47 ปฏิบัติการเคมี เรื่อง การแยกของผสมด้วยวิธีการโครมาโทกราฟีแบบกระดาษ วัตถุประสงค์ เพื่อศึกษาวิธีการแยกของผสมด้วยวิธีโครมาโทกราฟี หลักการ 1. วิธีโครมาโทรกราฟี(Chromatography) เป็นเทคนิคที่นิยมใช้ในการแยกสารแต่ละชนิดออกจากสาร ผสม โดยอาศัยหลักการละลายของสารในตัวทำละลายและการถูกดูดซับโดยตัวดูดซับ โดยสารที่ต้องการนำมา แยกโดยวิธีนี้จะมีสมบัติการละลายในตัวทำละลายได้ไม่เท่ากันและตัวถูกดูดซับโดยตัวดูดซับได้ไม่เท่ากัน ทำให้สาร เคลื่อนที่ได้ไม่เท่ากัน ผลที่ได้คือ 1) สารที่ละลายในตัวทำละลายได้ดี และถูกดูดซับด้วยตัวดูดซับได้น้อย จะเคลื่อนที่ได้ไกลกว่า 2) สารที่ละลายในตัวทำละลายได้ไม่ดี และถูกดูดซับด้วยตัวดูดซับได้มาก จะเคลื่อนที่ได้ช้ากว่า วิธีโครมาโทรกราฟีโดยมีหลายประเภท เช่น 1) โครมาโทกราฟีแบบกระดาษ 2) โครมาโทกราฟีแบบคอลัมน์ (Column chromatography) 3) ทินเลเยอร์โครมาโทกราฟีหรือโครมาโทกราฟีแบบแผ่นบาง (Thin layer chromatography) ซึ่งในการเลือกใช้วิธีโครมาโทกราฟีแต่ละแบบจะขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์การแยกสาร หากต้องการแยกสาร ให้บริสุทธิ์จะนิยมใช้วิธีโครมาโทกราฟีแบบคอลัมน์และทินเลเยอร์โครมาโทกราฟีและหากสารผสมมีความซับซ้อน จะต้องใช้วิธีโครมาโทกราฟีที่สูงขึ้น ในการทดลองในครั้งนี้ จะเป็นการเรียนรู้เกี่ยวกับหลักการทั่วไปของวิธี โครมาโทกราฟีจึงเลือกใช้วิธีโครมาโทกราฟีแบบกระดาษ การทำโครมาโทกราฟีมีองค์ประกอบ 2 ส่วน คือ ตัวดูดซับ (Stationary phase) ซึ่งเป็นตัวกลางที่จะดูด ซับสารที่ต้องการแยกไว้ โดยสารแต่ละชนิดจะดูดซับในตัวกลางได้แตกต่างกันและส่วนที่ 2 คือ ตัวกลางที่เคลื่อนที่ (Mobile phase) หรือตัวทำละลาย ซึ่งทำหน้าที่ละลายสารต่าง ๆ (ตัวละลาย) แล้วพาเคลื่อนที่ไปบนตัวดูดซับ สารที่ละลายได้ดีจะแยกตัวออกมาก่อน ตัวอย่างตัวกลาง หรือตัวทำละลาย เช่น น้ำ เอทานอล น้ำเกลือ เฮกเซน อีเทอร์เป็นต้น รูปที่ 1 ตัวอย่างกระดาษกรองในการ Spot สาร
48 2. การหาค่าความสามารถในการเคลื่อนที่ของสารบนตัวดูดซับ ค่า Rate of Flow หรือ Rf เป็นค่าเฉพาะตัวของสาร ที่แสดงอัตราส่วนระหว่างระยะทางที่ตัวถูกละลาย เคลื่อนที่ไปบนตัวดูดซับต่อระยะทางที่ตัวทำละลายเคลื่อนที่ไปบนตัวดูดซับ ซึ่งเป็นค่าที่ไม่มีหน่วยและมีค่าสูงสุด เท่ากับ 1 โดยสารต่างชนิดกันจะมีค่า Rf แตกต่างกัน เพราะฉะนั้นเราจึงสามารถใช้ค่า Rf มาใช้ในการวิเคราะห์ ชนิดของสารได้กล่าวคือ ถ้าสารใดมีความสามารถในการละลายสูงจะมีค่า Rf มาก ถ้าใช้ตัวทำละลายและตัวดูดซับ ชนิดเดียวกันปรากฏว่ามีค่า Rf เท่ากัน อาจสันนิษฐานได้ว่า สารดังกล่าวเป็นสารชนิดเดียวกัน หรือนำสารตัวอย่าง มาทำโครมาโทกราฟีคู่กับสารจริงก็ได้ การคำนวณค่า Rf แสดงได้ดังสมการด้านล่าง Rf = ระยะทางที่สารเคลื่อนที่ ระยะทางที่ตัวทำละลายเคลื่อนที่ ตัวอย่างการหาค่า Rf ของสารแต่ละตัวที่แยกได้ แสดงดังรูปที่ 2 รูปที่ 2 ค่า Rf ของสารที่แยกได้ ข้อดีของโครมาโทกราฟี 1. สามารถแยกสารที่มีปริมาณน้อยได้ 2. สามารถแยกได้ทั้งสารที่มีสี และไม่มีสี 3. สามารถใช้ได้ทั้งปริมาณวิเคราะห์ (บอกได้ว่าสารที่แยกออกมามีปริมาณเท่าใด) และคุณภาพวิเคราะห์ (บอกได้ว่าสารนั้นเป็นสารชนิดใด) 4. สามารถแยกสารผสมออกจากกันได้ 5. สามารถแยกสารออกจากกระดาษกรองหรือตัวดูดซับโดยสกัดด้วยตัวทำละลาย
49 อุปกรณ์และสารเคมี 1. กระดาษกรอง ขนาด 8 x 8 เซนติเมตร 2. กระดาษขาว ขนาด 5 x 5 เซนติเมตร 3. บีคเกอร์ขนาด 250 cm3 4. กระบอกตวง ขนาด 10 cm3 5. อะลูมิเนียมฟอยล์ 6. ปากกาเมจิกสีดำ สีแดง และสีน้ำเงิน 7. เครื่องเย็บกระดาษ (Stapler) 8. น้ำ 9. 10% โซเดียมคลอไรด์ (Sodium chloride solution) 10. 50% เอทานอล (Ethanol) วิธีการทดลอง 1. ใส่ตัวทำละลายแต่ละชนิด ได้แก่ น้ำ น้ำเกลือและเอทานอล อย่างละ 10 cm3 ลงในบีคเกอร์ขนาด 250 cm3 โดยแยกตัวทำละลาย 2. เตรียมกระดาษกรองขนาด 5 x 5 เซนติเมตร และอะลูมิเนียมฟอยล์ไว้ปิดปากบีคเกอร์ 3. ใช้ดินสอขีดเส้นบนกระดาษกรอง โดยให้เส้นห่างจากขอบล่าง 1 เซนติเมตร (Starting line) 4. จุดสีแต่ละสีบนเส้นขอบล่างของกระดาษแต่ละแผ่น ให้มีระยะห่างเท่าๆ กัน (ไม่ควรชิดขอบกระดาษกรอง เกินไป) ดังรูปที่ 2 5. ม้วนกระดาษให้เป็นทรงกระบอก โดยเว้นช่องว่างเล็กน้อยระหว่างขอบทั้งสองอย่าให้ชนหรือเกยกัน และพยายามให้ริมกระดาษกรองด้านล่างเสมอกัน แล้วเย็บด้วย stapler 6. วางกระดาษกรองทรงกระบอกลงในบีคเกอร์ที่อิ่มตัวด้วยตัวทำละลาย ระวังอย่าให้เอียงแตะข้าง บีคเกอร์ ปิดปากบีคเกอร์ด้วยอะลูมิเนียมฟอยล์ 7. ตั้งชุดการทดลองไว้จนตัวทำละลายเคลื่อนที่ขึ้นมาจนเหลือขอบบนของกระดาษกรอง ประมาณ 1 เซนติเมตร (ใช้เวลาประมาณ 30 นาที) 8. นำกระดาษกรองออกจากบีคเกอร์ตัวทำละลาย ตรงระดับของตัวทำละลายเคลื่อนที่ขึ้นมาถึงเส้นที กำหนดไว้ทันที 9. ดึงเอา staple ออก คลี่กระดาษกรองออก ทำให้แห้งด้วยอากาศหรือไดร์เป่าลม 10.สังเกตจุดสีบนกระดาษกรองแต่ละแผ่น แล้ววาดภาพผลการทดลองที่ได้พร้อมทั้งวัดระยะทางในการ เคลื่อนที่ได้ของจุดสีและระยะทางที่ตัวทำละลายเคลื่อนที่ได้ เพื่อนำไปคำนวณหาค่า Rf
50 รายงานผลการทดลองปฏิบัติการเคมี เรื่อง การแยกของผสมด้วยวิธีการโครมาโทกราฟีแบบกระดาษ ชื่อผู้ทดลอง…………………………………………………………………………...รหัส…………………………ลำดับที่………….…… ชื่อผู้ร่วมทำการทดลอง 1……………………………………………………..รหัส…………………………ลำดับที่……………….. 2……………………………………………………..รหัส…………………………ลำดับที่……………….. 3……………………………………………………..รหัส…………………………ลำดับที่……………….. วันที่ทำการทดลอง………………………………………………………...อาจารย์ผู้ควบคุมปฏิบัติการ…………..………………… จงเขียนผังการทดลอง (Flow chart) ผลการทดลอง 1. บันทึกลักษณะที่ปรากฎบนกระดาษหลังการจุ่มในตัวทำละลายแต่ละชนิด จุ่มในน้ำ จุ่มในน้ำเกลือ จุ่มในเอทานอล 2. ค่าความสามารถในการเคลื่อนที่ของสารบนตัวดูดซับ (Rf )
51 ระยะทางที่ตัวทำละลายเคลื่อนที่ได้..............cm ตัวทำละลาย ระยะทางที่จุดสีเคลื่อนที่ได้ (cm) ค่า Rf ของจุดสี สีดำ สีแดง สีน้ำเงิน สีดำ สีแดง สีน้ำเงิน น้ำ น้ำเกลือ เอทานอล จงยกตัวอย่างวิธีการคำนวณค่า Rf ของจุดสี มา 1 ตัวทำละลาย ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………................……………...............………………………………...….……………… ………………………………………………………………………………………………………...………………………………….…..…………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………….....………………….......…………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………....……………………………………….……….………… ………………………………………………………………………………………....……………………………………………….……….………… ………………………………………………………………………………………....……………………………………………….……….………… สรุปและวิจารณ์ผลการทดลอง ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………..........………………………………........………………………… ………………………………………………………………………………....………………………………………………………...………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………… ……………………………………………………………………………..........………………………………………….........……………………… ………………………………………………………………………………………....……………………………………………….……….………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………
52 บทปฏิบัติการ เรื่อง กล้องจุลทรรศน์ เซลล์และเนื้อเยื่อ
53 บทปฏิบัติการชีววิทยา เรื่อง การใช้กล้องจุลทรรศน์ เซลล์และเนื้อเยื่อ การใช้กล้องจุลทรรศน์และเซลล์ กล้องจุลทรรศน์ (Microscopy) เป็นเครื่องมือสำคัญในการศึกษาสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก ช่วยขยาย ขนาดของวัตถุที่ตาเปล่ามองไม่เห็นให้สามารถมองเห็นได้ชัดเจนขึ้น การประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์เกิดขึ้นครั้งแรก โดย แอนตัล แวน เลเวนฮุค (Anton Van Leeuwenhuek) บิดาแห่งการศึกษาจุลินทรีย์ โดยกล้องจุลทรรศน์ ที่ใช้ในการศึกษาสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กของเลเวนฮุค มีลักษณะเป็นกล้องจุลทรรศน์อย่างง่าย ดังแสดงในภาพที่ 1.1 ก ที่ประกอบด้วยเลนส์ (a) ส่วนของเข็มที่ใช้สำหรับการสัมผัสตัวอย่าง (b) และส่วนที่ใช้ในการเลื่อนเลนส์เข้าออก เพื่อขยายขนาดของตัวอย่าง (c , d) (ก.) ภาพสังเกตเห็นภายใต้กล้องจุลทรรศน์ (ข.) และลักษณะรูปร่างการเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก โครงสร้างของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงชนิดพื้นหลังสว่าง (Bright field microscope) 1. ส่วนประกอบและหน้าที่ของกล้อง 1.1 เลนส์ตา หรือเลนส์ใกล้ตา (Eye-piece หรือ Ocular lens) คือ ระบบเลนส์อยู่ใกล้ตาใช้สำหรับส่องดู ตัวอย่าง มีกำลังขยายเท่ากับ 10X โดยกล้องจุลทรรศน์ที่ มี 1 กระบอกตา เรียกว่า monocular กล้องจุลทรรศน์ที่มี 2 กระบอกตา เรียกว่า binocular ทั้งนี้ระยะห่างระหว่าง 2 กระบอกตา เรียกว่า diopter 1.2 ฐานยึดเลนส์วัตถุ (Revolving nosepiece) มีลักษณะเป็นแผ่นกลมโค้ง 2 แผ่น ประกบกัน ตรงกลาง กลวง ด้านล่างเจาะรูไว้สำหรับยึดเลนส์วัตถุที่มีกำลังขยายต่างๆ กัน สามารถหมุนได้รอบ 1.3 เลนส์ใกล้วัตถุ (Objective lens) คือ ระบบเลนส์ที่อยู่ใกล้กับตัวอย่าง ทำหน้าที่ในการขยาย ขนาดของตัวอย่างให้มีขนาดใหญ่ขึ้น โดยมีกำลังขยายต่างๆ เช่น 4X 10X 20X 40X 100X ทั้งนี้เลนส์ใกล้ วัตถุประกอบด้วยกระจกเลนส์ที่เรียงซ้อนกัน มีลักษณะเป็นเลนส์ประกอบ (compound lens) อยู่ภายใน กระบอก ที่กระบอกเลนส์มปรากฏตัวเลขหรือสัญลักษณ์ต่างๆ เช่น 100/1.30และ 160/- ซึ่งมีความหมาย ดังนี้ 100 หมายถึง กำลังขยาย objective นั้นมีค่าเท่ากับ 100 เท่า (100X)
