แบบฝึกทักษะการวิเคราะห์โจทย์ปัญหา เรื่อง ความร้อนกับการเปลี่ยนแปลงของ สสาร รายวิชาวิทยาศาสตร์2 รหัสวิชา ว21102 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 รายวิชาวิทยาศาสตร์2 รหัสวิชา ว21102 ระดบัช้นัมธัยมศึกษาปีที่ 1 โรงเรียนเพรักษมาตาวิทยา อ าเภอเมือง จังหวัดระยอง สา นักเขตพ้ืนที่การศกึษามธัยมศกึษาเขตชลบุรี ระยอง
แบบฝึกทักษะการวิเคราะห์โจทย์ปัญหา เรื่อง ความร้อนกับการเปลี่ยนแปลงของสสาร สำหรับนักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 1 จัดทำขึ้นเพื่อฝึกทักษะการวิเคราะห์โจทย์ปัญหาของนักเรียนในเรื่อง ความร้อนกับการ เปลี่ยนแปลงของสสาร เมื่อได้รับหรือสูญเสียความร้อน เมื่อนักเรียนผ่านการใช้แบบฝึกทักษะการวิเคราะห์โจทย์ปัญหา นักเรียนจะเกิดทักษะการวิเคราะห์โจทย์ ปัญหา และการคำนวณอย่างเป็นระบบ โดยใช้ขั้นตอนในการแก้โจทย์ปัญหาของโพลยาประกอบด้วย 4 ขั้นตอน ดังนี้ ขั้นที่ 1 การทำความเข้าใจโจทย์ปัญหา ขั้นที่ 2 การวางแผนการดำเนินการแก้โจทย์ปัญหา ขั้นที่ 3 การดำเนินการตามแผน ขั้นที่ 4 ตรวจสอบผลลัพธ์ ขั้นตอนการวิเคราะห์แก้โจทย์ปัญหา แผนภาพขั้นตอนในการแก้โจทย์ปัญหาตามขั้นตอนการแก้โจทย์ปัญหาของโพลยา (Polya, 1945: 5; Wilson et al., 1993: 60) คำชี้แจง
ปริมาณความร้อน มวลของสาร และความร้อนจำเพาะ เป็นปัจจัยที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของ สาร ถ้าเราให้ความร้อนแก่สสารแต่ละชนิดที่มีมวล 1 หน่วยเท่ากัน ให้มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 หน่วยเท่ากัน จะพบว่า ใช้ปริมาณความร้อนที่แตกต่างกัน ปริมาณความร้อนนี้เรียกว่า ความร้อนจำเพาะของสาร (specific heat) มี หน่วยเป็น แคลอรี/กรัม องศาเซลเซียส หรือจูล/กรัม องศาเซลเซียส หรือ จูล/กิโลกรัม เคลวิน สัญลักษณ์ของ ความร้อนจำเพาะของสาร คือ C ซึ่งค่าความร้อนจำเพาะเป็นค่าเฉพาะตัวของสาร สารแต่ละชนิดมีค่าความร้อน จำเพาะแตกต่างกันดังตาราง ตารางที่ 1 ความร้อนจำเพาะของสาร หมายเหตุ : 1 แคลอรี = 4.18 จูล จากตาราง เงินมีค่าความร้อนจำเพาะ 0.06 แคลอรี/กรัม องศาเซลเซียส หมายความว่า ต้องใช้ความร้อน 0.06 แคลอรี ในการทำให้เงินมวล 1 กรัม มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 องศาเซลเซียส สำหรับน้ำที่มีค่าความร้อนจำาเพาะ 1 แคลอรี/กรัม องศาเซลเซียส หมายความว่า ต้องใช้ความร้อน 1 แคลอรีในการทำให้น้ำมวล 1 กรัม มีอุณหภูมิ เพิ่มขึ้น 1 องศาเซลเซียส ความร้อนกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสสาร
