สื่อการเรียนการสอน วิชา เคมี ว 30222

1. สื่อการเรียนการสอนวิชา เคมี ว 30222 เรื่อง ของเหลว

2. วัตถุประสงค์การจัดทำสื่อการเรียนการสอนวัตถุประสงค์การจัดทำสื่อการเรียนการสอน • เพื่อให้เข้าใจความหมายคำว่า ของเหลว ในทางวิทยาศาสตร์ • เพื่อให้ทราบถึงสมบัติของของเหลว • เพื่อให้ทราบถึงรายละเอียดเกี่ยวกับของเหลว • สามารถอธิบายได้ว่า ของเหลว คืออะไร ?

3. จัดทำโดย ชื่อ นาย ภัคพล เมฆสุวรรณ ชั้น ม.5/5 เลขที่ 7 ชื่อ น.ส. ปภัสรา มาชัยภูมิ ชั้น ม. 5/5 เลขที่ 23 ชื่อ น.ส. จันทิมา ทองยวน ชั้น ม.5/5 เลขที่ 28 ชื่อ น.ส. อังคณา กันธิยะ ชั้น ม.5/5 เลขที่ 27 ชื่อ น.ส. อัจฉรา ตันศิริ ชั้น ม. 5/5 เลขที่ 37 ชื่อ น.ส. กมลา หอมสมบัติ ชั้น ม. 5/5 เลขที่ 40 ชื่อ น.ส. ยวิษฐา ไชยศิลป์ ชั้น ม.5/5 เลขที่ 42

4. สมบัติของของเหลว สมบัติของของเหลว ของเหลวมีสมบัติทั่วไปดังนี้ 1. มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคน้อยกว่าของแข็ง 2. มีการจัดเรียงอนุภาคไม่เป็นระเบียบ และมีที่ว่างระหว่างอนุภาคเล็กน้อย ทำให้อนุภาคของของเหลวมีอิสระในการเคลื่อนที่ได้มากกว่าของแข็ง แต่ไม่แยกจากกัน ของเหลวจึงไหลได้ 3. รูปร่างของของเหลวจะเปลี่ยนไปตามภาชนะที่บรรจุ และมีปริมาตรคงที่ที่อุณหภูมิและความดันคงที่ 4. ของเหลวสามารถแพร่ได้ถ้านำของเหลว 2 ชนิดมาผสมกัน เช่น หยดน้ำหมึกลงในแก้วน้ำ ในตอนแรกจะสังเกตเห็นว่าเฉพาะน้ำรอบ ๆ หยดน้ำหมึกจะกลายเป็นสีของหมึก เมื่อเวลาผ่านไประยะเลาหนึ่งน้ำที่มีสีของน้ำหมึกจะมีขอบเขตกว้างขึ้น และในที่สุดน้ำทั่วทั้งภาชนะจะมีสีเดียวกับสีน้ำหมึก ที่เป็นเช่นนี้เพราะโมเลกุลของน้ำหมึกแพร่กระจายปะปนไปกับโมเลกุลของน้ำ นั่นคือ ของเหลวสารมารถแพร่ได้

5. ความตึงผิว (Surface tension) ของเหลวประกอบด้วยอนุภาคจำนวนมาก และอนุภาคเหล่านั้นมีแรงยึดเหนี่ยวซึ่งกันและกัน โมเลกุลของของเหลวที่อยู่ตรงกลางจะถูกล้อมรอบด้วยโมเลกุลข้างเคียงและดึงดูดกันทุกทิศทาง แต่โมเลกุลที่ผิวหน้าจะดึงดูดกับโมเลกุลข้างเคียงที่อยู่ด้านข้างและด้านล่างเท่านั้น ผลรวมของแรงจึงมีทิศทางลงสู่ด้านล่างเท่านั้น แรงที่ดึงผิวของของเหลวเข้ามาภายในเพื่อทำให้พื้นที่ของของเหลวเหลือน้อยที่สุดเรียกว่า แรงดึงผิว (Tension forces)

6. แรงดึงผิว (Tension forces) หมายถึง แรงที่ดึงผิวของของเหลวเข้ามาภายในเพื่อทำให้พื้นที่ของของเหลวเหลือน้อยที่สุด • ความตึงผิว หมายถึง งานที่ต้องใช้ในการขยายพื้นที่ผิวของของเหลว 1 หน่วย

