ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ ก ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ชุดนี้ มุ่งให้นักเรียนมีโอกาสเรียนรู้ด้วยตนเองหรือ เป็นกลุ่ม สามารถให้ผู้ศึกษารับรู้ประสบการณ์ จากการเรียนรู้ด้วยตนเอง เพื่อพัฒนาการเรียนรู้วิชาฟิสิกส์ 5 เรื่อง ความร้อนและทฤษฎีจลน์ของแก๊ส ส าหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ซึ่งมีเนื้อหาของชุดการเรียนรู้ จ านวน 9 ชุด ดังนี้ ชุดที่ 1 ความร้อน 1 ชุดที่ 2 ความร้อน 2 ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ ชุดที่ 4 กฎของชาร์ล ชุดที่ 5 กฎของแก๊สอุดมคติ ชุดที่ 6 ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส 1 ชุดที่ 7 ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส 2 ชุดที่ 8 พลังงานภายในระบบ ชุดที่ 9 การประยุกต์ ส าหรับชุดกิจกรรมการเรียนรู้ชุดนี้ เป็นชุดที่ 3 เรื่อง กฎของบอยล์ ประกอบด้วย รายละเอียดชุดกิจกรรมการเรียนรู้ ขั้นตอนการศึกษา ค าแนะน าการใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ส าหรับครู ค าแนะน าการใช้ชุดกิจกรรม การเรียนรู้ส าหรับครู ผลการเรียนรู้ จุดประสงค์การเรียนรู้ สาระส าคัญ แบบทดสอบก่อนเรียน บัตรเนื้อหา บัตรกิจกรรม แนวทางเฉลยบัตรกิจกรรม แบบทดสอบหลังเรียน เฉลยแบบทดสอบก่อนเรียนและหลังเรียน ผู้จัดท าหวังเป็นอย่างยิ่งว่าชุดกิจกรรมการเรียนรู้ชุดนี้จะเป็นประโยชน์ต่อ การจัดกิจกรรมการการเรียนการสอนเป็นอย่างดี และขอขอบพระคุณ นายเชษฐพงศ์ สุขปาน ผู้อ านวยการโรงเรียนโนนกลางวิทยาคม คณะครูที่ ให้การสนับสนุนเป็นอย่างดียิ่ง คณะผู้เชี่ยวชาญและผู้ทรงคุณวุฒิทุกท่านที่กรุณา ให้ค าแนะน าและให้ข้อเสนอแนะในการจัดท าชุดกิจกรรมการเรียนรู้ชุดนี้ ด้วยดี ตลอดมา ทัศน์วรรณ ขันทอง
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ ข เรื่อง หน้า ค าน า ก สารบัญ ข รายละเอียดชุดกิจกรรม 1 ขั้นตอนการศึกษา 2 ค าแนะน าการใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ส าหรับครู 3 ค าแนะน าการใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ส าหรับนักเรียน 5 ผลการเรียนรู้/จุดประสงค์การเรียนรู้/สาระส าคัญ 7 บัตรกิจกรรม 3.1 ปริศนา...พาเพลิน 8 แนวทางเฉลยบัตรกิจกรรม 3.1 ปริศนา...พาเพลิน 9 แบบทดสอบก่อนเรียน 10 กระดาษค าตอบแบบทดสอบก่อนเรียน 14 บัตรเนื้อหา 15 บัตรกิจกรรม 3.2 การทดลองกฎของบอยล์ 23 บัตรบันทึกกิจกรรม 3.2 การทดลองกฎของบอยล์ 25 แนวทางเฉลยบัตรบันทึกกิจกรรม 3.2 การทดลองกฎของบอยล์ 28 บัตรกิจกรรม 3.3 เติมค า...น ารู้...สู่แก้โจทย์ฯ 31 แนวทางเฉลยบัตรกิจกรรม 3.3 เติมค า...น ารู้...สู่แก้โจทย์ฯ 33 แบบทดสอบหลังเรียน 35 กระดาษค าตอบแบบทดสอบหลังเรียน 39 เฉลยแบบทดสอบก่อนเรียนและหลังเรียน 40 บรรณานุกรม 41 ภาคผนวก 42
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 1 รายละเอียดของ ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ ขั้นตอนการศึกษา ค าแนะน าการใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ส าหรับครู ค าแนะน าการใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ส าหรับนักเรียน ผลการเรียนรู้/จุดประสงค์การเรียนรู้/สาระส าคัญ บัตรกิจกรรมที่ 3.1 ปริศนา...พาเพลิน แนวทางเฉลยบัตรกิจกรรม 3.1 ปริศนา...พาเพลิน แบบทดสอบก่อนเรียน บัตรเนื้อหา บัตรกิจกรรม 3.2 การทดลองกฎของบอยล์ แนวทางเฉลยบัตรกิจกรรม 3.2 การทดลองกฎของบอยล์ บัตรกิจกรรม 3.3 เติมค า...น ารู้...สู่แก้โจทย์ แนวทางเฉลยบัตรกิจกรรม 3.3 เติมค า...น ารู้...สู่แก้โจทย์ แบบทดสอบหลังเรียน เฉลยแบบทดสอบก่อนเรียนและหลังเรียน
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 2 ขั้นตอนการศึกษา ศึกษาคู่มือการใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ ท าแบบทดสอบก่อนเรียน ศึกษาจากบัตรเนื้อหา ท าบัตรกิจกรรม ท าแบบทดสอบหลังเรียน เรียน ผ่าน จบ ซ่อมเสริม ไม่ผ่าน
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 3 1.บทบาทของครู ค าแนะน า การใช้ชุดกิจกรรมส าหรับครู การจัดกิจกรรมการเรียนรู้โดยใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ วิชาฟิสิกส์5 เรื่อง ความร้อนและทฤษฎีจลน์ของแก๊ส ส าหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ชุดที่3 กฎของบอยล์ครูควรปฏิบัติตามค าแนะน าดังต่อไปนี้ ครูควรมีบทบาท ดังนี้ 1.1 ศึกษารายละเอียดเกี่ยวกับการใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ การจัดกิจกรรม การเรียนรู้ สื่อการเรียนรู้ที่ใช้ประกอบการจัดการเรียนรู้ 1.2 การจัดกิจกรรมการเรียนรู้ครูต้องจัดให้ครบตามที่ระบุไว้ในการจัดการ เรียนรู้เพื่อให้กิจกรรมเป็นไปอย่างต่อเนื่องและบรรลุตามวัตถุประสงค์ 1.3 ก่อนท ากิจกรรมทุกครั้งครูต้องอธิบาย ชี้แจงการปฏิบัติให้ชัดเจน ให้ นักเรียนเข้าใจตรงกัน จึงจะท าให้การจัดการเรียนรู้บรรลุเป้าหมายละมีประสิทธิภาพ 1.4 ครูควรกระตุ้นให้นักเรียนทุกคนมีส่วนร่วมในการท ากิจกรรม เพื่อเป็นการ ฝึกให้นักเรียนรู้จักการท างานเป็นกลุ่ม ช่วยเหลือซึ่งกันละกัน และรับผิดชอบต่อ หน้าที่ 1.5 หลังจากการจัดกิจกรรมการเรียนรู้เสร็จสิ้นลงในแต่ละกิจกรรมครูเป็นผู้ ประเมินผลการเรียนของนักเรียน