สามารถหาปริมาณความร้อนที่ทำให้สสารเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและคำนวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องโดย สมการ ดังนี้ ตัวอย่างการคำนวณที่ 1. ต้องให้ปริมาณความร้อนแก่น้ำกี่แคลอรี เพื่อทำให้น้ำที่มีมวล 100 g มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น จาก 20 ํC เป็น 50 ํC (ความร้อนจำเพาะของน้ำมีค่า 1 cal/g ํC) ขั้นที่ 1. อ่านโจทย์ ขั้นที่ 2. แปลโจทย์ - ให้ปริมาณความร้อนแก่น้ำ ตัวแปรคือ Q = ? cal - น้ำมวล ตัวแปรคือ m = 100 g - อุณหภูมิของน้ำต่ำสุด ตัวแปรคือ t1 = 20 ํC - อุณหภูมิของน้ำสูงสุด ตัวแปรคือ t2 = 50 ํC - อุณหภูมิของน้ำที่เปลี่ยนแปลงไป ตัวแปรคือ Δt = t2 - t1 = 50 ํC – 20 ํC - ความร้อนจำเพาะของน้ำ ตัวแปรคือ C = 1 cal/g ํC ขั้นที่ 3. แทนค่าในสมการ จากสมการ Q = mcΔt แทนค่า Q = 100 g x 1 cal/g ํC x (50 ํC – 20 ํC) Q = 100 g x 1 cal/gํC x 30 ํC Q = 3,000 cal ขั้นที่ 4 สรุป ดังนั้น ต้องให้ปริมาณความร้อนแก่น้ำ 3,000 cal น้ำมวล 100 g มีอุณหภูมิ 20 ํC เปลี่ยนอุณหภูมิเป็น 50 ํC
ตัวอย่างการคำนวณที่ 2. ปริมาณความร้อนที่น้ำมวล 50 g สูญเสียไป เมื่ออุณหภูมิลดลงจาก 100 ํC เป็น 40 ํC เป็นเท่าใด (ความร้อนจำเพาะของน้ำมีค่า 1 cal/g ํC) ขั้นที่ 1. การทำความเข้าใจโจทย์ปัญหา ขั้นที่ 2. การวางแผนการดำเนินการแก้โจทย์ปัญหา - ปริมาณความร้อนที่น้ำสูญเสียไป ตัวแปรคือ Q = ? cal - น้ำมวล ตัวแปรคือ m = 50 g - อุณหภูมิของน้ำต่ำสุด ตัวแปรคือ t1 = 40 ํC - อุณหภูมิของน้ำสูงสุด ตัวแปรคือ t2 = 100 ํC - อุณหภูมิของน้ำที่เปลี่ยนแปลงไป ตัวแปรคือ Δt = t2 - t1 = 100 ํC – 40 ํC - ความร้อนจำเพาะของน้ำ ตัวแปรคือ C = 1 cal/g ํC ขั้นที่ 3. การดำเนินการตามแผน จากสมการ Q = mcΔt แทนค่า Q = 50 g x 1 cal/g ํC x (100 ํC – 40 ํC) Q = 50 g x 1 cal/gํC x 60 ํC Q = 3,000 cal ขั้นที่ 4 ตรวจสอบผลลัพธ์ ดังนั้น น้ำสูญเสียความร้อน 3,000 cal **************************************************************************************************** น้ำมวล 50 g อุณหภูมิลดลง 100 ํC เปลี่ยนอุณหภูมิเป็น 40 ํC
กิจกรรมที่ 1 การคำนวณปริมาณความร้อนที่ทำให้อุณหภูมิของสสารเปลี่ยนแปลง คำชี้แจง จงแสดงวิธีทำการคำนวณหาปริมาณความร้อนที่ทำให้สสารเปลี่ยนอุณหภูมิให้ถูกต้อง 1. ต้องให้ปริมาณความร้อนแก่น้ำกี่แคลอรี เพื่อทำให้น้ำที่มีมวล 200 กรัม มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 40 ํC เป็น 80 ํC (ความร้อนจำเพาะของน้ำมีค่า 1 cal/g ํC) ขั้นที่ 1. การทำความเข้าใจโจทย์ปัญหา ขั้นที่ 2. การวางแผนการดำเนินการแก้โจทย์ปัญหา - ให้ปริมาณความร้อนแก่น้ำ ตัวแปรคือ Q = ? cal - น้ำมีมวล ตัวแปรคือ m = ................g - อุณหภูมิของน้ำต่ำสุด ตัวแปรคือ t1 = …………….. ํC - อุณหภูมิของน้ำสูงสุด ตัวแปรคือ t2 = ……………… ํC - อุณหภูมิของน้ำที่เปลี่ยนแปลงไป ตัวแปรคือ Δt = t2 - t1 = …………..