การเกิดปฏิกิริยาเคมีในชีวิตประจำวัน ยกตัวอย่างเช่น การเกิดสนิมเหล็ก การเกิดแสงสีเสียงของพลุดอกไม้ไฟ การละลายของไอศกรีม การเกิดปรากฏการณ์น้ำค้างแข็ง การเปลี่ยนแปลงของสารแต่ละชนิดสามารถจำแนกประเภทของการเปลี่ยนแปลงได้ 2 ประเภท คือ 1. การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ 2. การเปลี่ยนแปลงทางเคมี เป็นการเปลี ่ยนแปลงของสารที ่เกี ่ยวกับสมบัติทางกายภาพ แต ่ยังคงสมบัติทางเคมีและ องค์ประกอบทางเคมีไว้เหมือนกับสารเดิมทุกประการ ยกตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนสถานะของน้ำ จะเห็นได้ว ่าไม ่ว ่าน้ำจะมีการเปลี ่ยนสถานะจากของแข็งเป็นของเหลวหรือของเหลวเป็นแก๊สแต่ องค์ประกอบทางเคมีของน้ำก็ยังมี ธาตุไฮโดรเจน และ ธาตุออกซิเจน เช่นเดิม (H2O) บทที่ 1 ปฏิกิริยาเคมี การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ (Physical Change) หน่วยการเรียนรู้ที่ 5 ปฏิกิริยาเคมีและวัสดุในชีวิตประจำวัน
เป็นการเปลี ่ยนแปลงของสารที ่เกี ่ยวข้องกับสมบัติทางเคมี ซึ ่งจะส ่งผลให้สมบัติทางเคมีและ องค์ประกอบทางเคมีของสารนั้นเกิดการเปลี่ยนแปลง คือ มีสารใหม่เกิดขึ้น เรียกว่า การเกิดปฏิกิริยาทางเคมี ยกตัวอย่างเช่น การเกิดสนิมเหล็ก การเกิดปฏิกิริยาเคมีจะมีการเปลี่ยนแปลงและมีสารใหม ่ที่มีสมบัติแตกต ่างไปจากสารเดิมเกิดขึ้น ซึ่งสามารถสังเกตได้ ดังนี้ - การเปลี่ยนสีของสาร เช่น การเปลี่ยนสีของสารละลายไอโอดีนในการทดสอบแป้ง เป็นต้น - การเกิดตะกอน เช ่น สารละลายเลด (II) ไนเตรตและสารละลายโพแทสเซียมไอโอไดด์เป็น ของเหลวใส ไม่มีสี เมื่อผสมกันแล้วจะเกิดตะกอนสีเหลือง - การเกิดฟองแก๊ส เช่น กรดไฮโดรคลอริกผสมกับหินปูนจะเกิดฟองแก๊สขึ้น - การระเบิดหรือเกิดประกายไฟ เช่น ใส่โลหะโซเดียมลงในน้ำจะเกิดประกายไฟขึ้น - การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ เช่น เติมกรดซิตริกลงในสารละลายโซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต ทำให้อุณหภูมิของสารละลายลดลง -การเกิดกลิ่น เช่น น้ำมันทำปฏิกิริยากับน้ำและอากาศทำให้เกิดกลิ่นเหม็นหืนขึ้น การเปลี ่ยนแปลงเหล ่านี้แสดงให้เห็นว ่าปฏิกิริยาดังกล ่าวเกิดการเปลี ่ยนแปลงทางเคมีเกิดขึ้น ซึ่งอาจเกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างใดอย่างหนึ่งหรือหลายอย่างขึ้นพร้อมกัน การเปลี่ยนแปลงทางเคมี (Chemistry Change) วิธีการสังเกตว่ามีการเกิดปฏิกิริยาเคมี
สมการเคมีของการเกิดปฏิกิริยาทางเคมี จากปฏิกิริยาข้างต้นจะเห็นได้ว่า สารตั้งต้น คือ แก๊สไฮโดรเจน (H2 ) และ แก๊สออกซิเจน (O2 ) ผลิตภัณฑ์ คือ น้ำ (H2O) โดยที่แก๊สไฮโดรเจน 2 โมเลกุล ทำปฏิกิริยาพอดีกับแก๊สออกซิเจน 1 โมเลกุล เกิดเป็นน้ำ 2 โมเลกุล การเกิดปฏิกิริยาเคมีตามตัวอย่างที่กล่าวมาก่อนหน้านั้น สามารถเขียนอธิบายการเปลี่ยนแปลงได้ด้วย สมการข้อความ ดังนี้ เราจะเรียกสารก่อนการเปลี่ยนแปลงว่า สารตั้งต้น (Reactant) และเรียกสารใหม่ที่เกิดขึ้น จากปฏิกิริยาว่า ผลิตภัณฑ์ (Product) และหากใช้สัญลักษณ์ธาตุในการเขียนสูตรเคมีของสารตั้งต้น และผลิตภัณฑ์ จะเรียกปฏิกิริยาดังกล่าวว่า สมการเคมี (Chemical Equations) 1. เขียนสารตั้งต้นไว้ทางด้านซ้ายมือของสมการ โดยมีลูกศรเขียนไว้ระหว่างตรงกลาง หัวลูกศรชี้ไปยัง ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปฏิกิริยา ซึ่งเขียนไว้ทางด้านขวามือของปฏิกิริยา 2. เขียนสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ด้วยสูตรเคมี และเขียนสถานะของสารแต่ละชนิดด้วยอักษรย่อ ไว้ด้านข้าง ดังนี้ สารที่อยู่ในสถานะของแข็ง (Solid) เขียนแทนด้วย (s) สารที่อยู่ในสถานะของเหลว (Liquid) เขียนแทนด้วย (l) สารที่อยู่ในสถานะแก๊ส (Gas) เขียนแทนด้วย (g) และสารที่อยู่ในรูปสารละลาย (aqueous) เขียนแทนด้วย (aq) 3. ดุลจำนวนอะตอมของธาตุแต่ละธาตุในสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ให้มีจำนวนเท่ากัน โดยนำตัวเลข ที่เหมาะสมเติมด้านหน้าสูตรเคมีในสมการ และนับจำนวนอะตอมของธาตุทั้ง 2 ด้าน ให้มีจำนวนเท่ากัน สมการเคมีของการเกิดปฏิกิริยาทางเคมี หลักการการเขียนสมการเคมี 2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (g) แก๊สไฮโดรเจน + แก๊สออกซิเจน น้ำ
การดุลจำนวนอะตอมของธาตุแต่ละธาตุในสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ให้มีจำนวนเท่ากันมีความสำคัญ อย่างมากในการเขียนสมการเคมี เพื่อแสดงให้เห็นว่ามวลรวมของสารตั้งต้นก่อนเกิดปฏิกิริยาเคมีและมวลรวม ของผลิตภัณฑ์หลังเกิดปฏิกิริยาเคมีจะต้องมีค่าเท่ากัน ซึ่งเป็นไปตาม กฎทรงมวล (Law Of Conservation Of Mass) ยกตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ การเปลี่ยนแปลงทางเคมี 1. ไม่เกิดสารใหม่ 2. ภายหลังการเปลี่ยนแปลง องค์ประกอบและ สมบัติทางเคมีของสารจะเหมือนเดิมแต่รูปร่าง ภายนอกอาจจะแตกต่างไปจากเดิม 3. ทำให้กลับคืนสู่สภาพเดิมได้ง่าย 1. มีสารใหม่เกิดขึ้น 2. ภายหลังการเปลี่ยนแปลง สารใหม่ที่ได้จะมี องค์ประกอบและสมบัติทางเคมีแตกต่างไปจาก เดิม 3. ทำให้กลับคืนสู่สภาพเดิมได้ยาก ความแตกต่างระหว่างการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและทางเคมี การดุลสมการเคมี จงเขียนสมการเคมีแสดงปฏิกิริยาระหว่างแก๊สไฮโดรเจน (H2 ) กับแก๊สออกซิเจน (O2 ) ได้ผลิตภัณฑ์ เป็นไอน้ำ (H2O) วิธีทำ เขียนสมการเคมี ดังนี้ H2 (g) + O2 (g) H2O (g) จากสมการเคมี จะเห็นว่า จำนวนอะตอมของ O ในสมการฝั่งสารตั้งต้นและฝั่งสารผลิตภัณฑ์ ไม่เท่ากัน จึงต้องดุลสมการให้ทั้งสองฝั่งมีจำนวนอะตอมของ O ทั้งสองฝั่งเท่ากัน โดยการเติม 2 หน้า H2O และเติม 2 หน้า H2 เพื่อให้จำนวนอะตอมของ H เท่ากันทั้ง 2 ฝั่ง จึงเขียนสมการเคมีใหม่ได้ ดังนี้ 2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (g)
จากการดุลสมการเคมีนั้นจะเห็นได้ว่าเป็นการทำให้มวลรวมของสารตั้งต้นก ่อนเกิดปฏิกิริยาเคมี และมวลรวมของผลิตภัณฑ์หลังเกิดปฏิกิริยาเคมี มีค่าเท่ากัน จึงเขียนเป็นสมการได้ดังนี้ ซึ่งการศึกษาเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงปฏิกิริยาของสารจะต้องกำหนดขอบเขตที่จะศึกษาไว้โดยสาร หรือสสารที่เรากำลังสนใจที่จะศึกษา เช่น สารตั้งต้น และผลิตภัณฑ์ในปฏิกิริยา เรียกว่า ระบบ (System) ส่วนสิ่งที่อยู่นอกขอบเขตที่เราต้องการศึกษา เช่น ภาชนะ อุปกรณ์ ความดัน อุณหภูมิ เรียกว่า สิ่งแวดล้อม (Environment) กฎทรงมวล (Law Of Conservation Of Mass) มวลของสารทั้งหมดก่อนเกิดปฏิกิริยา = มวลของสารทั้งหมดหลังเกิดปฏิกิริยา สารตั้งต้น และผลิตภัณฑ์ในปฏิกิริยา เรียกว่า ระบบ (System) ภาชนะ อุปกรณ์ อุณหภูมิภายนอก เรียกว่า สิ่งแวดล้อม (Environment)
ระบบในการเปลี่ยนแปลงทางเคมี สามารถจำแนกออกได้เป็น 3 ระบบด้วยกัน ตามการเปลี่ยนแปลง ของมวลและพลังงานที่เกี่ยวข้องในระบบนั้น ๆ ดังนี้ 1. ระบบเปิด (Open System) คือ ระบบที่มีการถ่ายโอนพลังงานและมวลของสารในระบบกับ สิ่งแวดล้อม ทำให้มวลและพลังงานของระบบก่อนทำปฏิกิริยาไม่เท่ากับหลังทำปฏิกิริยา เช่น การตั้งน้ำปูนใส (ระบบ) ทิ้งไว้จะมีตะกอนขุ่นขาวเกิดขึ้น มวลของสารจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากมีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่อยู่ใน อากาศ (สิ่งแวดล้อม) ลงไปทำปฏิกิริยากับน้ำปูนใส 2. ระบบปิด (Closed System) คือ ระบบที่ไม่มีการถ่ายโอนมวลของสารในระบบกับสิ่งแวดล้อมแต่ มีการถ่ายโอนพลังงาน ทำให้มวลของสารก่อนและหลังทำปฏิกิริยาเท่ากัน แต่พลังงานไม่เท่ากัน เช่น การ ละลายน้ำตาลในน้ำ และ น้ำแข็งหลอมเหลวเป็นน้ำ เป็นต้น 3. ระบบโดดเดี่ยว (Isolated System) คือ ระบบที่ไม่มีการถ่ายโอนทั้งมวลและพลังงานในระบบ กับสิ่งแวดล้อม ทำให้มวลและพลังงานของระบบก่อนและหลังทำปฏิกิริยาเท่ากัน เช่น กระติกน้ำร้อนที่มี ฉนวนหุ้มอย่างดี ประเภทของระบบ ถ้าระบบใด ๆ ที่มีแก๊สเกี่ยวข้องอยู่ด้วย การเปิด-ปิดภาชนะจะมีผลต่อชนิดของระบบนั้นด้วย คือ - ถ้าเปิดภาชนะ ระบบนั้นเป็นระบบเปิด เพราะ มวลเปลี่ยนแปลง (แก๊สหนีออกไป) - ถ้าปิดภาชนะ ระบบนั้นเป็นระบบปิด เพราะ มวลคงที่ (แก๊สหนีออกไม่ได้)