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 4 2.สิ่งที่ครูต้องเตรียม 3.การจัดชั้นเรียน 4.การประเมิน ความรู้ ครูจะต้องเตรียมสื่อการเรียน ให้ครบถ้วนตามชุดกิจกรรม ดังนี้ 2.1 บัตรกิจกรรมที่ 3.1 ปริศนา...พาเพลิน 2.2 แนวทางเฉลยบัตรกิจกรรม 3.1 ปริศนา...พาเพลิน 2.3 แบบทดสอบก่อนเรียน 2.4 บัตรเนื้อหา เรื่องกฎของบอยล์ 2.5 บัตรกิจกรรม 3.2 การทดลองกฎของบอยล์ 2.6 แนวทางเฉลยบัตรกิจกรรม 3.2 การทดลองกฎของบอยล์ 2.7 บัตรกิจกรรม 3.3 เติมค า...น ารู้...สู่แก้โจทย์ 2.8 แนวทางเฉลยบัตรกิจกรรม 3.3 เติมค า...น ารู้...สู่แก้โจทย์ 2.9 แบบทดสอบหลังเรียน 2.10 เฉลยแบบทดสอบก่อนเรียนและหลังเรียน 2.11 ครูและนักเรียนใช้เวลานอกเวลาเรียนเตรียมอุปกรณ์ก่อนที่จะท า กิจกรรม ในการจัดชั้นเรียนขณะใช้ชุดกิจกรรม นักเรียนท ากิจกรรมร่วมกันเป็นกลุ่ม กลุ่มละ 6 คน จัดแบบคละความสามารถในหนึ่งกลุ่มประกอบไปด้วย คนเก่ง ปาน กลาง และต้องการพัฒนา นักเรียนนั่งท ากิจกรรมเป็นกลุ่ม แต่บันทึกผลกิจกรรม และท าแบบทดสอบเป็นรายบุคคล ในชุกิจกรรมการเรียนรู้แต่ละชุด มีการประเมินดังนี้ 4.1 ประเมินจากการท ากิจกรรม 3.2-3.3 4.2 ประเมินผลจากการท าแบบทดสอบก่อนเรียนและหลังเรียน
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 5 ค าแนะน า การใช้ชุดกิจกรรมส าหรับนักเรียน ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ วิชาฟิสิกส์5 เรื่อง ความร้อนและทฤษฎีจลน์ของแก๊ส ส าหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ชุดที่ 3 กฎของบอยล์มีกิจกรรมการเรียนรู้ ทั้งหมด 3 กิจกรรม ใช้เวลา 2 ชั่วโมง ได้แก่ กิจกรรมที่ 3.1 ปริศนา...พาเพลิน กิจกรรมที่ 3.2 เติมค า...น ารู้...สู่แก้โจทย์ กิจกรรมที่ 3.3 การทดลองกฎของบอยล์ วิธีการเรียนรู้ 1. นักเรียนแบ่งกลุ่มออกเป็นกลุ่ม ๆ ละ 6 คน จัดแบบคละความสามารถใน หนึ่งกลุ่มประกอบไปด้วย คนเก่ง ปานกลาง และต้องการพัฒนา 2. ท าแบบทดสอบก่อนเรียน จ านวน 10 ข้อ 3. ศึกษารายละเอียดกิจกรรมและลงมือปฏิบัติกิจกรรมตามขั้นตอนในชุด กิจกรรมอย่างตั้งใจเพื่อให้เกิดการเรียนรู้อย่างมีประสิทธิภาพ 4. ใช้เวลาในการท ากิจกรรมทั้งหมด 2 ชั่วโมง ควรใช้เวลาการเรียนรู้อย่าง คุ้มค่า พร้อมทั้งท ากิจกรรมให้เสร็จตามก าหนด 5. หากนักเรียนมีข้อสงสัยประการใดให้สอบถามครูผู้สอน 6. เมื่อนักเรียนท ากิจกรรมที่เป็นของกลุ่มหรือของตนเองเสร็จแล้ว ตรวจและ บันทึกให้คะแนนในแบบบันทึกท้ายเล่ม เพื่อดูพัฒนาการและส่งเสริมนักเรียนต่อไป 7. เมื่อเสร็จสิ้นกิจกรรรมสุดท้ายให้นักเรียนท าแบบทดสอบหลังเรียน จ านวน 10 ข้อ เพื่อวัดความรู้ความเข้าใจอีกครั้ง เพื่อเปรียบเทียบความก้าวหน้าด้านการ เรียน
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 6 1. เลือกประธานกลุ่มเพื่อมอบให้เป็นผู้น าในการด าเนินการเรียนรู้ และ เลขานุการกลุ่มเพื่อบันทึกข้อมูลในการปฏิบัติกิจกรรมต่างๆ 2. สมาชิกทุกคนในกลุ่มมีส่วนร่วมช่วยเหลือซึ่งกันและกัน มีบทบาท หน้าที่รับผิดชอบร่วมกัน 3. ตั้งใจปฏิบัติกิจกรรมอย่างเต็มความสามารถและรอบคอบ ไม่เล่นหรือ รบกวนผู้อื่น 4. ปฏิบัติตามล าดับขั้นตอนของบัตรกิจกรรม 5. ใช้อุปกรณ์และสารเคมี อย่างระมัดระวัง โดยค านึงถึงความปลอดภัย ให้มากที่สุด 6. เมื่อปฏิบัติเสร็จแล้ว ท าความสะอาดอุปกรณ์ ห้องเรียน และจัดเก็บ ให้เป็นระเบียบ ข้อควรปฏิบัติควบคู่ไปกับการเรียนรู้ 1. นักเรียนควรบันทึกผลการทดลอง และท าแบบฝึกกิจกรรมด้วยตนเอง หาก ไม่เข้าใจ สามารถปรึกษากับเพื่อนในกลุ่ม เพื่อขอค าอธิบายหรือถามครูผู้สอน เพื่อ ร่วมกันสรุปข้อสงสัยนั้น ๆ 2. นักเรียนไม่ควรดูเฉลยก่อนซึ่งจะท าให้นักเรียนไม่พัฒนาการเรียนรู้ ค าแนะน าส าหรับการปฏิบัติกิจกรรมกลุ่ม
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 7 ผลการเรียนรู้ สาระส าคัญ 6. อธิบายแก๊สอุดมคติ กฎของแก๊ส และใช้กฎของแก๊สอธิบายพฤติกรรมของแก๊ส จุดประสงค์การเรียนรู้ กฎของแก๊ส คือ ความสัมพันธ์ระหว่างความดัน ปริมาตร และอุณหภูมิ ดังสมการต่าง ๆ โรเบิร์ต บอยล์( Robert Boyle) “ถ้ารักษาอุณหภูมิให้คงตัว ความดันกับ ปริมาตรของอากาศจะแปรผกผันกัน” ซึ่งสามารถเขียนเป็นสมการคณิตศาสตร์ ได้ดังนี้ V 1 P α เมื่ออุณหภูมิคงตัว ผลการเรียนรู้ จุดประสงค์การเรียนรู้ สาระส าคัญ 1. อธิบาย อภิปรายเกี่ยวกับแก๊สอุดมคติและกฎของบอยล์ได้ (K) 2. ค านวณหาค่าความดันและปริมาตรของแก๊สได้(P) 3. ท าการทดลองและอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความดันและปริมาตรของแก๊ส ในภาชนะปิด เมื่ออุณหภูมิคงที่ได้ (P) 4. แสดงความเป็นคนซื่อสัตย์ สุจริต มีวินัย ใฝ่เรียนรู้ มุ่งมั่นในการท างาน (A)
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 8 บัตรกิจกรรม 3.1 ปริศนา...พาเพลิน ค าชี้แจง วงกลมข้อความที่สอดคล้องกับความหมายที่ก าหนดให้ ก ฎ ข อ ง แ ก๊ ส อุ ด ม ค ติ ข อ ง ฎ ก อ ะ ง ก๊ ส ใ น อุ ด ม ค ติ น ะ ข อ ง แ ก๊ ส ใ น อ า ก า ศ เ ย็ น อ ะ แ ก๊ ส อะ ต อ ม คู่ ห ล า ย อั น ง อ ส เ ล ต อ ม ห ล า ย อ ต อ ม ช ง เ ล ข อ า โ ว ก า โ ด ร พ ล า ก ล ข อ ม โ ว ก ฎ ข อ ง แ ก๊ ส ร์ ฎ ข ป ง เ ล ก อ ข อ ง บ อ ย ล์ ล ข อ ร บ ดี่ ข า ข อ ง ช า ร์ ล ก พ อ ะ ะ อ ย อ โ อ ง บ อ ย ล์ พ ม ก ง ต จ า ย ว ะ ด ง บ อ ย ล์ ข อ ง ฎ อ อ ตั ล์ ต ต ร แ อ ย ส ช า ร์ ล เ า ม ว ข อ อ ง ก๊ ย ล์ โ ด ร พ ล ล โ คู่ ง อ ม ม ก ส ล์ ล์ ก ฎ ข อ ง แนวตั้ง 1. โมเลกุลของแก๊สชนิดนี้ประกอบด้วยอะตอมเพียงอะตอมเดียวเช่น แก๊ส ฮีเลียม(He) นีออน(Ne) อาร์กอน(Ar) 2. V P 1 (เมื่อ T คงตัว) แนวนอน 3. โมเลกุลของแก๊สชนิดนี้ประกอบด้วย อะตอม 2 อะตอม เช่น แก๊ส ไฮโดรเจน(H2) ออกซิเจน (O2) ไนโตรเจน(N2) 4. โมเลกุลทั้งหลายสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระและฟุ้งกระจายเต็ม ภาชนะที่บรรจุ 5. 6.02x1023 mol-1