ํC – …………..ํC - ความร้อนจำเพาะของน้ำ ตัวแปรคือ C = …………..cal/g ํC ขั้นที่ 3. การดำเนินการตามแผน จากสมการ Q = mcΔt แทนค่า Q = ………….. g x ………….. cal/g ํC x (…………..ํC – …………..ํC) Q = ………….. g x ………….. cal/gํC x …………..ํC Q = …………………..cal ขั้นที่ 4 ตรวจสอบผลลัพธ์ ดังนั้น ต้องให้ปริมาณความร้อนแก่น้ำ..............................cal
2. ความร้อนที่ทองสูญเสียมีค่ากี่แคลอรี เมื่อทองมวล 100 g มีอุณหภูมิลดลงจาก 50 ํC เป็น 20 ํC (ความร้อนจำเพาะของทองมีค่า 0.03 cal/g ํC) ขั้นที่ 1. การทำความเข้าใจโจทย์ปัญหา ขั้นที่ 2. การวางแผนการดำเนินการแก้โจทย์ปัญหา - ความร้อนที่ทองสูญเสีย ตัวแปรคือ Q = ? cal - ทองมวล ตัวแปรคือ m = ................g - อุณหภูมิของทองต่ำสุด ตัวแปรคือ t1 = …………….. ํC - อุณหภูมิของทองสูงสุด ตัวแปรคือ t2 = ……………… ํC - อุณหภูมิของทองที่เปลี่ยนแปลงไป ตัวแปรคือ Δt = t2 - t1 = …………..ํC – …………..ํC - ความร้อนจำเพาะของทอง ตัวแปรคือ C = …………..cal/g ํC ขั้นที่ 3. การดำเนินการตามแผน จากสมการ Q = mcΔt แทนค่า Q = ………….. g x ………….. cal/g ํC x (…………..ํC – …………..ํC) Q = ………….. g x ………….. cal/gํC x …………..ํC Q = …………………..cal ขั้นที่ 4 ตรวจสอบผลลัพธ์ ดังนั้น ความร้อนที่ทองสูญเสีย ..............................cal
3. ถ้าต้องการทำให้แท่งแก้วมวล 500 g มีอุณหภูมิสูงขึ้นจาก 25 ํC เป็น 200 ํC ต้องให้ความร้อนแก่แท่นแก้วนี้ กี่แคลอรี (ความร้อนจำเพาะของแท่งแก้ว มีค่า 0.2 cal/g ํC) ขั้นที่ 1. การทำความเข้าใจโจทย์ปัญหา ขั้นที่ 2. การวางแผนการดำเนินการแก้โจทย์ปัญหา - ความร้อนที่ทองสูญเสีย ตัวแปรคือ Q = ? cal - ทองมวล ตัวแปรคือ m = ................g - อุณหภูมิของทองต่ำสุด ตัวแปรคือ t1 = …………….. ํC - อุณหภูมิของทองสูงสุด ตัวแปรคือ t2 = ……………… ํC - อุณหภูมิของทองที่เปลี่ยนแปลงไป ตัวแปรคือ Δt = t2 - t1 = …………..ํC – …………..ํC - ความร้อนจำเพาะของทอง ตัวแปรคือ C = …………..cal/g ํC ขั้นที่ 3. การดำเนินการตามแผน จากสมการ Q = mcΔt แทนค่า Q = ………….. g x ………….. cal/g ํC x (…………..ํC – …………..ํC) Q = ………….. g x ………….. cal/gํC x …………..ํC Q = …………………..cal ขั้นที่ 4 ตรวจสอบผลลัพธ์ ดังนั้น ความร้อนที่ทองสูญเสีย ..............................cal