8. ข้อสรุปเกี่ยวกับแรงดึงผิวข้อสรุปเกี่ยวกับแรงดึงผิว 1. แรงดึงผิวของของเหลวจะทำให้ของเหลวปริมาณน้อย ๆ มีรูปร่างค่อนข้างเป็นทรงกลม เพราะว่าในปริมาตรที่กำหนดให้รูปทรงกลมมีพื้นที่ผิวน้อยที่สุด และทำผิวของของเหลวถูกดึงจนตึง เปรียบเสมือนแผ่นยางยืดบาง ๆ ปกคลุมของเหลวไว้ ดังนั้นจึงเห็นแมลงบางชนิดสามารถเดินบนผิวน้ำได้ หรือหยดน้ำบนใบไม้ที่มีผิวหน้าเป็นมันหรือวัสดุผิวเรียบเป็นมันจะรักษารูปทรงในลักษณะค่อนข้างกลม เพราะว่าน้ำมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลที่แข็งแรง และมีแรงดึงผิวมาก

9. 2. แรงโน้มถ่วงของโลกจะมีผลทำให้หยดน้ำแบนลงหรือกระจายออก สำหรับของเหลวที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคภายในที่แข็งแรง ของเหลวนั้นจะมีแรงดึงผิวมาก และรักษารูปทรงที่มีลักษณะค่อนข้างกลมได้มากกว่าของเหลวที่มีแรงดึงผิวน้อย ของเหลวต่างชนิดกันจะมีแรงดึงผิวต่างกันเมื่ออยู่บนวัสดุชนิดเดียวกัน จึงรักษารูปทรงได้แตกต่างกัน 3. ถ้ามีการเพิ่มพื้นที่ผิวของของเหลว โมเลกุลที่อยู่ด้านในของของเหลวจะต้องเคลื่อนที่ออกมายังพื้นผิวของของเหลว โมเลกุลเหล่านี้ต้องใช้พลังงานเพื่อเอาชนะแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลที่อยู่รอบข้าง งานที่ต้องใช้ในการขยายพื้นที่ผิวของของเหลว 1 หน่วย เรียกว่า ความตึงผิว

10. ความตึงผิวของของเหลว จะมีค่ามากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลในของเหลว ถ้าของเหลวใดมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลสูง ความตึงผิวจะมีค่าสูงด้วย ความตึงผิวของของเหลวบางชนิดดังข้อมูลในตาราง

11. ตารางแสดงความตึงผิวของของเหลวบางชนิดที่อุณหภูมิ 25OC

12. แ แมลงจิงโจ้น้ำ (water strider) สามารถวิ่งบนผิวน้ำได้

13. การทดลองเกี่ยวกับความตึงผิวการทดลองเกี่ยวกับความตึงผิว ปัจจัยที่มีผลต่อความตึงผิว 1. แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลกับความตึงผิว ของเหลวที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคแข็งแรง จะมีแรงดึงผิวมาก และทำให้มีความตึงผิวมากด้วย ปรอทมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคเป็นพันธะโลหะซึ่งมีความแข็งแรงมาก ความตึงผิวของปรอทจึงมีค่าสูง ไดเอทิลอีเทอร์มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลเป็นแรงลอนดอน ซึ่งมีความแข็งแรงน้อย ความตึงผิวจึงมีค่าน้อย

14. น้ำ เป็นของเหลวที่มีความตึงผิวมาก เนื่องจากมีแรงยึกเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลเป็นพันธะไฮโดรเจน นำจึงสามารถอยู่ในลักษณะเป็นหยดอยู่บนผิวหน้าของวัตถุบางชนิดได้ค่อนข้างมากกว่าของเหลวชนิดอื่น หยดน้ำบนใบคว่ำตายหงายเป็น

15. 2. อุณหภูมิกับความตึงผิว อุณหภูมิมีผลต่อความตึงผิวของของเหลว เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนไป ความตึงผิวของของเหลวจะเปลี่ยนไปด้วย เช่น น้ำ ความตึงผิวจะลดลงเมื่ออุณหภูมิของน้ำเพิ่มขึ้น การเติมสารบางชนิดลงในน้ำ เช่นเติมน้ำสบู่ หรือเติมเกลือลงในน้ำจะทำให้ความตึงผิวเปลี่ยนแปลงด้วย แรงเชื่อมแน่นและแรงยึดติด เมื่อของเหลวสัมผัสกับวัสดุหรือบรรจุอยู่ในภาชนะ จะมีโมเลกุลของสารสองชนิดที่แตกต่างกันคือ โมเลกุลของของเหลวและโมเลกุลของสารที่เป็นวัสดุหรือทำภาชนะ รวมทั้งมีแรงยึดเหนี่ยวที่เกียวข้องอีก 2 ประเภทดังนี้