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 9 แนวทางเฉลยบัตรกิจกรรม 3.1 ปริศนา...พาเพลิน ค าชี้แจง วงกลมข้อความที่สอดคล้องกับความหมายที่ก าหนดให้ ก ฎ ข อ ง 1 แ 4 33 3 ก๊ ส อุ ด ม ค ติ ข อ ง ฎ ก อ ะ ง ก๊ ส ใ น อุ ด ม ค ติ น ะ ข อ ง แ ก๊ ส ใ น อ า ก า ศ เ ย็ น อ ะ 3 แ ก๊ ส อะ ต อ ม คู่ ห ล า ย อั น ง อ ส เ ล ต อ ม ห ล า ย อ ต อ ม ช ง 5 เ ล ข อ า โ ว 2 ก า โ ด ร พ ล า ก ล ข อ ม โ ว ก ฎ ข อ ง แ ก๊ ส ร์ ฎ ข ป ง เ ล ก อ ข อ ง บ อ ย ล์ ล ข อ ร บ ดี่ ข า ข อ ง ช า ร์ ล ก พ อ ะ ะ อ ย อ โ อ ง บ อ ย ล์ พ ม ก ง ต จ า ย ว ะ ด ง บ อ ย ล์ ข อ ง ฎ อ อ ตั ล์ ต ต ร แ อ ย ส ช า ร์ ล เ า ม ว ข อ อ ง ก๊ ย ล์ โ ด ร พ ล ล โ คู่ ง อ ม ม ก ส ล์ ล์ ก ฎ ข อ ง แนวตั้ง 1. โมเลกุลของแก๊สชนิดนี้ประกอบด้วยอะตอมเพียงอะตอมเดียวเช่น แก๊ส ฮีเลียม(He) นีออน(Ne) อาร์กอน(Ar) 2. V P 1 (เมื่อ T คงตัว) แนวนอน 3. โมเลกุลของแก๊สชนิดนี้ประกอบด้วย อะตอม 2 อะตอม เช่น แก๊ส ไฮโดรเจน(H2) ออกซิเจน (O2) ไนโตรเจน(N2) 4. โมเลกุลทั้งหลายสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระและฟุ้งกระจายเต็ม ภาชนะที่บรรจุ 5. 6.02x1023 mol-1
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 10 1. ถ้าให้แก๊สทุกชนิดในโลกเป็นแก๊สอุดมคติค ากล่าวต่อไปนี้ข้อใดถูกต้อง ก. ที่อุณหภูมิเดียวกัน อะตอมของแก๊สทุกชนิดมีพลังงานจลน์เท่ากัน ข. ที่อุณหภูมิเดียวกัน โมเลกุลของแก๊สทุกชนิดมีพลังงานจลน์เท่ากัน ค. ที่อุณหภูมิเดียวกัน อะตอมของแก๊สทุกชนิดมีความเร็วเท่ากัน ง. ที่อุณหภูมิเดียวกัน โมเลกุลของแก๊สทุกชนิดมีความเร็วเท่ากัน 2. แก๊สปริมาณหนึ่งอยู่ในกระบอกสูบถูกอัดจนมีความดันเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าของ ความดันเดิม โดยมีอุณหภูมิคงตัว ข้อความต่อไปนี้ ข้อใดถูกต้อง 1. ปริมาตรของแก๊สในสภาวะใหม่มีค่าเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าของปริมาตรเดิม 2. ปริมาตรของแก๊สในภาวะใหม่มีค่าลดลงครึ่งหนึ่งของปริมาตรเดิม 3. จ านวนโมลของแก๊สในสภาวะใหม่มีค่าเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าของจ านวนโมลเดิม 4. จ านวนโมลของแก๊สในสภาวะใหม่มีค่าเท่ากับของจ านวนโมลเดิม ก. ข้อ 1 และ ข้อ 3 ข. ข้อ 2 และ ข้อ 3 ค. ข้อ 1 และ ข้อ 4 ง. ข้อ 2 และ ข้อ 4 วิชาฟิสิกส์5 (ว32205) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ค าชี้แจง ให้ ทับตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุดเพียงค าตอบเดียว คะแนนเต็ม 10 คะแนน
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 11 3. แก๊สอุดมคติในธรรมชาติจะมีสมบัติเป็นแก๊สอุดมคติ(ideal gas) ก. มีความดันสูง ข. มีความหนาแน่น้อยมาก ค. มีอุณหภูมิและความดันสูงพอสมควร ง. มีปริมาณแก๊สน้อยมากในปริมาตรที่เล็กมาก 4. ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตร(V) กับความดัน(P) ของแก๊ส ตามกฎของบอยล์ เป็นไปตามกราฟข้อใด ก. ข. ค. ง. P 0 V P 0 V P 0 V P 0 V
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 12 5. แก๊สจานวน 15.0 กรัม มีปริมาตร 10.0 ลิตร ที่ความดัน 150.0 มิลลิเมตรปรอท เมื่ออุณหภูมิคงที่ ถ้าเปลี่ยนความดันเป็น 50.0 มิลลิเมตรปรอท แก๊สจะมีปริมาตร เท่าใด ก. 10.0 ลิตร ข. 20.0 ลิตร ค. 30.0 ลิตร ง. 40.0 ลิตร 6. มีอากาศในกระบอกสูบหนึ่งมีปริมาตรเท่ากับ V ความดัน 2.7 x 105 นิวตันต่อ ตารางเมตร เมื่อดึงกระบอกสูบท าให้อากาศในกระบอกสูบมีปริมาตรเป็น 1 5 1 ของ ปริมาตรเดิม อยากทราบขณะนั้นความดันอากาศในกระบอกสูบจะเป็นเท่าใด เมื่อ อุณหภูมิของอากาศในกระบอกสูบคงที่ ก. 1.35 x 105 N/m 2 ข. 1.75 x 105 N/m 2 ค. 2.25 x 105 N/m 2 ง. 2.55 x 105 N/m 7. แก๊สชนิดหนึ่งมีความดันเริ่มต้นเท่ากับ 200.0 มิลลิเมตรปรอท แก๊สชนิดนี้จะมี ความดันสุดท้ายเป็นเท่าใดถ้าทาให้แก๊สมีปริมาตรลดลงเป็นครึ่งหนึ่งของปริมาตรเดิม เมื่ออุณหภูมิคงที่ ก. 400.0 มิลลิเมตรปรอท ข. 500.0 มิลลิเมตรปรอท ค. 600.0 มิลลิเมตรปรอท ง. 700.0 มิลลิเมตรปรอท
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 13 8. ในการทดลองเกี่ยวกับกฎของบอยล์เมื่อน าข้อมูลมาเขียนกราฟ ได้กราฟเส้นตรง เป็นการเขียนกราฟระหว่างอะไร ก. V กับ T ข. P กับ T ค. P กับ V ง. P กับ V 1 9. แก๊สฮีเลียมบรรจุในถังสองใบซึ่งเชื่อมต่อผ่านวาล์ว ถังแรกมีความดัน 2.0 บรรยากาศ ปริมาตร10.0 ลิตร ถังทั้งสองมีความดัน 3.0 บรรยากาศ ปริมาตร 15.0 ลิตร เปิดวาล์วให้แก๊สรวมกันโดยไม่มีการถ่ายเทความร้อนนอกระบบ ความดันของ แก๊สผสมเป็นกี่บรรยากาศ ก. 1.7 บรรยากาศ ข. 2.6 บรรยากาศ ค. 3.6 บรรยากาศ ง. 4.1 บรรยากาศ 10. หลอดแก้วรูเล็กขนาดสม่ าเสมอ ปลายข้างหนึ่งตัน มีอากาศแห้งอยู่บ้าง โดยมีลา อากาศยาว 10.0 เซนติเมตร กักเอาไว้เมื่อจับหลอดแก้วตั้งขึ้นในแนวดิ่ง โดยให้ปลาย ตันอยู่ด้านล่างลาอากาศยาว 15.0 เซนติเมตร แต่เมื่อจับหลอดแก้วไว้ในแนวระดับ ลาอากาศยาว 20.0 เซนติเมตร ข้อใดคือความดันบรรยากาศขณะนั้น ก. 100.0 มิลลิเมตรปรอท ข. 200.0 มิลลิเมตรปรอท ค. 300.0 มิลลิเมตรปรอท ง. 400.0 มิลลิเมตรปรอท
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 14 กระดาษค าตอบ แบบทดสอบก่อนเรียน ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ ชื่อ....................................................เลขที่...............ชั้น.............. ค าชี้แจง ให้นักเรียนท าเครื่องหมาย (x) ในช่องที่ถูกต้องที่สุดเพียงข้อเดียว ข้อ ตัวเลือก ก ข ค ง 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 คะแนนเต็ม.................คะแนน คะแนนที่ได้................คะแนน