4. ต้องให้ความร้อนแก่ทองแดงมวล 100 g ที่อุณหภูมิ 30 ํC กี่แคลอรี เพื่อให้ทองแดงเริ่มหลอมเหลว (จุด หลอมเหลวของทองแดง มีค่า 1,083 ํC ความร้อนจำเพาะของทองแดง มีค่า 0.09 cal/g ํC) ขั้นที่ 1. การทำความเข้าใจโจทย์ปัญหา ขั้นที่ 2. การวางแผนการดำเนินการแก้โจทย์ปัญหา - ให้ความร้อนแก่ทองแดง ตัวแปรคือ Q = ? cal - ทองแดงมีมวล ตัวแปรคือ m = ................g - อุณหภูมิของทองแดงต่ำสุด ตัวแปรคือ t1 = …………….. ํC - อุณหภูมิจุดหลอมเหลวของทองแดง ตัวแปรคือ t2 = ……………… ํC - อุณหภูมิของทองแดงที่เปลี่ยนแปลงไป ตัวแปรคือ Δt = t2 - t1 = ……………..ํC – …….……..ํC - ความร้อนจำเพาะของทองแดง ตัวแปรคือ C = …………..cal/g ํC ขั้นที่ 3. การดำเนินการตามแผน จากสมการ Q = mcΔt แทนค่า Q = ………….. g x ………….. cal/g ํC x (…………..ํC – …………..ํC) Q = ………….. g x ………….. cal/gํC x …………..ํC Q = …………………..cal ขั้นที่ 4 ตรวจสอบผลลัพธ์ ดังนั้น ต้องให้ความร้อนแก่ทองแดง..............................cal
เมื่อสารได้รับความร้อนขณะที่มีการเปลี่ยนสถานะ อุณหภูมิของสารจะไม่มีการเปลี่ยนแปลง โดยจะนำ ความร้อนที่ได้รับไปใช้เปลี่ยนสถานะซึ่งเรียกค่าพลังงานที่นำไปใช้ในการเปลี่ยนแปลงของสารว่า ความร้อนแฝง จำเพาะของสาร ความร้อนกับการเปลี่ยนสถานะของสสาร กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิกับเวลามีการเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นแก๊ส
จากภาพความร้อนแฝงจำเพาะของการหลอมเหลวของน้ำแข็งมีค่า 80 แคลอรีต่อกรัม หมายความว่า น้ำแข็ง 1 กรัม ที่ 0 องศาเซลเซียส จะเปลี่ยนสถานะเป็นน้ำที่ 0 องศาเซลเซียส ต้องได้รับพลังงานความร้อน 80 แคลอรี ในทางกลับกัน น้ำที่ 0 องศาเซลเซียส จะเปลี่ยนถานะเป็นน้ำแข็งที่ 0 องศาเซลเซียส จะสูญเสียพลังงาน ความร้อน 80 แคลอรี ตารางที่ 2 ความร้อนแฝงของสารต่าง ๆ จากข้อมูลความร้อนแฝงของสารต่าง ๆ ในตารางที่ 2 สามารถอธิบายปริมาณความที่สารต้องใช้ในการ เปลี่ยนสถานะได้ เช่น การหลอมเหลวแท่งตะกั่ว 1 กรัม ที่อุณหภูมิ 327 องศาเซลเซียส เพื่อใช้เป็นส่วนผสมในการ ทำฟิวส์ ต้องการปริมาณความร้อน 5.9 แคลอรีต่อกรัม ในการทำให้ตะกั่วเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวทั้งหมด
ปริมาณความร้อนที่สสารได้รับหรือสูญเสียขณะเปลี่ยนสถานะขึ้นอยู่กับมวลและความร้อนแฝงจำเพาะ ของสารแต่ละชนิด การคำนวณหาปริมาณความร้อนที่ทำให้สสารเปลี่ยนสถานะ โดยที่อุณหภูมิไม่เปลี่ยนสามารถ คำนวณได้จากความสัมพันธ์ดังนี้ Q คือ ปริมาณความร้อนที่สารได้รับหรือสูญเสีย มีหน่วยเป็น แคลอรี (cal) m คือ มวล ของสสาร มีหน่วยเป็น กรัม (g) L แทน ความร้อนแฝงของสาร มีหน่วยเป็น