54 1.30 หมายถึง ค่า numerical aperture ของ objective 160 หมายถึง mechanical tube length ของกล้องที่ใช้กับ objective นี้ - หมายถึง objective นี้เหมาะที่จะใช้กับ cover slip ซึ่งมีความหนาเกิน 0.17 มม. +0.01มม นอกจากนี้ ยังมีเครื่องหมายอื่นๆ เช่น แถบสี เพื่อบอกว่า objective ใดเป็น oil-immersion, phase contrast เป็นต้น 1.4 แท่นวางตัวอย่าง (Stage) ลักษณะเป็นแผ่นสี่เหลี่ยม ตรงกลางมีช่องให้แสงสว่างผ่าน ทำหน้าที่เป็นแท่น วางสไลด์ตัวอย่าง โดยมี spring หรือ stage clip สำหรับยึดแผ่นสไลด์ไว้ไม่ให้เคลื่อนที่ อย่างไรก็ตามกล้องที่ผลิต ในระยะหลังๆ จะมี mechanical stage แทน spring หรือ state clip ทั้งนี้เพื่อความสะดวกในการเลื่อนสไลด์ ไปมา 1.5 เลนส์รวมแสงและม่านปรับแสง (Condenser and Iris diaphragm) อยู่ใต้แท่นวางตัวอย่าง โดยเลนส์รวมแสงทำหน้าที่รวมแสงจากแหล่งกำเนิดให้เข้าสู่เลนส์วัตถุและม่านปรับแสงทำหน้าที่ควบคุมค่า ของช่องแสงของเลนส์รวมแสง เพื่อให้มองเห็นตัวอย่างได้ชัดเจน 1.6 ปุ่มปรับความคมชัด ลักษณะเป็นล้อกลมยื่นออกจากตัวกล้องบริเวณใกล้ฐานกล้อง โดยทั่วไปมี 2 ปุ่ม คือ ปุ่มปรับหยาบ (Course adjustment knob) และปุ่มปรับละเอียด (fine adjustment knob) ติดตั้งไว้ที่แกน เดียวกัน 1.7 ฐานกล้องและแหล่งกำเนิดแสง ฐานกล้องเป็นส่วนประกอบที่อยู่ด้านล่างสุด ส่วนมากทำมาจากโลหะ ลักษณะรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ภายในกลวง จึงติดตั้งหลอดไฟสำหรับเป็นแหล่งกำเนิดแสง มีสวิทย์เปิดปิดและปุ่มปรับ ความเข้มแสง กล้องบางรุ่นติดกระจกรับแสงสว่างจากดวงอาทิตย์ เวลาใช้งานจึงปรับกระจกให้ได้รับแสงอย่าง เพียงพอ หลักการใช้งานกล้องจุลทรรศน์ 1. ตรวจเช็คเลนส์ใกล้วัตถุให้อยู่ที่กำลังขยายต่ำสุดและแท่นวางตัวอย่างอยู่ต่ำสุด ทั้งก่อนและหลังใช้ เสร็จแล้วเสมอ โดยตรวจดูปุ่มล็อกว่าควรอยู่ในสภาพเรียบร้อย 2. วางตัวอย่างลงบนแท่นวาง จากนั้นเลื่อน mechanical stage เพื่อให้ตัวอย่างอยู่ตรงช่อง ทางเดินของ แสงที่ผ่าน 3. ที่กำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุ 10X แล้วค่อยๆ เลื่อนแท่นวางตัวอย่างขึ้นมา โดยใช้ปุ่มปรับ ภาพหยาบ หลังจากนั้นจึงส่องดูที่กระบอกตา (eyepiece) และปรับความคมชัดด้วยปุ่มปรับหยาบก่อน 4. ปรับความเข้มข้นของแสงให้พอดีกับความคมชัดของสายตา 5. หมุนเลนส์ใกล้วัตถุไปยังกำลังขยายที่ 40X ทำการปรับความคมชัดด้วยปุ่มปรับภาพละเอียด ทั้งนี้ การหมุนเลนส์วัตถุ ต้องใช้มือจับที่ revolving nosepiece ข้อควรระวัง ไม่ใช้ปุ่มปรับหยาบเลื่อนแท่นวางตัวอย่างขึ้นหรือลง ในขณะที่ตายังมองอยู่ที่เลนส์ตา และเป็น เลนส์วัตถุที่มีกำลังขยายสูง (40X) เพราะอาจทำให้เลนส์และสไลด์ตัวอย่างแตกเสียหาย 6. การปรับโฟกัสของ oil-immersion objective (100X) ต้องระวังเป็นพิเศษ วิธีใช้เช่นเดียวกับ เลนส์ใกล้วัตถุอื่นๆ โดยก่อนหยดน้ำมัน ให้ปรับความคมชัดของกำลังขยายที่ต่ำกว่าก่อน (40X) จากนั้นหมุนเลนส์ ใกล้วัตถุนั้นออกแล้วหยดน้ำมันลงบริเวณที่ต้องการศึกษา หมุน oil-immersion objective ให้แตะหยดน้ำมัน ทั้งนี้ในการศึกษาตัวอย่างที่กำลังขยายนี้ให้ปรับโฟกัสโดยใช้ปุ่มปรับภาพละเอียดเท่านั้น 7. หลังจากใช้งานเสร็จแล้วเช็ดคราบน้ำมันออกโดยใช้กระดาษสำหรับเช็ดเลนส์ห้ามใช้ผ้าหรือกระดาษ เนื้อเยื่อเช็ดเลนส์ ข้อแนะนำเพิ่มเติมในการใช้กล้องจุลทรรศน์
55 1. ในการเคลื่อนย้ายกล้องจุลทรรศน์ ให้ใช้มือข้างที่ถนัดจับที่แขนของกล้อง (arm) และมืออีกข้าง อยู่ที่ใต้ฐานของกล้อง โดยให้กล้องอยู่ในสภาพตั้งตรง 2. ในการมองภาพให้มองโดยเปิดตาทั้งสองข้างผ่านเลนส์ใกล้ตา ทั้งนี้เพื่อไม่ให้รู้สึกปวดตา 3. ไม่ควรวางสไลด์ทิ้งไว้บนแท่นวางตัวอย่าง ภายหลังจากใช้งานเสร็จแล้ว 4. ควรเช็ดน้ำมันออกจากเลนส์ใกล้วัตถุเมื่อใช้งานเสร็จแล้วด้วยกระดาษเช็ดเลนส์ และหากมีน้ำมัน เปื้อนที่เลนส์อื่นควรใช้กระดาษเช็ดเลนส์ซับน้ำมันออกด้วยทันที 5. ในการเก็บกล้อง ควรเก็บในลักษณะหมุน nosepiece โดยให้เลนส์ใกล้วัตถุที่มีกำลังขยายต่ำสุดอยู่ ใน ตำแหน่งใช้งาน แท่นวางตัวอย่างอยู่ในตำแหน่งต่ำสุด ส่วนต่างๆของ mechanical stage ไม่ยื่นออกมานอก แท่น วางตัวอย่าง 6. เช็ดทำความสะอาดให้เรียบร้อย คลุมพลาสติก เก็บในที่แห้งหรือในตู้เก็บกล้อง วัตถุประสงค์ 1. เพื่อศึกษาส่วนประกอบและหน้าที่ของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง 2. เพื่อทราบวิธีการใช้ การดูแลและเก็บรักษากล้องจุลทรรศน์ได้อย่างถูกต้อง อุปกรณ์การทดลอง กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ชนิดเลนส์ประกอบ (Microscope) วิธีดำเนินการทดลอง กิจกรรมที่ 1 ให้นักเรียนศึกษาส่วนประกอบของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง พร้อมบอกหน้าที่การทำงานและบันทึก ข้อมูลลงในภาพด้านล่างนี้ บันทึกผลการทดลอง ให้นักเรียนบอกส่วนประกอบของกล้องจุลทรรศน์และหน้าที่ของส่วนประกอบจากรู ปข้างล่างนี้
56 ตารางที่ ลำดับ ชื่อส่วนประกอบ หน้าที่ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
57 เซลล์และเนื้อเยื่อ (Cells and Tissues) เซลล์ เป็นหน่วยโครงสร้างพื้นฐานที่มีชีวิตที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิต ส่วนใหญ่มีขนาดเล็กและมองไม่เห็น ด้วยตาเปล่า จึงจำเป็นต้องอาศัยกล้องจุลทรรศน์เพื่อช่วยในการศึกษารายละเอียดต่างๆ ของโครงสร้างเซลล์ ซึ่งทำหน้าที่แตกต่างกัน ทั้งนี้เซลล์ของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะมีรูปร่างแตกต่างกัน เพื่อให้มีความเหมาะสมกับ หน้าที่ ตำแหน่ง หรือรูปแบบการดำรงชีวิตของเซลล์ เช่น เซลล์เม็ดเลือดแดงมีรูปทรงกลมเว้าทั้งสองด้าน มีหน้าที่ลำเลียงแก๊ส ซึ่งแตกต่างจากอะมีบาที่เป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว มีรูปร่างไม่แน่นอน อาศัยอยู่ในน้ำ เป็นต้น เซลล์เป็นหน่วยเล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิต แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ เซลล์โพรคาริโอต (prokaryotic cell) พบในไซยาโนแบคทีเรีย (cyanobacteria) แบคทีเรีย (bacteria) และไมโครพลาสมา (mycoplasma) มีสาร พันธุกรรมอยู่ในบริเวณโครงสร้างที่เรียกว่า นิวคลีออยด์ (nucleoid) ไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส และไม่มีโปรตีน ฮีสโตนภายในไซโตพลาสซึม ไม่มีออร์แกเนลล์ชนิดที่มีเยื่อหุ้มและโครงร่างภายในไซโตพลาสซึม เซลล์ยูคาริโอต (eukaryotic cell) พบในเซลล์พืช เซลล์สัตว์ สาหร่าย โปรโตซัว และเห็ดรา เซลล์ชนิดนี้มีขนาดใหญ่กว่าเซลล์ โพรคาริโอต และมีนิวเคลียสที่เห็นได้ชัดเจน แยกจากบริเวณไซโตพลาสซึม และมีเยื่อหุ้มนิวเคลียสหุ้มล้อมรอบ สารพันธุกรรม ซึ่งมีโปรตีนฮีสโตนเป็นส่วนประกอบ นอกจากนี้พบออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มจำนวนหลายชนิด รวมทั้งออร์แกเนลล์ที่ไม่มีเยื่อหุ้ม อยู่ภายในไซโตพลาสซึม ภาพ แสดงส่วนประกอบและโครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอต (prokaryotic cell)
58 ภาพ แสดงส่วนประกอบและโครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอต (prokaryotic cell) ตาราง แสดงความแตกต่างระหว่างเซลล์โพรคาริโอตและเซลล์ยูคาริโอต ลักษณะสำคัญ เซลล์โพรคาริโอต เซลล์ยูคาริโอต กลุ่มสิ่งมีชีวิต แบคทีเรีย สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน สาหร่าย รา ยีสต์ โพรโทซัว พืช สัตว์ ขนาดของสิ่งมีชีวิต 1.2x1.4 ไมโครเมตร หรือ ต่ำกว่า มีความกว้างมากกว่า 5 ไมโครเมตร โครงสร้างของนิวเคลียส -เยื่อหุ้มนิวเคลียส -ลักษณะโครโมโซม -จำนวนโครโมโซม -โปรตีนที่โครโมโซม -นิวคลีโอลัส ไม่มี วงกลม 1 ไม่มีฮีสโทน ไม่มี มี เป็นเส้น 1 หรือมากกว่า 1 มีฮีสโทน มี โครงสร้างของ ไซโทพลาสซึม -ก๊าซแวคิวโอล -มีโซโซม -ไรโบโซม -ไมโทคอนเดรีย -คลอโรพลาสต์ -โกลจิบอดี -ร่างแหเอนโดพลาสซึม มี มี 70S ไม่มี ไม่มี ไม่มี ไม่มี ไม่มี ไม่มี 80S มี มีในเซลล์พืช มี มี ตาราง (ต่อ)