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 15 แก๊สอุดมคติ (ideal gas) เป็นแก๊สที่ไม่มีอยู่จริง ประกอบด้วยโมเลกุล ขนาดเล็กมาก (เรียกว่า point-like particle) ที่เหมือนกันเป็นจ านวนมาก จนสามารถ ถือได้ว่าการกระจายความเร็วของโมเลกุลมีค่าคงที่ ระหว่างการเคลื่อนที่ของโมเลกุล ของแก๊สอุดมคติจะมีแรงเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อเกิดการชนระหว่างโมเลกุลด้วยกัน หรือ เมื่อโมเลกุลชนกับผนังภาชนะเท่านั้น จะไม่มีแรงระหว่างโมเลกุล ตามโครงสร้างของโมเลกุล แก๊สอาจแบ่งได้เป็น 3 ชนิด ดังนี้ 1. แก๊สอะตอมเดี่ยว (monatomic gas) หนึ่งโมเลกุลของแก๊สชนิดนี้ ประกอบด้วยอะตอมเพียงอะตอมเดียวเช่น แก๊สฮีเลียม(He) นีออน(Ne) อาร์กอน(Ar) 2. แก๊สอะตอมคู่ (diatomic gas) หนึ่งโมเลกุลของแก๊สชนิดนี้ ประกอบด้วย อะตอม 2 อะตอม เช่น แก๊สไฮโดรเจน(H2) ออกซิเจน (O2) ไนโตรเจน(N2) 3. แก๊สหลายอะตอม หนึ่งโมเลกุลในแก๊สนี้ประกอบด้วยตั้งแต่ 3 อะตอม ขึ้นไป เช่น แก๊สโอโซน(O3) มีเทน(CH4) แอมโมเนีย(NH3) ซัลเฟอร์ไดออกไซด์(SO2) เป็นต้น สมการของสภาวะ (equation of state) สิ่งที่ใช้ในการบอกสภาวะของระบบหรือสสารหนึ่ง ๆ คือ ตัวแปรสภาวะ (state variables) อันได้แก่ ความดัน P ปริมาตร V อุณหภูมิT และมวล m (หรืออาจใช้ จ านวนโมล n) โดยทั่วไป ถ้าตัวแปรหนึ่งมีค่าเปลี่ยนไป ตัวแปรอื่นๆ อย่างน้อยหนึ่ง ตัวแปรจะมีค่าเปลี่ยนไปด้วย ถ้าความสัมพันธ์ของตัวแปรเหล่านี้เป็นไปอย่างง่ายๆ เราสามารถเขียนความสัมพันธ์ออกมาในรูปของสมการที่เรียกว่า สมการของสภาวะ (equation of state)ได้ แต่ถ้ายากเกินไป เราอาจบรรยายด้วยกราฟหรือตาราง บัตรเนื้อหา กฎของบอยล์
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 16 สมการของสภาวะที่ง่ายที่สุดอันหนึ่งคือ สมการของสภาวะส าหรับแก๊สอุดม คติ เราจะใช้จ านวนโมล n ในการบอกปริมาณของแก๊สแทนที่จะใช้มวล m โดยที่ mtot = nM เมื่อ mtot คือมวลทั้งหมดของสสารในระบบที่เราสนใจ M คือมวลโมลาร์หรือมวลต่อโมลของสสาร นอกจากสมการของสภาวะส าหรับแก๊สอุดมคติสามารถเขียนอยู่ในเทอมของ จ านวนโมลแล้ว เราสามารถเขียนให้อยู่ในรูปของจ านวนโมเลกุลของแก๊สทั้งหมด N ได้ โดยพิจารณาดังนี้ จ านวนโมเลกุลทั้งหมด N ในระบบที่เราศึกษาคือ จ านวนโมล n คูณด้วย เลขอโวกาโดร (Avogadro’s number) NA นั่นคือ N = nNA เพราะ NA หมายถึงจ านวนโมเลกุลของแก๊สในหนึ่งโมล โดยที่ NA = 6.022x1023 molecules/mol จากการศึกษาเรื่องสาร สถานะของสารเมื่อพิจารณาโมเลกุลของสาร จะได้ ว่าแก๊สจะมีระยะห่างระหว่างโมเลกุลมากที่สุด เมื่อเทียบกับรัศมีของโมเลกุล ท าให้ แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลมีค่าน้อยมาก เมื่อเทียบกับ ของแข็ง และ ของเหลว ดังนั้นการพิจารณาเกี่ยวกับแก๊ส จะต้องพิจารณา ให้แก๊ส เป็นแก๊สในอุดมคติ (Ideal gas) ซึ่งจะมีสมบัติดังนี้ 1. ไม่มีแรงกระท าระหว่างโมเลกุลของแก๊ส ยกเว้นเมื่อเกิดการชนกันเท่านั้น จึงไม่มีพลังงานศักย์ จะมีแต่พลังงานจลน์เท่านั้น 2. โมเลกุลเป็นทรงกลม มีขนาดเล็กมาก และเท่ากันทุกโมเลกุล ท าให้ โมเลกุลสามารถอยู่ได้ทุกแห่งในภาชนะ 3. ไม่ว่าโมเลกุลของแก๊สจะชนกันเองหรือชนกับผนังภาชนะที่บรรจุ ถือว่า เป็นการชนแบบยืดหยุ่นสมบูรณ์ คือไม่มีการสูญเสียพลังงานจลน์หลังการชน ท าให้ โมเลกุลของแก๊สมีอัตราเร็วคงตัว
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 17 แก๊สแต่ละชนิด จะมีสมบัติบางประการแตกต่างกัน แต่ถ้าพิจารณาแก๊สทุก ชนิดเป็นแก๊สในอุดมคติ พบว่าจะมีสมบัติบางประการร่วมกัน และมีความสัมพันธ์กัน ระหว่าความดัน ปริมาตร และอุณหภูมิของแก๊ส ดังสมการต่าง ๆ ซึ่งเรียกว่ากฎของ แก๊ส แก๊สที่มีสมบัติเป็นไปตามทฤษฎีจลน์ของแก๊สทุกประการ เรียกว่า แก๊สอุดมคติ (Ideal gas) โดยปกติแก๊สทั่วไปจะมี สมบัติเคียงกับแก๊สอุดมคติเท่านั้น ส าหรับแก๊สที่มีอนุภาค ขนาดเล็ก เมื่อควบคุมให้อยู่ในภาวะที่มีปริมาตรมาก ความ ดันต่ า และอุณหภูมิสูง จะมีสมบัติใกล้เคียงกับแก๊สอุดมคติ มากขึ้น โดยเฉพาะแก๊สเฉื่อยจะมีสมบัติใกล้เคียงกับแก๊สอุดม คติมากจนอาจจัดเป็นแก๊สอุดมคติได้ ที่มา : Cr.http://vichakarn.triamudom.ac.th
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 18 กฎของบอยล์ โรเบิร์ต บอยล์ (Robert Boyle) ค.ศ. 1627 – 1691 ที่มา :https://scimath.org/lesson-chemistry/item/7199-2017-06-09-12-53-25 โรเบิร์ต บอยล์นักวิทยาศาสตร์ ชาวอังกฤษ ก็เป็นคนหนึ่งที่สนใจศึกษาสมบัติ ของแก๊สด้วย ในการศึกษาเรื่องแก๊สจะมีตัวแปรที่ส าคัญอยู่ 4 ตัวแปร คือความดัน ปริมาตร อุณหภูมิ และปริมาณของแก๊ส เพราะฉะนั้นเมื่อเราต้องการสังเกตผลของ ตัวแปรหนึ่งซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอีกตัวแปรหนึ่ง จึงต้องควบคุมตัวแปรอีก สองตัวให้คงที่ โรเบิร์ต บอยล์ก็เช่นเดียวกัน เมื่อเขาศึกษาเรื่องแก๊ส เขาจะศึกษาว่า เมื่อความดันเปลี่ยนไป ปริมาตรของแก๊สจะเปลี่ยนไปอย่างไร โดยการท าการทดลอง ที่อุณหภูมิเท่ากัน และ ปริมาณของแก๊สก็ก าหนดให้คงที่ เขาท าการทดลองอย่างไร กัน การทดลองของบอยล์ ก่อนที่จะได้ข้อสรุป เขาได้ใช้เครื่องมือที่มีลักษณะดังรูป ที่มา : https://sites.google.com/site/khwamrxn51/kaes-xudmkhti-1/kd-khxng-bx-yl