แคลอรี/กรัม (cal/g) ตัวอย่างการคำนวณที่ 1. ต้องใช้ปริมาณความร้อนเท่าใด ในการทำให้แท่งเหล็กมวล 50 g อุณหภูมิ 1,538 ํC หลอมเหลวทั้งหมดพอดี (กำหนดให้ ความร้อนแฝงของการหลอมเหลวของเหล็กเท่ากับ 70 cal/g) ขั้นที่ 1. การทำความเข้าใจโจทย์ปัญหา ขั้นที่ 2. การวางแผนการดำเนินการแก้โจทย์ปัญหา - ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ ตัวแปรคือ Q = ? cal - แท่งเหล็กมวล ตัวแปรคือ m = 50 g - แท่งเหล็กหลอมเหลวทั้งหมดที่อุณหภูมิตัวแปรคือ t = 1,538 ํC - ความร้อนแฝงของการหลอมเหลวของเหล็ก ตัวแปรคือ L = 70 cal/g ขั้นที่ 3. การดำเนินการตามแผน จากสมการ Q = mL แทนค่า Q = 50 g x 70 cal/g Q = 50 g x 70 cal/g Q = 3,500 cal ขั้นที่ 4 ตรวจสอบผลลัพธ์ ดังนั้น แท่งเหล็กต้องได้รับปริมาณความร้อน 3,500 cal เพื่อทำให้เหล็กหลอมเหลวทั้งหมดพอดี
ตัวอย่างการคำนวณที่ 2. ถ้าต้องการให้เหล็กมวล 50 g ที่อยู่ในสถานะของเหลวที่อุณหภูมิ 1,538 ํC แข็งตัวเป็น แท่งเหล็กทั้งหมดพอดีที่อุณหภูมิ 1,538 ํC จะต้องมีการสูญเสียความร้อนปริมาณเท่าใด (กำหนดให้ ความร้อนแฝง ของการหลอมเหลวของเหล็กเท่ากับ 70 cal/g) ขั้นที่ 1. การทำความเข้าใจโจทย์ปัญหา ขั้นที่ 2. การวางแผนการดำเนินการแก้โจทย์ปัญหา - ปริมาณความร้อนที่เหล็กสูญเสียไป ตัวแปรคือ Q = ? cal - แท่งเหล็กมวล ตัวแปรคือ m = 50 g - แท่งเหล็กหลอมเหลวทั้งหมดที่อุณหภูมิ ตัวแปรคือ t = 1,538 ํC - ความร้อนแฝงของการหลอมเหลวของเหล็ก ตัวแปรคือ L = 70 cal/g ขั้นที่ 3. การดำเนินการตามแผน จากสมการ Q = mL แทนค่า Q = 50 g x 70 cal/g Q = 50 g x 70 cal/g Q = 3,500 cal ขั้นที่ 4. ตรวจสอบผลลัพธ์ ดังนั้น เหล็กต้องได้สูญเสียความร้อนปริมาณ 3,500 cal เพื่อทำให้เหล็กหลอมเหลวทั้งหมดพอดี ตัวอย่างการคำนวณที่ 3. นำน้ำมวล 100 g อุณหภูมิ 20 ํC ไปวางไว้ในช่องแช่แข็ง เมื่อเวลาผ่านไประยะหนึ่ง น้ำ กลายเป็นน้ำแข็งทั้งหมดพอดี น้ำสูญเสียความร้อนทั้งหมดกี่แคลอรี (ความร้อนจำเพาะของน้ำเท่ากับ 1 cal/g ํC และความร้อนแฝงของการหลอมเหลวของน้ำเท่ากับ 80 cal/g ) ขั้นที่ 1. การทำความเข้าใจโจทย์ปัญหา ช่วงที่ 1 ขั้นที่ 2. การวางแผนการดำเนินการแก้โจทย์ปัญหา - ปริมาณความร้อนที่น้ำสูญเสียไปในช่วงที่ 1 ตัวแปรคือ Q = ? cal - น้ำมวล ตัวแปรคือ m = 100 g - อุณหภูมิของน้ำต่ำสุด ตัวแปรคือ t1 = 0 ํC - อุณหภูมิของน้ำสูงสุด ตัวแปรคือ t2 = 20 ํC - อุณหภูมิของน้ำที่เปลี่ยนแปลงไป ตัวแปรคือ Δt = t2 - t1 = 20 ํC – 0 ํC - ความร้อนจำเพาะของน้ำ ตัวแปรคือ C = 1 cal/g ํC