59 ลักษณะสำคัญ เซลล์โพรคาริโอต เซลล์ยูคาริโอต โครงสร้างของผนังเซลล์ เพปติโดไกลแคน พืชและสาหร่าย รา : ไคทิน โครงสร้างในการ เคลื่อนที่ ไฟบริลอย่างง่าย ไมโครทิวบูล กลไกกระบวนการ เมแทบอลิซึม แตกต่างหลายแบบ โดยเฉพาะที่ได้ พลังงานแบบไม่ใช้ออกซิเจน กระบวนการไกลโคลิซิสในการสร้าง พลังงานแบบไม่ใช้ออกซิเจน นอกจากนี้สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวยังมีวิวัฒนาการต่อเนื่องกระทั่งกำเนิดเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่มี ความซับซ้อน (complexity) ของร่างกายมากกว่าเดิม และเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่อย่างหลากหลายในปัจจุบัน ความซับซ้อนเชิงโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตที่เพิ่มขึ้นดังกล่าวนี้ ทำให้เซลล์มีการพัฒนาไปในหลายทิศทางกลายเป็น เนื้อเยื่อ (Tissue) เพื่อทำหน้าที่เฉพาะอย่าง เช่น ผิวหนังของสัตว์ประกอบด้วยกลุ่มเซลล์เยื่อบุผิวที่มีรูปร่าง แบนบาง ซึ่งมีหน้าที่ปกป้องสิ่งต่างๆ ในร่างกายจากสิ่งแวดล้อมภายนอก กลุ่มเซลล์เยื่อบุผิวในลำไส้ที่มีรูปร่าง ทรงกระบอก และทำหน้าที่ดูดซึมสารอาหาร หรือสมองและไขสันหลังที่ประกอบด้วยเซลล์ประสาทที่แตกแขนง คล้ายรากไม้เพื่อทำหน้าที่รับส่งกระแสประสาท เป็นต้น ดังนั้น การทำความรู้จักเซลล์ต่างๆ ของสิ่งมีชีวิตจึงเป็นกระบวนการขั้นต้นของการเรียนรู้ศาสตร์สาขาอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิตต่อไป วัตถุประสงค์ 3. เพื่อศึกษาลักษณะและส่วนประกอบของเซลล์ 4. เพื่อเปรียบเทียบข้อแตกต่างระหว่างเซลล์แต่ละชนิด อุปกรณ์และสารเคมี 11. กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ชนิดเลนส์ประกอบ (Compound microscope) 12. กระดาษทิชชู 13. หลอดหยดสารละลาย 14. ใบมีด 15. สไลด์ 16. กระจกปิดสไลด์ 17. กระจกปิดสไลด์ 18. สีซาฟานิน (Safranin) 19. ตัวอย่างแบคทีเรีย สาหร่ายหางกระรอก เซลล์เยื่อบุข้างแก้ม วิธีดำเนินการทดลอง กิจกรรมที่ 1 ศึกษาเซลล์แบคทีเรีย
60 ให้นักเรียนศึกษาลักษณะรูปร่างและการจัดเรียงตัวของเซลล์แบคทีเรียจากสไลด์ถาวร พร้อมบันทึก ผล การทดลอง กิจกรรมที่ 2 ศึกษาเซลล์พืชจากสาหร่ายหางกระรอก 1. เลือกใบสาหร่ายหางกระรอกบริเวณใกล้ยอด 1 ใบ วางลงบนสไลด์ 2. หยดน้ำให้ท่วมใบสาหร่ายหางกระรอก แล้วปิดทับด้วยกระจกปิดสไลด์ 3. นำสไลด์ที่เตรียมใบส่องดูด้วยกล้องจุลทรรศน์ โดยใช้กำลังขยายเลนส์ใกล้วัตถุ 4x-40x 4. สังเกตรูปร่าง และโครงสร้างของเซลล์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ พร้อมวาดภาพเพื่อบันทึก ผลการทดลอง กิจกรรมที่ 3 ศึกษาเซลล์เยื่อบุข้างแก้ม 1. ใช้หลอดหยดสารหยดน้ำลงบนแผ่นสไลด์ 1 หยด 2. นำไม้จิ้มฟันด้านปลายทู่ขูดบริเวณผิวด้านในของช่องปากบริเวณแก้มเบาๆ แล้วนำไป เกลี่ยบนแผ่นสไลด์ที่มีหยดน้ำและปิดทับด้วยกระจกปิดสไลด์ 3. ทำการหยดสีเมธิลีนบลูที่กระจกปิดสไลด์ข้างหนึ่ง จากนั้นใช้กระดาษทิชชูแตะที่กระจก ปิดสไลด์ในด้านตรงข้ามกับด้านที่หยดสี ทำการสังเกตและบันทึกผลการทดลอง กิจกรรมที่ 4 ศึกษาเนื้อเยื่อต่างๆ จากสไลด์ถาวร ทำการศึกษาสไลด์ถาวรเนื้อเยื่อที่จัดเตรียมไว้ให้ ได้แก่ เม็ดเลือดแดง กล้ามเนื้อลาย พร้อมวาดภาพ และบอกรายละเอียดโครงสร้าง บันทึกผลการทดลอง กิจกรรมที่ 1 ศึกษาเซลล์แบคทีเรีย ชื่อแบคทีเรีย………………….................................................…………………….. กำลังขยายเลนส์ใกล้วัตถุ……….............................................................…….. รูปร่าง การจัดเรียงตัวของเซลล์……………………………………………………..…….. กำลังขยายของภาพ…………................................................................………. กิจกรรมที่2 ศึกษาเซลล์พืชจากสาหร่ายหางกระรอก กำลังขยายเลนส์ใกล้วัตถุ………...................................................…………….... รูปร่างและโครงสร้างเซลล์……………………………...…............……………………..
61 กำลังขยายของภาพ………….................................................................………. กิจกรรมที่ 3 ศึกษาเซลล์เยื่อบุข้างแก้ม กำลังขยายเลนส์ใกล้วัตถุ……………....................................................……….... รูปร่างและโครงสร้างเซลล์……………………………………………………………..…….. กำลังขยายของภาพ…………..................................................................………. กิจกรรมที่ 4 ศึกษาเนื้อเยื่อต่างๆ จากสไลด์ถาวร กำลังขยายเลนส์ใกล้วัตถุ………………….....................................................….... รูปร่างและโครงสร้างเซลล์……………………………………………………………..…….. กำลังขยายของภาพ………...................................................................…………. สรุปและอภิปรายผลการทดลอง …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
62 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………….. ……………………………………………………………………………….………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………….……………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………….………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………….…………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………….……………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………… ……………………………………………………………………………………………….………………………………………………..………… ……………………………………………………………………………………………….………………………………………………..………… …………………………………………………………………………………………….…………………………………………………..………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………… คำถามท้ายบทปฏิบัติการ 1. บอกความแตกต่างของโครงสร้างของเซลล์โพรคาริโอตและเซลล์ยูคาริโอต ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………… 2. จากกิจกรรมที่ 3 โครงสร้างใดที่ทำให้เชื่อว่าเซลล์นี้เป็นเซลล์ยูคาริโอต เพราะเหตุใด ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..…………
63 บทปฏิบัติการ เรื่อง เทคนิคการใช้เครื่องมือและอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ขวัญประเสริฐ พันธุ์ชัย สาขาวิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี การเรียนทางด้านวิทยาศาสตร์นั้น นักเรียนจะได้เรียนทั้งส่วนเนื้อหาสาระเชิงทฤษฎีเพื่อสร้างองค์ความรู้ ทางวิชาการ และเรียนควบคู่ไปกับการลงมือปฏิบัติในห้องปฏิบัติการ เพื่อฝึกทักษะทางวิทยาศาสตร์ให้เกิดความ เข้าใจในเนื้อหา โดยการวางแผนงาน การรู้จักคิดตัดสินปัญหาด้วยความรอบคอบ และทำงานด้วยความปลอดภัย ปฏิบัติการเรื่องต่างๆ จึงเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการการเรียนรู้และมีห้องปฏิบัติการเป็นที่ฝึกฝนทักษะ ความสามารถในการทดลองทางวิทยาศาสตร์ การลงมือทำปฏิบัติการอาจส่งผลให้นักเรียนมีโอกาสสัมผัสกับสิ่งที่ ก่อให้เกิดพิษภัยต่างๆ ได้แก่ สารเคมี สารชีวภาพ สารรังสี ตลอดจนอุปกรณ์ และเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ เป็นต้น ส่วนใหญ่การเกิดอุบัติเหตุในห้องปฏิบัติการมีสาเหตุจากการปฏิบัติที่ผิดวิธี นักเรียนจึงควรได้รับความรู้ ความเข้าใจในด้านความปลอดภัยจึงจะสามารถปฏิบัติตนได้ถูกต้องและทำงานในห้องปฏิบัติให้เกิดประสิทธิภาพ มากที่สุด เช่น นักเรียนจำเป็นต้องรู้จักชื่อ วิธีการใช้งานของอุปกรณ์และเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ ในห้องปฏิบัติการ เป็นต้น 1. กฎและระเบียบในการทำปฏิบัติการ ความรู้ในการทำงานให้เกิดความปลอดภัยจากสารพิษหรือภัยอันตรายจากสิ่งมีชีวิตที่ใช้ในการทดลอง ถือเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับนักเรียนและบุคคลรอบตัว ตลอดจนการให้ความตระหนักต่อสิ่งแวดล้อม เพื่อให้ผู้ ทำงานภายในห้องปฏิบัติการสามารถหลีกเลี่ยงหรือลดความเสี่ยงที่จะทำให้ประสบกับพิษภัยที่จะทำอันตราย ต่อชีวิต ทรัพย์สิน นักเรียนควรปฏิบัติตามกฎและระเบียบดังต่อไปนี้ 1. สวมเสื้อกันเปื้อน (เสื้อกาวน์) ทับชุดนักเรียนขณะทำปฏิบัติการทุกครั้ง และถอดออกเมื่อสิ้นสุด ปฏิบัติการ 2. เข้าทำปฏิบัติการตรงเวลา และห้ามเข้าทำในกลุ่มอื่น 3. ศึกษาบทปฏิบัติการก่อนลงมือทำปฏิบัติการ 4. ห้ามทำการทดลองนอกเหนือไปจากที่กำหนดไว้ในบทปฏิบัติการ 5. บนโต๊ะปฏิบัติการ ควรมีเฉพาะอุปกรณ์ที่จำเป็นใช้เท่านั้น 6. ห้ามส่งเสียงดัง และนำอาหารเข้ามารับประทานในห้องปฏิบัติการ 7. ห้ามทิ้งเศษกระดาษ ไม้ขีดไฟ เศษแก้วแตก และของแข็งต่างๆ ลงในอ่างน้ำ และลิ้นชักโต๊ะปฏิบัติการ 8. อุปกรณ์สารเคมีและเครื่องใช้ใดที่ใช้ร่วมกันจะวางไว้ที่ชั้นหน้าห้อง ห้ามนำมาใช้ที่โต๊ะปฏิบัติการ 9. ทำความสะอาดโต๊ะปฏิบัติการหลังสิ้นสุดการทดลอง 10. เมื่อทำการทดลองเสร็จแล้วควรล้างอุปกรณ์ที่ใช้ให้สะอาดทุกครั้ง 11. ล้างมือให้สะอาด ปิดไฟ พัดลม และก๊อกน้ำทุกครั้งหลังก่อนออกจากห้องปฏิบัติการ
64 2. ข้อควรระวังและความปลอดภัยในห้องปฏิบัติการ ความปลอดภัยในห้องปฏิบัติการเป็นการทำให้นักเรียนรอดพ้นจากอันตรายหรือการรู้จักวิธีการ การมี ทักษะและเทคนิคในการหลีกเลี่ยงเหตุการณ์อันไม่พึงประสงค์ซึ่งเป็นอุบัติเหตุจากการทดลอง ข้อควรระวัง และความปลอดภัยในห้องปฏิบัติการมีหลายด้านดังต่อไปนี้ ความปลอดภัยในการใช้อุปกรณ์ไฟฟ้า การเกิดอันตรายจากกระแสไฟอาจมีสาเหตุมาจากการติดตั้ง อุปกรณ์ไฟฟ้าไม่ถูกต้อง การดูแลตรวจสอบไม่ทั่วถึง และการใช้งานที่ไม่ถูกวิธี ซึ่งควรต้องระวังดังต่อไปนี้ 1. อุปกรณ์ควบคุมกระแสไฟฟ้าต้องเข้าถึงได้ 2. อุปกรณ์ไฟฟ้าไม่ควรเสียบปลั๊กทิ้งไว้ 3. ห้ามใช้อุปกรณ์ไฟฟ้า หากสายไฟชำรุด 4. ห้ามจับอุปกรณ์ไฟฟ้า ถ้ามือเปียก 5. ห้ามใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าจนเกินขีดความสามารถ 6. อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีอาการไม่ปกติต้องหยุดใช้ทันทีและแจ้งอาจารย์หรือเจ้าหน้าที่ ความปลอดภัยในการใช้สารไวไฟ การใช้สารไวไฟจะต้องมีวิธีการรักษาความปลอดภัยเป็นพิเศษ เพราะอาจเกิดการไหม้ลุกลามได้ด้วยความรวดเร็ว จึงต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดด้วยความเคร่งครัดดังนี้ 1. เปิดหน้าต่างและประตูให้อากาศถ่ายเทได้สะดวก 2. เขียนฉลากบอกชื่อและสัญลักษณ์เตือนอันตรายของสารไวไฟ 3. ปิดวาลว์/ปิดฝาขวดทุกครั้งหลังการใช้งาน 4. ไม่วางสารไวไฟใกล้กับสิ่งที่ก่อให้เกิดความร้อน