การเกิดปฏิกิริยาเคมีจะมีการเปลี่ยนแปลงพลังงานความร้อนเกิดขึ้นเสมอ ซึ่งเกิดจากการถ่ายโอน ความร้อนระหว่างการเกิดปฏิกิริยาเคมี สามารถแบ่งประเภทของปฏิกิริยาตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงได้ 2 รูปแบบ ดังต่อไปนี้ ปฏิกิริยาเคมีมีการถ่ายโอนความร้อนจากสิ่งแวดล้อมเข้าสู่ระบบ ส่งผลให้อุณหภูมิของสิ่งแวดล้อม ต่ำลง ปฏิกิริยาเคมีประเภทนี้เรียกว่า ปฏิกิริยาดูดความร้อน (Endothermic Reaction) ดังนั้นเมื่อใช้มือจับ ภาชนะจะรู้สึกว่าเย็นลง เนื่องจากเกิดการถ่ายโอนความร้อนจากมือเข้าสู่สาร (สิ่งแวดล้อมเข้าสู่ระบบ) ซึ่งเป็น การดูดพลังงานความร้อนเข้าไปสลายพันธะ สามารถเขียนสมการข้อความได้ดังนี้ ประเภทของปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยาดูดความร้อน (Endothermic Reaction) งง สารตั้งต้น + ความร้อน ผลิตภัณฑ์
ปฏิกิริยาเคมีที่มีการถ่ายโอนความร้อนจากระบบไปยังสิ่งแวดล้อม ส่งผลให้อุณหภูมิของสิ่งแวดล้อม สูงขึ้น ปฏิกิริยาเคมีประเภทนี้เรียกว่า ปฏิกิริยาคายความร้อน (Exothermic Reaction) ดังนั้นเมื่อใช้มือจับ ภาชนะจะรู้สึกว่าร้อนขึ้น เนื่องจากเกิดการถ่ายโอนความร้อนจากสารเข้าสู่มือ (ระบบออกสู่สิ่งแวดล้อม) สามารถเขียนสมการได้ดังนี้ ปฏิกิริยาคายความร้อน (Exothermic Reaction) สารตั้งต้น ผลิตภัณฑ์ + ความร้อน
รอบ ๆ ตัวเรามีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลา ปฏิกิริยาเคมีบางเกิดขึ้นได้เองตามธรรมชาติแต่บาง ปฏิกิริยาบางชนิดต้องได้รับการกระตุ้นจึงจะเกิดปฏิกิริยาได้ โดยปฏิกิริยาเคมีหลายชนิดสามารถนำมาใช้ ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน ได้ทั้งด้านอุตสาหกรรม ด้านเกษตรกรรม และด้านการแพทย์ และบางปฏิกิริยาเคมี ส่งผลกระทบต่อการต่อดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตเช่นกัน เป็นปฏิกิริยาเคมีระหว่างกรดกับเบส ได้ผลิตภัณฑ์เป็นเกลือของโลหะและน้ำ เช่น - ปฏิกิริยาระหว่างกรดไฮโดรคลอริกกับโซเดียมไฮดรอกไซด์ได้ผลิตภัณฑ์เป็นโซเดียมคลอไรด์และน้ำ ดังสมการ เป็นปฏิกิริยาระหว่างกรดกับโลหะบางชนิด เช่น สังกะสี แมกนีเซียม ได้ผลิตภัณฑ์เป็นเกลือของโลหะ และแก๊สไฮโดรเจน เช่น - ปฏิกิริยาระหว่างสังกะสีกับกรดไฮโดรคลอริก ได้ผลิตภัณฑ์เป็นซิงค์คลอไรด์และแก๊สไฮโดรเจน ดังสมการ ปฏิกิริยาเคมีในชีวิตประจำวัน HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H2O (l) กรดไฮโดรคลอริก โซเดียมไฮดรอกไซด์ โซเดียมคลอไรด์ น้ำ ปฏิกิริยาการสะเทิน (Neutralization Reaction) ปฏิกิริยาของกรดกับโลหะบางชนิด Zn (s) + 2HCl (aq) ZnCl2 (aq) + H2 (g) สังกะสี กรดไฮโดรคลอริก ซิงค์คลอไรด์ แก๊สไฮโดรเจน
เป็นปฏิกิริยาระหว่างเบสกับโลหะบางชนิด เช่น สังกะสี อะลูมิเนียมได้ผลิตภัณฑ์เป็นเกลือของโลหะ และแก๊สไฮโดรเจน เช่น - ปฏิกิริยาระหว่างสังกะสีกับโซเดียมไฮดรอกไซด์ ได้ผลิตภัณฑ์เป็นโซเดียมซิงค์เคตและแก๊สไฮโดรเจน ดังสมการ เป็นปฏิกิริยาเคมีระหว่างเหล็ก น้ำ และแก๊สออกซิเจน ได้ผลิตภัณฑ์เป็นสนิม (ออกไซด์ของเหล็ก) ดัง สมการ Zn (s) + 2NaOH (aq) Na2ZnO2 (s) + H2 (g) สังกะสี โซเดียมไฮดรอกไซด์ โซเดียมซิงค์เคต แก๊สไฮโดรเจน ปฏิกิริยาของเบสกับโลหะบางชนิด 4Fe (s) + 3O2 (g) + 3H2O (l) 2Fe2O3 .3H2O (s) เหล็ก แก๊สออกซิเจน น้ำ สนิมเหล็ก การเกิดสนิมของเหล็ก
เป็นปฏิกิริยาเคมีระหว่างสารกับแก๊สออกซิเจน สารที่เกิดปฏิกิริยาการเผาไหม้ส่วนใหญ่เป็นสารที่มี ธาตุคาร์บอน (C) และไฮโดรเจน (H) เป็นองค์ประกอบ เรียกว่า สารประกอบไฮโดรคาร์บอน โดยปฏิกิริยาเผา ไหม้แบ่งออกได้ 2 ประเภท ดังนี้ - ปฏิกิริยาการเผาไหม้แบบสมบูรณ์เกิดขึ้นเมื่อการเผาไหม้มีปริมาณแก๊สออกซิเจนมากเพียงพอได้ ผลิตภัณฑ์เป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และพลังงาน ยกตัวอย่างเช่น - ปฏิกิริยาการเผาไหม้แบบไม่สมบูรณ์เกิดขึ้นเมื่อการเผาไหม้มีปริมาณแก๊สออกซิเจนที่เข้าทำ ปฏิกิริยาไม่เพียงพอ ได้ผลิตภัณฑ์เป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และพลังงาน รวมทั้งเกิดเขม่าควัน ยกตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาของกรดกับสารประกอบคาร์บอเนต ได้เกลือของโลหะ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำ MgCO3 (s) + 2HCl(aq) → MgCl2 (aq) + CO2 (g) + H2O(l) แมกนีเซียมคาร์บอเนต กรดไฮโดรคลอริก แมกนีเซียมคลอไรด์ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ 2CH4 (g) + 3O2 (g) 2CO (g) + 4H2O (l) + พลังงาน + เขม่าควัน แก๊สมีเทน แก๊สออกซิเจน แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ ปฏิกิริยาการเผาไหม้ (Combustion Reaction) CH4 (g) + 2O2 (g) CO2 (g) + 2H2O (l) + พลังงาน แก๊สมีเทน แก๊สออกซิเจน แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ การเกิดฝนกรด ปฏิกิริยาของกรดกับสารประกอบคาร์บอเนต
เป็นปฏิกิริยาเคมีระหว่างน้ำฝนกับออกไซด์ของไนโตรเจน (NOX) หรือออกไซด์ของซัลเฟอร์ (SOX) ทำให้น้ำฝนมีสมบัติเป็นกรด เช่น - ฝนกรดที่เกิดจากออกไซด์ของไนโตรเจน เช่น แก๊สไนตริกออกไซด์ (NO) แก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2 ) แก๊สไนตรัสออกไซด์ (N2O) ทำให้เกิดกรดไนตริก (HNO3 ) ดังตัวอย่าง เป็นปฏิกิริยาเคมีระหว่างแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์กับน้ำ ได้ผลิตภัณฑ์เป็นน้ำตาลกลูโคส น้ำ และแก๊ส ออกซิเจน โดยมีแสงช่วยในการเกิดปฏิกิริยาและมีคลอโรฟิลล์เป็นสารสีช่วยดูดกลืนพลังงานแสง ดังสมการ เป็นปฏิกิริยาระหว่างน้ำตาลกลูโคส น้ำ และแก๊สออกซิเจน ได้ผลิตภัณฑ์เป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ กับน้ำ ซึ่งเป็นปฏิกิริยาผันกลับของการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g) แก๊สไนตริกออกไซด์ แก๊สออกซิเจน แก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์ 3NO2 (g) + H2O (l) 2HNO3 (aq) + NO (g) แก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์ น้ำ กรดไนตริก แก๊สไนตริกออกไซด์ 6CO2 (g) + 12H2O (l) C6H12O6 (aq) + 6H2O(l) + 6O2 (g) แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ น้ำตาลกลูโคส น้ำ แก๊สออกซิเจน แสง คลอโรฟิลล์ การสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช (Photosynthesis) C6H12O6 (aq) + 6H2O(l) + 6O2 (g) 6CO2 (g) + 12H2O(l) + พลังงาน น้ำตาลกลูโคส น้ำ แก๊สออกซิเจน แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ การเผาผลาญสารอาหารหรือการหายใจระดับเซลล์ (cellular respiration)
ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นในสิ่งแวดล้อมอยู่ตลอดเวลา ปฏิกิริยาเคมีหลายชนิดสามารถนำมาประยุกต์ใช้ ประโยชน์ในการดำรงชีวิตของมนุษย์ได้ แต่หากมนุษย์ใช้ปฏิกิริยาเคมีโดยขาดความรอบคอบก็อาจก่อให้เกิด ผลเสียได้เช่นกัน - การปรับสภาพน้ำทิ้งของโรงงานอุตสาหกรรม อาศัยปฏิกิริยาของกรดเบส โดยปรับสภาพน้ำทิ้งที่มีสมบัติ เป็นกรดหรือเบสให้เป็นกลางก่อนปล่อยลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติ - การสร้างพลังงานความร้อน พลังงานความร้อนจากปฏิกิริยาเผาไหม้ถูกนำไปใช้ในการหุงต้มอาหารการ ทำงานของเครื่องยนต์และเครื่องจักร และการผลิตกระแสไฟฟ้า - การสร้างแก๊สออกซิเจนและน้ำตาลกลูโคส จากปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชซึ่งแก๊สออกซิเจน จำเป็นต่อกระบวนการหายใจของสิ่งมีชีวิต ส่วนน้ำตาลกลูโคสถูกเปลี่ยนเป็นพลังงาน - การตกตะกอนไอออนของโลหะหนักบางชนิด เช่น ปรอท แคดเมียม ตะกั่ว ออกจากน้ำทิ้งของโรงงาน อุตสาหกรรมก่อนปล่อยลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติ - การเกิดหินงอกหินย้อย เกิดจากปฏิกิริยาของกรดกับสารประกอบคาร์บอเนต เช่น หินปูน หรือแคลเซียม คาร์บอเนต (CaCO3 ) ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่ทำให้เกิดความงดงามของธรรมชาติและเป็นสถานที่ท่องเที่ยว - การเกิดฝนกรด น้ำฝนที่มีค่าเป็นกรด เกิดจากแก๊สบางชนิดในอากาศ เช่น แก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์(SO2 ) แก๊สไนโตรเจน (NO2 ) ทำปฏิกิริยากับน้ำ ส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งปลูกสร้าง - การเกิดแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์เป็นแก๊สที่เกิดจากปฏิกิริยาการเผาไหม้แบบไม่สมบูรณ์ เช่น การเผาไหม้ ของเครื่องยนต์และเครื่องจักรในโรงงานอุตสาหกรรม เมื่อเข้าสู่ร่างกายจะเข้าจับกับฮีโมโกลบิน ทำให้ ประสิทธิภาพในการลำเลียงแก๊สออกซิเจนลดน้อยลง - การเกิดสนิมเหล็ก เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างโลหะ น้ำ และแก๊สออกซิเจน ทำให้โลหะเกิดสนิมและผุกร่อนได้ ง่าย มีความแข็งแรงน้อยลง - การเกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก ปรากฏการณ์ที่แก๊สลอยไปสะสมบนชั้นบรรยากาศ แก๊สเรือนกระจกที่ สำคัญ ได้แก่ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 ) แก๊สคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFCs) แก๊สมีเทน (CH4 ) และแก๊ส ไนตรัสออกไซด์ (N2O) ซึ่งเกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ มีส่วนทำให้อุณหภูมิภายในโลกมีอุณหภูมิที่สูงขึ้น ประโยชน์และโทษของปฏิกิริยาเคมี ประโยชน์ของปฏิกิริยาเคมี โทษของปฏิกิริยาเคมี