ขั้นที่ 3. การดำเนินการตามแผน จากสมการ Q = mcΔt แทนค่า Q = 100 g x 1 cal/g ํC x (20 ํC – 0 ํC) Q = 100 g x 1 cal/gํC x 20 ํC Q = 2,000 cal ขั้นที่ 4 ตรวจสอบผลลัพธ์ ดังนั้น ปริมาณความร้อนที่สูญเสียในช่วงที่ 1 เท่ากับ 2,000 cal ช่วงที่ 2 ขั้นที่ 2. การวางแผนการดำเนินการแก้โจทย์ปัญหา - ปริมาณความร้อนที่น้ำสูญเสียไปในช่วงที่ 2 ตัวแปรคือ Q = ? cal - น้ำมวล ตัวแปรคือ m = 100 g - อุณหภูมิของน้ำที่เปลี่ยนสถานะ ตัวแปรคือ t = 0 ํC - ความร้อนแฝงของการหลอมเหลวของน้ำ ตัวแปรคือ L = 80 cal/g ขั้นที่ 3. การดำเนินการตามแผน จากสมการ Q = mL แทนค่า Q = 100 g x 80 cal/g Q = 100 g x 80 cal/g Q = 8,000 cal ขั้นที่ 4 ตรวจสอบผลลัพธ์ ดังนั้น ปริมาณความร้อนที่สูญเสียในช่วงที่ 2 เท่ากับ 8,000 cal จะได้ว่า ปริมาณความร้อนที่สูญเสียทั้งหมด = ปริมาณความร้อนช่วงที่ 1 + ปริมาณความร้อนช่วงที่ 2 ปริมาณความร้อนที่สูญเสียทั้งหมด = 2,000 cal + 8,000 cal ดังนั้น น้ำสูญเสียความร้อนทั้งหมด 10,000 แคลอรี
กิจกรรมที่ 2 การคํานวณปริมาณความรอนที่ทําใหสสารเปลี่ยนสถานะ คำชี้แจง จงแสดงวิธีคํานวณหาปริมาณที่เกี่ยวของกับปริมาณความรอนที่ทําใหสสารเปลี่ยนสถานะ หรือ สสารเปลี่ยนสถานะและเปลี่ยนอุณหภูมิ 1. ต้องใช้ปริมาณความร้อนเท่าใด ในการทำให้ไนโตรเจนเหลวมวล 10 g อุณหภูมิ -196 ํC กลายเป็นไอทั้งหมด พอดี(กำหนดให้ความร้อนแฝงจำเพาะของการกลายเป็นไอของไนโตรเจนเท่ากับ 48 cal/g) ขั้นที่ 1. การทำความเข้าใจโจทย์ปัญหา ขั้นที่ 2. การวางแผนการดำเนินการแก้โจทย์ปัญหา - ปริมาณความร้อนที่ใช้ ตัวแปรคือ Q = ? cal - ไนโตรเจนมวล ตัวแปรคือ m = …………………g - ไนโตรเจนกลายเป็นไอทั้งหมดที่อุณหภูมิ ตัวแปรคือ t = ………………….ํC - ความร้อนแฝงของการหลอมเหลวของไนโตรเจน ตัวแปรคือ L = ……………….cal/g ขั้นที่ 3. การดำเนินการตามแผน จากสมการ Q = mL แทนค่า Q = ……………. g x ………………cal/g Q = ……………. g x ……………… cal/g Q = …………………. cal ขั้นที่ 4. ตรวจสอบผลลัพธ์ ดังนั้น ไนโตรเจนต้องใช้ปริมาณความร้อน ……………. Cal เพื่อทำให้กลายเป็นไอทั้งหมดพอดี 10 g 10 g ไนโตรเจนเหลว -196 ํC Q = mL แก๊สไนโตรเจน การกลายเป็นไอ
2. โรงงานทำเหรียญกษาปณ์แห่งหนึ่งเก็บแท่งเงินบริสุทธิ์มวล 500 g ไว้ในโกดังเก็บของที่มีอุณหภูมิ 30 ํC โรงงาน แห่งนี้ต้องใช้ปริมาณความร้อนกี่แคลอรี ในการหลอมเหลวแท่งเงินทั้งหมดให้เป็นของเหลวพอดี (กำหนดให้ความร้อนแฝงจำเพาะของการหลอมเหลวของเงินเท่ากับ 26 cal/g) ขั้นที่ 1. การทำความเข้าใจโจทย์ปัญหา ขั้นที่ 2. การวางแผนการดำเนินการแก้โจทย์ปัญหา - ปริมาณความร้อนที่ใช้ ตัวแปรคือ Q = ? cal - แท่งเงินบริสุทธิ์มวล ตัวแปรคือ m = …………………g - อุณหภูมิในโกดังเก็บของโรงงานแห่งนี้ ตัวแปรคือ t = ………………….