ความปลอดภัยจากเชื้อโรค การทำปฏิบัติการทางชีววิทยาที่ใช้สิ่งมีชีวิตในการทดลอง เช่น พืช สัตว์ และจุลินทรีย์ เป็นต้น สัตว์บางชนิดอาจนำเชื้อโรคแพร่สู่คน จุลินทรีย์อาจทำให้เกิดโรคเป็นอันตราย เช่น แบคทีเรีย เชื้อรา ดังนั้นการทดลองที่ใช้สิ่งมีชีวิตเหล่านี้จึงต้องระมัดระวังดังนี้ 1. ใช้วัสดุบางประเภทเพียงครั้งเดียว เพื่อป้องการการติดเชื้อ 2. เครื่องแก้วที่ใช้ทดลองเกี่ยวกับเชื้อโรค ต้องฆ่าเชื้อด้วยวิธีการที่เหมาะสมก่อนนำไปล้างทำความสะอาด 3. อุปกรณ์ทำความสะอาดในห้องปฏิบัติการต้องไม่เป็นแหล่งสะสมเชื้อโรค 4. เมื่อสิ้นสุดการทดลองให้ทำความสะอาดโต๊ะปฏิบัติการและอุปกรณ์ด้วยสารฆ่าเชื้อโรค 5. ล้างมือด้วยสบู่หรือน้ำยาฆ่าเชื้อโรคทุกครั้งก่อนและหลังการทดลอง 6. สวมถุงมือ หรือหน้ากากอนามัย เพื่อป้องกันเชื้อโรคเข้าสู่ร่างกาย ความปลอดภัยจากเพลิงไหม้ อันตรายจากไฟไหม้อาจเกิดจากหลายสาเหตุ นักเรียนควรมีสติในการ หลบหนีอันตราย และรีบแจ้งอาจารย์หรือเจ้าหน้าที่ ซึ่งต้องปฏิบัติดังต่อไปนี้ 1. ตรวจสอบอุปกรณ์และเครื่องมือต่างๆ ก่อนการใช้งาน 2. หยุดการทดลองทันที และออกจากห้องปฏิบัติการ 3. เปิดหน้าต่างและประตูให้อากาศถ่ายเทได้สะดวก 4. การจุดตะเกียงแอลกอฮอล์จะต้องใช้ไม้ขีดไฟจุดทุกครั้ง ห้ามใช้กระดาษต่อจากตะเกียง ความปลอดภัยจากความร้อน ให้นักเรียนปฏิบัติดังต่อไปนี้ 1. ห้ามใช้เปลวไฟให้ความร้อนแก่ของเหลวไวไฟ 2. ใช้อุปกรณ์ให้ความร้อนด้วยความระมัดระวัง 3. ไม่วางของเหลวที่ติดไฟง่ายใกล้เปลวไฟ
65 4. การให้ความร้อนกับหลอดทดลอง ต้องหันปากหลอดทดลองไปในทิศทางที่ปลอดภัยกับตนเอง และผู้อื่น 5. ปิดอุปกรณ์ให้ความร้อนทันทีที่ไม่ใช้งาน ความปลอดภัยจากสารเคมี ให้นักเรียนปฏิบัติดังต่อไปนี้ 1. ขวดสารเคมีต้องมีฉลากชัดเจน 2. อ่านฉลากก่อนใช้ 3. ไม่จับ หรือชิมสารเคมี 4. ไม่ดมกลิ่นสารเคมีโดยตรง ให้ใช้มือพัดไอสารเคมีมาที่จมูก 5. เตรียม หรือรินสารเคมีที่มีควัน หรือกลิ่นไอ ในตู้ดูดควัน 6. ไม่เทน้ำลงกรดเข้มข้น ให้เทกรดลงน้ำ 7. ไม่ทิ้งสารเคมีอันตรายลงท่อน้ำทิ้ง 8. สารละลายกรด-ด่าง ต้องทำให้เป็นกลางก่อนทิ้งลงท่อ และต้องเปิดน้ำตามไป 20-30 เท่า 9. ควรเตรียมสารที่มีไอระเหยเป็นพิษในตู้ดูดควัน เช่น การเตรียมกรดเข้มข้น เพราะไอระเหยของกรด จะทำให้เกิดการระคายเคืองต่อผิวหนังของร่างกาย 3. การปฐมพยาบาลเบื้องต้น อุบัติเหตุหรืออันตรายสามารถเกิดขึ้นได้ตลอดเวลา หากนักเรียนขาดสติและความรอบคอบในการลงมือ ปฏิบัติในห้องปฏิบัติการ อาจทำให้เกิดการบาดเจ็บหรือสิ่งของเสียหาย ดังนั้นจำเป็นต้องมีการป้องกันและความ ระมัดระวัง และสามารถดูแลความปลอดภัยเบื้องต้นได้ดังนี้ อุบัติเหตุ การปฐมพยาบาล 1. แก้วบาด - ถ้าแก้วบาดเล็กน้อย ให้ห้ามเลือดโดยใช้ผ้าที่สะอาดกดลงบนบาดแผล - กรณีที่มีเลือดไหลออกมาก ควรใช้ผ้าสะอาดรัดเหนือบริเวณบาดแผล และรีบส่งแพทย์ 2. ไฟลวกหรือโดนของร้อน - ใช้น้ำล้างมากๆ หรือประคบด้วยน้ำแข็ง และใช้ผ้าแห้งที่สะอาดปิดพันแผล - ถ้าโดนลวกมาก ให้รีบนำส่งแพทย์ 3. สารเคมีถูกผิวหนัง - ล้างบริเวณนั้นด้วยน้ำสะอาดปริมาณมากในทันที เพื่อป้องกันสารซึมเข้าสู่ ผิวหนัง หรือ ทำลายเซลล์ผิวหนัง 4. สารเข้าตา - ล้างตาด้วยน้ำสะอาดปริมาณมากในทันทีและเป็นเวลานานไม่น้อยกว่า 15 นาทีเพื่อให้สารเจือจางหรือหมดไป และรีบนำส่งแพทย์ 5. สูดดมไอหรือแก๊สพิษ - ต้องรีบนำออกจากบริเวณนั้น ไปสู่บริเวณที่อากาศถ่ายเทได้สะดวก - หากหมดสติต้องใช้วิธีการผายปอดหรือใช้เครื่องช่วยหายใจ และนำส่งแพทย์ 6. การกลืนกินสารเคมี - ต้องนำส่งแพทย์ทันที พร้อมทั้งนำตัวอย่างสารหรือฉลากแจ้งแพทย์ให้ทราบ เพื่อการรักษาที่ถูกต้อง 7. ถูกกระแสไฟฟ้าดูด - รีบตัดกระแสไฟฟ้าทันที โดยการถอดปลั๊กหรือใช้ฉนวนฉุดให้ผู้ที่ได้รับ อันตรายออกจากแหล่งกระแสไฟฟ้า - ห้ามใช้มือเปล่าแตะต้องตัวผู้ที่กำลังได้รับอันตราย เพราะอาจถูกไฟดูดได้ - ปฐมพยาบาลเบื้องต้นโดยการผายปอดหรือเปล่าปาก แล้วรีบนำส่งแพทย์ 4. อุปกรณ์ป้องกันอันตรายร่างกายส่วนบุคคล
66 อุปกรณ์ที่สวมใส่ปกคลุมส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกาย เพื่อป้องกันอันตรายที่อาจเกิดขึ้นในขณะปฏิบัติงาน เพื่อป้องกันการเกิดอุบัติเหตุลดความสูญเสียหรือลดความรุนเเรงอุบัติเหตุที่อาจเกิดขึ้น อุปกรณ์ป้องกันภัยส่วน บุคคลมีหลายชนิด ซึ่งจะขึ้นอยู่กับประเภทของงานและความเสี่ยงที่คาดว่าจะเกิดกับผู้ปฏิบัติงาน ได้แก่ 1. เสื้อกาวน์(Laboratory Coat) ควรเป็นเสื้อคลุมที่มีเนื้อผ้าทำจากใยฝ้าย / ใยสังเคราะห์ที่ไม่ติดไฟง่าย โดยใช้สวมทับชุดปกติระหว่างปฏิบัติงาน และควรติดกระดุมเสื้อกาวน์ให้ครบเรียบร้อย ไม่ใส่เสื้อกาวน์ที่หลวมหรือ รัดแน่นเกินไป ควรซักทำความสะอาดเสื้อกาวน์สม่ำเสมอ และถอดเสื้อกาวน์ออกทุกครั้งที่ออกจาก ห้องปฏิบัติการ 2. ผ้ากันเปื้อนสารเคมี(Protective Coat) ควรเป็นเนื้อผ้าที่ทำจากหนัง / PVC ที่ทนต่อสารเคมีใช้สวม ทับเสื้อกาวน์อีกทีใช้ป้องกันการกระเด็นเปื้อนของสารเคมี 3. ถุงมือ (Gloves) ผลิตจากวัสดุหลายแบบ และควรเลือกวัสดุของถุงมือ (vinyl, latex, nitrile) ให้เหมาะกับงาน เช่น ถุงมือกันกรด-ด่าง สารพิษ ถุงมือจับของร้อน / เย็น ถุงมือจับของมีคม ถุงมือสาหรับงานซัก ล้าง ควรตรวจสภาพก่อนใช้ทุกครั้ง ก่อนถอดถุงมือออกควรล้างมือก่อน ถอดถุงมือก่อนออกจากห้องปฏิบัติการ เสมอ ขณะใส่ถุงมือไม่ควรจับ ลูกบิดประตูโทรศัพท์ปากกา เป็นต้น 4. รองเท้า (Shoes) ควรเป็นรองเท้าที่ปกปิดนิ้วเท้า ทำจากวัสดุที่ทนสารเคมีกัดกร่อน ทนตัวทำละลาย และกันน้ำ อาจทำจากหนัง หรือ Polymer เป็นรองเท้าไม่มีส้น / พื้นรองเท้าไม่ลื่น 5. แว่นกันสารเคมี(Goggles) หรือแว่นตานิรภัย (Safety glasses) มีเลนส์ที่ทนการกระแทก แว่นตากัน ไอระเหย (Goggle) และขนาดเหมาะสมกับผู้สวมใส่ 6. หน้ากากคลุมหน้า (Face Shield) ควรเป็นวัสดุที่ทนสารเคมีและทนความร้อน ใช้สำหรับใช้ป้องกัน ดวงตา และใบหน้า 7. หน้ากากป้องกันฝุ่น ไอระเหย และเชื้อโรค (Respiratory mask) ใช้ป้องกันฝุ่น ไอระเหยที่อันตรายต่อ ทางเดินหายใจ หรือเชื้อโรคที่ลอยปะปนในห้องปฏิบัติการ หน้ากากควรกระชับพอดีกับใบหน้า ต้องเลือกชนิดตัว กรองให้เหมาะสมและไม่ควรใช้หน้ากากซ้ำเดิม 5. อุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ อุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ (Scientific instrument) คือเครื่องมือหรือสิ่งประดิษฐ์ที่ใช้งานทางด้าน วิทยาศาสตร์ เพื่อประโยชน์ในการวัด การเก็บข้อมูล การบันทึก และการวิเคราะห์ค่าต่างๆ ซึ่งใช้อำนวยความ สะดวกในห้องปฏิบัติการ โดยการใช้ทดสอบและหาคำตอบทางวิทยาศาสตร์อุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ผลิตจาก วัสดุที่แตกต่างกันทั้งแก้ว พลาสติก หรือ โลหะ แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้ 1. อุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ทั่วไป เช่น บีกเกอร์ จานอาหารเลี้ยงเชื้อ หลอดทดลอง กระบอกตวง หลอด หยดสาร แท่งแก้วคนสาร ซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้ผลิตขึ้นจากวัสดุที่เป็นแก้ว เนื่องจากป้องกันการทำปฏิกิริยากับ สารเคมี นอกจากนี้ ยังมีเครื่องมือต่างๆ ได้แก่ เครื่องชั่ง กล้องจุลทรรศน์ ตู้อบลมร้อน เป็นต้น ซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้ วิธีใช้งานที่แตกต่างกันออกไปตามลักษณะของงาน 2. อุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์แบบสิ้นเปลือง เป็นสิ่งที่ใช้แล้วหมดไปไม่สามารถนำกลับมาใช้ได้อีก เช่น กระดาษกรอง กระดาษลิตมัส อาหารเลี้ยงเชื้อ สัตว์ทดลอง และสารเคมีต่างๆ เป็นต้น
67 5.1 ตัวอย่างอุปกรณ์วิทยาศาสตร์พื้นฐานในห้องปฏิบัติการทางชีววิทยา 1. สไลด์(Slide) เป็นแผ่นแก้วบาง ใช้สำหรับรองรับตัวอย่าง เหมาะกับการศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์ 2. กระจกปิดสไลด์(Cover slip หรือ cover glass) เป็นแผ่นแก้วบางที่มีรูปแบบและความหนาที่แตกต่างกัน 3. ถาดตากสไลด์(Slide tray) อุปกรณ์สำหรับวางสไลด์ 4. กระบอกตวง (Cylinder) ภาชนะทรงกระบอกมีขีดบอกปริมาตรที่ละเอียด ใช้ตวงหรือวัดปริมาตรสารเคมี 5. บีกเกอร์(Beaker) ภาชนะรูปทรงกระบอก เหมาะสำหรับผสมสารหรือละลายสารด้วยความร้อน 6. ปิเปต (Pipette) อุปกรณ์สำหรับตวงสารปริมาณน้อยและต้องการความแม่นยำสูง 7. ลูกยางดูด (Pipette bulb) ลูกยางสีส้ม ใช้ในการดูดสารละลายใส่ปิเปต 8. กระจกนาฬิกา (Watch glass) ใช้ปิดปากภาชนะ หรือใช้วางตัวอย่าง 9. หลอดทดลอง (Test tube) หลอดแก้วทรงยาว ใช้สำหรับใส่สารเพื่อทำการทดลอง 10. ที่วางหลอดทดลอง (Test tube rack) อุปกรณ์ที่ใช้วางหลอดทดลอง 11. กระบอกน้ำกลั่น (Wash bottle) ใช้บรรจุน้ำกลั่นเพื่อใช้ในการทดลองและเตรียมสารละลาย 12. แท่งแก้วคนสาร (Glass rod) ใช้ในการคนสารละลายหรือนำสารละลายขณะเทสาร 13. ตะเกียงแอลกอฮอล์ (Alcohol burner) ใช้ให้ความร้อนเชื้อเพลิงเป็นประเภทแอลกอฮอล์ 14. บิวเรต (Burette) ใช้บรรจุสารละลาย สำหรับการไทเทรตเพื่อหาความเข้มข้น 15. หลอดหยดสาร (Dropper) ใช้ในการหยดสารละลาย 16. กรวยแก้ว (Glass funnel) ใช้ในการกรองสาร เทสาร 17. ปากคีบ (Forcep) ใช้หยิบจับตัวอย่างแทนมือ เพื่อป้องกันอันตรายจากสารเคมี หรือป้องกันสารคัดหลั่งจาก ร่างกายที่จะสัมผัสกับตัวอย่าง หรือป้องกันความร้อน 18. มีดผ่าตัด (Scalpel) ประกอบด้วยด้ามมีดและใบมีด ใช้สำหรับตัดชิ้นตัวอย่างให้มีขนาดเหมาะสม 19. เข็มเขี่ย (Needle) ใช้อำนวยความสะดวกขณะผ่าแยกอวัยวะหรือการผ่าตัด นอกจากนี้อาจใช้เข็มหมุด (Pin) ช่วยในการปักยึดซากสิ่งมีชีวิตแล้วตัดเฉพาะโครงสร้างส่วนที่ต้องการศึกษา 20. พู่กัน (Brush) อุปกรณ์ช่วยพยุงหรือขนถ่ายชิ้นส่วนตัวอย่างที่มีความบางแทนการใช้มือ 21. กรรไกรผ่าตัด (Scissors) ผลิตด้วยโลหะ สำหรับตัดตัวอย่างที่แข็ง มีหลายขนาด มีทั้งกรรไกรตัดตัวอย่างสัตว์ และตัดตัวอย่างพืช 22. ช้อนตักสาร (Spatula) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ตวงสารที่เป็นของแข็งโดยประมาณเมื่อตักสาร