สิ่งของต่าง ๆ ที่นักเรียนใช้ในชีวิตประจำวันนั้นล้วนทำขึ้นมาจากวัสดุ (Materials) และการที่จะ สร้างสรรค์สิ่งของต่าง ๆ ขึ้นมาได้นั้นจะต้องคำนึกถึงวัสดุที่นำมาเป็นองค์ประกอบ โดยจะเลือกตามคุณสมบัติ ของวัสดุว่ามีความเหมาะสมกับการใช้งานหรือไม่ โดยทั่วไปแล้ววัสดุที่นักเรียนพบเห็นในชีวิตประจำวันนั้นถูก แบ่งออกเป็น 4 ประเภทด้วยกันดังนี้ คือ สารประกอบโมเลกุลใหญ่ที่ประกอบด้วยสารโมเลกุลเล็ก ๆ ซ้ำ ๆ กันเป็นจำนวนมากมาต่อกัน เป็นสายโซ่ยาว ๆ ด้วยพันธะเคมี โดยเราจะเรียกโมเลกุลเล็ก ๆ แต่ละโมเลกุลที่มาเชื่อมต่อกันนี้ว่า มอนอเมอร์ (Monomer) มายึดเหนี่ยวกัน พอลิเมอร์สามารถแบ่งออกได้ 2 ประเภทด้วยกัน คือ พอลิเมอร์ธรรมชาติ (Natural Polymer) เช่น ฝ้าย ยางพารา เป็นต้น และพอลิเมอร์สังเคราะห์ (Synthetic Polymer) เช่น พลาสติก ยางสังเคราะห์ เส้นใยสังเคราะห์ เป็นต้น พอลิเมอร์ธรรมชาติ (Natural Polymer) พอลิเมอร์สังเคราะห์ (Synthetic Polymer) บทที่2 วัสดุในชีวิตประจำวัน - A – A – A – A – A – A – A – A – จะเห็นได้ว่า พอลิเมอร์ชนิดที่ 1 ประกอบด้วย มอนอเมอร์ชนิดเดียวกัน คือ A เท่านั้น เรียกว่า โฮโมพอลิเมอร์ (Homopolymer) - A – B – A – B – A – B – A – B – จะเห็นได้ว่า พอลิเมอร์ชนิดที่ 2 ประกอบด้วย มอนอเมอร์ต่างชนิดกัน คือ A และ B เรียกว่า โคพอลิเมอร์ (Copolymer) 1. พอลิเมอร์(Polymer)
พอลิเมอร์มีสมบัติหลากหลายบางชนิดไม่นำไฟฟ้า บางชนิดเหนียว บางชนิดยืดหยุ่น บางชนิดทน ความร้อน ดังนั้นพอลิเมอร์จึงเป็นวัสดุที่นำมาใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวันด้านต่าง ๆ มากมาย ยกตัวอย่าง เช่น เก้าอี้พลาสติก รองเท้า ขวดน้ำ ตลอดจนวัสดุและอุปกรณ์ทางการแพทย์และอวัยวะเทียมต่าง ๆ เช่น กระดูกเทียม ลิ้นหัวใจเทียม ไหมละลาย เป็นต้น โดยสมบัติทางกายภาพของพอลิเมอร์จะขึ้นอยู่กับโครงสร้าง ของพอลิเมอร์ ซึ่งโครงสร้างของพอลิเมอร์สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 รูปแบบ ดังนี้ พอลิเมอร์แบบเส้น (Linear Polymer) พอลิเมอร์แบบเส้น สายโซ่พอลิเมอร์เรียงชิดติดกันมากกว่าโครงสร้างแบบอื่น จึงทำให้มีแรงยึดเหนี่ยว ต่อกันสูง มีความหนาแน่นและจุดหลอมเหลวสูง มีลักษณะแข็งและเหนียวกว่าโครงสร้างอื่น ๆ เช่น พอลิไวนิล คลอไรด์ (PVC) พอลิโพรพิลีน (PP) เป็นต้น พอลิเมอร์แบบกิ่ง (Branched Polymer) พอลิเมอร์แบบกิ่ง สายโซ่พอลิเมอร์จะมีกิ่งแยกออกไปจากโซ่สายหลักทำให้โซ่สายหลักนั้นเรียงตัวอยู่ ห่างกัน จึงทำให้โครงสร้างแบบกิ่งนี้มีความยืดหยุ่นที่สูงกว่าโครงสร้างแบบอื่น และมีความหนาแน่นและจุด หลอมเหลวที่ต่ำกว่าโครงสร้างแบบอื่นเช่นเดียวกัน เช่น พอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นต่ำ (LDPE) พอลิเมอร์แบบร่างแห (Crosslinked Polymer or Network Polymer) พอลิเมอร์แบบร่างแห เป็นโครงสร้างที่สายโซ่หลักหรือโซ่กิ่งเชื่อมโยงกันคล้ายร่างแหหรือตาข่าย จึงทำ ให้โครงสร้างแบบร่างแหนั้นมีความยืดหยุ่นเช่นเดียวกับพอลิเมอร์แบบกิ่ง (แต่น้อยกว่าแบบกิ่ง) แต่ถ้าหากมี จำนวนพันธะที่เชื่อมระหว่างโซ่หลักมากพอลิเมอร์จะมีความแข็ง ไม่ยืดหยุ่น และแตกหักได้ง่าย และพอลิเมอร์ แบบร่างแหจะมีจุดหลอมเหลวสูงกว่าโครงสร้างแบบอื่น จากข้อความทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นจะเห็นได้ว่าพอลิเมอร์ในชีวิตประจำวันนั้นมีโครงสร้างและ สมบัติที่แตกต่างกันออกไป ดังนั้นเราจึงมีการจำแนกพอลิเมอร์ออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่ พลาสติก ยาง และ เส้นใย
เป็นพอลิเมอร์สังเคราะห์ที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ โดยพลาสติกแต่ละชนิดจะมีสมบัติที่แตกต่างกันออกไป ตามโครงสร้างของพอลิเมอร์ ดังนั้นการเลือกใช้พลาสติกที่จะนำมาสร้างผลิตภัณฑ์แต่ละชนิดจึงควรพิจารณา จากสมบัติของพลาสติกแต่ละชนิดว่ามีความเหมาะสมหรือไม่ ยกตัวอย่างเช่น หากพิจารณาลักษณะของ พลาสติกเมื่อได้รับความร้อนจะสามารถแบ่งพลาสติกออกได้เป็น 2 ประเภท ดังนี้ พลาสติกนั้นถูกนำมาใช้เป็นผลิตภัณฑ์หลายอย่างในชีวิตประจำวันมากมาย ตัวอย่างเช่น พอลิเอทิลีน (Polyethylene) นำไปใช้เป็นถุงบรรจุของเย็น ถุงขยะ พอลิสไตรีน (Polystyrene) นำไปใช้ทำเป็นกล่องโฟม บรรจุอาหาร พอลิไวนิลคลอไรด์(Polyvinylchloride) นำไปใช้ทำเป็นท่อพีวีซี ดังนั้นจะเห็นได้ว่าพลาสติกแต่ ละชนิดจะมีสมบัติที่แตกต่างกันออกไป จึงควรเลือกใช้พลาสติกให้เหมาะสมกับการใช้งานแต่ละประเภท พลาสติก (Plastic) เทอร์มอพลาสติก (Thermoplastic) พลาสติกเทอร์มอเซต (Thermosetting Plastic) เป็นพลาสติกที่มีโครงสร้างเป็นพอลิเมอร์แบบเส้นและ แบบกิ่ง เมื่อได้รับความร้อนจะอ่อนตัว และเมื่อเย็นลงจะแข็งตัว สามารถนำไปหลอมเหลวเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ตัวอย่างเช่น พอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) มีสมบัติโปร่งแสง มีความเหนียวสูง สามารถป้องกันการซึมผ่านของสาร ได้หลายชนิด จึงนิยมนำมาทำเป็นขวดบรรจุน้ำดื่ม เป็นพลาสติกที่มีโครงสร้างแบบร่างแห เมื่อขึ้นรูปด้วย ความร้อนหรือแรงดันแล้วไม่สามารถนำกลับมาขึ้นรูปใหม่ได้อีก และยังทนความร้อนและความดันได้ดีกว่าเทอร์มอพลาสติก แต่หากมีอุณหภูมิสูงมาก จะแตกและไหม้ได้เช่นกัน ตัวอย่างเช่น เมลามีน มีสมบัติทนแรงดันได้ และทนทานต่อ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ทนความร้อนได้ถึง 140 องศาเซลเซียส และทนปฏิกิริยาเคมีได้ดีจึงนิยมนำมาทำเป็นจานหรือถ้วยเมลามีน
เป็นพอลิเมอร์ที่มีความยืดหยุ่นสูง มีสมบัติไม่นำไฟฟ้าและไม่ทนความร้อน ทนต่อแรงดึงได้ดี สามารถ กลับคืนสู่สภาพเดิมได้อย่างรวดเร็ว โดยยางจะแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด ดังนี้ เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยธาตุคาร์บอนและไฮโดรเจน เรียกว่า พอลิไอโซพรีน (Polyisoprene) มี มอนอเมอร์เป็น ไอโซพรีน (Isoprene) ตัวอย่างเช่น ยางพารา ซึ่งเป็นยางที่ได้จากต้นยางพารา มีสมบัติ ต้านทานต่อแรงดึงสูง ทนต่อการขัดถู ยืดหยุนได้ดี ไม่ละลายน้ำ แต่เมื่ออยู่ในอุณหภูมิที่ต่ำกว่าอุณหภูมิห้องจะ มีความแข็งและเปราะ จึงนิยมนำมาทำถุงมือแพทย์ ถุงยางอนามัย เป็นต้น เป็นพอลิเมอร์ที่สังเคราะห์ขึ้นจากมอนอเมอร์ที่ได้จากการกลั่นปิโตรเลียม ยางสังเคราะห์มีความ ทนทานต่อการขัดถูและการสึกกร่อน มีความยืดหยุ่นแม้มีอุณหภูมิต่ำ ทนต่อน้ำมันและตัวทำละลายอินทรีย์ จึงนิยมนำมาใช้ทำยางรถยนต์ พื้นรองเท้า หรือยางล้อเครื่องบิน เป็นต้น เป็นพอลิเมอร์ที่มีโครงสร้างโมเลกุลเป็นเส้นยาว มีสมบัติไม่นำไฟฟ้าและไม่นำความร้อน มีสภาพ ยืดหยุ่นและมีความเหนียวแตกต่างกันออกไปในแต่ละชนิด จึงเหมาะสมสำหรับการนำมารีดและปั่นเป็น เส้นด้าย โดยสามารถจำแนกประเภทและลักษณะของเส้นใยได้เป็น 3 ชนิด ดังนี้ ยาง (Rubber) ยางธรรมชาติ (Natural Rubber) เส้นใย (Fiber) ยางสังเคราะห์ (Synthetic Rubber)
เป็นเส้นใยที่ได้จากทั้งพืชและสัตว์ มีข้อดี คือ ดูดซับน้ำได้ดี ระบายอากาศได้ดี ข้อเสีย คือ เมื่อถูกความชื้นจะขึ้นราได้ง่าย เมื่อได้รับความร้อนจะหดตัว และมีสภาพยืดหยุ่นและความเหนียวต่ำกว่า เส้นใยสังเคราะห์ เป็นเส้นใยที่ได้จากการนำสารจากธรรมชาติมาปรับโครงสร้างให้เหมาะกับการใช้งาน เช่น - เรยอน เป็นเส้นใยกึ่งสังเคราะห์ชนิดแรกที่มีการผลิตในเชิงอุตสาหกรรม มีสมบัติคล้ายขนสัตว์ ไหม ลินิน นิยมนำมาทำเป็น เสื้อผ้า ผ้าห่ม ผ้าม่าน เป็นต้น - เซลลูโลสแอซีเตต เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างเซลลูโลสกับกรดแอซิติกเพื่อปรับโครงสร้างให้มีคุณสมบัติที่เหมาะ กับการใช้งานมากขึ้น นิยมนำมาทำเป็น แผงสวิตช์ และหุ้มสายไฟฟ้า เป็นเส้นใยที่เกิดจากการสังเคราะห์ขึ้นเพื่อให้มีความยืดหยุ่นและความเหนียวที่มากกว่าเส้นใย ธรรมชาติ และมีคุณสมบัติแตกต่างจากเส้นใยธรรมชาติหลายประการ เช่น ทนทานต่อสารเคมี ทนต่อจุลินทรีย์ เชื้อแบคทีเรีย เชื้อรา ไม่ดูดน้ำ นิยมนำมาทำเป็น แห อวน เครื่องนุ่งห่ม เป็นต้น - พอลิเอไมด์ เช่น ไนลอน 6 หรือ ไนลอน 6, 6 เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างเอมีนกับกรด คาร์บอกซิลิก - พอลิเอสเทอร์ เช่น ดาครอน เป็นพอลิเมอร์ระหว่างไดเมทิลเทเรฟทาเลตกับเอทิลีนไกลคอล เส้นใยสังเคราะห์ (Synthetic Fiber) เส้นใยธรรมชาติ (Natural Fiber) เส้นใยกึ่งสังเคราะห์
