนึ ไดถ้ ้ำของเหลวนันมอี นภุ ำคของ ของแข็ง เช่น ฝุ่นละออง ปนอยกู่ ำรเปลี่ยนสถำนะของของเหลวเปน็ ของแข็งรวมทงั กำรเกดิ ผลกึ โมเลกลุ ของ ของเหลวจะยึดเกำะกับอนภุ ำคของของแขง็ ซ่ึงท้ำหน้ำทเ่ี ป็นแกนกลำงหรอื นิวเคลยี ส (nucleus) แม้จะมี อนภุ ำคของแขง็ ปนอยู่ในของเหลวในปรมิ ำณท่นี ้อยมำกกำรเปล่ยี นสถำนะของของเหลวเปน็ ของแข็งทจ่ี ุดเยือก แข็งสำมำรถเกดิ ขนึ ได้ ในกรณที ่ีของเหลวมีควำมบรสิ ทุ ธิ์มำก ๆ หรือสำรละลำยที่ ไม่มีอนุภำคของของแขง็ ปนอยู่ แม้จะลดอณุ หภูมิจนต้่ำกวำ่ จุดเยอื กแข็ง ของเหลวยังมสี ถำนะเป็นของเหลว เรียกปรำกฏกำรณ์นีว่ำ สภาวะเยน็ ยวดยิ่ง (supercooled state) เช่น นำ้ มจี ุดเยือกแขง็ ท่ีอุณหภูมิ 0 ℃ ดังนนั น้ำกลำยเปน็ นำ้ แขง็ ทีอ่ ุณหภมู ิ 0 ℃ แตห่ ลำยครังท่ีเมือ่ นำ้ นำ้ ดมื่ ท่ีบรรจใุ นขวดพลำสตกิ ทยี่ งั ไมเ่ ปดิ ฝำ ไป แชใ่ นช่องแช่แขง็ ท่อี ุณภูมติ ำ่้ กว่ำ 0 ℃ เป็นเวลำหลำยชวั่ โมงนำ้ ยงั คงสถำนะของเหลวเชน่ เดมิ ทเี่ ปน็ เช่นนี เพรำะในน้ำบริสุทธไ์ิ ม่มอี นุภำคของของแข็งให้โมเลกลุ ของนำ้ ยึดเกำะจำกกำรศึกษำพบวำ่ น้ำทีบ่ ริสุทธม์ิ ำก ๆ สำมำรถคงสถำนะของเหลวไดจ้ นถงึ อณุ หภูมิ -40 ℃ จึงเปล่ยี นสถำนะเป็นของแข็งอณุ ภมู ิทขี่ องเหลวเยน็ ยวด ย่ิงเปลีย่ นเปน็ ของแขง็ ไดเ้ องโดยไม่มีกำรรบกวนระบบเรียกว่ำ จดุ นวิ คลีเอชนั (nucleation point) ภำพท่ี 1 อณุ หภูมสิ ำรยวดยงิ่ ณ จดุ เยือกแขง็ (Tf) และอุณหภมู ิ ณ จุดนวิ คลีเอชนั (Tc) กำรรบกวนระบบของสำรทเ่ี ย็นยวดย่ิง (supercooled substances) จะทำ้ ให้สำรทมี่ ีสถำนะเปน็ ของเหลวเปลี่ยนสถำนะเป็นของแขง็ อย่ำงรวดเร็ว เรยี กปรำกฏกำรณ์นีว่ำ นิวคลีเอชัน (nucleation) กำร รบกวนระบบทท่ี ้ำใหเ้ กิดนิวคลีเอชันสำมำรถทำ้ ได้หลำยวธิ ี เช่น กำรหยอ่ นอนภุ ำคของแขง็ ลงในสำรทเี่ ย็นยวด ยิ่ง อนุภำคที่เปน็ ของแขง็ จะท้ำหน้ำทเ่ี ปน็ แกนกลำงใหโ้ มเลกลุ ของของเหลวยึดเกำะและกลำยเปน็ ของแข็งหรือ ตกผลกึ ทนั ทที ี่ของเหลวเยน็ ยวดยิ่งมีเกลด็ ของแข็งหรือผลกึ แรกเกิดขนึ กระบวนกำรนิวคลเี อชนั จะเกิดขึน ต่อเนอื่ งและรวดเร็วทำ้ ใหข้ องเหลวเย็นยวดย่งิ กลำยเปน็ ของแข็งทงั หมด