68 ภาพตัวอย่างอุปกรณ์วิทยาศาสตร์พื้นฐานในห้องปฏิบัติการทางชีววิทยา
69
70 5.2 ตัวอย่างเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์พื้นฐานในห้องปฏิบัติการทางชีววิทยา 1. เครื่องชั่ง (Digital balance) เครื่องมือที่ใช้สำหรับชั่งสารเคมีหรือสิ่งที่ต้องการตรวจวิเคราะห์เพื่อให้การตรวจวิเคราะห์เป็นไปตามขั้นตอนที่ กำหนดเครื่องชั่งสามารถบอกน้ำหนักสาร ได้ละเอียดถึงทศนิยม 2 และ 4 ตำแหน่ง 2. ตู้อบลมร้อน (Hot air oven) ตู้ที่สามารถใช้ในการอบเครื่องแก้วและอุปกรณ์ที่ทนความร้อน เพื่อฆ่าเชื้อจุลินทรีย์โดยสามารถปรับตั้งอุณหภูมิ และเวลาได้ เครื่องชั่งสาร ทศนิยม 2 ตำแหน่ง ข้อควรระวัง 1. ไม่ควรตักสารหรือตัวอย่างวางบนจานโดยตรง 2. ก่อนชั่งสารเคมีต้องปรับสมดุล 3. ไม่ควรเคลื่อนย้ายเครื่องชั่ง และควรวางบนพื้นราบที่มั่นคง 4. สารที่อาจทำอันตรายต่อเครื่องชั่งต้องปิดให้มิดชิดก่อนนำไปชั่ง การบำรุงรักษา 1. ระวังอย่าให้น้ำหกใส่เครื่อง 2. อย่าปิด-เปิดเครื่องขณะมีของวางอยู่บนเครื่องชั่ง 3. ห้ามวางโดยการกระแทกแรง ๆ โดยเด็ดขาด ข้อควรระวัง 1. ต้องสวมถุงมือหนังทุกครั้ง เพื่อป้องกันความร้อน 2. ใช้ได้กับเครื่องแก้วและอุปกรณ์ที่ทนความร้อนเท่านั้น การบำรุงรักษา หากไม่ได้ใช้งานแล้ว รอให้ตู้อบมีอุณหภูมิลดลง แล้วจึงทำ ความสะอาด
71 3. เครื่องวัดความเป็นกรด - ด่าง (pH Meter) เครื่องที่สามารถบอกค่าความเป็นกรด - ด่าง ของสารละลายได้ ข้อควรระวัง 1. ไม่ควรวัดสารละลายหรือตัวอย่างที่ยังร้อนอยู่ 2. ในการวัดต้องระมัดระวังเพราะหัวอ่านเป็นแก้ว แตกง่าย การบำรุงรักษา 1. หลังใช้งานเสร็จ ต้องทำความสะอาดหัวอ่าน ด้วยน้ำกลั่นให้ เรียบร้อย 2. เติมน้ำกลั่น หรือ KCL ในปลอกแล้วสวมหัวอ่านไว้ ระวังอย่า ให้หัวอ่าน (Electrode) แห้งเด็ดขาด 4. หม้อนึ่งความดันไอ (Autoclave) ใช้สำหรับการนึ่งฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ภายใต้ความดันไอที่ 1 บรรยายกาศ ณ อุณหภูมิ 121 องศาเซลเซียส ข้อควรระวัง 1. ตรวจเช็คที่ก๊อกปล่อยน้ำทิ้ง ต้องปิดทุกครั้ง 2. ตรวจสอบระดับน้ำในหม้อนึ่ง ต้องให้น้ำท่วมแผ่นตะแกรงเหล็ก 3. ห้ามเปิดหม้อนึ่งในขณะที่เครื่องทำงานอยู่และความดันไม่ลดลง เท่ากับศูนย์ จะทำให้เกิดอันตรายกับผู้ใช้งาน การบำรุงรักษา 1. ทำความสะอาดเครื่องมือหลังการใช้งานทุกครั้ง 2. เปลี่ยนน้ำในหม้อนึ่งเป็นประจำทุกครั้งเมื่อใช้งานที่เกิดความ สกปรก 5. ตู้บ่มเชื้อ (Incubator) ใช้สำหรับการบ่มเชื้อจุลินทรีย์ เช่น แบคทีเรีย หรือ เชื้อรา เป็นต้น และสามารถปรับตั้งอุณหภูมิได้ ข้อควรระวัง 1. ไม่ควรปรับตั้งอุณหภูมิเกินความสามารถของเครื่อง 2. เปิดเครื่องทิ้งไว้ก่อนใช้งานเพื่อให้ได้อุณหภูมิที่ต้องการก่อน การบำรุงรักษา 1. หลังใช้งานให้ทำความสะอาดด้วยแอลกอฮอล์ทุกครั้ง 2. เก็บเชื้อที่ไม่ต้องการออกมาทำลาย เพื่อป้องกันการปนเปื้อน
72 6. กล้องจุลทรรศน์ (Microscope) เครื่องมือที่ช่วยในการขยายขอบเขตประสาทสัมผัสทางตา เพื่อศึกษาตัวอย่างที่มีขนาดเล็กไม่สามารถมองเห็น ด้วยตาเปล่าให้มีขนาดใหญ่ขึ้น มีกำลังขยายสูงสุด 1000 เท่า การเก็บรักษากล้องจุลทรรศน์ 1. ลดแสงปิดไฟ และเก็บสายไฟให้เรียบร้อย 2. ปรับแท่นวางวัตถุให้อยู่ต่ำสุด 3. ปรับเลนส์วัตถุกำลังขยายต่ำสุด 4. ใช้ผ้าทำความสะอาดส่วนต่างๆ ของกล้อง 5. เก็บกล้องในตู้ให้เรียบร้อย ข้อควรระวัง ในการศึกษาตัวอย่างที่มีขนาดเล็กมากต้องใช้เลนส์ขนาด 100x ซึ่งต้องใช้น้ำมัน ทำให้น้ำมันติดที่หัวเลนส์หลังใช้เสร็จแล้วต้องใช้ กระดาษเช็ดเลนส์เช็ดน้ำมันออกให้สะอาด การบำรุงรักษา 1. ทำความสะอาดเลนส์เป็นประจำ 2. ให้นำสไลด์ตัวอย่างออกจากกล้องหลังเสร็จสิ้นการใช้งาน อุบัติเหตุที่เกิดในห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่นั้นมีสาเหตุมาจากตัวบุคคลเป็นผู้กระทำด้วยความประมาทหรือ ความมักง่ายเช่นไม่ปฏิบัติตามระเบียบคำสั่งและคำแนะนำ หรือกระทำในสิ่งที่ไม่ได้รับอนุญาตจากอาจารย์ผู้ ควบคุม การใช้อุปกรณ์หรือการติดตั้งอุปกรณ์ไม่เหมาะสมถูกต้องกับกระบวนการทดลอง หรือใช้อุปกรณ์ผิด ประเภทก็ตามจะเกิดอุบัติเหตุขึ้นได้ นอกจากนี้การไม่ใช้เครื่องป้องกันอันตรายก็ถือได้ว่าเป็นสาเหตุของการเกิด อุบัติเหตุด้วย เช่นเดียวกัน ดังนั้นหลักการป้องกันอุบัติเหตุในห้องปฏิบัติการที่สำคัญก็คือ จะต้องให้ความรู้ความ เข้าใจแก่ผู้ทดลอง เป็นประการสำคัญ นอกจากนั้นการขาดความรู้ ขาดจิตสำนึกด้านความปลอดภัย จึงทำให้ขาด การเตรียมพร้อมในการป้องกันได้
73 ปฏิบัติการเทคนิคการใช้เครื่องมือและอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ วัตถุประสงค์ 1. เพื่อศึกษาวิธีการใช้งานอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ 2. เพื่อฝึกทักษะการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการ อุปกรณ์และสารเคมี 1. ไปเปต 2. บิวเรตต์ 3. กระบอกตวง 4. บีกเกอร์ 5. ขวดรูปชมพู่ 6. ลูกยางดูดสาร 7. กระดาษทิชชู 8. กระบอกน้ำกลั่น 9. สารละลายต่างๆ ได้แก่ กรดไฮโดรคลอริกความเข้มข้น 0.1 โมลาร์ โซเดียมไฮดรอกไซด์ความเข้มข้น 0.1 โมลาร์โบรโมไทมอลบลู และสารละลายฟีนอล์ฟทาลีน 10. กระดาษ A4 วิธีดำเนินการ กิจกรรมที่ 1 การไปเปตสารละลาย ให้นักเรียนทดลองตวงสารละลายปริมาตร 1 มิลลิลิตร ด้วยไปเปต กิจกรรมที่ 2 การอ่านปริมาตรจากการตวงสาร ให้นักเรียนทดลองตวงสารละลายปริมาตรต่างๆ ด้วยกระบองตวง กิจกรรมที่ 3 อินดิเคเตอร์กับการไทเทรต ให้นักเรียนทดลองไทเทรตสาร เพื่อหาจุดยุติของสารละลาย ในห้องปฏิบัติการ
74 บทปฏิบัติการ เรื่อง โครงสร้างและการทำงานของระบบหายใจ และระบบหมุนเวียนเลือด (ปอดและหัวใจ)
75 บทปฏิบัติการชีววิทยา เรื่อง โครงสร้างและการทำงานของระบบหายใจและระบบหมุนเวียนเลือด (ปอดและหัวใจ) ระบบทางเดินหายใจ ระบบทางเดินหายใจ มีหน้าที่แลกเปลี่ยนก๊าซให้กับสิ่งมีชีวิต ระบบทางเดินหายใจในมนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูก ด้วยน้ำนมประกอบไปด้วยจมูก คอหอย กล่องเสียง หลอดลม และปอด โดยมีกล้ามเนื้อในระบบทางเดินหายใจ ส่วนต่าง ๆ ช่วยในการแลกเปลี่ยนก๊าซออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านกระบวนการแพร่ที่ปอด สำหรับสัตว์ ประเภทอื่น ๆ เช่น แมลงมีระบบทางเดินหายใจที่คล้ายคลึงกับมนุษย์แต่มีลักษณะทางกายวิภาคที่ง่ายกว่า ในสัตว์ ครึ่งบกครึ่งน้ำบริเวณผิวหนังช่วยทำหน้าที่แลกเปลี่ยนก๊าซได้พืชก็มีระบบทางเดินหายใจเช่นกัน แต่ทิศทางการ แลกเปลี่ยนก๊าซเป็นไปในทางตรงกันข้ามกับสัตว์ ระบบแลกเปลี่ยนก๊าซของพืชประกอบไปด้วยรูเล็ก ๆ บริเวณ ใต้ใบที่เรียกว่า ปากใบ ความสำคัญของระบบหายใจ 1. แลกเปลี่ยนก๊าซออกซิเจนกับคาร์บอนไดออกไซด์ระหว่างปอดกับอากาศภายนอก 2. ช่วยควบคุมอุณหภูมิของร่างกาย 3. ช่วยในการรับกลิ่น เนื่องจากที่จมูกมีเซลล์ประสาทรับกลิ่นอยู่ด้วย 4. ช่วยในการขับสารเคมีบางชนิดเมื่อเข้าสู่ร่างกาย 5. ช่วยทำให้เกิดเสียงโดยอาศัยกล่องเสียง ซึ่งเป็นอวัยวะในระบบหายใจ องค์ประกอบของระบบหายใจ 1. จมูก (nose) เป็นอวัยวะที่เป็นทางผ่านของลมหายใจ ภายในรูจมูกบุด้วยเยื่อบุจมูกซึ่งมีต่อมน้ำมันและขนจมูกขึ้นอยู่รอบ ๆ ผนังของรูจมูก ขนจมูกจะทำหน้าที่กรองฝุ่นละอองในอากาศไม่ให้เข้าสู่หลอดลมและปอด ถัดจากรูจมูกเข้าไปเป็น โพรงจมูก (ภาพที่ 1) ที่มีเยื่อบุค่อนข้างหนาบุอยู่ทั่วผนังของโพรงจมูก เยื่อบุนี้ประกอบด้วยหลอดเลือดที่จะช่วย ปรับอุณหภูมิของลมหายใจ มีต่อมเมือกทำหน้าที่ขับน้ำเมือกออกมาทำให้ลมหายใจมีความชุ่มชื้น และช่วยจับฝุ่น ละอองและเชื้อโรคที่ผ่านขนจมูกเข้ามา และมีขนเล็ก ๆ ทำหน้าที่ปัดแผ่นน้ำเมือกที่สกปรกให้ไหลไปทางลำคอลงสู่ กระเพาะอาหาร 2. คอหอย (pharynx) คอหอย (ภาพที่ 1) เป็นบริเวณเชื่อมต่อระหว่างโพรงจมูกและหลอดลม มีตำแหน่งอยู่เหนือกล่องเสียง เป็นส่วนที่แยกหลอดอาหารและหลอดลมออกจากกัน โดยหลอดอาหารวางตัวทางด้านหลังของหลอดลม 3. กล่องเสียง (larynx) กล่องเสียง (ภาพที่ 1) วางตัวถัดเข้ามาจากโคนลิ้น เป็นส่วนต่อเนื่องจากคอหอย มีรูเปิดตรงเข้าสู่หลอดลม ส่วนต้น บริเวณทางเข้าสู่กล่องเสียงจะมีลิ้นปิดกล่องเสียง (epiglottis) ทำหน้าที่ปิดหลอดลมขณะกลืนอาหาร ป้องกันไม่ให้อาหารผ่านเข้าสู่หลอดลม ภายในกล่องเสียงจะมีสายเสียงที่ทำให้เกิดเสียงต่าง ๆ