เซรามิก คือ ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากวัตถุดิบในธรรมชาติ เช่น ดิน หิน ทราย และแร่ธาตุต่าง ๆ นำมาผสม กันแล้วขึ้นเป็นรูปทรงต่าง ๆ แล้วนำไปเผาที่อุณหภูมิสูงเพื่อให้คงรูป ทำให้ได้โครงสร้างและสมบัติเปลี่ยนไป จากเดิม เซรามิกถูกนำไปใช้ในชีวิตประจำวัน ได้แก่ จานชามเซรามิก แจกันเซรามิก กระเบื้อง เป็นต้น ใน ปัจจุบันสามารถจำแนกประเภทของเซรามิกออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้ เป็นเซรามิกที่ประกอบด้วยดิน ซิลิกา และเฟลด์สปาร์ เซรามิกดั้งเดิมนำมาใช้ทำวัสดุทนไฟ ซีเมนต์ เครื่องสุขภัณฑ์ กระเบี้อง อิฐ จาน ชาม เครื่องปั้นดินเผา เครื่องลายคราม เป็นเซรามิกที่ผ่านกระบวนการทำให้มีความบริสุทธิ์และมีการควบคุมองค์ประกอบทางเคมี ได้แก่ คาร์ไบด์ (Carbides) อะลูมินา (Alumina) เซอร์โคเนีย (Zirconia) นิยมนำไปใช้งานในด้านวิศวกรรม เช่น ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในโทรศัพท์ คอมพิวเตอร์ โทรทัศน์ ทำอุปกรณ์ทางการแพทย์ เช่น ฟันปลอม เซรามิกส่วนใหญ่มีความแข็งแต่เปราะ ทนต่อการสึกกร่อนได้สูง มีจุดหลอมเหลวสูง เป็นฉนวน ความร้อนและฉนวนไฟฟ้า สมบัติต่าง ๆ ที่กล่าวมาของเซรามิกนั้น จะขึ้นอยู่กับวัตถุดิบที่ใช้ในอุตสาหกรรม เซรามิก การขึ้นรูปของผลิตภัณฑ์และการเผาและเคลือบผลิตภัณฑ์ เซรามิกสมัยใหม่ (Advanced Ceramics) เซรามิกแบบดั้งเดิม (Traditional Ceramics) สมบัติของเซรามิก 2. เซรามิก (Ceramic)
วัตถุดิบที่ใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิก แบ่งออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ คือ เป็นวัตถุที่ใช้เป็นส่วนผสมหลักในการปั้นขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ จึงใช้ในปริมาณมาก ได้แก่ - ดิน เป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตเซรามิก แบ่งเป็น 2 ประเภท ดังนี้ - ดินเหนียว มีองค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญ คือ สารประกอบออกไซด์ของซิลิคอนและอะลูมิเนียม คล้ายกับที่พบในดินขาวแต่ดินเหนียวมีสิ่งเจือปนอื่น ๆ ในปริมาณมากกว่า จึงทำให้มีความเหนียว และแข็งแรงมากกว่าดินขาว - ดินขาว ดินขาวบริสุทธิ์มีแร่เคโอลิไนต์ (Kaolinite) มีองค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญ คือ สารประกอบออกไซด์ของซิลิคอนและอะลูมิเนียม - เฟลด์สปาร์ (Feldspar) หรือ แร่ฟันม้า เป็นสารประกอบในกลุ่มซิลิเกต ใช้มากในอุตสาหกรรมเซรามิกมี ธาตุโซเดียม โพแทสเซียม และแคลเซียมเป็นองค์ประกอบ ในอุสาหกรรมเซรามิกจะใช้เฟลด์สปาร์ผสมในเนื้อ ดินทำให้เกิดการหลอมเหลวที่อุณหภูมิต่ำ เกิดการเปลี่ยนแปลงเป็นเนื้อแก้ว ทำให้เซรามิกมีความโปร่งใส - ควอร์ต (Quartz) หรือแร่เขี้ยวหนุมาน มีองค์ประกอบหลัก คือ ซิลิกา ส่วนใหญ่มีลักษณะใส ไม่มีสี ช่วยให้ ผลิตภัณฑ์เซรามิกเกิดความแข็งแรง ไม่โค้งงอ และทำให้ผลิตภัณฑ์ก่อนเผาและหลังเผาหดตัวน้อย เป็นวัตถุดิบที่ช่วยเสริมให้ผลิตภัณฑ์มีคุณภาพสูงขึ้น ได้แก่ - แร่ดิกไคต์มีองค์ประกอบเหมือนดิน แต่มีโครงสร้างผลึกแตกต่างกัน มีปริมาณอะลูมินาที่เป็นองค์ประกอบ แตกต่างกัน ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์มีสมบัติแตกต่างกันไป - แร่โดโลไมต์หรือหินตะกอน มีองค์ประกอบหลัก คือ แคลเซียม แมกนีเซียมคาร์บอเนต ใช้ผสมกับเนื้อดินเพื่อ ลดจุดหลอมเหลวของวัตถุดิบ - สารประกอบออกไซด์เช่น อะลูมิเนียมออกไซด์หรืออะลูมินา (Al2O3 ) ใช้ผสมทำผลิตภัณฑ์ที่ทนไฟ ซิลิคอน ไดออกไซด์(SiO2 ) และ โบรอนไตรออกไซด์(B2O3 ) ใช้ผสมทำผลิตภัณฑ์ที่เป็นเนื้อแก้ว สแตนนิกออกไซด์ (SnO2 ) และสังกะสีออกไซด์(ZnO) ใช้เคลือบเพื่อทำให้ผลิตภัณฑ์ทึบแสง วัตถุดิบที่ใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิก วัตถุดิบเสริม วัตถุดิบหลัก
นอกเหนือจากวัตถุดิบที่ใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิกที่ส่งผลต่อสมบัติของผลิตภัณฑ์เซรามิกแล้วนั้นการ ขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ก็มีผลต่อสมบัติของผลิตภัณฑ์เซรามิกเช่นกัน โดยจะต้องเลือกวิธีการขึ้นรูปเซรามิกให้ เหมาะสมกับรูปร่าง หรือคุณภาพที่เราต้องการ โดยมีวิธีการดังต่อไปนี้ 1). การเทแบบ เป็นการขึ้นรูปโดยนำดินมาผสมกับน้ำ แล้วเทลงในแบบที่มีรูปร่างต่าง ๆ ตามที่ต้องการ โดยจะเหมาะสำหรับการผลิตแจกัน ขวด และเครื่องสุขภัณฑ์ 2). การใช้แป้นหมุน เป็นการขึ้นรูปโดยการวางดินบนแป้น แล้วหมุนแป้นและใช้มือปั้นดินให้ได้รูปทรง ตามที่ต้องการ นิยมใช้ในการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ที่มีลักษณะเป็นทรงกลมหรือทรงกระบอก เช่น ไห โอ่ง 3). การเผาและเคลือบผลิตภัณฑ์ มี 2 ขั้นตอน ดังนี้ ขั้นตอนที่ 1 การเผาดิบ เป็นขั้นตอนแรก ทำได้โดยการเพิ่มอุณหภูมิของเตาเผาให้สูงขึ้นอย่างช้า ๆ และสม่ำเสมอ โดยใช้เวลาที่เหมาะสม เพื่อให้ผลิตภัณฑ์คงรูปไม่แตกชำรุด ผลิตภัณฑ์เซรามิกบางชนิดสามารถ นำไปใช้งานได้เลยโดยไม่ต้องเคลือบผิว เช่น อิฐ กระถางต้นไม้ ตุ่มใส่น้ำ เป็นต้น ขั้นตอนที่ 2 การเผาเคลือบ ผลิตภัณฑ์เซรามิกส่วนใหญ่ต้องผ่านการเคลือบผิวเพื่อให้เกิดความ สวยงาม มีผิวมัน แวววาว คงทนต่อการขีดข่วน และมีสมบัติตามที่ต้องการ การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์
ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากวัสดุประเภทเซรามิก ที่นำมาใช้ในชีวิตประจำวันมีอยู่หลายชนิด ดังนี้ 1. ผลิตภัณฑ์เครื่องแก้ว ทำมาจากทรายแก้วหรือซิลิกาผสมกับโซดาแอช หินปูน โดโลไมต์และเศษแก้ว แก้วมีลักษณะโปร่งแสง แก๊สซึมผ่านได้ยาก มีความแข็งแรง ทนต่อแรงดันได้ดี บางชนิดสามารถทนต่อ สภาพความเป็นกรด-เบสได้ดี นิยมนำมาใช้เป็นวัสดุในการผลิตภาชนะและเครื่องใช้ต่าง ๆ เครื่องประดับ โดย สามารถจำแนกประเภทของแก้วตามองค์ประกอบทางเคมี สมบัติ และการนำไปใช้ประโยชน์ได้ ดังนี้ ประเภท สมบัติ การนำไปใช้ประโยชน์ แก้วโซดาไลม์- ไม่ทนต่อกรด-เบส - แตกง่ายเมื่อได้รับความร้อน แก้วน้ำ ขวดน้ำ กระจกแผ่น ใช้กับงานเป่าแก้วให้เป็นรูปทรง แก้วโบโรซิลิเกต- ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้ดี - ทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมี ภาชนะสำหรับเตาไมโครเวฟ เครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการทาง วิทยาศาสตร์ แก้วคริสตัล- เมื่อมีแสงมากระทบจะเห็นประกายแวววาว สวยงาม เครื่องประดับ เพรชและพลอยเทียม แก้วโอปอล - มีความขุ่น โปร่งแสง หลอมและขึ้นรูปได้ง่าย กระจกเงา กระจกสะท้อนแสง แก้วควอร์ตหรือ ซิลิกาบริสุทธิ์ - ทนกรด-เบส - ทนไฟ ไม่แตกง่ายเมื่อเผาในไฟที่ร้อนจัด อุปกรณ์วิทยาศาสตร์บางชนิด การใช้ประโยชน์วัสดุประเภทเซรามิก
2. ปูนซีเมนต์ (Cement) เป็นวัสดุก่อสร้างที่ช่วยยึดส่วนผสมต่าง ๆ ที่ใช้ในการก่อสร้าง และสร้างผลึกแข็งที่ ยืดอนุภาคต่าง ๆ เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการบดปูนเม็ด ซึ่งเกิดจากการเผาส่วนผสมต่าง ๆ ได้แก่ แคลเซียม คาร์บอเนต ซิลิกา อะลูมินา และออกไซด์จากเหล็กในสัดส่วนที่เหมาะสม วัตถุดิบที่ใช้ในการผสมปูนซีเมนต์แบ่งออกเป็น 4 กลุ่ม 1. วัตถุดิบเนื้อปูน เป็นส่วนประกอบหลัก โดยมีอยู่ร้อยละ 80 ของส่วนผสม วัตถุดิบที่ใช้อาจจะเป็น หินปูน ดินสอพองหรือดินมาร์ล หินอ่อน หินชอล์ก แต่ส่วนมากนิยมใช้หินปูน 2. วัตถุดิบเนื้อดิน ประกอบด้วยซิลิกา อะลูมินา และ ออกไซด์ของเหล็ก มีประมาณร้อยละ 15 – 18 ส่วนมากมักนิยมใช้ หินดินดาน 3. วัตถุดิบปรับคุณภาพ ประกอบด้วยเนื้อปูน อะลูมินา ซิลิกา หรือออกไซด์ของเหล็กในปริมาณสูง จะใช้ก็ต่อเมื่อมีส่วนผสมบางชนิดต่ำกว่ามาตรฐาน 4. สารเติมแต่ง เป็นวัตถุดิบที่เติมลงไปในปูนเม็ดภายหลังการเผา เพื่อปรับสมบัติบางประการ เช่น เติมยิปซัมลงไปเพื่อทำให้ปูนที่ผสมน้ำแล้วแข็งตัวช้า เติมหินปูนบดลงไปเพื่อเพิ่มเนื้อปูน ประเภทปูนซีเมนต์ 1. ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ได้จากการบดปูนเม็ดยิปซัม ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์แบ่งเป็น 5 ประเภท ดังนี้ 1.1 ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ธรรมดา ใช้ในงานก่อสร้างทั่วไป 1.2 ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เสริม ใช้ในงานโครงสร้างขนาดใหญ่ 1.3 ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทให้กำลังอัดสูงเร็ว ใช้ในงานทำเสาเข็ม พื้นสำเร็จรูป 1.4 ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภทเกิดความร้อนต่ำ นำไปใช้ในการทำเขื่อนกั้นน้ำ 1.5 ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ประเภททนซัลเฟตได้สูง ใช้ในงานก่อสร้างที่มีดินเค็มปนอยู่ 2. ปูนซีเมนต์ผสม มีแรงอัดต่ำกว่าปูนซีเมนต์ธรรมดาเล็กน้อย เนื่องจากการเติมทรายหรือหินปูนละเอียดลงไป เหมาะสำหรับงานก่อสร้างที่ไม่รับน้ำหนักมาก เช่น งานก่อ งานฉาบ เทพื้น 3. ปูนซีเมนต์ขาว มีวัตถุดิบหลัก คือ ปูนขาวลักษณะของปูนซีเมนต์ที่ได้จะมีสีขาว นิยมใช้ในงานตกแต่งอาคาร