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 19 เครื่องมือนี้ สร้างโดย โรเบิร์ต ฮุค (Robert Hooke) ผู้ช่วยของเขา เครื่องมือ ประกอบด้วย 2 ส่วน คือถังอากาศและปั๊ม ถังอากาศเอาไว้บรรจุอากาศ ส่วนปั๊ม ประกอบไปด้วย ท่อทรงกระบอก ฝาสูบ ที่จับ ซึ่งส่วนนี้จะติดแน่นกับขาสามขาที่ ตั้งอยู่ ระหว่างส่วนถังอากาศมีวาล์วเปิด-ปิดให้อากาศเข้าออกได้ เครื่องมือนี้ บอยล์ ใช้หาความสัมพันธ์ระหว่างความดันและปริมาตรของอากาศที่อยู่ในท่อทรงกระบอก โดยการเลื่อนฝาสูบขึ้นลง ปริมาตรและความดันของอากาศภายในก็จะเปลี่ยนไปด้วย อีกวิธีการหนึ่งที่ใช้หาความสัมพันธ์ระหว่างความดันและปริมาตรของแก๊สคือ การใช้หลอดแก้วรูปตัวยูกับปรอท ดังรูป ที่มา : https://scimath.org/lesson-chemistry/item/7199-2017-06-09-12-53-25 หลอดแก้วรูปตัวยู (U) มีปลายสองด้าน ด้านหนึ่งเปิด ปลายอีกด้านหนึ่งปิด สนิท กักอากาศปริมาณหนึ่งไว้ภายในหลอดโดยการเติมปรอทเข้าไปในหลอดทางด้าน ปลายเปิดเมื่อปรับระดับผิวปรอทในปลายสองด้านเท่ากันดังรูปก. แสดงว่าความดัน ที่กระท าต่อผิวปรอททั้งด้านปลายปิดและผิวปรอทด้านปลายเปิดเท่ากันและท าการ ทดลองที่ความดันบรรยากาศนั่นคือแก๊สมีความดันเท่ากับความดันบรรยากาศ (1atm)หลังจากนั้น เติมปรอทเข้าไปด้านปลายเปิดปริมาณหนึ่งท าให้ล าปรอทในหลอด ด้านปลายเปิดสูงกว่าด้านปลายปิด ได้ความแตกต่างของล าปรอทเป็น h ดังรูป ข. พบว่า ปริมาตรแก๊สในหลอดลดลงจากเดิม และเมื่อเพิ่มปริมาณปรอทเข้าไปอีกมี ความแตกต่างล าปรอทสูง h1 ปริมาตรแก๊สก็ลดลงไปอีก ดังรูป ค. การเพิ่มปริมาณ ปรอทเข้าไปในหลอดก็คือการเพิ่มความดันให้กับแก๊ส เพราะความสูงของปรอทด้าน ปลายเปิดที่สูง h หรือ h1 ย่อมมีความดันส่งผลกระท าต่อแก๊ส ท าให้ปริมาตรแก๊สใน หลอดลดลงเป็นสัดส่วนโดยตรงตามความดันภายนอกที่กระท ากับแก๊ส
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 20 ตารางข้างล่างแสดงผลการทดลองบอยล์ การทดลอง ครั้งที่ ปริมาตร (V , dm3 ) ความดัน (P , mmHg) PV (mmHg. Cm 3 ) 1 5.00 760 3.80 x 103 2 10.00 380 3.80 x 103 3 15.00 253 3.80 x 103 4 20.00 191 3.82 x 103 5 25.00 151 3.78 x 103 6 30.00 127 3.81 x 103 7 35.00 109 3.82 x 103 8 40.00 95 3.80 x 103 9 45.00 84 3.78 x 103 จากผลการทดลองในตารางพบว่า ผลคูณของความดันกับปริมาตร (PV) ของ แก๊สในการทดลองแต่ละครั้งมีค่าค่อนข้างคงที่ และเมื่อเขียนกราฟแสดง ความสัมพันธ์ระหว่างความดันกับปริมาตรของแก๊สจะได้ดังรูปต่อไปนี้ กราฟความสัมพันธ์ระหว่างความดัน(P)และปริมาตร(V) ที่มา : https://sites.google.com/site/kdkaes/kaes-xudmkhti/kd-khxng-bx-yl
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 21 จากข้อมูลในตารางและจากกราฟพบว่าขณะที่อุณหภูมิคงที่ ถ้าปริมาตรของ แก๊สเพิ่มขึ้นจะท าให้ความดันของแก๊สลดลง และเมื่อปริมาตรของแก๊สลดลง ความดัน ของแก๊สจะเพิ่มขึ้น กฎของบอยล์ โรเบิร์ต บอยล์( Robert Boyle) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ค้นพบว่า “ถ้ารักษาอุณหภูมิให้คงตัว ความดันกับปริมาตรของอากาศจะแปรผกผันกัน” เขียนเป็นความสัมพันธ์ได้ดังนี้ V P 1 กฎของบอยล์ (Boyle’s law) PV = ค่าคงตัว P1V1 = P2V2 ตัวอย่างที่1 ในกระบอกสูบมีอากาศปริมาตรระดับหนึ่ง วัดความดันอากาศได้ 2.4 x 105 นิวตัน ต่อตารางเมตร เมื่ออัดอากาศให้มีปริมาตรเป็น 7 6 ของปริมาตรเดิม อยากทราบ ขณะนั้นความดันอากาศจะเป็นเท่าใด เมื่ออุณหภูมิของอากาศในกระบอกสูบคงที่ วิธีท า P1V1 = P2V2 ( 2.4 x 105 N/m 2 )( V ) = ( P2 )( 7 6 V ) P2 = V 7 6 )( V ) 2 N/m 5 ( 2.4 x 10 = 2.8 x 105 N/m 2 ตอบ
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 22 ตัวอย่างที่2 บอลลูนลูกหนึ่งอยู่ในสภาพแบนแฟบ บรรจุบอลลูนด้วยแก๊สฮีเลี่ยมจากถุงแก๊สซึ่งมี ความดัน 5,100 กิโลนิวตันต่อตารางเมตร จนกระทั่งบอลลูนมีปรืมาตร 100 ลูกบาศก์เมตร ปรากฏว่าความดันภายในถังเท่ากับความดันในบอลลูนเท่ากับ 100 กิโลนิวตันต่อตารางเมตร อุณหภูมิคงที่ จงหาว่าถังแก๊สมีปริมาตรเท่าใด วิธีท า P1V1 = P2V2 ( 5,100 kgN/m 2 )( V1 ) = ( 100 )(100 +V1 ) 2 100 kg N/m ) 1 )( V 2 ( 5,100 kg N/m = 100 + V1 51V1 = 100 + V1 51V1- V1 = 100 V1 = 50 100 = 2 ลูกบาศก์เมตร ตอบ
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 23 บัตรกิจกรรม 3.2 การทดลองกฎของบอยล์ วัสดุอุปกรณ์ 1. ชุดการทดลองของบอยล์ 2. ถุงทรายขนาด 500กรัม จ านวน 6 ถุง วิธีทดลอง 1. วัดความยาวของกระบอกสูบในชุดการทดลอง(h) และอ่านค่าปริมาตร ในช่วงที่มีสเกล ( V ) แล้วน าค่าที่ได้มาค านวณหาพื้นที่หน้าตัดของกระบอกสูบ(A) ตามสมการ h V A H สเกลส าหรับอ่านค่าปริมาตร 2. น าถุงทราย 1 ถุง วางบนแป้นไม้แล้วจดบันทึกปริมาตรอาdในกระบอกสูบ ที่อ่านได้จากสเกลของกระบอกสูบ ถุงทราย แป้นไม้ ก้านกระบอกสูบ กระบอกสูบ
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 24 3. วางถุงทรายเพิ่มทีละถุงจนครบ 6 ถุง พร้อมทั้งจดบันทึกปริมาตรอากาศ ในกระบอกสูบที่อ่านได้จากสเกลของกระบอกสูบ(V) 4. จากนั้นค่อย ๆ น าถุงทรายออกทีละถุง พร้อมทั้งจดบันทึกปริมาตรอากาศ ในกระบอกสูบที่อ่านได้จากสเกลของกระบอกสูบอีกครั้ง ที่มา : สุธิษา เละเซ็น และปวีณา ธารรักษ์.หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม ฟิสิกส์ (อจท.)หน้า74