76 ภาพที่ 1 ระบบหายใจมนุษย์ ที่มา : Starr, Evers and Starr. 2007 : 372 4. หลอดลม (trachea) หลอดลม เริ่มตั้งแต่ส่วนที่ต่อจากกล่องเสียงลงไปสิ้นสุดที่ถุงลม มีหน้าที่หลักในการนำส่งอากาศจากภายนอก ร่างกายเข้าสู่ปอดเพื่อทำหน้าที่แลกเปลี่ยนก๊าซออกซิเจนเข้าสู่เลือด และนำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจาก ร่างกาย หลอดลมมีชื่อเรียกแตกต่างกันตามขนาดและตำแหน่ง ได้แก่ 4.1 หลอดลมใหญ่ (trachea) หลอดลมใหญ่ เป็นส่วนที่อยู่ต่อจากกล่องเสียงยาวลงไปจนถึงจุดที่แยกเข้าสู่ปอดด้านซ้ายและด้านขวา (ภาพที่ 1) 4.2 หลอดลมข ั้ วปอด (bronchus เอกพจน์คือ bronchi) เป็นแขนงของหลอดลมใหญ่ ซึ่งอยู่ในแต่ละข้างของปอด เริ่มต้นต่อจากหลอดลมใหญ่ลึกเข้าไปในเนื้อ ปอด (ภาพที่ 1) หลอดลมเหล่านี้เมื่ออยู่ลึกเข้าไปก็จะมีการแตกแขนงแยกย่อยลงไปอีกตามตำแหน่งของเนื้อปอด เช่น หลอดลมของปอดกลีบบน (upper lobe bronchus) หลอดลมของปอดกลีบล่าง (lower lobe bronchus) หลอดลมแขนง (segmental bronchus) เป็นต้น 4.3 หลอดลมฝอย (bronchiole) เป็นแขนงย่อยของหลอดลมของปอด หลอดลมฝอยเหล่านี้บางส่วนนอกจากจะนำก๊าซเข้าสู่ปอดแล้ว ยังสามารถทำหน้าที่ในการแลกเปลี่ยนก๊าซได้ด้วย แต่ไม่เป็นหน้าที่หลักเหมือนถุงลม เนื่องจากหลอดลมมีหน้าที่ สำคัญในระบบทางเดินหายใจ ดังนั้น หากเกิดความผิดปกติของหลอดลมก็จะทำให้การระบบการระบายก๊าซของ ร่างกายเสียไปด้วย โรคของหลอดลมที่พบได้บ่อย ได้แก่โรคหืด (asthma) และโรคหลอดลมอุดกั้นเรื้อรัง (chronic obstructive pulmonary disease) เป็นต้น
77 กล้ามเนื้อที่ใช้ในการหายใจของมนุษย์ เป็นกล้ามเนื้อที่อยู่รอบผนังทรวงอก โดยเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของระบบทางเดินหายใจ เนื่องจาก ตามปกติแล้วปอดไม่ให้สามารถขยายขนาดเพื่อรับอากาศจากการหายใจได้เอง แต่จะเกิดขึ้นได้ต้องอาศัยแรงของ กล้ามเนื้อเหล่านี้เพื่อขยายผนังของทรวงอกให้กว้างมากขึ้น และเกิดการลดลงของความดันภายในทรวงอกมากพอ จนทำให้อากาศจากภายนอกไหลเข้าสู่ปอดได้ โครงสร้างหลักของผนังทรวงอก ได้แก่ 1. ซี่โครง 2. กล้ามเนื้อที่ยึดระหว่างซี่โครง (intercostal muscles) ซึ่งมี 3 ชั้น คือ ชั้นนอก (external) ชั้นใน (internal) และชั้นในสุด (innermost) 3. กล้ามเนื้อกระบังลม 4. เนื้อเยื่อที่ห่อหุ้มด้านในของผนังทรวงอก เรียกว่า เยื่อหุ้มปอด (pleura) ซึ่งมีอยู่ 2 ชั้น คือ ชั้นนอก (parietal pleura) และชั้นใน (visceral pleura) กล้ามเนื้ออื่น ๆ ที่มีส่วนช่วยในกระบวนการหายใจ ได้แก่ กล้ามเนื้อท้อง กล้ามเนื้อรอบกระดูกหน้าอก กล้ามเนื้อบริเวณไหปลาร้าและต้นคอ (sternocleidomastoid และ scalenus) กล้ามเนื้อยึดระหว่างซี่โครงชั้นนอก (external intercostal muscles) มีทั้งหมด 11 คู่ ซึ่งกล้ามเนื้อแต่ ละมัด มีขอบเขตเริ่มจากบริเวณปุ่มกระดูกของซี่โครงจากทางด้านหลัง และสิ้นสุดที่รอยต่อระหว่างกระดูกซี่โครง กับกระดูกอ่อนของซี่โครงทางด้านหน้าโดยที่จุดสิ้นสุดส่วนที่เป็นเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อจะเปลี่ยนเป็นเยื่อหนา ๆ แทน ใยของกล้ามเนื้อมัดนี้จะมีลักษณะเฉียงจากทางด้านหลังมาด้านหน้าและจากบนลงล่าง โดยกล้ามเนื้อมีจุดยึดเกาะ เริ่มต้นที่บริเวณขอบล่างของกระดูกซี่โครงชิ้นบน และเฉียงลงทางด้านหน้ามาเกาะยึดสิ้นสุดที่บริเวณขอบบนของ กระดูกซี่โครงชั้นล่าง สำหรับกล้ามเนื้อมัดล่าง ๆ ของทรวงอก ซึ่งอยู่ติดกับผนังช่องท้อง กล้ามเนื้อนี้จะเชื่อมต่อ เป็นเนื้อเดียวกับกล้ามเนื้อผนังช่องท้องชั้นนอก (External oblique) กล้ามเนื้อนี้จะทำงานโดยการหดตัวในระยะ ที่มีการหายใจเข้า กล้ามเนื้อยึดระหว่างชี่โครงชั้นใน (internal intercostal muscles) มีทั้งหมด 11 คู่เช่นกัน กล้ามเนื้อ กลุ่มนี้อยู่ชั้นลึกใต้กล้ามเนื้อชั้นนอก และมีแนวกล้ามเนื้อตั้งฉากกับกล้ามเนื้อชั้นนอก โดยมีแนวการเกาะยึดจาก ร่องของกระดูกซี่โครงชิ้นบน เฉียงลงทางด้านหลังมาเกาะยึดอยู่ที่บริเวณขอบบนของกระดูกซี่โครงชิ้นล่าง
78 ปฏิบัติการเรื่อง การผ่าตัดปอด (dissecting lungs) ในการศึกษาการทำงานของปอดนักเรียนสามารถเรียนรู้ได้จากภาพวาด โมเดล หรือจากภาพเคลื่อนไหว (แอนนิเมชั่น) อย่างไรก็ตาม การทดลองผ่าตัดจากตัวอย่างจริงทำให้เราเรียนรู้และเข้าใจโครงสร้างของปอด และความสัมพันธ์ของโครงสร้างกับหน้าที่การทำงานของปอดได้อย่างละเอียดยิ่งขึ้น และนักเรียนได้สัมผัสกับ พื้นผิวนุ่ม ๆ ของเนื้อเยื่อปอด การจัดเรียงตัวกันของกระดูกอ่อนรอบผนังหลอดลม และการเชื่อมต่อกันระหว่าง ปอดกับหัวใจ เป็นสิ่งที่จะทำให้นักเรียนจดจำได้ดียิ่งขึ้น วัตถุประสงค์ของกิจกรรม 1. เพื่อศึกษาโครงสร้างของปอดหมู 2. เพื่อศึกษาการทำงานของปอดเมื่อมีการหายใจ 3. เพื่อศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างของปอดเมื่อมีการหายใจ ว่ามีการทำงานอย่างไร วิธีการทดลองเพื่อความปลอดภัย 1. สวมแว่นตาเพื่อป้องกันอันตรายที่อาจเกิดขึ้น เช่น เมื่อเปลี่ยนใบมีด เมื่อตัดกระดูก หรือส่วนที่แข็ง 2. ระมัดระวังเครื่องมือผ่าตัดที่มีความคม และรายงานให้อาจารย์ผู้สอนทราบทันทีหากมีดบาด 3. ห้ามหายใจเข้าและออกสู่ปอดโดยตรง 4. หลังทำการทดลองเสร็จ ทำความสะอาดพื้นที่ปฏิบัติการให้ปราศจากเชื้อโรค ล้างมือด้วยสบู่ให้สะอาด วิธีการศึกษา 1. อธิบายรูปร่าง ความรู้สึกที่สัมผัสได้ และสีของปอดที่นำมาศึกษา 2. ระบุตำแหน่งของหลอดลมใหญ่ (trachea หรือ windpipe) ที่เป็นท่อหลักที่นำอากาศเข้าและออกจาก ปอดทั้งสองข้าง 3. สำรวจผิวสัมผัส (texture) ของกระดูกอ่อนที่เป็นโครงอยู่ในหลอดลม - เป็นกระดูกอ่อนรูปเกือกม้า ทำให้หลอดลมขยายตัวเพื่อให้อากาศผ่านเข้า - ออกได้ตลอดเวลา และ ช่วยให้ท่อสามารถโค้งงอได้อย่างอิสระ 4. สำรวจท่อหลอดลมที่ผ่านเข้าไปในปอด และสังเกตว่าท่อเหล่านี้แบ่งเป็นส่วนย่อย ๆ อย่างไร - หลอดลมขั้วปอด (bronchi) ประกอบด้วย หลอดลมขั้วปอดด้านขวา (right bronchus) แยกมาจาก หลอดลมใหญ่เข้าไปในปอดด้านขวา และหลอดลมขั้วปอดด้านซ้าย (left bronchus) แยกมาจากหลอดลมใหญ่ เข้าไปในปอดด้านซ้าย - หลอดลมฝอย (bronchiole) เป็นท่อเล็กๆ ที่แบ่งแตกออกมาจาก bronchi 5. ถ้ายังมีหัวใจติดกับปอดอยู่ ให้ระบุเสื้อเลือดใหญ่ที่เข้าและออกจากปอด ถ้าหัวใจไม่ติดกับปอดให้ พยายามหาเส้นเลือดขนาดใหญ่ - เส้นเลือดแดง (artery) มีผนังหนา ผนังมีความยืดหยุ่นคล้ายหนังยาง - เส้นเลือดดำ (vein) มีผนังบางกว่า ให้นักเรียนสัมผัสด้านในของเส้นเลือดเหล่านี้ด้วยนิ้ว และสัมผัสพื้นผิวและความแข็งแรงของเส้นเลือดทั้งสองชนิด และอธิบายว่ารู้สึกอย่างไร 6. ให้ระบุเนื้อเยื่อต่าง ๆ ที่ล้อมรอบปอดและหัวใจ - เยื่อหุ้มปอด (pleural membrane) เป็นเนื้อเยื่อบางๆ ที่เป็นเนื้อเยื่อเกี่ยวพันคลุมปอดทั้งหมดไว้ - เยื่อหุ้มหัวใจ (pericardium) เป็นเนื้อเยื่อบางๆ ที่คลุมหัวใจ
79 7. เป่าลมเข้าไปในปอด และสังเกตการเปลี่ยนแปลงของปอดเป็นอย่างไร ทำโดยการสอดสายยางเข้าไปใน หลอดลมใหญ่และเอามือปิดหลอดลมใหญ่ตรงฐานไว้ เป่าลมผ่านสายยางเข้าไปในปอดและสังเกตว่ามัน เปลี่ยนแปลงอย่างไรและดูมันแฟบลง พยายามอย่าหายใจเข้าผ่านสายยางเด็ดขาด 8. ตัดชิ้นส่วนของเนื้อเยื่อปอดออกมา และสังเกตลักษณะผิวส่วนที่ตัดออกมาอย่างใกล้ชิด นำเนื้อเยื่อปอดที่ ตัดออกมาไปจุ่มลงในน้ำ สังเกตการณ์ลอยหรือจมของเนื้อเยื่อ
80 บันทึกผลการศึกษา 1. แต่ละหมายเลขในภาพมีชื่อเรียกว่าอะไร และมีหน้าที่อย่างไร 2. อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างปอดขณะหายใจและการแลกเปลี่ยนก๊าซ
81 โครงสร้างของหัวใจ หัวใจ (heart) เป็นส่วนประกอบสำคัญมากที่สุดในระบบไหลเวียนเลือด เนื่องจากทำหน้าที่เป็นแหล่งสร้าง แรงดันเลือด ส่งเลือดไหลเวียนไปสู่บริเวณอื่นของร่างกาย ทำให้หัวใจเป็นอวัยวะที่มีความเกี่ยวข้องกับระบบอื่น ๆ ของร่างกาย หัวใจเป็นอวัยวะที่ประกอบด้วยกล้ามเนื้อเกือบทั้งหมด โดยอยู่ในชั้นกล้ามเนื้อหัวใจ เรียก ไมโอคาร์ เดียม (myocardium) ชั้นนี้ถูกห่อหุ้มด้วยแผ่นเนื้อเยื่อเกี่ยวพันบาง ๆ เรียก อีพิคาร์เดียม (epicardium) และถูก ห่อหุ้มอีกชั้นด้านนอกด้วยเพริคาร์เดียม (pericardium) ที่มีลักษณะเป็นถุง (pericardium sac) ห่อหุ้มหัวใจ ถัดจากชั้นไมโอคาร์เดียมเข้ามาด้านในสุดเป็นเนื้อเยื่อบุผิวทรงสี่เหลี่ยมหลายชั้น เรียก เอนโดคาร์เดียม (endocardium) เป็นบริเวณที่สัมผัสกับเลือดโดยตรง หัวใจของสัตว์มีกระดูกสันหลังมีจำนวนห้องแตกต่างกัน โดยปลามีหัวใจ 2 ห้อง สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำและสัตว์เลื้อยคลานมีหัวใจ 3 ห้อง ส่วนสัตว์ปีกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วย น้ำนมมีหัวใจ 4 ห้อง ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมหัวใจห้องบนขวา (right atrium) และหัวใจห้องบนซ้าย (left atrium) จะมีผนังชั้น กล้ามเนื้อบาง ส่วนหัวใจห้องล่างขวา (right ventricle) จะมีชั้นกล้ามเนื้อหนามากกว่าด้านบน และหัวใจห้องล่าง ซ้าย (left ventricle) จะมีผนังชั้นกล้ามเนื้อหนามากที่สุด (ภาพที่ 2) หลอดเลือดที่ติดต่อกับหัวใจประกอบด้วย อินฟีเรียเวนาคาวา (inferior vena cava) และซูพีเรียเวนาคาวา (superior vena cava) หลอดเลือดทั้งสองมีรู เปิดให้เลือดไหลเข้าหัวใจห้องบนขวา ส่วนพัลโมนารีอาร์เทอรี (pulmonary arteries) ต่อเชื่อมกับหัวใจห้องล่าง ขวา พัลโมนารีเวน (pulmonary veins) ต่อเชื่อมกับหัวใจห้องบนซ้าย และมีเอออร์ตา (aorta) ต่อเชื่อมกับหัวใจ ห้องล่างซ้าย (ภาพที่ 2) ภาพที่ 2 โครงสร้างส่วนประกอบต่าง ๆ ของหัวใจมนุษย์ ที่มา : Silverthorn, 2010 : 477.