16. แรงเชื่อมแน่น (Cohesive forces) หมายถึง แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคหรือโมเลกุลของสารชนิดเดียวกัน เช่น แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำกับน้ำ แรงยึดติด (Adhesive forces) หมายถึง แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคหรือโมเลกุลต่างชนิดกัน เช่น แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำกับแก้วที่ใช้ทำภาชนะเมื่อหยดน้ำลงบนแผ่นไม้หรือกระดาษแล้วสังเกตได้ว่าแผ่นไม้หรือกระดาษนั้นเปียก

17. อธิบายได้ว่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำมีค่าน้อยกว่าแรงยึดเหี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำกับไม้หรือกระดาษ ทำให้น้ำไม่สามารถรวมตัวอยู่ลักษณะเป็นหยดได้ จึงแผ่กระจายออกไป ถ้าหยดน้ำลงบนผิวที่เรียบมัน เช่น พลาสติกหรือวัสดุที่เคลือบเงาบางชนิด หยดน้ำจะมีลักษณะเป็นรูปทรงกลมเกาะที่ผิววัสดุนั้น เพราะว่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำมีค่ามากกว่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำกับวัสดุ น้ำในหลอดทดลองหรือในกระบอกตวง จะสังเกตเห็นว่าผิวแก้วเปียกน้ำ และบริเวณผิวน้ำที่ติดกับข้างแก้วมีระดับสูงกว่าบริเวณตรงกลาง หรือถ้าจุ่มหลอดคะปิลลารี (Capillary tube) ปลายเปิดทั้งสองข้างลงในน้ำที่บรรจุอยู่ในบีบึกเกอร์

18. จะพบว่าระดับน้ำในหลอดคะปิลลารีสูงกว่าในบีกเกอร์ และบริเวณตรงกลางของน้ำมีลักษณะเว้า อธิบายได้ว่าเนื่องจากองค์ประกอบของแก้วส่วนใหญ่เป็น SiO2 โมเลกุลของน้ำจึงมีแรงยึดเหนี่ยวกับออกซิเจนที่ผนังด้านในของหลอดแก้วได้ แรงยึดติดระหว่างโมเลกุลของแก้วกับน้ำแข็งแรงมากกว่าแรงเชื่อมแน่นระหว่างโมเลกุลของน้ำกับน้ำ โมเลกุลของน้ำจึงยึดติดกับผนังของหลอดแก้วเป็นลักษณะแผ่นฟิล์มบาง ๆ ความตึงผิวของน้ำซึ่งมีค่าสูงจะทำให้ผิวน้ำหดตัวได้ และดึงโมเลกุลอื่น ๆ ของน้ำตามขึ้นไปด้วย เป็นผลให้ระดับน้ำในหลอดคะปิลลารีสูงกว่าระดับน้ำในบีกเกอร์

19. หลอดคะปิลลารี (capillary tube)

20. การทดลองศึกษา capillary action

21. ของเหลวบางชนิด มีลักษณะตรงข้ามกับน้ำ เช่น ปรอท เนื่องจากปรอทมีแรงเชื่อมแน่นระหว่างโมเลกุลของปรอทกับปรอทมากกว่าแรงยึดติดระหว่างโมเลกุลของปรอทกับแก้ว ดังนั้นโมเลกุลของปรอทที่อยู่บริเวณผิวและที่ติดอยู่กับผนังหลอดคะปิลลารี (Capillary tube) จะถูกดึงเข้าสู่ภายในหรือให้ห่างจากผนัง จึงทำให้ปรอทไม่เปียกแก้ว และระดับปรอทในหลอดคะปิลลารีต่ำกว่าระดับปรอทในบีกเกอร์และผิวหน้ามีลักษณะโค้งนูน การระเหย (Evaporation) หมายถึง การที่ของเหลวเปลี่ยนสถานะไปเป็นไอสารในสถานะของเหลวมีการจัดเรียงอนุภาคไม่เป็นระเบียบ และมีช่องว่างอยู่ทั่วไป โมเลกุลของของเหลวจึงเคลื่อนที่ได้เล็กน้อย ทำให้เกิดการชนกันเองหรือชนกับผนังภาชนะ แล้วมีการถ่ายโอนพลังงานให้แก่กัน ทำให้บางโมเลกุลของของเหลวมีพลังงานจลน์เพิ่มขึ้น และบางโมเลกุลมีพลังงานจลน์ลดลง