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 25 บัตรบันทึกกิจกรรมที่3.2 การทดลองของบอยล์ จุดประสงค์ ท าการทดลองและอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความดันและปริมาตรของ แก๊สในภาชนะปิดเมื่ออุณหภูมิคงตัว กลุ่มที่.............................................. ชั้น.................... สมาชิก1............................................................... เลขที่......................ประธานกลุ่ม 2............................................................... เลขที่...................... 3............................................................... เลขที่....................... 4............................................................... เลขที่....................... 5............................................................... เลขที่....................... 6............................................................... เลขที่.......................เลขานุการกลุ่ม ผลการทดลอง จ านวนถุง ทราย น้ าหนัก ของถุง ทรายและ แป้นไม้(N) ความดัน P (x105 N/m2 ) ปริมาตรของอากาศ V(X10-6 m 3 ) ส่วนกลับของ ค่าเฉลี่ยของ ปริมาตร V 1 ( X104 m -3 ) 1 2 3 4 5 6
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 26 น าข้อมูลมาเขียนกราฟระหว่าง ความดัน(P) กับปริมาตร (V) โดยให้ ความดัน P เป็นแกนตั้งและปริมาตร V เป็นแกนนอน 0.5 10 น าข้อมูลมาเขียนกราฟระหว่าง ความดัน (P) กับส่วนกลับของปริมาตร V 1 โดยให้ ความดัน P เป็นแกนตั้งและส่วนกลับของปริมาตร V 1 เป็นแกนนอน จะได้กราฟดังรูป กราฟระหว่างความดัน(P)กับปริมาตร(V) ความดันP(x105 N/m2 ) 10 20 30 40 ปริมาตรของอากาศ V(x10-6 m 3 ) กราฟระหว่างความดัน(P)กับส่วนกลับของปริมาตร V 1 ความดันP(x105 N/m2 ) 1 2 3 4 5 ส่วนกลับของค่าเฉลี่ยของปริมาตร v 1 (x10-6 m 3 ) 0.5 1.0 1.5 2.0 0.5 1.0 1.5 2.0
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 27 บันทึกผลการทดลอง ……………………………………………………………………………………………………………..… ……………………………………………………………………………………………………………..… ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………….... ……………………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………….……………………………….... …………………………………………………………………………………………………………………….... …………………………………………………………………………………………………………………….… สรุปผลการทดลอง ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………. ค าถามท้ายกิจกรรม 1. กราฟระหว่างความดัน(P)กับปริมาตร(V) เป็นกราฟแบบใด และมี ความสัมพันธ์กันอย่างไร 2. กราฟระหว่างความดัน(P)กับส่วนกลับของปริมาตร( V 1 ) เป็นกราฟ แบบใด และมีความสัมพันธ์กันอย่างไร
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 28 แนวทางเฉลย บัตรบันทึกกิจกรรม3.2 การทดลองของบอยล์ ผลการทดลอง จ านวนถุง ทราย น้ าหนัก ของถุง ทรายและ แป้นไม้(N) ความดัน P (x105 N/m2 ) ปริมาตรของอากาศ V(x10-6 m 3 ) ส่วนกลับของ ค่าเฉลี่ยของ ปริมาตร V 1 ( x104 m -3 ) 1 5.85 1.14 32.5 31.5 32.0 3.12 2 10.75 1.25 29.0 28.5 28.7 3.48 3 15.65 1.33 27.0 26.0 26.5 3.77 4 20.56 1.47 24.5 23.5 24.0 4.17 5 25.45 1.58 23.0 22.0 22.5 4.44 6 30.35 1.69 22.0 22.0 22.0 4.45 น าข้อมูลมาเขียนกราฟระหว่าง ความดัน(P) กับปริมาตร (V) โดยให้ ความดัน P เป็นแกนตั้งและปริมาตร V เป็นแกนนอน 0.5 กราฟระหว่างความดัน(P)กับปริมาตร(V) ความดันP(x105 N/m2 ) 10 20 30 40 ปริมาตรของอากาศ V(x10-6 m 3 ) 0.5 1.0 1.5 2.0
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 29 น าข้อมูลมาเขียนกราฟระหว่าง ความดัน (P) กับส่วนกลับของปริมาตร V 1 โดยให้ความดัน P เป็นแกนตั้งและส่วนกลับของปริมาตร V 1 เป็นแกนนอน จะได้ กราฟดังรูป บันทึกผลการทดลอง 1. ขณะท าการทดลอง อุณหภูมิของอากาศในกระบอกสูบมีค่าคงที่ เพราะปริมาตรของอากาศในกระบอกสูบมีการเปลี่ยนแปลงอย่างช้า ๆ คือไม่ถูก อัดหรือถูกท าให้ขยายตัวอย่าทันทีทันใด จึงถือได้ว่าในช่วงเวลาของการถ่ายโอน ความร้อนระหว่างอากาศในกระบอกสูบกับสิ่งแวดล้อมนานพอ 2. กราฟความสัมพันธ์ระหว่างความดัน P กับปริมาตร V เมื่ออุณหภูมิคงที่ พบว่ากราฟไม่เป็นเส้นตรง มีลักษณะเป็นเส้น โค้ง กราฟระหว่างความดัน(P)กับส่วนกลับของปริมาตร V 1 ความดันP(x105 N/m2 ) 1 2 3 4 5 ส่วนกลับของค่าเฉลี่ยของปริมาตร v 1 (x10-6 m 3 ) 0.5 1.0 1.5 2.0
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 30 3. กราฟความสัมพันธ์ระหว่างความดัน P กับส่วนกลับของปริมาตร V 1 เมื่อ อุณหภูมิคงที่ ลักษณะเป็นเส้นตรงผ่านจุดก าเนิด สรุปผลการทดลอง ส าหรับแก๊สปริมาณหนึ่งเมื่ออุณหภูมิคงที่ ความดันของแก๊สแปรผกผันกับ ปริมาตร เรียกข้อสรุปนี้ว่า กฎของบอยล์ ค าถามท้ายกิจกรรม 1. กราฟระหว่างความดัน(P)กับปริมาตร(V) เป็นกราฟแบบใด และมี ความสัมพันธ์กันอย่างไร ตอบ กราฟความสัมพันธ์ระหว่างความดัน P กับปริมาตร V เมื่ออุณหภูมิ คงที่ พบว่ากราฟไม่เป็นเส้นตรง มีลักษณะเป็นเส้น โค้ง 2. กราฟระหว่างความดัน(P)กับส่วนกลับของปริมาตร( V 1 ) เป็นกราฟ แบบใด และมีความสัมพันธ์กันอย่างไร ตอบ กราฟความสัมพันธ์ระหว่างความดัน P กับส่วนกลับของปริมาตร V 1 เมื่ออุณหภูมิคงที่ ลักษณะเป็นเส้นตรงผ่านจุดก าเนิด
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 31 บัตรกิจกรรม 3.3 เติมค า...น ารู้..สู่แก้โจทย์ 1. ในกระบอกสูบมีอากาศปริมาตรระดับหนึ่ง วัดความดันอากาศได้ 3.2 x 105 นิวตันต่อตารางเมตร เมื่ออัดอากาศให้มีปริมาตรเป็น 11 8 ของปริมาตรเดิม อยากทราบ ขณะนั้นความดันอากาศจะเป็นเท่าใด เมื่ออุณหภูมิของอากาศในกระบอกสูบคงที่ วิธีท า P1V1 = P2V2 ( ……. x 105 N/m2 )( V ) = ( P2 )( 11 8 V ) P2 = …………………………………… P2 = 4.4 x 105 N/m2 2. แก๊สในกระบอกสูบอัดลูกสูบให้มีปริมาตรลดลงจาก 10 ซีซีเป็น 5 ซีซีความดัน เดิม 1 atm จงหาความดันของแก๊สในกระบอกสูบหลังอัดแล้ว เมื่อก าหนดให้อุณหภูมิ ของแก๊สคงตัว วิธีท า P1V1 = P2V2 …………………………………………… = 5P2 P2 = …………………..