82 ในการบีบตัวของหัวใจ ต้องอาศัยการทำงานของลิ้นหัวใจ (cardiac valve) เข้าร่วมด้วย เพื่อกำหนดทิศทางของ เลือดให้ไหลไปในทิศทางเดียวกัน และป้องกันการไหลย้อนกลับของเลือด ลิ้นหัวใจไม่มีกล้ามเนื้อและเส้นประสาท มาควบคุม การปิด-เปิดของลิ้นหัวใจอาศัยความแตกต่างของแรงดันระหว่างหัวใจห้องด้านบนและด้านล่างที่มีลิ้น หัวใจกั้นอยู่เป็นตัวบังคับ ลิ้นหัวใจที่อยู่ระหว่างหัวใจห้องด้านบนและห้องด้านล่าง เรียกว่า เอตริโอเวนตริคิวลาร์ วาล์ว หรือ เอวีวาล์ว (aterioventricular valves หรือ AV valves) โดยลิ้นหัวใจที่กั้นด้านขวามีลักษณะเป็นแผ่น สามเหลี่ยมแบน 3 อัน ทำให้เรียกว่า ไตรคัสปิดวาล์ว (tricuspid valve) ส่วนลิ้นหัวใจกั้นด้านซ้ายมีลักษณะ เป็นแผ่นสามเหลี่ยมแบน 2 อัน เรียก ไบคัสปิดวาล์ว (bicuspid valve) หรือไมทรัลวาล์ว (mitral valve) ลิ้นหัวใจทั้งสองด้านยึดติดกับกล้ามเนื้อพาพิลลารี(papillary muscle) ของหัวใจห้องล่างด้วยคอร์ดี เทนดินี (chordae tendineae) ส่วนลิ้นหัวใจที่กั้นทางออกของเลือดจากหัวใจห้องล่าง เรียก เซมิลูนาร์วาล์ว (semilunar valves) โดยลิ้นกั้นระหว่างห้องล่างขวากับพัลโมนารีอาร์เทอรี เรียก พัลโมนารีวาล์ว (pulmonary valve) ส่วนลิ้นที่กั้นระหว่างห้องล่างซ้ายกับเอออร์ตา เรียก เอออร์ติกวาล์ว (aortic valve)ดังแสดงในภาพที่ 2 การทำงานของหัวใจสามารถแบ่งตามทิศทางการสูบฉีดเลือดได้ 2 ลักษณะ ได้แก่ หัวใจห้องล่างขวาสูบฉีด เลือดไปยังปอด และหัวใจห้องล่างซ้ายสูบฉีดเลือดไปเลี้ยงส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย หัวใจทั้งด้านขวาและด้านซ้าย จะสูบฉีดเลือดพร้อมกัน โดยหัวใจห้องบนจะบีบตัวส่งเลือดให้ห้องด้านล่างแล้วจึงคลายตัว จากนั้นห้องล่างทั้งสอง ห้องจะเริ่มบีบตัวพร้อมกันเพื่อส่งเลือดไปยังปอดและอวัยวะของร่างกาย จากนั้นจึงคลายตัว การทำงานจะ แบ่งแยกชัดเจนระหว่างห้องด้านบนและห้องด้านล่าง (ภาพที่ 3) ภาพที่ 3 จังหวะการคลายตัว และจังหวะการบีบตัวของหัวใจ ที่มา : Gunstream, 2013 : 248.
83 ปฏิบัติการเรื่อง การผ่าตัดหัวใจหมู(dissecting heart) ในการศึกษาโครงสร้างหัวใจนักเรียนสามารถเรียนรู้ได้จากภาพวาด โมเดล หรือจากภาพเคลื่อนไหว (แอนนิเมชั่น) อย่างไรก็ตาม การทดลองผ่าตัดจากตัวอย่างจริงทำให้เราเรียนรู้และเข้าใจโครงสร้างของหัวใจและ ความสัมพันธ์ของโครงสร้างกับหน้าที่การทำงานของหัวใจได้ละเอียดยิ่งขึ้น และยังช่วยให้นักเรียนสามารถจดจำได้ ดียิ่งขึ้น วัตถุประสงค์ของกิจกรรม 1. เพื่อศึกษาโครงสร้างของหัวใจ 2. เพื่อศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างการทำงานของหัวใจและปอด วัสดุอุปกรณ์ 1. หัวใจหมู 2. ถุงมือยาง 3. เครื่องมือผ่าตัด และแท่งแก้ว 4. ถาดผ่าตัด วิธีการศึกษา 1. สังเกตขนาด และรูปร่างภายนอก และหลอดเลือดที่มาเลี้ยงหัวใจ 2. สังเกตตำแหน่งหลอดเลือดต่าง ๆ และความหนาของผนังหลอดเลือดที่ติดต่อกับหัวใจ 3. ใช้แท่งแก้วหรือคีมปากคีบสอดลงไปตามหลอดเลือดที่ติดต่อกับหัวใจ เพื่อให้ทราบความสัมพันธ์ ระหว่างหลอดเลือดและห้องของหัวใจ 4. ใช้กรรไกรหรือมีดผ่าตัด ตัดผนังหลอดเลือดเวนาคาวา ตัดผ่านกล้ามเนื้อผนังห้องหัวใจส่วนเอเตรียม และเวนตริเคิลขวา สังเกตลักษณะของลิ้นหัวใจที่กั้นระหว่างห้องเอเตรียมและห้องเวนตริเคิล 5. ใช้กรรไกรหรือมีดผ่าตัด ตัดผนังหลอดเลือดเวนาคาวา ตัดผ่านกล้ามเนื้อผนังห้องหัวใจส่วนเอเตรียม และเวนตริเคิลซ้าย สังเกตลักษณะของลิ้นหัวใจที่กั้นระหว่างห้องเอเตรียมและห้องเวนตริเคิล 6. ใช้กรรไกรหรือมีดผ่าตัด ตัดผนังหลอดเลือดพัลโมนารีอาร์เทอรีและหัวใจห้องล่างขวา สังเกตลักษณะ ของลิ้นหัวใจที่กั้นระหว่างหลอดเลือดและห้องเวนตริเคิลขวา 7. ใช้กรรไกรหรือมีดผ่าตัด ตัดผนังหลอดเลือดเอออร์ตาและหัวใจห้องล่างซ้าย สังเกตลักษณะของ ลิ้นหัวใจที่กั้นระหว่างหลอดเลือดและห้องเวนตริเคิลซ้าย 8. รายงานสรุปผลการศึกษาโครงสร้างหัวใจและทิศทางการหมุนเวียนเลือดผ่าหัวใจ
84 บันทึกผลการศึกษา 1. ให้นักเรียนเขียนบรรยายทิศทางการหมุนเวียนของเลือดที่ผ่านเข้าและออกจากหัวใจ ตลอดจน ส่วนประกอบต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการหมุนเวียนเลือด 2. ให้นักเรียนวาดภาพทิศทางการหมุนเวียนของเลือดที่ผ่านเข้าและออกจากหัวใจ ตลอดจน ส่วนประกอบต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการหมุนเวียนเลือด
85 บทปฏิบัติการ เรื่อง การหาค่าความร้อนจำเพาะของโลหะ บทปฏิบัติการฟิสิกส์ เรื่อง การหาค่าความร้อนจำเพาะของโลหะ
86 วัตถุประสงค์ เพื่อศึกษาการถ่ายเทความร้อนและหาความจุความร้อนจำเพาะของโลหะ อุปกรณ์การทดลอง 1. แคลอรีมิเตอร์ 6. บีกเกอร์ขนาด 250 มิลลิลิตร 2. เหล็ก 7. หม้อต้มน้ำทนความร้อนสูง 3. ทองเหลือง 8. แท่งคน 4. Hotplate 9. เทอร์โมมิเตอร์ขนาด 0 C ถึง 100 C 5. น้ำ 10. เครื่องชั่งแขนเดียวแบบ Triple Beam Balance ทฤษฎี ความร้อน ความร้อนเป็นพลังงานรูปหนึ่งที่เปลี่ยนมาจากพลังงานรูปอื่น เช่น พลังงานไฟฟ้า พลังงานกล (พลังงานศักย์และพลังงานจลน์) พลังงานเคมี พลังงานนิวเคลียร์ เป็นต้น พลังงานความร้อนในระบบเอสไอ (SI) มีหน่วยเป็นจูล (Joule, J ) แต่บางครั้งอาจบอกเป็นหน่วยอื่น ได้ เช่น แคลอรี (cal) และบีทียู (BTU) พลังงานความร้อน 1 แคลอรี คือพลังงานความร้อนที่ทำให้น้ำมวล 1 กรัม มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 องศา เซลเซียส (° C ) พลังงานความร้อน 1 บีทียู คือ พลังงานความร้อนที่ทำให้น้ำที่มีมวล 1 ปอนด์ มีอุณหภูมิ เพิ่มขึ้น 1 องศาฟาเรนไฮต์ (° F) จากการทดลองพบว่า 1 cal = 4.186 J 1 BTU = 252 cal = 1055 J อุณหภูมิ อุณหภูมิ คือ ปริมาณที่แปรผันโดยตรงกับพลังงานจลน์เฉลี่ยของแก๊ส การที่เราจะบอกว่าวัตถุใด ร้อนมากหรือน้อย เราสามารถบอกได้ด้วยอุณหภูมิของวัตถุนั้น คือ วัตถุที่มีระดับความร้อนมากจะมีอุณหภูมิสูง วัตถุที่มีระดับความร้อนน้อยจะมีอุณหภูมิต่ำ ดังนั้นถ้าเราเอาวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงมาสัมผัสวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำ พลังงานความร้อนจะถูกถ่ายโอนจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงไปยังวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำ จนวัตถุทั้งสองมีอุณหภูมิเท่ากัน อุปกรณ์ที่ใช้วัดอุณหภูมิเรียกว่า เทอร์โมมิเตอร์ ซึ่งหน่วยของเทอร์โมมิเตอร์มีหลายชนิด เช่น 1. สเกลองศาเซลเซียส (Celsuis, °C) หรือบางที่เรียกว่าองศาเซนติเกรด (ที่ความดัน 1 บรรยากาศ จุดเยือกแข็งของน้ำเป็น 0 เซลเซียสและจุดเดือดเป็น 100 เซลเซียส ระหว่างจุดเยือกแข็งและจุด เดือดแบ่งเป็น 100 ส่วนเท่าๆ กัน ) 2. สเกลเคลวิน (Kelvin, K) เป็นหน่วยของอุณหภูมิสัมบูรณ์ (ที่ความดัน 1 บรรยากาศ จุดเยือกแข็งของน้ำเป็น 273.16 เคลวินและจุดเดือดเป็น 373.16 เคลวิน ระหว่างจุดเยือกแข็งและจุดเดือด แบ่งเป็น 100 ส่วนเท่าๆ กัน) ปริมาณความร้อนของวัตถุ (HEAT, Q)
87 เป็นพลังงานความร้อนที่วัตถุรับเข้ามาหรือคายออกไป ในการศึกษาจะพิจารณาผลของความร้อน 2 กรณี คือ 1. ความร้อนสัมผัส (Sensible heat) หมายถึง พลังงานความร้อนที่ทำให้วัตถุมีอุณหภูมิสูงขึ้น หรือต่ำลงโดยสถานะยังคงรูปเดิม 2. ความร้อนแฝง (Latent Heat) หมายถึง พลังงานความร้อนที่ทำให้วัตถุเปลี่ยนสถานะโดยที่ อุณหภูมิคงที่ ความจุความร้อน ( Heat capacity, C ) หมายถึง ปริมาณความร้อนให้กับสารทั้งหมดต่ออุณหภูมิ ของสารที่เปลี่ยนไปในหนึ่งหน่วยอุณหภูมิ โดยสสารนั้นไม่เปลี่ยนสถานะ ถ้าให้ปริมาณความร้อน Q แก่วัตถุทำให้อุณหภูมิของวัตถุเปลี่ยนไป T ดังนั้นถ้าอุณหภูมิของวัตถุ เปลี่ยนไป T หน่วย ค่าความจุความร้อนของวัตถุ(heat capacity, C) จะได้ = Q C T (1) เมื่อ C ความจุความร้อนของวัตถุ มีหน่วยเป็น cal C/ หรือ J/K ความร้อนจำเพาะของวัตถุ(specific heat, c) คือ ค่าความจุความร้อนต่อหนึ่งหน่วยมวลของสาร มี หน่วยเป็น kcal kg C / C c m = (2) เมื่อสารมวล m ได้รับความร้อน มีอุณหภูมิเพิ่มจาก T1 เป็น T2 ค่าความจุความร้อนจำเพาะของสารจะหาค่าได้ จากสมการที่ (1) และ (2) เขียนสมการได้เป็น ( 2 1 ) Q c m T T = − (3) เมื่อ Q คือ ปริมาณความร้อน (kcal) T คือ อุณหภูมิที่เปลี่ยนไป ( C ) m คือ มวลของวัตถุ (kg) สำหรับน้ำมวล 1 kg มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 C ปริมาณความร้อนที่ได้รับมีค่า 1 kcal นั่นคือ ความร้อน จำเพาะของน้ำ ( w c ) = 1.00 / kcal kg C หรือ = 4,183 / J kg K สมดุลความร้อน สมดุลความร้อน หมายถึง ภาวะที่สารที่มีอุณหภูมิต่างกันสัมผัสกัน และมีการถ่ายโอนความร้อน จนกระทั่งสารทั้งสองมีอุณหภูมิเท่ากัน (และหยุดการถ่ายโอนความร้อน) เช่น การผสมน้ำร้อนกับน้ำเย็นเข้า ด้วยกัน น้ำร้อนจะถ่ายโอนพลังงานความร้อนให้กับน้ำเย็น และเมื่อน้ำที่ผสมมีอุณหภูมิเท่ากัน การถ่ายโอนความ