เป็นวัสดุที่ได้จากการถลุงสินแร่ในธรรมชาติ เช่น ทอง ทองแดง เงิน อะลูมิเนียม โลหะส่วนใหญ่มี ความแข็ง เหนียว สามารถตีให้เป็นแผ่นหรือยืดให้เป็นเส้นได้ มีสมบัตินำความร้อนและนำไฟฟ้าได้ดีกว่าพอลิ เมอร์และเซรามิก มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง เช่น ภาชนะหุงต้ม กลอนประตู ทองแดงในสายไฟ เหล็ก โดยที่เหล็กเป็นโลหะนิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย เมื่อเหล็กทำปฏิกิริยาเคมีกับแก๊สออกซิเจนและน้ำ จะเกิดสนิม เหล็กทำให้เหล็กเกิดการผุกร่อนได้ง่าย จึงมีการการผลิตเหล็กกล้าไร้สนิมขึ้นโดยเติมคาร์บอนและโละหะอื่น ๆ เช่น โครเมียม ให้มีสมบัติทนต่อการกัดกร่อนได้ดี เป็นการนำวัสดุต ่างชนิดที ่มีสมบัติต ่างกันมาผสมกันได้เป็นวัสดุใหม ่ที ่มีสมบัติดีกว ่าวัสดุตั้งต้น ประกอบด้วย วัสดุเนื้อหลัก (Matrix) และตัวเสริมแรง (Reinforment) เช่น ผ้าคอมโพสิต พลาสติกเสริมใย แก้ว คอนกรีตเสริมเหล็ก ยางเรเดียล เป็นต้น ทำให้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้มากขึ้น โดยวัสดุผสมสามารถ จำแนกได้ 2 ประเภท ดังนี้ 1. วัสดุผสมจากธรรมชาติ ได้จากการรวมตัวของสารที่อยู่ในธรรมชาติ 2. วัสดุผสมจากการสังเคราะห์ ได้จากการนำวัสดุชนิดต่าง ๆ มาสังเคราะห์รวมกัน เกิดเป็นวัสดุผสม ที่มีสมบัติแตกต่างไปจากเดิม และมีสมบัติเฉพาะตามที่ต้องการ 3. โลหะ (Metal) 4. วัสดุผสม (Composites)
ได้จากการรวมตัวของสารที่อยู่ในธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น ได้จากการนำวัสดุชนิดต่าง ๆ มาสังเคราะห์รวมกัน เกิดเป็นวัสดุผสมที่มีสมบัติแตกต่างไปจากเดิม และมีสมบัติเฉพาะตามที่ต้องการ ตัวอย่างเช่น วัสดุผสมจากธรรมชาติ กระดูก (Bone) วัสดุผสมจากการสังเคราะห์ ผ้าคอมโพสิต (Composite Fabric) เป็นวัสดุผสมชนิดหนึ่งผ้าคอมโพสิตบางชนิดใช้เส้นใย เช่น เส้นใยพออลิเอสเทอร์ เป็นวัสดุเนื้อหลัก แต่มีข้อเสีย คือ ไม่กันน้ำและระบายอากาศไม่ดี จึงนำพลาสติกชนิดพอลิยูริเทน ซึ่งมีสมบัติกันน้ำ มาเสริมแรงระหว่างชั้นเส้นใยเอสเทอร์ ไม้ (Wood) ไม้ (Wood) เป็นวัสดุที่นิยมใช้ในงานก่อสร้าง เช่น สร้างอาคารบ้านเรือน ทำเฟอร์นิเจอร์ ซึ่งมีองค์ประกอบ คือ เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส ลิกนิน และสารสกัดจากธรรมชาติ ซึ่งเซลลูโลสจะทำหน้าที่ เป็นวัสดุพื้นและมีลิกนินกับเฮมิเซลลูโลสเป็นวัสดุเสริม กระดูก (Bone) เป็นวัสดุผสมซึ่งมีองค์ประกอบคือ คอลลาเจน ร้อยละ 20 แคลเซียมและฟอสเฟตร้อยละ 69 น้ำประมาณ ร้อยละ 9 และส่วนประกอบอื่น ๆ เช่น โปรตีน น้ำตาล ไขมัน การจัดเรียงตัวภายในกระดูกนั้นจะมีคอลลาเจนเป็นวัสดุพื้น และมีแคลเซียมและฟอสเฟตเป็นวัสดุเสริมที่ทำให้กระดูก แข็งแรง
คอนกรีตเสริมเหล็ก เป็นวัสดุผสมซึ่งมีคอนกรีตเป็นเนื้อหลักที่รับแรงอัดได้สูง แต่แตกหักง่ายเมื่อถูกกระทำด้วยแรงดึงจึงมีการนำเหล็กเส้น ซึ่งเป็นโลหะที่มีความเหนียว สามารถทนแรงดึงสูงมาก ทำหน้าที่เสริมแรงให้แก่คอนกรีต จึงนิยมนำมา ใช้ในงานก่อสร้าง พลาสติกเสริมใยแก้วหรือไฟเบอร์กลาส (Fiberglass) ประกอบด้วยพลาสติกเป็นวัสดุเนื้อหลักที่มีข้อจำกัด ด้วยความแข็งแรงจึงใช้เส้นใยแก้วซึ่งเป็นเซรามิก ทำหน้าที่เสริมแรงเพิ่มความแข็งแรงและทน ต่อการกัดกร่อนให้แก่พลาสติก ยางเรเดียล เป็นวัสดุผสมซึ่งมียางเป็นเนื้อหลัก เสริมแรงด้วยผ้าใบ ที่ทำจากพอลิเอสเทอร์ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่ใช้เสริมหน้ายาง และหุ้มเส้นลวดซึ่งเป็นโลหะ จะทำให้ผู้โดยสารไม่ได้รับ แรงสั่นสะเทือนจากพื้นถนนมาก และในขณะเดียวกัน จะต้องรับแรงกระแทกได้ดี และทนต่อความร้อน
ในปัจจุบันมีการใช้ผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ซึ่งได้จากพอลิเมอร์สังเคราะห์และวัสดุผสมที่ได้จากการสังเคราะห์ กันอย่างกว้างขวาง ซึ่งผลิตภัณฑ์เหล่านั้นไม่สามารถย่อยสลายได้ด้วยวิธีทางชีววิทยา (Non-biodegradable) จึงเกิดการสะสมของขยะตกค้างเป็นจำนวนมาก จึงมีการรณรงค์เกี่ยวกับแนวทางการใช้พอลิเมอร์สังเคราะห์ อย่างคุ้มค่าและส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด 3 แนวทาง ดังนี้ ผลกระทบจากการใช้วัสดุประเภทพอลิเมอร์ เซรามิก และวัสดุผสม 1. ลดการใช้ (Reduce) เป็นการลดการใช้ผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์สังเคราะห์ให้น้อยลง เช่น ใช้ถุงผ้าแทน การใช้ถุงพลาสติก 2. การใช้ซ้ำ (Reuse) เป็นการนำผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์สังเคราะห์ที่ผ่านการใช้งานแล้ว แต่ยังมีคุณภาพ ดีอยู่กลับมาใช้ใหม่อีกครั้ง เช่น การใช้กระดาษให้ครบทั้ง 2 หน้า 3. การนำกลับมาใช้ใหม่ (Recycle) เป็นการนำผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์สังเคราะห์ที่เคยผ่านการใช้งาน แล้วมาผ่านการแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ใหม่ เพื่อนำกลับมาใช้อีกครั้ง
สมาคมอุตสาหกรรมพลาสติกแห่งสหรัฐอเมริกาได้มีการกำหนดสัญลักษณ์ เพื่อแสดงประเภทพลาสติก ที่สามารถนำกลับมาแปรรูปใหม่ได้ ดังนี้ หมายเลข 3 โพลิไวนิลคลอไรด์ (Polyvinyl Chloride ; PVC ; V) เช่น ท่อน้ำประปา สายยางใส แผ่นฟิล์มสำหรับห่ออาหาร หมายเลข 4 โพลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นต่ำ (Low Density Polyethylene ; LDPE) เช่น ฟิล์มห่ออาหารและห่อของ ถุงเย็นสำหรับบรรจุอาหาร หมายเลข 5 โพลิโพรพิลีน (Polypropylene ; PP) เช่น ภาชนะบรรจุอาหาร เช่น กล่อง ชาม จาน ถัง ตะกร้า หมายเลข 6 โพลิสไตรีน (Polystyrene ; PS) เช่น ภาชนะบรรจุของใช้ต่าง ๆ หรือกล่องโฟมบรรจุอาหาร หมายเลข 7 OTHER ไม่ได้มีการระบุชื่อจำเพาะ ซึ่งไม่ใช้พลาสติก 6 ชนิด ที่กล่าวมา เช่น โพลิคาร์บอเนต (PC) หมายเลข 2 โพลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นสูง (High Density Polyethylene ; HDPE) เช่น ขวดโยเกิร์ต ขวดบรรจุผงซักฟอก ขวดยาสระผม หมายเลข 1 โพลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต (Polyethylene Terephthalate ; PETE ; PET) เช่น ขวดน้ำ ขวดน้ำอัดลม ขวดน้ำมัน
นอกจากนี้การใช้ผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายไม่ได้เช่น โฟม พลาสติก แก้ว ซึ่งมีปริมาณการใช้งานมากจึง เกิดขยะมูลฝอยสูงขั้นตามไปด้วย ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม รวมทั้งเป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของสัตว์ที่เป็นพาหะ นำโรค ดังนั้นการคัดแยกขยะ โดยทิ้งลงถังให้ถูกประเภท จึงเป็นอีกแนวทางในการแก้ปัญหาดังกล่าวที่ทำได้ ง่ายและสามารถร่วมกันทำได้ โดยแบ่งออกเป็นประเภทต่าง ๆ ได้ดังนี้ ถังขยะสีเหลือง สำหรับขยะรีไซเคิลหรือขยะที่นำไปแปรรูปได้ เช่น แก้ว กระดาษ ขวดพลาสติก กระป๋องเครื่องดื่ม ถังขยะสีเขียว สำหรับขยะที่ย่อยสลาย สามารถนำไปหมักเป็นปุ๋ย เช่น เศษผัก เปลือกผลไม้ เศษอาหาร ใบไม้ ถังขยะสีฟ้า สำหรับขยะที่ย่อยสลายยากและไม่คุ้มค่าสำหรับการนำ กลับมาใช้ประโยชน์ใหม่ เช่น ห่อพลาสติกใส่ขนม ซองบะหมี่กึ่งสำเร็จรูป โฟมบรรจุอาหาร ถังขยะสีแดง สำหรับขยะอันตรายหรือขยะที่มีพิษต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม เช่น หลอดไฟฟ้า ถ่านไฟฉาย กระป๋องสเปรย์กระป๋องยาฆ่าแมลง
บทที่ 1 วงจรไฟฟ้าอย่างง่าย สัญลักษณ์ทางไฟฟ้า หน่วยการเรียนรู้ที่ 6 ไฟฟ้า
สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ดังนี้ 1. วงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม (Series Circuit) เป็นการต่อวงจรไฟฟ้าที่มีการต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าแบบเรียงต่อกัน ทำให้กระแสไฟฟ้าที่ผ่านอุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละตัวจะเท่ากัน แต่ความต่างศักย์ไฟฟ้าคร่อมอุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละตัว อาจไม่เท่ากันขึ้นอยู่กับความต้านทานไฟฟ้าของอุปกรณ์นั้น อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีความต้านทานไฟฟ้ามากกว่า ก็ จะมีความต่างศักย์ไฟฟ้าน้อยกว่า โดยความต่างศักย์ไฟฟ้าที่คร่อมอุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละตัวรวมกันจะเท่ากับความ ต่างศักย์ไฟฟ้ารวมของวงจร 2. วงจรไฟฟ้าแบบขนาน (Parallel Circuit) เป็นการต่อวงจรไฟฟ้าที่มีการต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าแบบคร่อมกัน ทำให้ความต่างศักย์ไฟฟ้าคร่อมอุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละตัวจะเท่ากันเนื่องจากอุปกรณ์ไฟฟ้าทุกตัวจะมีจุด ที่มี ศักย์ไฟฟ้าสูงร่วมกันและจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำร่วมกัน แต่กระแสไฟฟ้าที่ผ่านอุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละตัวไม่เท่ากัน โดย กระแสไฟฟ้าจะมีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความต้านทานไฟฟ้าของอุปกรณ์นั้น อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีความ ต้านทานไฟฟ้ามากจะมีกระแสไฟฟ้าผ่านน้อยกว่าอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีความต้านทานไฟฟ้าน้อยโดยกระแสไฟฟ้าที่ ผ่านอุปกรณ์แต่ละตัวรวมกันจะเท่ากับกระแสไฟฟ้ารวมของวงจรไฟฟ้า 3. วงจรไฟฟ้าแบบผสม (Compound Circuit) เป็นการนำอุปกรณ์ไฟฟ้ามาต่อวงจรไฟฟ้าโดยการต่อ รวมกันระหว่างวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรมกับวงจรไฟฟ้าแบบขนาน การต่อวงจรไฟฟ้า
อุปกรณ์หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าโดยทั่วไปจะทำงานได้เมื่อมีไฟฟ้าไหลผ่าน การไหลของไฟฟ้าเกิดจาก การ เคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า เมื่อประจุไฟฟ้าเกิดการเคลื่อนที่จะก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้า (Electric Current) และ เมื่อเราเชื่อมต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าต่าง ๆ เข้าด้วยกันจะก่อให้เกิดวงจรไฟฟ้า (Electric Circuit) แต่หาก เขียน วงจรไฟฟ้าโดยใช้สัญลักษณ์แทนอุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละตัวในวงจรไฟฟ้า เรียกว่า แผนภาพวงจรไฟฟ้า (Electrical Circuit Diagram) กระแสไฟฟ้า เกิดจากการที่ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่จากตำแหน่งหนึ่งไปอีกตำแหน่งหนึ่งภายใน เส้นลวดตัวนำเป็นการเคลื่อนที่แบบต่อเนื่อง ขณะนำเอาวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าต่างกันมาสัมผัสกัน โดยประจุไฟฟ้า จะเคลื่อนที่จากวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าลบไปยังวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าบวก กระแสไฟฟ้าเราสามารถเขียนแทนด้วย สัญลักษณ์ I มีหน่วยเป็น แอมแปร์ (Ampere ; A) เราสามารถวัดกระแสไฟฟ้าในวงจรได้โดยการต่อ แอมมิเตอร์ (Ammeter) เข้าไปในวงจร โดยการ ต่อวงจรเข้ากับแอมมิเตอร์จะเป็นการต่อแบบอนุกรมเพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลเข้าแอมมิเตอร์ทางขั้วบวก (+) และออกทางขั้วลบ (-) ถ้าหากต่อสลับขั้วกันเข็มของแอมมิเตอร์จะเบนไปในทิศทางตรงกันข้าม (แอนะล็อก) หรืออาจมีค่าตัวเลขติดลบ (ดิจิตอล) ซึ่งอาจทำให้แอมมิเตอร์เสียหายได้ กระแสไฟฟ้า (Electric Current)
กระแสไฟฟ้าแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้ 1. กระแสตรง (Direct Current ; DC) เป็นกระแสไฟฟ้าที่มีทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าในทิศทางเดียว ตลอดเวลา ซึ่งปกติกระแสไฟฟ้าจะไหลจากจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าสูงกว่าไปยังจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่า หรือไหลจาก ขั้วบวกของแหล่งกำเนิดผ่านวงจรไฟฟ้าไปยังขั้วลบของแหล่งกำเนิดตลอดเวลาไม่มีการไหลย้อนกลับสามารถ นำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลาย 2. กระแสสลับ (Alternation Current ; AC) เป็นกระแสไฟฟ้าที่มีทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้ากลับไป กลับมาอย่างรวดเร็ว หรือกระแสไฟฟ้าไหลสลับขั้วตลอดเวลา สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลาย ความต่างศักย์เป็นปริมาณทางไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับพลังงานที่ใช้ในการย้ายประจุไฟฟ้าจากตำแหน่ง หนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่ง คำนี้มักใช้เป็นคำย่อของคำว่า ความต่างศักย์ไฟฟ้า (Voltage) อาจกล่าวได้ว่า ความต่างศักย์ คือ ความแตกต่างของพลังงานไฟฟ้าต่อหน่วยประจุระหว่างจุด 2 จุด ซึ่งทำให้เกิดการไหลของ ประจุโดยประจุไฟฟ้าจะไหลจากจุดที่มีระดับพลังงานศักย์ไฟฟ้าสูงกว่าไปยังจุดที่มีระดับพลังงานศักย์ไฟฟ้าต่ำ กว่าจะหยุดไหลก็ต่อเมื่อศักย์ไฟฟ้าของทั้ง 2 จุด เท่ากัน ความต่างศักย์ไฟฟ้าเขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ V มี หน่วยเป็น โวลต์ (Volt ; V) เราสามารถวัดความต่างศักย์ในวงจรได้โดยการต่อโวลต์มิเตอร์ (Voltmeter) เข้าไปในวงจร ซึ่งการ ต่อโวลต์มิเตอร์เข้าไปในวงจรนั้น จะต่อวงจรแบบขนานคร่อมจุด 2 จุด ที่ต้องการวัด โดยจะต้องต่อขั้วบวกของ โวลต์มิเตอร์เข้ากับขั้วบวกของวงจร เช่นเดียวกันจะต้องต่อขั้วลบของโวลต์มิเตอร์เข้ากับขั้วลบของวงจร ‘ ความต่างศักย์ไฟฟ้า/ความต่างศักย์ (Voltage/Potential Difference)
1. กฎของโอห์มและความต้านทาน ในวงจรไฟฟ้าเมื่อมีความต่างศักย์ตกคร่อมอุปกรณ์ไฟฟ้าหรือมี ความต่างศักย์ระหว่างจุด 2 จุด บนตัวนำโลหะใด ๆ จะมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านอุปกรณ์หรือตัวนำโลหะนั้นด้วย ถ้าความต่างศักย์ระหว่างจุด 2 จัด เปลี่ยนแปลงไป จะส่งผลให้ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเปลี่ยนแปลงไป ด้วย จะได้กราฟเส้นตรงแสดงความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์ไฟฟ้า ดังนี้ จากกราฟระหว่างกระแสไฟฟ้า (I) และความต่างศักย์ไฟฟ้า (V) เป็นกราฟเส้นตรง แสดงว่าถ้าความ ต่างศักย์ไฟฟ้าเพิ่มกระแสไฟฟ้าก็จะเพิ่มตาม โดยที่อัตราส่วนระหว่างความต่างศักย์ไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้ามี ค่าคงที่ โดนเรียกค่าคงที่นี้ว่า ความต้านทานไฟฟ้า (Resistance) มีสัญลักษณ์เป็น R มีหน่วยเป็นโวลต์ต่อ แอมแปร์หรือโอห์ม (Ohm ; Ω) ดังสมการต่อไปนี้ ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้ากับความต่างศักย์ = =
เมื่อต่อแอมมิเตอร์และโวลต์มิเตอร์เข้ากับวงจรไฟฟ้า ค่าที่อ่านได้จากมิเตอร์ ทั้งสองเป็น 300 mA และ 4.5 V ลวดตัวนำนี้มีความต้านทานไฟฟ้าเท่าใด แนวคิด ความต่างศักย์ไฟฟ้าของลวดตัวนำ V = 4.5 V และกระแสไฟฟ้าไฟฟ้า I = 300 mA หรือ 0.3 A จากความสัมพันธ์ V = IR สามารถหาความต้านทานไฟฟ้าได้เป็น 4.5 V = (0.3 A)R 4.5 V = R 0.3 A R = 15 Ω ดังนั้น ค่าความต้านทานไฟฟ้าของลวดตัวนำเท่ากับ 15 Ω ตัวอย่างโจทย์ที่ 2 ถ้ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านหลอดไฟฟ้าเท่ากับ 0.2 แอมแปร์ ความต้านทาน ของหลอดไฟฟ้าเป็น 30 โอห์ม ค่าที่อ่านได้เมื่อต่อโวลต์มิเตอร์คร่อม หลอดไฟฟ้าจะเป็นค่าของปริมาณใด และมีค่าเป็นเท่าใด แนวคิด ความต้านทานไฟฟ้าของหลอดไฟฟ้าเท่ากับ R = 30 Ω กระแสไฟฟ้า I = 0.2 A จากความสัมพันธ์V = IR สามารถหาความต่างศักย์ไฟฟ้าได้เป็น V = 0.2 A × 30 Ω V = 6 V ดังนั้น ค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าของหลอดไฟฟ้าเท่ากับ 6 โวลต์ ตัวอย่างโจทย์ที่ 2 ตัวอย่างโจทย์ที่1