ํC - ความร้อนแฝงจำเพาะของการกลายเป็นไอของเงิน ตัวแปรคือ L = ……………….cal/g ขั้นที่ 3. การดำเนินการตามแผน จากสมการ Q = mL แทนค่า Q = ……………. g x ………………cal/g Q = ……………. g x ……………… cal/g Q = …………………. cal ขั้นที่ 4. ตรวจสอบผลลัพธ์ ดังนั้น โรงงานแห่งนี้ต้องใช้ปริมาณความร้อน……………. Cal 500 g 500 g แท่งเงิน 30 ํC Q = mL ของเหลวเงิน
3. ปริมาณความร้อนที่ใช้ในการทำให้น้ำมวล 100 g ที่อุณหภูมิ 100 ํC เปลี่ยนสถานะเป็นไอน้ำทั้งหมดจะมากกว่า หรือน้อยกว่าปริมาณความร้อนที่ทำให้น้ำแข็ง 100 g ที่อุณหภูมิ 0 ํC หลอมเหลวเป็นน้ำทั้งหมด (กำหนดให้ความร้อนแฝงจำเพาะของการหลอมเหลวของน้ำเท่ากับ 80 cal/g และความร้อนแฝงจำเพาะของการ กลายเป็นไอของน้ำเท่ากับ 540 cal/g) ช่วงที่ 1 ขั้นที่ 1. การทำความเข้าใจโจทย์ปัญหา ขั้นที่ 2. การวางแผนการดำเนินการแก้โจทย์ปัญหา - ปริมาณความร้อนที่ใช้ ตัวแปรคือ Q = ? cal - น้ำมวล ตัวแปรคือ m = …………………g - น้ำกลายเป็นไอทั้งหมดที่อุณหภูมิ ตัวแปรคือ t = ………………….ํC - ความร้อนแฝงจำเพาะของการกลายเป็นไอของน้ำ ตัวแปรคือ L = ………………. cal/g ขั้นที่ 3. การดำเนินการตามแผน จากสมการ Q = mL แทนค่า Q = ……………. g x ………………cal/g Q = ……………. g x ……………… cal/g Q = …………………. cal ขั้นที่ 4. ตรวจสอบผลลัพธ์ ดังนั้น ปริมาณความร้อนที่ใช้ในการทำให้น้ำการกลายเป็นไอ……………….…. Cal ช่วงที่ 2 ขั้นที่ 1. การทำความเข้าใจโจทย์ปัญหา 100 g 100 g Q = mL น้ำ 100 ํC 100 ํC การกลายเป็นไอ ไอน้ำ 100 g 100 g Q = mL น้ำแข็ง 0 ํC 0 ํC การหลอมเหลว น้ำ
ขั้นที่ 2. การวางแผนการดำเนินการแก้โจทย์ปัญหา - ปริมาณความร้อนที่ใช้ ตัวแปรคือ Q = ? cal - น้ำแข็งมวล ตัวแปรคือ m = …………………g - น้ำหลอมเหลวทั้งหมดที่อุณหภูมิ ตัวแปรคือ t = ………………….ํC - ความร้อนแฝงจำเพาะของการหลอมเหลวของน้ำ ตัวแปรคือ L = ………………. cal/g ขั้นที่ 3. การดำเนินการตามแผน จากสมการ Q = mL แทนค่า Q = ……………. g x ………………cal/g Q = ……………. g x ……………… cal/g Q = …………………. cal ขั้นที่ 4. ตรวจสอบผลลัพธ์ ดังนั้น ปริมาณความร้อนที่น้ำแข็งใช้ในการหลอมเหลวเป็นน้ำ……………….…. Cal จะได้ว่า ปริมาณความร้อนที่ใช้ในการทำให้น้ำเปลี่ยนสถานะเป็นไอน้ำทั้งหมด...................................... ปริมาณความร้อนที่ทำให้น้ำแข็งหลอมเหลวเป็นน้ำทั้งหมด