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 32 3. แก๊สจ านวน 15 กรัม มีปริมาตร 10 ลิตร ที่ความดัน 150 มิลลิเมตรปรอท เมื่อ อุณหภูมิคงที่ถ้าเปลี่ยนความดันเป็น 50 มิลลิเมตรปรอท แก๊สจะมีปริมาตรเท่าใด วิธีท า ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………..…… 4. แก๊สชนิดหนึ่งมีปริมาตร 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร ที่ความดัน 2.55 x 10-8 มิลลิเมตรของปรอท ถ้าเพิ่มความดันเป็น 2 atm. จงหาว่าจะมีปริมาตรเป็น เท่าใด วิธีท า ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………….………
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 33 แนวทางเฉลยบัตรกิจกรรม 3.2 เติมค า...น ารู้..สู่แก้โจทย์ 1. ในกระบอกสูบมีอากาศปริมาตรระดับหนึ่ง วัดความดันอากาศได้3.2 x 105 นิวตัน ต่อตารางเมตร เมื่ออัดอากาศให้มีปริมาตรเป็น 11 8 ของปริมาตรเดิม อยากทราบ ขณะนั้นความดันอากาศจะเป็นเท่าใด เมื่ออุณหภูมิของอากาศในกระบอกสูบคงที่ วิธีท า P1V1 = P2V2 ( 3.2 x 105 N/m2 )( V ) = ( P2 )( 11 8 V ) P2 = ( 3.2x105 N/m2 )(v) 8V 11 P2 = 4.4 x 105 N/m2 2. แก๊สในกระบอกสูบอัดลูกสูบให้มีปริมาตรลดลงจาก 10 ซีซีเป็น 5 ซีซี ความดันเดิม 1 atm จงหาความดันของแก๊สในกระบอกสูบหลังอัดแล้ว เมื่อ ก าหนดให้อุณหภูมิของแก๊สคงตัว วิธีท า P1V1 = P2V2 ( 1 atm )( 10 cc ) = 5P2 P2 = 2 atm
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 34 3. แก๊สจ านวน 15 กรัม มีปริมาตร 10 ลิตร ที่ความดัน 150 มิลลิเมตรปรอท เมื่อ อุณหภูมิคงที่ถ้าเปลี่ยนความดันเป็น 50 มิลลิเมตรปรอท แก๊สจะมีปริมาตรเท่าใด วิธีท า P1V1 = P2V2 150x10 = 50 x V2 V2 = 150 x 10 50 V2 = 30 ลิตร 4. แก๊สชนิดหนึ่งมีปริมาตร 100 ลูกบาศก์เซนติเมตร ที่ความดัน 2.55 x 10-8 มิลลิเมตรของปรอท ถ้าเพิ่มความดันเป็น 2 atm. จงหาว่าจะมีปริมาตรเป็น เท่าใด วิธีท า P1V1 = P2V2 2.55x10-8 mmHg x 100 cm 3 = 2 x 760 mmHg x V2 V2 = 2.55x10-8 mmHg x 100 cm 3 2 x 760 mmHg V2 = 1.68 x10-9 cm 3
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 35 1. ถ้าให้แก๊สทุกชนิดในโลกเป็นแก๊สอุดมคติค ากล่าวต่อไปนี้ข้อใดถูกต้อง ก. ที่อุณหภูมิเดียวกัน อะตอมของแก๊สทุกชนิดมีพลังงานจลน์เท่ากัน ข. ที่อุณหภูมิเดียวกัน โมเลกุลของแก๊สทุกชนิดมีพลังงานจลน์เท่ากัน ค. ที่อุณหภูมิเดียวกัน อะตอมของแก๊สทุกชนิดมีความเร็วเท่ากัน ง. ที่อุณหภูมิเดียวกัน โมเลกุลของแก๊สทุกชนิดมีความเร็วเท่ากัน 2. แก๊สปริมาณหนึ่งอยู่ในกระบอกสูบถูกอัดจนมีความดันเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าของ ความดันเดิม โดยมีอุณหภูมิคงตัว ข้อความต่อไปนี้ ข้อใดถูกต้อง 1. ปริมาตรของแก๊สในสภาวะใหม่มีค่าเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าของปริมาตรเดิม 2. ปริมาตรของแก๊สในภาวะใหม่มีค่าลดลงครึ่งหนึ่งของปริมาตรเดิม 3. จ านวนโมลของแก๊สในสภาวะใหม่มีค่าเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าของจ านวนโมลเดิม 4. จ านวนโมลของแก๊สในสภาวะใหม่มีค่าเท่ากับของจ านวนโมลเดิม ก. ข้อ 1 และ ข้อ 3 ข. ข้อ 2 และ ข้อ 3 ค. ข้อ 1 และ ข้อ 4 ง. ข้อ 2 และ ข้อ 4 วิชาฟิสิกส์5 (ว32205) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ค าชี้แจง ให้ ทับตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุดเพียงค าตอบเดียว คะแนนเต็ม 10 คะแนน
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 36 3. แก๊สอุดมคติในธรรมชาติจะมีสมบัติเป็นแก๊สอุดมคติ(ideal gas) ก. มีความดันสูง ข. มีความหนาแน่น้อยมาก ค. มีอุณหภูมิและความดันสูงพอสมควร ง. มีปริมาณแก๊สน้อยมากในปริมาตรที่เล็กมาก 4. ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตร(V) กับความดัน(P) ของแก๊ส ตามกฎของบอยล์ เป็นไปตามกราฟข้อใด ก. ข. ค. ง. P 0 V P 0 V P 0 V P 0 V
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 37 5. แก๊สจานวน 15.0 กรัม มีปริมาตร 10.0 ลิตร ที่ความดัน 150.0 มิลลิเมตรปรอท เมื่ออุณหภูมิคงที่ ถ้าเปลี่ยนความดันเป็น 50.0 มิลลิเมตรปรอท แก๊สจะมีปริมาตร เท่าใด ก. 10.0 ลิตร ข. 20.0 ลิตร ค. 30.0 ลิตร ง. 40.0 ลิตร 6. มีอากาศในกระบอกสูบหนึ่งมีปริมาตรเท่ากับ V ความดัน 2.7 x 105 นิวตันต่อ ตารางเมตร เมื่อดึงกระบอกสูบท าให้อากาศในกระบอกสูบมีปริมาตรเป็น 1 5 1 ของ ปริมาตรเดิม อยากทราบขณะนั้นความดันอากาศในกระบอกสูบจะเป็นเท่าใด เมื่อ อุณหภูมิของอากาศในกระบอกสูบคงที่ ก. 1.35 x 105 N/m 2 ข. 1.75 x 105 N/m 2 ค. 2.25 x 105 N/m 2 ง. 2.55 x 105 N/m 7. แก๊สชนิดหนึ่งมีความดันเริ่มต้นเท่ากับ 200.0 มิลลิเมตรปรอท แก๊สชนิดนี้จะมี ความดันสุดท้ายเป็นเท่าใดถ้าทาให้แก๊สมีปริมาตรลดลงเป็นครึ่งหนึ่งของปริมาตรเดิม เมื่ออุณหภูมิคงที่ ก. 400.0 มิลลิเมตรปรอท ข. 500.0 มิลลิเมตรปรอท ค. 600.0 มิลลิเมตรปรอท ง. 700.0 มิลลิเมตรปรอท
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 38 8. ในการทดลองเกี่ยวกับกฎของบอยล์เมื่อน าข้อมูลมาเขียนกราฟ ได้กราฟเส้นตรง เป็นการเขียนกราฟระหว่างอะไร ก. V กับ T ข. P กับ T ค. P กับ V ง. P กับ V 1 9. แก๊สฮีเลียมบรรจุในถังสองใบซึ่งเชื่อมต่อผ่านวาล์ว ถังแรกมีความดัน 2.0 บรรยากาศ ปริมาตร10.0 ลิตร ถังทั้งสองมีความดัน 3.0 บรรยากาศ ปริมาตร 15.0 ลิตร เปิดวาล์วให้แก๊สรวมกันโดยไม่มีการถ่ายเทความร้อนนอกระบบ ความดันของ แก๊สผสมเป็นกี่บรรยากาศ ก. 1.7 บรรยากาศ ข. 2.6 บรรยากาศ ค. 3.6 บรรยากาศ ง. 4.1 บรรยากาศ 10. หลอดแก้วรูเล็กขนาดสม่ าเสมอ ปลายข้างหนึ่งตัน มีอากาศแห้งอยู่บ้าง โดยมีลา อากาศยาว 10.0 เซนติเมตร กักเอาไว้เมื่อจับหลอดแก้วตั้งขึ้นในแนวดิ่ง โดยให้ปลาย ตันอยู่ด้านล่างลาอากาศยาว 15.0 เซนติเมตร แต่เมื่อจับหลอดแก้วไว้ในแนวระดับ ลาอากาศยาว 20.0 เซนติเมตร ข้อใดคือความดันบรรยากาศขณะนั้น ก. 100.0 มิลลิเมตรปรอท ข. 200.0 มิลลิเมตรปรอท ค. 300.0 มิลลิเมตรปรอท ง. 400.0 มิลลิเมตรปรอท