ปัจจัย ความต้านทาน น้อยกว่า มากกว่า ชนิดของตัวนำ ทองแดง เหล็ก ความยาวของตัวนำ (L1 < L2 ) L1 L2 พื้นที่หน้าตัดของตัวนำ (A1 > A2 ) A1 A2 อุณหภูมิของตัวนำ (T1 < T2 ) T1 = 25 องศาเซลเซียส T2 = 100 องศาเซลเซียส 2. ตัวต้านทาน (Resistor) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่จำเป็นในวงจรไฟฟ้า โดยมีหน้าที่หลักในการควบคุม ปริมาณกระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์ในวงจรไฟฟ้าให้เหมาะกับการใช้งาน รวมถึงหน้าที่อื่น ๆ เช่น เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อน ตรวจวัดอุณหภูมิ สวิตช์เปิดปิดด้วยแสง ทั้งนี้ อาจขึ้นอยู่กับวงจร และสมบัติเฉพาะของตัวต้านทานนั้น ๆ โดยตัวต้านทานที่นิยมใช้ในวงจรไฟฟ้าส่วนใหญ่เป็นชนิดที่เรียกว่า ตัวต้านทานค่าคงที่ (Fixed Resistor) ปัจจัยที่มีผลต่อความต้านทาน
ตัวต้านทานค่าคงที่จะมีแถบสีบนตัวต้านทาน ซึ่งจะบอกความต้องการของตัวต้านทานนั้น ๆ หาก ต้องการทราบค่าความต้านทานทำได้โดยการอ่านแถบสีบนตัวต้านทาน ส่วนใหญ่แถบสีบนตัวต้านทานจะมี 4 แถบ โดยการอ่านแถบสีบนตัวต้านทานเริ่มต้นจากหาแถบสีที่ 1 โดยมีหลักในการพิจารณา คือ แถบสีที่ 1 2 และ 3 จะมีระยะห่างของแต่ละแถบสีเท่ากัน ทำให้ทราบได้ว่า แถบสีที่มีระยะห่างมากกว่าแถบสีอื่น หรืออยู่ ห่างจากแถบสีอื่น คือ แถบสีที่ 4 จากนั้นนำแถวสีของตัวต้านทานมาเทียบกับตาราง ดังนี้ แถบสี แถบสีที่ 1 ตัวตั้งหลักที่ 1 แถบสีที่ 2 ตัวตั้งหลักที่ 2 แถบสีที่ 3 ตัวคูณ แถบสีที่ 4 ความคลาดเคลื่อน ดำ 0 0 1 - น้ำตาล 1 1 101 ± 1% แดง 2 2 102 ± 2% ส้ม 3 3 103 - เหลือง 4 4 104 - เขียว 5 5 105 ± 0.5% น้ำเงิน 6 6 106 ± 0.25% ม่วง 7 7 107 ± 0.1% เทา 8 8 108 ± 0.05% ขาว 9 9 109 - ทอง - - 10-1 ± 5% เงิน - - 10-2 ± 10% ไม่มีสี - - - ± 20% รหัสสีของแถบสีบนตัวต้านทาน
วิธีทำ เมื่อพิจารณาแถบสีบนตัวต้านทานจากภาพ เทียบกับตารางแสดงรหัสของแถบสีบนตัวต้านทาน จะได้ว่า แถบสีที่ 1 2 3 4 สี แดง แดง เหลือง เทา รหัสสี 2 2 104 ± 0.05% จะได้ว่า R = 22 × 104 Ω ± 0.05% R = 220,000 Ω ± 0.05% R = 220,000 Ω ± 110 Ω ดังนั้น ความต้านทานของตัวต้านทานนี้เท่ากับ 220,000 โอห์ม และมีความคลาดเคลื่อนร้อยละ 0.05 หรือ 110 โอห์ม แสดงว่าตัวต้านทานนี้มีความต้านทานอยู่ในช่วง 220,110 – 279,890 โอห์ม วิธีทำ เมื่อพิจารณาแถบสีบนตัวต้านทานจากภาพ เทียบกับตารางแสดงรหัสของแถบสีบนตัวต้านทาน จะได้ว่า แถบสีที่ 1 2 3 4 สี น้ำตาล ดำ แดง ทอง รหัสสี 1 0 102 ± 5% จะได้ว่า R = 10 × 102 Ω ± 5% R = 1,000 Ω ± 5% R = 1,000 Ω ± 50 Ω ดังนั้น ความต้านทานของตัวต้านทานนี้เท่ากับ 1,000 โอห์ม และมีความคลาดเคลื่อนร้อยละ 5 หรือ 50 โอห์ม แสดงว่าตัวต้านทานนี้มีความต้านทานอยู่ในช่วง 950 – 1,050 โอห์ม ตัวอย่างการอ่านค่าตัวต้านทาน 1 ตัวอย่างการอ่านค่าตัวต้านทาน 2
ตัวต้านทานปรับค่าได้ (Variable Resistor) เป็นตัวต้านทานที่สามารถปรับเปลี่ยนค่าความต้านทานได้ ตลอดเวลา ตัวต้านทานชนิดนี้มีทั้งที่ใช้กับกระแสไฟฟ้าต่ำ เรียกว่า โพเทนชิออมิเตอร์ (Potentiometer) โดยทั่วไปอาจเรียกว่า โวลุม (Volume) และใช้กับกระแสไฟฟ้าสูง เรียกว่า รีโอสตัต (Rheostat) ตัวต้านทานที่เปลี่ยนค่าตามปริมาณแสง (Light Dependent Resistor ; LDR) เป็นตัวต้านทานที่มีค่า ความต้านทานเปลี่ยนแปลงไปตามความเข้มแสงหรือปริมาณแสงที่ตกกระทบ ทำจากสารกึ่งตัวนำ (Semiconductor) เช่น แคดเมียมซัลไฟด์ (CdS) โดยตัวต้านทานชนิดนี้อาจเรียกว่า โฟโตรีซิสเตอร์ (Photo Resistor) กล่าวคือ ตัวต้านทานชนิดนี้มีความต้านทานสูงในที่มืดและมีความต้านทานต่ำในที่สว่าง จึงนิยมใช้เป็นตัวรับรู้แสง (Light Sensor) แบบหนึ่ง สามารถนำไปใช้เป็นสวิตช์ควบคุมการทำงานของวงจร
ตัวต้านทานที่เปลี่ยนค่าตามอุณหภูมิ (Thermistor) เป็นตัวต้านทานที่มีค่าความต้านทานปรับเปลี่ยนตาม อุณหภูมิของสภาพแวดล้อม นิยมใช้เป็นตัวรับรู้อุณหภูมิ สามารถนำไปใช้ควบคุมการทำงานของวงจรต่าง ๆ โดยตัวต้านทานชนิดนี้แบ่งออกเป็น 2 แบบ ได้แก่ - เทอร์มิสเตอร์แบบเอ็นทีซี (Negative Temperature Coefficient ; NTC) เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์แบบเอ็นทีซีจะลดลง และเมื่ออุณหภูมิต่ำลงความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ แบบเอ็นทีซีจะเพิ่มขึ้น - เทอร์มิสเตอร์แบบพีทีซี (Positive Temperature Coefficient ; PTC) เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์แบบพีทีซีจะเพิ่มขึ้น และเมื่ออุณหภูมิต่ำลงความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ แบบพีทีซีจะลดลง ตัวต้านทานที่เปลี่ยนค่าแรงตามแรงดันไฟฟ้า (Voltage Dependent Resistor ; VDR) หรือเรียกว่า วาริสเตอร์ (Varistor) เป็นตัวต้านทานที่มีค่าความต้านทานปรับเปลี่ยนตามแรงดันไฟฟ้า เมื่อกระแสไฟฟ้า หรือแรงดันไฟฟ้ามากเกินกว่าปกติ วาริสเตอร์จะทำหน้าที่แบ่งกระแสไฟฟ้าหรือลดแรงดันไฟฟ้า เพื่อป้องกัน อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต่ออยู่ในวงจรไฟฟ้าไม่ให้เกิดความเสียหาย
เป็นการนำตัวต้านทานที่มากกว่า 1 ตัว มาต่อรวมกันในวงจรไฟฟ้า เพื่อให้ได้ความต้านทานรวมตามที่ ต้องการในการใช้งาน โดนความต้านทานที่ได้จากการต่อตัวต้านทานรวมกัน เรียกว่า ความต้านทานสมมูล (Equivalent Resistance) โดยการต่อตัวต้านทานมี 3 วิธี ได้แก่ 1. การต่อตัวต้านทานแบบอนุกรม (Series Circuit) เป็นการนำตัวต้านทานมากกว่า 1 ตัว มาเรียงต่อกัน โดยปลายข้างหนึ่งของตัวต้านทานตัวหนึ่งต่อกับปลายข้างหนึ่งของตัวต้านทานอีกหนึ่งตัว จากแผนภาพวงจรไฟฟ้า จะเห็นได้ว่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทานที่มีความต้านทานเท่ากับ R1 R2 และ R3 จะเท่ากับ I1 I2 และ I3 ตามลำดับ และเท่ากับกระแสไฟฟ้าในวงจรที่ไหลผ่านตัวต้านทาน จึงได้ว่า Iรวม = I1 = I2 = I3 ส่วนความต่างศักย์รวมในวงจรจะมีค่าเท่ากับผลรวมของความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างปลายทั้ง 2 ข้างของตัวต้านทานแต่ละตัว ดังนั้น Vรวม = V1 + V2 + V3 ดังนั้นจากความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้ากับ ความต่างศักย์หรือกฎของโอห์ม (V = IR) จะได้ว่า ผลสรุปการหาค่า V I และ R ของการต่อตัวต้านทานแบบอนุกรม I V R สูตร Iรวม = I1 = I2 = I3 Vรวม = V1 + V2 + V3 Rรวม = R1 + R2 + R3 IรวมRรวม = I1R1 + I2R2 + I3R3 กระแสไฟฟ้าในวงจรเท่ากัน IRรวม = IR1 + IR2 + IR3 จะได้ว่า Rรวม = R1 + R2 + R3 การต่อตัวต้านทาน
แนวคิด ความต้านทานไฟฟ้าของหลอดไฟฟ้าที่ 1 R1 = 3 Ω ความต้านทานไฟฟ้าของหลอดไฟฟ้าที่ 2 R2 = 6 Ω ความต้านทานไฟฟ้าของหลอดไฟฟ้าที่ 3 R3 = 9 Ω จากความสัมพันธ์Rรวม = R1 + R2 + R3 สามารถหาความต่างศักย์ไฟฟ้าได้เป็น Rรวม = R1 + R2 + R3 Rรวม = 3 Ω + 6 Ω + 9 Ω Rรวม = 18 Ω ดังนั้น ความต้านทานสมมูลของตัวต้านทาน 3 ตัว ที่ต่อกันแบบอนุกรม เท่ากับ 18 โอห์ม แนวคิด ความต้านทานไฟฟ้าของหลอดไฟฟ้าที่ 1 R1 = 10 Ω ความต้านทานไฟฟ้าของหลอดไฟฟ้าที่ 2 R2 = 5 Ω จากความสัมพันธ์Rรวม = R1 + R2 สามารถหาความต่างศักย์ไฟฟ้าได้เป็น Rรวม = R1 + R2 Rรวม = 10 Ω + 5 Ω Rรวม = 15 Ω ดังนั้น ความต้านทานสมมูลของตัวต้านทาน 3 ตัว ที่ต่อกันแบบอนุกรม เท่ากับ 15 โอห์ม R1 = 3 Ω R2 = 6 Ω R3 = 9 Ω R1 = 10 Ω R2 = 5 Ω ตัวอย่างโจทย์ที่ 1 ตัวอย่างโจทย์ที่ 2
2. การต่อตัวต้านทานแบบขนาน (Parallel Circuit) เป็นการนำตัวต้านทานมากกว่า 1 ตัวมาเรียงต่อกัน โดยรวบปลายของตัวต้านทานแต่ละตัวรวมกันไว้ที่จุดเดียวกันไว้ที่จุดเดียวกันทั้ง 2 ข้าง จากแผนภาพวงจรไฟฟ้า จะเห็นได้ว่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลมาจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้าจะแยกไปยัง ตัวต้านทานที่มีความต้านทานเท่ากับ R1 R2 และ R3 จะเท่ากับ I1 I2 และ I3 ตามลำดับ กล่าวคือ กระแสไฟฟ้าใน วงจรเท่ากับผลรวมของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทานแต่ละตัว จึงได้ว่า Iรวม = I1 + I2 + I3 ส่วนความต่าง ศักย์รวมในวงจรจะมีค่าเท่ากับความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างปลายทั้ง 2 ข้างของตัวต้านทานแต่ละตัว ดังนั้น Vรวม = V1 = V2 = V3 ดังนั้นจากความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้ากับความต่างศักย์หรือกฎของโอห์ม (V = IR) จะได้ว่า ผลสรุปการหาค่า V I และ R ของการต่อตัวต้านทานแบบอนุกรม I V R สูตร Iรวม = I1 + I2 + I3 Vรวม = V1 = V2 = V3 1 Rรวม = 1 R1 + 1 R2 + 1 R3 = V1 R1 + V2 R2 + V3 R3 กระแสไฟฟ้าในวงจรเท่ากัน V( 1 Rรวม ) = V( 1 R1 + 1 R2 + 1 R3 ) จะได้ว่า 1 Rรวม = 1 R1 + 1 R2 + 1 R3