22. ถ้าโมเลกุลที่มีพลังงานจลน์เพิ่มขึ้นอยู่บริเวณผิวหน้าของของเหลว หรือสามารถเคลื่อนที่มาอยู่ผิวหน้าของของเหลวได้ และมีพลังงานสูงมากกว่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล โมเลกุลเหล่านั้นจะหลุดออกจากผิวหน้าของของเหลวกลายเป็นไอไปเรื่อย ๆ การที่ของเหลวเปลี่ยนสถานะไปเป็นไอเรียกว่าการระเหย ขณะที่ของเหลวเกิดการระเหยจะดึงพลังงานส่วนหนึ่งไปใช้ในการเปลี่ยนสถานะ ทำให้อุณหภูมิของของเหลวลดลง ของเหลวจึงดูดพลังงานจากสิ่งแวดล้อมเข้ามาแทนที่พลังงานส่วนที่เสียไป

23. ปัจจัยที่มีผลต่อการระเหยปัจจัยที่มีผลต่อการระเหย ปัจจัยที่มีผลต่อการระเหย 1. อุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิสูงการระเหยจะเกิดได้เร็วขึ้น เช่น ตากผ้าไว้ในที่มีแดดจัดผ้าจะแห้งได้เร็วกว่าผ้าที่ตากไว้ในร่ม เนื่องจากความร้อนหรืออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นมีผลให้พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลของน้ำเพิ่มขึ้น ทำให้โมเลกุลของน้ำที่มีพลังงานจลน์สูงพอที่จะเอาชนะแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลมีมากขึ้น การระเหยของน้ำจึงเกิดได้เร็วขึ้น

24. 2. พื้นที่ผิว การเพิ่มพื้นที่ผิวหน้าของของเหลวทำให้เกิดการระเหยได้เร็วขึ้น เพราะว่าเป็นการเพิ่มจำนวนโมเลกุลของของเหลวที่มีโอกาสหลุดออกจากผิวหน้าของของเหลวได้มากขึ้น เช่น ถ้าใส่ของเหลวลงในภาชนะปากกว้างจะระเหยได้เร็วกว่าในภาชนะปากแคบ

25. 3. การถ่ายเทอากาศ การที่อยู่ในที่ที่มีการถ่ายเทอากาศได้ดีหรือมีลมพัดผ่านจะช่วยให้เกิดการระเหยได้ดี เช่น เหงื่อบนร่างกาย เพราะการเคลื่อนที่ของอากาศทำให้โมเลกุลของไอบริเวณเหนือของเหลวเกิดการเคลื่อนที่ และลดจำนวนโมเลกุลของไอบริเวณผิวหน้าของของเหลว เป็นผลให้โมเลกุลของของเหลวบริเวณผิวหน้ากลายเป็นไอได้มากขึ้นหรือระเหยได้เร็วขึ้น ขณะที่เหงื่อระเหยจะดึงความร้อนจากผิวหนังจึงทำให้รู้สึกเย็น

26. วัฏจักรของน้ำต้องใช้กระบวนการระเหยวัฏจักรของน้ำต้องใช้กระบวนการระเหย

27. ความดันไอกับจุดเดือดของของเหลวความดันไอกับจุดเดือดของของเหลว เมื่อบรรจุของเหลวในภาชนะเปิดและตั้งทิ้งไว้ระยะเวลาหนึ่ง ของเหลวจะระเหยกลาย เป็นไอไปได้เรื่อย ๆ แต่ถ้าบรรจุของเหลวในภาชนะปิด ณ อุณหภูมิเดียวกัน โมเลกุลของของเหลวที่ระเหยกลายเป็นไอจะยังคงอยู่ในที่ว่างเหนือของเหลว โมเลกุลที่อยู่ในรูปของไอจะเกิดการชนกันเองหรือชนผนังภาชนะ การที่โมเลกุลของไอจำนวนมากชนกับผนังภาชนะตลอดเวลาทำให้เกิดแรงกระทำต่อภาชนะ หรือมีความดันเกิดขึ้นในภาชนะ ในขณะที่ของเหลวกลายเป็นไอ ปริมาตรของของเหลวจะลดลง แต่ปริมาตรของไอจะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ทำให้ดันของไอเหนือของเหลวเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ