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 39 กระดาษค าตอบ แบบทดสอบ หลังเรียน ชุดที่3 เรื่อง กฎของบอยล์ ชื่อ....................................................เลขที่...............ชั้น.............. ค าชี้แจง ให้นักเรียนท าเครื่องหมาย (x) ในช่องที่ถูกต้องที่สุดเพียงข้อเดียว ข้อ ตัวเลือก ก ข ค ง 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 คะแนนเต็ม.................คะแนน คะแนนที่ได้................คะแนน ผ่าน ได้คะแนน 8 คะแนนขึ้นไป ไม่ผ่าน ได้คะแนนต่ ากว่า 8 คะแนน
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 40 เฉลยแบบทดสอบก่อนเรียนและหลังเรียน กฎของบอยล์ ก่อนเรียนและหลังเรียน ข้อ ค าตอบ ข้อ ค าตอบ 1 ก 6 ค 2 ง 7 ก 3 ข 8 ง 4 ก 9 ข 5 ค 10 ค
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 41 บรรณานุกรม สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีกระทรวงศึกษาธิการ. (2556).คู่มือครู รายวิชาเพิ่มเติมฟิสิกส์ เล่ม 5 กลุ่มสาระการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์ ชั้นมัธยมศึกษาปี ที่4-6.(พิมพ์ครั้งที่1).กรุงเทพฯ: โรงพิมพ์ สกสค.ลาดพร้าว สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี.(2556). หนังสือเรียนเพิ่มเติม ฟิสิกส์ เล่ม5 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่4-6.(พิมพ์ครั้งที่4).กรุงเทพฯ: โรงพิมพ์ สกสค.ลาดพร้าว สุธิษา เละเซ็น และปวีณา ธารรักษ์.(ม.ป.ป.).หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมฟิสิกส์ เล่ม 5 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4-6 .(พิมพ์ครั้งที่3)กรุงเทพฯ:อักษรเจริญทัศน์ อจท. จ ากัด สุธิษา เละเซ็น และปวีณา ธารรักษ์.(ม.ป.ป.). หนังสือเสริมสร้างศักยภาพและ ทักษะ รายวิชาเพิ่มเติมฟิสิกส์ เล่ม 5 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4-6. (พิมพ์ครั้งที่2).กรุงเทพฯ:อักษรเจริญทัศน์ อจท. จ ากัด คณาจารย์แม็ค.(2551).Compact ฟิสิกส์ ม.5.กรุงเทพฯ:ส านักพิมพ์แม็ค จ ากัด. มนัส มงคลสุข.(2555).หนังสือคู่มือชุด 1001 TESTS IN PHYSICS.กรุงเทพฯ: ส านักพิมพ์แม็ค จ ากัด. เอกวัฒน์ ราชไชย และคณะ.(2558).หนังสือคู่มือ ชุดเก็งข้อสอบ ม.6 .กรุงเทพฯ: แม็คเอ็ดดูเคชั่น จ ากัด. ภาคภูมิ เพ็งสุวรรณ.(2557).วิเคราะห์โจทย์ พิชิตข้อสอบ ฟิสิกส์ ม.6 กรุงเทพฯ: ไฮเอ็ดพับลิชชิ่ง จ ากัด กฎของบอลย์-ความร้อนและทฤษฎีจลน์ของแก๊ส(Online). https://sites.google.com/site/khwamrxn51/kaes-xudmkhti-1/kd-khxngbx-yl. 29 Tyo;k8, 2561. ฟิสิกส์ส าหรับโครงการเรียนล่วงหน้า (Online).https://il.mahidol.ac.th/e- media/ap- physics2/lesson9_2.html. 23 มกราคม 2561.
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 42 ภาคผนวก
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 43 แบบบันทึกคะแนน ค าชี้แจง น าคะแนนที่นักเรียนท าบัตรกิจกรรม 3.1 บัตรกิจกรรม 3.2 บัตร บันทึกกิจกรรมท3.3 และแบบทดสอบก่อน-หลังเรียน บันทึกลงในช่องคะแนน กิจกรรม คะแนนเต็ม คะแนนที่ได้ หมายเหตุ แบบทดสอบก่อนเรียน 10 บัตรกิจกรรม 3.1 10 บัตรกิจกรรม 3.2 8 บัตรบันทึกกิจกรรม 3.3 10 แบบทดสอบหลังเรียน 10 รวมคะแนน บัตรกิจกรรม3.1-3.2+ บัตรบันทึกกิจกรรม 3.3+ แบบทดสอบหลังเรียน 48 ( ) ผู้บันทึก
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 44 เกณฑ์การให้คะแนน 1. เกณฑ์การให้คะแนน แบบทดสอบก่อนเรียนและหลังเรียน (คะแนนเต็ม 10 คะแนน) ข้อที่ รายการประเมิน ระดับ คะแนน เกณฑ์การให้คะแนน 1-10 สอบปรนัยแบบ เลือกตอบ 1 เลือกค าตอบถูกต้อง 0 เลือกค าตอบไม่ถูกต้องหรือไม่ตอบ 2. เกณฑ์การให้คะแนนบัตรกิจกรรมที่3.1 (10 คะแนน) ข้อที่ รายการประเมิน ระดับ คะแนน เกณฑ์การให้คะแนน 1-5 ความสอดคล้อง 2 เลือกข้อความได้สอดคล้องกับ ความหมายที่ก าหนดให้ได้ 0 ไม่เลือกหรือเลือกไม่ถูกต้อง 3.เกณฑ์การให้คะแนนบัตรกิจกรรมที่3.2 (8 คะแนน) ข้อที่ รายการประเมิน ระดับ คะแนน เกณฑ์การให้คะแนน 1-2 เติมค า 2 เขียนค าตอบได้ถูกต้องทุกขั้นตอน 1 เขียนค าตอบได้ถูกต้องบางส่วน 0 ไม่เขียนค าตอบหรือไม่ตอบ 3-4 การแสดงวิธีท า 2 เขียนแสดงค าตอบได้ถูกต้องทุก ขั้นตอน 1 เขียนแสดงค าตอบได้ถูกต้องบางส่วน 0 ไม่เขียนค าตอบหรือไม่ตอบ
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 45 4.เกณฑ์การให้คะแนนทักษะการปฏิบัติกิจกรรม3.3 (10 คะแนน) ที่ รายการประเมิน ระดับ คะแนน เกณฑ์การให้คะแนน 1 การทดลอง 3 แสดงวิธีการทดลองได้ถูกต้องทั้งหมด 2 แสดงวิธีทดลองถูกต้องบางส่วน 0 แสดงวิธีทดลองไม่ถูกต้อง 2 บันทึกผลการ ทดลอง 2 บันทึกผลการทดลองได้ถูกต้องทั้งหมด 1 บันทึกผลการทดลองได้ถูกต้องบางส่วน 0 บันทึกผลการทดลองไม่ถูกต้อง 3 สรุปผลการทดลอง 3 สรุปผลการทดลองถูกต้องทั้งหมด 2 สรุปผลการทดลองถูกต้องบางส่วน 0 สรุปผลการทดลองไม่ถูกต้อง 4 ตอบค าถามหลัง การทดลอง 2 ตอบค าถามหลังการทดลองถูกต้อง 2 ข้อ 1 ตอบค าถามหลังการทดลองถูกต้อง 1 ข้อ 0 ตอบค าถามหลังการทดลองไม่ถูกต้อง เกณฑ์การประเมิน ช่วงคะแนน ระดับคุณภาพ ความหมาย ร้อยละ 80 ขึ้น ไป 4 นักเรียนมีความรู้ตามผลการเรียนรู้อยู่ในระดับดีมาก ร้อยละ 70-79 3 นักเรียนมีความรู้ตามผลการเรียนรู้อยู่ในระดับดี ร้อยละ 60-69 2 นักเรียนมีความรู้ตามผลการเรียนรู้อยู่ในระดับพอใช้ ร้อยละ 0-59 1 นักเรียนมีความรู้ตามผลการเรียนรู้อยู่ในระดับปรับปรุง
ชุดที่ 3 กฎของบอยล์ 46