เนือ่ งจำกกำรเปลี่ยนสถำนะของของเหลวเย็นยวดยง่ิ เปน็ ของแขง็ เกิดขึนอยำ่ งรวดเร็ว ดังนนั ของแข็ง หรือผลึกท่เี กิดขนึ จะจดั เรียงตวั ได้เป็นระเบยี บนอ้ ยกว่ำเมอื่ เปรียบเทยี บกบั กำรแข็งตัวของของเหลวปกตทิ ี่ เกดิ ขึนอยำ่ งช้ำ ๆ ดงั นนั ของแข็งที่เกดิ จำกของเหลวเย็นยวดยงิ่ จะมีควำมแข็งนอ้ ยกวำ่ ของแขง็ ท่ีเกิดจำกกำร เปลยี่ นสถำนะท่ีจดุ เยอื กแข็งปกติ ในกรณีของสำรละลำยท่มี ีกำรอัดแกส๊ ลงในของเหลว เชน่ เคร่ืองดมื่ ประเภทกรดคำรบ์ อนกิ เมอื่ เขย่ำ สำรละลำยเยน็ ยวดย่งิ ของสำรประเภทนี จะมีฟองแกส๊ เกิดขึนจำ้ นวนมำกซึ่งฟองแกส๊ ทเี่ กดิ ขนึ จะผสมและ แทรกตัวอยู่ในโมเลกุลของของเหลวท้ำให้เมื่อเกิดกำรแข็งตัว สำรท่ไี ดจ้ ะมลี ักษณะเปน็ เกลด็ เลก็ ๆ และเกดิ กำร จับตัวเปน็ ก้อนนอ้ ยกวำ่ เคร่อื งดื่มทไี่ ม่ไดอ้ ดั แก๊สลงไป

ใบกิจกรรมที่ 1 เรื่อง เหตุใดจงึ ต้องเติมเกลอื 1. ตารางบันทกึ ผล อณุ หภมู ิ (องศาเซลเซยี ส) ัวัตถุ การคาดคะเน ผลจากการวัด น้ำแข็งบด นำ้ แข็งบด และเกลือ 2. สรุปผลการทดลอง ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. จดุ เยอื กแข็งของสารละลายท่ีได้จากการเตมิ เกลอื ลงในนา้ แข็ง เปน็ อยา่ งไรเม่อื เปรียบเทียบกบั จุดเยอื กแขง็ ของนา้ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ใบกิจกรรมที่ 2 เรื่อง ปริมาณเกลอื สาคัญอย่างไร 1. ตารางบนั ทึกผล วตั ถุ อณุ หภูมิ (องศำเซลเซียส) - น้ำ กับ นำ้ แข็งบด - น้ำ, น้ำแขง็ บด และเกลือ 1 ช้อน - นำ้ , นำ้ แข็งบด และเกลือ 2 ช้อน 2. สรปุ ผลการทดลอง ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 3. ถ้าเติมเกลือเพ่มิ อีก 1 ช้อน จากการทดลองนี้ จะทาใหอ้ ณุ หภมู ิของสารละลายเป็นอยา่ งไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

ใบกจิ กรรมที่ 3 เรื่อง ทาไมตอ้ งเขยา่ 1. ตารางบนั ทกึ ผล วธิ กี าร ลักษณะของผลติ ภณั ฑ์ - นา้ อดั ลมแชไ่ วถ้ ังน้าแข็งกบั เกลอื - น้าอดั ลมแชไ่ ว้ถังนา้ แข็งกบั เกลอื ทม่ี กี ารเขยา่ 2. สรุปผลการทดลอง ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. เพราะเหตใุ ด การเขยา่ จึงทาให้ผลิตภัณฑท์ ่ไี ด้จากการแชน่ า้ อดั ลมในถังทม่ี ีอณุ หภมู ติ ่ากว่าจุดเยอื กแขง็ มลี ักษณะแตกตา่ งจากการไมเ่ ขยา่ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..