หากนำตัวต้านทานทั้ง 3 ตัว มาต่อกันแบบขนานกันดังรูป อยากทราบว่า จะมีความต้านทานสมมูลเท่ากับเท่าใด แนวคิด ความต้านทานไฟฟ้าของหลอดไฟฟ้าที่ 1 R1 = 3 Ω ความต้านทานไฟฟ้าของหลอดไฟฟ้าที่ 2 R2 = 6 Ω ความต้านทานไฟฟ้าของหลอดไฟฟ้าที่ 3 R3 = 9 Ω จากความสัมพันธ์ 1 Rรวม = 1 R1 + 1 R2 + 1 R3 สามารถหาความต่างศักย์ไฟฟ้าได้เป็น 1 รวม = 1 1 + 1 2 + 1 3 1 รวม = 1 3 + 1 6 + 1 9 1 รวม = 6+3+2 18 Ω = 11 18 Ω รวม = 18 Ω 11 = 1.64 Ω ดังนั้น ความต้านทานสมมูลของตัวต้านทาน 3 ตัว ที่ต่อกันแบบอนุกรม เท่ากับ 1.64 โอห์ม R2 = 6 Ω R1 = 3 Ω R3 = 9 Ω ตัวอย่างโจทย์
3. การต่อตัวต้านทานไฟฟ้าแบบผสม (Compound Circuit) เป็นการต่อความต้านทานไฟฟ้าที่มีทั้งต่อ แบบอนุกรมและแบบขนานรวมกันอยู่ในวงจรไฟฟ้าเดียวกัน การหาค่าความต้านทานรวมต้องหาความ ต้านทานรวมย่อย ๆ ที่ต่อในแบบอนุกรมและแบบขนานก่อนแล้วจึงคำนวณหาความต้านทานรวมทั้งหมด ตัวต้านทาน 5 ตัว มีความต้านทานเท่ากับ 2 โอห์ม 4 โอห์ม 5 โอห์ม 6 โอห์ม และ 6 โอห์ม ต่อเข้าด้วยกันดังภาพ ความต้านทานสมมูลเท่ากับเท่าใด แนวคิด ความต้านทานไฟฟ้าของหลอดไฟฟ้าที่ 1 R1 = 2 Ω ความต้านทานไฟฟ้าของหลอดไฟฟ้าที่ 2 R2 = 4 Ω ความต้านทานไฟฟ้าของหลอดไฟฟ้าที่ 3 R3 = 5 Ω ความต้านทานไฟฟ้าของหลอดไฟฟ้าที่ 4 R4 = 6 Ω ความต้านทานไฟฟ้าของหลอดไฟฟ้าที่ 5 R5 = 6 Ω วิธีทำ ความต้านทานรวม R1 กับ R2 เป็นการต่อวงจรแบบอนุกรม จากความสัมพันธ์R12 = R1 + R2 สามารถหาความต่างศักย์ไฟฟ้าได้เป็น R12 = R1 + R2 R12 = 2 Ω + 4 Ω R12 = 6 Ω R4 = 6 Ω R3 = 5 Ω R5 = 6 Ω R1 = 2 Ω R2 = 4 Ω ตัวอย่างโจทย์
จะได้ดังนี้ ความต้านทานรวม R3 R4และ R5 เป็นการต่อวงจรแบบขนาน จากความสัมพันธ์ 1 R35 = 1 R3 + 1 R4 + 1 R5 สามารถหาความต่างศักย์ไฟฟ้าได้เป็น 1 35 = 1 3 + 1 4 + 1 5 1 35 = 1 5 + 1 6 + 1 6 1 35 = 6+5+5 30 Ω = 16 30 Ω 35 = 30 Ω 16 = 1.875 Ω จะได้ดังนี้ จะเห็นได้ว่า ความต้านทานรวม R12 กับ R35 เป็นการต่อวงจรแบบอนุกรม จากความสัมพันธ์Rรวม = R12 + R35 สามารถหาความต่างศักย์ไฟฟ้าได้เป็น Rรวม = R12 + R35 R12 = 6 Ω + 1.875 Ω R12 = 7.875 Ω ดังนั้น ความต้านทานสมมูลของตัวต้านทาน 5 ตัว ที่ต่อกันแบบผสม เท่ากับ 7.875 โอห์ม R4 = 6 Ω R3 = 5 Ω R5 = 6 Ω R12 = 6 Ω R12 = 6 Ω R35 = 1.875 Ω
ในวงจรไฟฟ้ามีอุปกรณ์ไฟฟ้าหลายชนิดมากกว่า เซลล์ไฟฟ้า หลอดไฟฟ้า สวิตช์ สายไฟ ตัวต้านทาน แอมมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์ ที่นักเรียนได้เรียนไปก่อนหน้านี้ โดยอุปกรณ์ไฟฟ้าเหล่านั้นที่นำมาต่อเข้ากับ วงจรไฟฟ้า ล้วนแต่มีหน้าที่ที่แตกต่างกันในการทำงาน เพื่อให้วงจรไฟฟ้ามีประสิทธิภาพและการทำงานที่ ปลอดภัยมากยิ่งขึ้น ดังนี้ เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ทำหน้าที่ตัดวงจรไฟฟ้า เพื่อป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านมากเกินไป เมื่อมี กระแสไฟฟ้าไหลผ่านฟิวส์เกินกำเนิดจะเกิดความร้อนขึ้นที่ฟิวส์ ทำให้ฟิวส์หลอมละลาย (ฟิวส์ขาด) ดังนั้นฟิวส์ จึงช่วยป้องกันอันตรายจากไฟฟ้าลัดวงจรได้ การต่อฟิวส์ต้องต่อแบบอนุกรมกับวงจร ฟิวส์มีหลายชนิดโดยแต่ ละชนิดจะใช้งานแตกต่างกัน ดังนี้ - ฟิวส์เส้น เป็นฟิวส์ที่มีลักษณะเป็นเส้นเหมือนเส้นลวด นิยมใช้ตามบ้านเรือนและสะพานไฟ - ฟิวส์ขวดกระเบื้องหรือปลั๊กฟิวส์ นิยมใช้ตามบ้านเรือนและแผงไฟรวมในบ้าน - ฟิวส์ใบมีด ใช้ตามเสาไฟฟ้า - ฟิวส์หลอดแก้ว นิยมใช้ในวงจรไฟฟ้าของเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น โทรทัศน์ วิทยุ - ฟิวส์ก้ามปูหรือฟิวส์แผ่น ฟิวส์ชนิดนี้เป็นแผ่นโลหะผสม ปลายทั้งสองข้างมีขอเกี่ยวทำด้วยทองแดง นิยมใช้ติดแผงควบคุมไฟในอาคารใหญ่ โรงงาน และโรงเรียน - ฟิวส์อัตโนมัติหรือเซอร์กิต เบรกเกอร์ ฟิวส์อัตโนมัติจะตัดวงจรไฟฟ้าทันทีที่เกิดไฟฟ้าลัดวงจรหรือมี กระแสไฟฟ้าไหลในวงจรเกินกำหนด โดยการตัดวงจรไฟฟ้าจะไม่มีส่วนประกอบในฟิวส์อัตโนมัติเกิด การขาดหรือหลอมละลายเหมือฟิวส์อื่น ๆ เมื่อแก้ไขสาเหตุที่เกิดขึ้นได้แล้วก็สามารถยกสวิตช์ให้ กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ดังเดิมโดยไม่ต้องเปลี่ยนฟิวส์ใหม่ สัญลักษณ์ทางไฟฟ้า อุปกรณ์ไฟฟ้าและชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ฟิวส์ (Fuse)
เป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านทางเดียว และกั้นการไหลในทิศทางตรงกัน ข้าม ไดโอดทำจากสารกึ่งตัวนำ 2 ชนิด คือ สารกึ่งตัวนำชนิดพี (P-Type Semiconductor) และสารกึ่งตัวนำ ชนิดเอ็น (N-Type Semiconductor) ทำให้ไดโอดมี 2 ขั้ว คือ ขั้วแอโนดต่ออยู่กับสารกึ่งตัวนำชนิดพี และขั้ว แคโทดต่ออยู่กับสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น ไดโอดแบบกึ่งตัวนำมีหลายประเภท แต่ไดโอดที่สามารถพบเห็นกันได้ ทั่วไปในชีวิตประจำวันส่วนมากจะเป็นไดโอดเปล่งแสง (Light Emitting Diode) หรือส่วนใหญ่นิยมเรียกว่า แอลอีดี (LED) เป็นไดโอดที่มีสารเรืองแสงเป็นส่วนประกอบ ทำให้ไดโอดสามารถเปล่งแสงได้เมื่อได้รับ กระแสไฟฟ้า เป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำหน้าที่เก็บและคายประจุไฟฟ้า บางครั้งเรียกตัวเก็บประจุนี้ว่า คอนเดนเซอร์ (Condenser) เป็นชิ้นส่วนพื้นฐานสำคัญในงานอิเล็กทรอนิกส์และพบได้แทบทุกวงจร ตัวเก็บ ประจุประกอบด้วยแผ่นโลหะหรือแผ่นนำขนาน 2 แผ่น มีฉนวนคั่นกลางเรียกฉนวนนี้ว่า ไดอิเล็กตริก (Dielectric) ตัวเก็บประจุค่าคงที่ (Fixed Capacitor) เป็นตัวเก็บประจุที่ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ ตัวอย่างตัวเก็บประจุ ค่าคงที่ที่ใช้งานในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปมีหลายชนิด เช่น - ชนิดอิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte Capacitor) เป็นที่นิยมใช้กันมาก เพราะให้ค่าความจุสูง มีโครงสร้างภายในคล้ายกับแบตเตอรี่ นิยมใช้กับงานความถี่ต่ำหรือใช้สำหรับไฟฟ้ากระแสตรง - ชนิดเซรามิก (Ceramic Capacitor) เป็นตัวเก็บประจุที่ใช้เซรามิกเป็นฉนวน เป็นตัวเก็บประจุชนิด ไม่มีขั้วจึงทำให้ตัวเก็บประจุชนิดนี้มีค่าความจุสูง แต่มีขนาดเล็ก - ชนิดไมลาร์ (Mylar Capacitor) เป็นตัวเก็บประจุที่มีขนาดใหญ่กว่าชนิดเซรามิก เป็นตัวเก็บประจุที่ ไม่มีขั้วค่าความจุจะสูงกว่าชนิดเซรามิก นิยมใช้แทนชนิดเซรามิกในงานบางประเภท ตัวเก็บประจุ (Capacitor) ไดโอด (Diode)
เป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำ พัฒนามาจากไดโอดทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เป็นสวิตช์ ปิดและเปิดวงจรไฟฟ้าและควบคุมปริมาณกระแสไฟฟ้า ขยายหรือสลับสัญญาณไฟฟ้าหรือพลังงานไฟฟ้า ทรานซิสเตอร์มีหลักการทำงานโดยอาศัยกระแสไฟฟ้าจากวงจรภายนอกไปควบคุมตัวกำเนิดกระแสไฟฟ้า ภายในให้เปลี่ยนแปลงตามการทำงานของทรานซิสเตอร์ เพิ่มปรับขนาดกระแสไฟฟ้าขาออกที่มาจากแหล่งจ่าย แรงดัน การสร้างทรานซิสเตอร์ แบ่งตามโครงสร้างได้ 2 ชนิด ได้แก่ 1. ทรานซิสเตอร์ชนิดเอ็นพีเอ็น เป็นทรานซิสเตอร์ที่สร้างจากสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น ชนิดพี และชนิด เอ็นมาต่อเรียงกัน ตามลำดับ แล้วต่อสารจากแต่ละชิ้นส่วนออกมาเป็น 3 สาย เพื่อต่อกับวงจร สารกึ่งตัวนำ ชนิดพีซึ่งอยู่ตรงกลางจะเป็นจุดร่วม สารกึ่งตัวนำชนิดเอ็นตัวแรก (ขาอีมิตเตอร์) ทำหน้าที่จ่ายอิเล็กตรอน ซึ่ง จะไหลเป็นกระแสไฟฟ้าในวงจร อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ผ่านสารกึ่งตัวนำชนิดพี (ขาเบส) ทำหน้าที่เป็นตัว ควบคุมอิเล็กตรอนให้ไหลไปยังสารกึ่งตัวยนำชนิดเอ็นตัวถัดไป อิเล็กตรอนส่วนที่ผ่านขาเบสมาก็จะเคลื่อนที่ มายังสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็นตัวที่สอง (ขาคอลเล็กเตอร์) และกลายเป็นกระแสไฟฟ้าไหลในวงจรภายนอกต่อไป 2. ทรานซิสเตอร์ชนิดพีเอ็นพี เป็นทรานซิสเตอร์ที่สร้างจากสารกึ่งตัวนำชนิดพี ชนิดเอ็น และชนิดพี มาต่อเรียงกัน ตามลำดับ แล้วต่อสายจากแต่ละชิ้นส่วนออกมาเป็น 3 สาย เพื่อต่อกับวงจร สารกึ่งตัวนำชนิด เอ็นซึ่งอยู่ตรงกลางจะเป็นจุดร่วม สารกึ่งตัวนำชนิดพีตัวแรก (ขาอีมิตเตอร์) ทำหน้าที่จ่ายอิเล็กตรอน ซึ่งจะไหล เป็นกระแสไฟฟ้าในวงจร อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ผ่านสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น (ขาเบส) ทำหน้าที่เป็นตัวควบคุม อิเล็กตรอนให้ไหลไปยังสารกึ่งตัวนำชนิดพีตัวถัดไป อิเล็กตรอนส่วนที่ผ่านขาเบสมาก็จะเคลื่อนที่มายังสารกึ่ง ตัวนำชนิดพีตัวที่สอง (ขาคอลเล็กเตอร์) และกลายเป็นกระแสไฟฟ้าไหลในวงจรภายนอกต่อไป ทรานซิสเตอร์ (Transistor)