คำชี้แจ้ง จงเลือกคำตอบที่ถูกต้องที่สุดเพียงคำตอบเดียว แล้ว x ลงในกระดาษคำตอบ 1. ต้องให้ความร้อนแก่ทองแดงมวล 100 g ที่อุณหภูมิ 83 ํC กี่แคลอรี เพื่อให้ทองแดงเริ่มหลอมเหลว (จุดหลอมเหลวของทองแดงมีค่า 1,083 ํC ความร้อนจำเพาะของทองแดงมีค่า 0.09 cal/g ํC) ก. 0.09 cal ข. 90 cal ค. 1,900 cal ง. 9,000 cal 2. ถ้าต้องการทำให้แท่งแก้วมวล 500 g มีอุณหภูมิ สูงขึ้นจาก 30 ํC เป็น 200 ํC ต้องให้ความร้อน แก่แท่งแก้วนี้กี่แคลอรี (ความร้อนจำเพาะของ แท่งแก้วมีค่า 0.2 cal/g ํC) ก. 70 cal ข. 700 cal ค. 1,700 cal ง. 17,000 cal 3. ความร้อนที่ทองสูญเสียมีค่ากี่แคลอรี เมื่อทองมวล 100 g มีอุณหภูมิลดลงจาก 50 ํC เป็น 20 ํC (ความ ร้อนจำเพาะของทองมีค่า 0.03 cal/g ํC) ก. 90 cal ข. 60 cal ค. 600 cal ง. 900 cal 4. น้ำร้อนปริมาณ 1,000 g อุณหภูมิ 60 ํC ปล่อยทิ้งไว้ จนมีอุณหภูมิเท่ากับอุณหภูมิห้องน้ำจะได้รับหรือ สูญเสียความร้อนไปเท่าใด (น้ำมีความร้อนจำเพาะ 1 cal/g ํC และอุณหภูมิห้องมีค่าประมาณ 30 ํC) ก. 970 cal ข. 1,970 cal ค. 3,000 cal ง. 30,000 cal 5. ปริมาณความร้อนที่ทองแดงมวล 200 g สูญเสียไป เมื่ออุณหภูมิลดลงจาก 50 ํC เป็น 30 ํC เป็นเท่าใด (ความร้อนจำเพาะของทองแดงมีค่า 0.09 cal/g ํC) ก. 36 cal ข. 360 cal ค. 1,800 cal ง. 18,000 cal 6. ถ้าต้องการใช้ทองแดงมวล 50 g ที่อยู่ในสถานะ ของเหลวที่อุณหภูมิ 1,083 ํC แข็งตัวเป็นแท่ง ทองแดงทั้งหมดพอดี ที่อุณหภูมิ 1,083 ํC จะต้องมีการสูญเสียความร้อนปริมาณเท่าใด (ความร้อนแฝงจำเพาะขอการหลอมเหลวของ ทองแดงเท่ากับ 32 cal/g) ก. 160 cal ข. 1,600 cal ค. 3,000 cal ง. 3,600 cal 7. ให้ความร้อนปริมาณ 32,000 cal แก่ของแข็ง A มวล 500 g ปรากฏว่าของแข็ง A มีอุณหภูมิคงที่ แต่เปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นของเหลวทั้งหมด ความร้อนแฝงจำเพาะของการหลอมเหลวของสาร A มีค่าเท่าใด ก. 64 cal/g ข. 320 cal/g ค. 360 cal/g ง. 6,400 cal/g 8. ต้องใช้ปริมาณความร้อนกี่แคลอรี ในการทำให้ เอทิลแอลกอฮอล์มวล 100 g ที่อุณหภูมิ 78 ํC เปลี่ยนสถานะเป็นแก๊สทั้งหมดที่อุณหภูมิ 78 ํC (ความร้อนจำเพาะการกลายเป็นไอของ เอทิลแอลกอฮอล์เท่ากับ 205 cal/g) ก. 500 cal ข. 5,000 cal ค. 20,500 cal ง. 9,000 cal 9. ถ้าจะทำให้น้ำแข็ง 2 kg ละลายจะต้องใช้ความร้อน เท่าใด (กำหนดให้ความร้อนแฝงจำเพาะของการ หลอมเหลวของน้ำแข็งเท่ากับ 80 cal/g) ก. 160 kcal ข. 1,600 kcal ค. 16,000 kcal ง. 160,000 kcal 10. น้ำแข็งหลอด 300 g หลอมเหลวเป็นน้ำที่ 0 ํC ต้องใช้พลังงานกี่แคลอรี ก. 2,400 cal ข. 1,600 cal ค. 16,000 cal ง. 24,000 cal แบบทดสอบหลังเรียน
กระดาษคำตอบ คำชี้แจ้ง จงเลือกคำตอบที่ถูกต้องที่สุดเพียงคำตอบเดียว แล้ว x ลงในกระดาษคำตอบ (10 คะแนน) ข้อ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ก ข ค ง