28. ในขณะเดียวกันไอบางส่วนก็จะเปลี่ยนสถานะกลับเป็นของเหลวได้อีก ในตอนเริ่มต้นอัตราการเปลี่ยนจากไอเป็นของเหลวจะช้า แต่จะมีอัตราเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อจำนวนโมเลกุลของไอเพิ่มขึ้นมากขึ้น การเปลี่ยนสถานะกลับไปมาระหว่างของเหลวกับไอเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง จนกระทั่งอัตราการเปลี่ยนจากของเหลวเป็นไอเท่ากับอัตราการเปลี่ยนจากไอเป็นของเหลว ซึ่งเป็นผลทำให้จำนวนโมเลกุลที่กลายเป็นไอเท่ากับจำนวนโมเลกุลที่ควบแน่นเป็นของเหลว ซึ่งขณะนี้ปริมาตรและความดันไอของของเหลวจะคงที่ ความดันของไอเหนือของเหลวขณะที่มีอัตราการระเหยเท่ากับอัตราการควบแน่นนี้เรียกว่า ความดันไอของของเหลว (Vapour pressure)

29. กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความดันไอกับจุดเดือดกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความดันไอกับจุดเดือด

30. ปัจจัยที่มีผลต่อความดันไอของของเหลว 1. อุณหภูมิ ความดันไอของของเหลว ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เมื่อของเหลวมีอุณหภูมิสูงขึ้น ความดันไอของของเหลวจะสูงขึ้นด้วย และการทำให้ของเหลวมีความดันไอเท่ากันจะใช้อุณหภูมิไม่เท่ากัน จุดเดือดของของเหลว คือ อุณหภูมิที่ของเหลวมีความดันไอเท่ากับความดันบรรยากาศ ดังนั้น จุดเดือดของอีเทอร์ แอซีโตน แอลกอฮอล์ และน้ำคือ 34.6OC , 56.5 OC , 78.4 OC  และ 100 OC โดยนักวิทยาศาสตร์ได้กำหนดให้จุดเดือดของของเหลววัดที่ความดัน 1 บรรยากาศ และเรียกว่า “จุดเดือดปกติ” และจุดเดือดของของเหลวที่ความดันค่าอื่น ๆ จะมีค่าแตกต่างกัน

31. ความสัมพันธ์ระหว่างความดันไอกับอุณหภูมิความสัมพันธ์ระหว่างความดันไอกับอุณหภูมิ

32. ความดันไอของของเหลวมีความสัมพันธ์กับจุดเดือด นอกจากนี้ ณ อุณหภูมิต่างกัน ความดันไอของของเหลวชนิดหนึ่งจะมีค่าแตกต่างกัน นั่นคือที่อุณหภูมิสูงความดันไอของของเหลวจะมีค่าสูงกว่าที่อุณหภูมิต่ำ เนื่องจากโมเลกุลมีพลังงานจลน์เพิ่มขึ้น โมเลกุลจึงมีโอกาสเป็นไอได้มากขึ้น

33. 2. แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของของเหลว เนื่องจากแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลในของเหลวมีหลายชนิด และมีความแข็งแรงแตกต่างกัน เช่น แรงลอนดอน แรงดึงดูดระหว่างขั้ว พันธะไฮโดรเจน ของเหลวที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคแข็งแรงน้อยจะกลายเป็นไอได้ง่าย มีความดันไอสูง และมีจุดเดือดต่ำ เช่น อีเทอร์ แอซีโตน ส่วนของเหลวที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคแข็งแรงมากจะกลายเป็นไอได้ยาก มีความดันไอต่ำ และจุดเดือดสูง เช่น น้ำ

34. 3. การถ่ายเทอากาศ การที่อยู่ในที่ที่มีการถ่ายเทอากาศได้ดีหรือมีลมพัดผ่านจะช่วยให้เกิดการระเหยได้ดี เช่น เหงื่อบนร่างกาย เพราะการเคลื่อนที่ของอากาศทำให้โมเลกุลของไอบริเวณเหนือของเหลวเกิดการเคลื่อนที่ และลดจำนวนโมเลกุลของไอบริเวณผิวหน้าของของเหลว เป็นผลให้โมเลกุลของของเหลวบริเวณผิวหน้ากลายเป็นไอได้มากขึ้นหรือระเหยได้เร็วขึ้น ขณะที่เหงื่อระเหยจะดึงความร้อนจากผิวหนังจึงทำให้รู้สึกเย็น

35. บรรณานุกรม • www.google.com • www.promma.ac.th