88 ร้อนจึงหยุด หรือ ถ้าพิจารณากรณีที่เป็นระบบปิด จะได้ว่า ความร้อนที่วัตถุหนึ่งสูญเสียไปเท่ากับความร้อนที่วัตถุ หนึ่งได้รับมา การหาค่าความจุความร้อนจำเพาะของวัตถุ สามารถพิจารณาได้จากกฎสมดุลความร้อน นั่นคือ “ความร้อนที่วัตถุหนึ่งสูญเสียไปเท่ากับความร้อนที่อีกวัตถุหนึ่งได้รับมา” ดังสมการ 1) กรณีหาค่าความร้อนจำเพาะของเหล็ก Q Q Q Fe Al w = + m c T T m c T T m c T T Fe Fe Al Al w w ( 1 3 3 2 3 2 − = − + − ) ( ) ( ) m c T T m c m c T T Fe Fe Al Al w w ( 1 3 3 2 − = + − ) ( ) (4) 2) กรณีความร้อนจำเพาะของทองเหลือง Q Q Q Brass Al w = + m c T T m c T T m c T T Brass Brass Al Al w w ( 1 3 3 2 3 2 − = − + − ) ( ) ( ) m c T T m c m c T T Brass Brass Al Al w w ( 1 3 3 2 − = + − ) ( ) (5) กำหนดให้ 880 / 500 / 380 / Al Fe Brass c J kg K c J kg K c J kg K = = = ภาพที่ 1 อุปกรณ์ในการทดลอง วิธีการทดลอง ตอนที่ 1 การหาค่าความร้อนจำเพาะของเหล็ก 1. นำเหล็กไปชั่งเพื่อหาค่ามวล หลังจากนั้นนำเหล็กไปต้มในหม้อต้มที่มีน้ำอยู่จนกระทั่งน้ำเดือด บันทึกค่าอุณหภูมิน้ำเดือดเป็น T1
89 2. ใส่มวลน้ำ 0.150 kg ลงในภาชนะใบที่อยู่ด้านในของแคลอรีมิเตอร์บันทึกอุณหภูมิน้ำในแคลอรี มิเตอร์เป็น T2 3. นำเหล็กที่ต้มในหม้อต้มจนน้ำเดือด จากนั้นนำก้อนเหล็กขึ้นจากหม้อต้มใส่ลงในแคลอรีมิเตอร์คนน้ำ ในแคลอรีมิเตอร์เบาๆ (เพื่อให้เกิดการถ่ายเทความร้อนได้อย่างทั่วถึง) บันทึกค่าอุณหภูมิที่น้ำมีความสมดุลความ ร้อนแล้ว ให้อุณหภูมิเป็น T3 4. คำนวณหาค่าความจุความร้อนของเหล็กจากสมการ (4) และคำนวณหา เปอร์เซ็นต์ความคลาดเคลื่อน จากการทดลอง ตอนที่ 2 การหาค่าความร้อนจำเพาะของทองเหลือง 1. นำทองเหลืองไปชั่งเพื่อหาค่ามวล หลังจากนั้นนำทองเหลืองไปต้มในหม้อต้มที่มีน้ำอยู่จนกระทั่งน้ำ เดือด บันทึกค่าอุณหภูมิน้ำเดือดเป็น T1 2. ใส่มวลน้ำ 0.150 kg ลงในภาชนะใบที่อยู่ด้านในของแคลอรีมิเตอร์บันทึกอุณหภูมิน้ำในแคลอรีมิเตอร์ เป็น T2 3. นำทองเหลืองที่ต้มในหม้อต้มจนน้ำเดือด จากนั้นนำก้อนเหล็กขึ้นจากหม้อต้มใส่ลงในแคลอรีมิเตอร์ คนน้ำในแคลอรีมิเตอร์เบาๆ (เพื่อให้เกิดการถ่ายเทความร้อนได้อย่างทั่วถึง) บันทึกค่าอุณหภูมิที่น้ำมีความสมดุล ความร้อนแล้ว ให้อุณหภูมิเป็น T3 4. คำนวณหาค่าความร้อนจำเพาะของทองเหลืองจากสมการ (5) และคำนวณหาเปอร์เซ็นต์ความ คลาดเคลื่อนจากการทดลอง ผลการทดลอง มวลแคลอรีมิเตอร์+แท่งคน ............................... m kg Al = ตอนที่ 1 หาความร้อนจำเพาะของเหล็ก มวลเหล็ก 1 m kg ( ) อุณหภูมิเหล็ก 1 T K( ) อุณหภูมิน้ำ 2 T K( ) อุณหภูมิผสมที่จุด สมดุล 3 T K( ) ความร้อนจำเพาะ ( / ) Fe c J kg K− แสดงวิธีการคำนวณหาค่าความจุความร้อนจำเพาะของเหล็ก ( Fe c ) จากสมการ (4) ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
90 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………...………………………………………………………………… ตอนที่ 2 หาความร้อนจำเพาะของทองเหลือง มวลทองเหลือง 1 m kg ( ) อุณหภูมิ ทองเหลือง 1 T K( ) อุณหภูมิน้ำ 2 T K( ) อุณหภูมิผสมที่ จุดสมดุล 3 T K( ) ความร้อนจำเพาะ ( / ) Brass c J kg K− แสดงวิธีการคำนวณหาค่าความจุความร้อนจำเพาะของทองเหลือง ( Brass c ) จากสมการ (5) ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………… สรุปผลและวิเคราะห์ผลการทดลอง ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
91 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………..............................................................................……………………… …………………….................................................................................................................................................………
92 บทปฏิบัติการ เรื่อง การผลิตหมั่นโถ
93 บทปฏิบัติการด้านเทคโนโลยีการอาหาร เรื่อง การผลิตหมั่นโถ
94
95
96 ส่วนที่ 3 ผลการดำเนินงาน จากการดำเนินงานจัดโครงการค่ายวิทยาศาสตร์โรงเรียนสาธิตมหาวิทยาลัยราชภัฏนครราชสีมา ฝ่าย มัธยม ครั้งที่ 2 ระหว่างวันที่ 8-9 พฤษภาคม พ.ศ.2566 ณ ศูนย์วิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยราชภัฏ นครราชสีมา โดยดำเนินการจัดกิจกรรมอบรมให้ความรู้แก่นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 และ นักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 4 เพื่อให้นักเรียนได้มีความรู้ความเข้าใจในเนื้อหาและมีทักษะในด้านการปฏิบัติการ ตลอดจน เป็นการปลูกฝังให้เยาวชนมีความสนใจในการเรียนวิทยาศาสตร์และเกิดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนเพิ่มขึ้น จากการจัดกิจกรรมดังกล่าว ได้ดำเนินการทดสอบวัดความรู้ของนักเรียนโรงเรียนสาธิต มหาวิทยาลัยราชภัฏนครราชสีมา ฝ่ายมัธยม ครั้งที่ 2 โดยให้นักเรียนทำแบบทดสอบก่อนเรียนและ แบบทดสอบหลังเรียน ในบทปฏิบัติการเคมี ฟิสิกส์ ชีววิทยา และบทปฏิบัติการเทคโนโลยีการอาหาร ตามหลักสูตรที่จัดกิจกรรม พร้อมกันนี้ยังมีการประเมินความพึงพอใจในการจัดกิจกรรมครั้งนี้ ดังรายงาน ต่อไปนี้ 3.1 คะแนนแบบทดสอบก่อนเรียน-หลังเรียน ในแต่ละหลักสูตร ตารางที่ 1 คะแนนแบบทดสอบก่อนเรียน – หลังเรียน ระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 Pre-Test Post-Test Pre-Test Post-Test Pre-Test Post-Test Pre-Test Post-Test Pre-Test Post-Test 1 เดก็หญิงจิรัชยา โพธิ์รักงาม มัธยมศกึษาปีที่1 1 4 7 10 2 5 1 6 4 4 2 เดก็หญิงพชิญาภัค ลาภยงยศ มัธยมศกึษาปีที่1 2 4 8 10 3 2 4 4 3 เดก็ชายเกื้อองักรูทองศรีมัธยมศกึษาปีที่1 2 4 9 10 4 5 4 9 3 7 4 เดก็ชายฐิตคิณุไหมทอง มัธยมศกึษาปีที่1 3 3 8 10 3 6 4 10 6 8 5 เดก็ชายพชริวสัส กาญจนวจิิตร มัธยมศกึษาปีที่1 1 5 3 7 2 4 3 4 4 8 6 เดก็ชายภัทรพล พนัธฉาย มัธยมศกึษาปีที่1 4 4 10 10 3 9 1 10 5 9 7 เดก็หญิงสาริศา สพุรรณเภสชัมัธยมศกึษาปีที่1 3 4 10 10 2 9 10 10 4 10 8 เดก็หญิงพลอยไพลนิคณติศลิป มัธยมศกึษาปีที่1 2 5 5 6 9 เดก็ชายเมธาพฒัน์กาญจนเกตุมัธยมศกึษาปีที่1 3 5 8 10 4 3 3 8 5 8 10 เดก็หญิงนิสสรณ พาํขุนทด มัธยมศกึษาปีที่1 1 3 10 10 5 8 11 เดก็ชายชลกร หวงักลมุกลาง มัธยมศกึษาปีที่1 3 3 7 10 3 5 1 10 5 10 12 เดก็ชายวงคววิรรธน ศรีแจงรงุมัธยมศกึษาปีที่1 5 5 8 10 4 9 7 7 9 7 13 เดก็ชายพชร มูกขุนทด มัธยมศกึษาปีที่1 2 3 8 10 2 4 1 4 3 10 14 เดก็หญิงบุษราคมัพนเสน มัธยมศกึษาปีที่1 1 2 10 10 2 7 1 5 3 6 15 เดก็ชายณธพีฒัน กติตศิภุเศรษฐ มัธยมศกึษาปีที่1 2 4 10 10 0 4 1 5 4 5 16 เดก็ชายสรุลชิสงิหศวิานนท มัธยมศกึษาปีที่1 2 3 7 10 1 3 2 4 2 3 17 เดก็หญิงสพุชิญญาดา อรัญมิตร มัธยมศกึษาปีที่1 3 5 9 10 5 7 5 10 5 7 18 เดก็หญิงนวพร ศรีณรงค มัธยมศกึษาปีที่1 19 เดก็ชายเสกสรรค ตงั้พฒันคณุมัธยมศกึษาปีที่1 2 3 10 10 1 4 2 7 20 เดก็หญิงเอรียา สงิหศวิานนท มัธยมศกึษาปีที่1 2 5 6 9 1 2 3 5 4 5 21 เดก็หญิงกฤดาการ ศริิโรจนพงศ มัธยมศกึษาปีที่1 4 5 10 10 4 3 2 8 22 เดก็ชายกญัจ กฎุษีมัธยมศกึษาปีที่1 3 5 8 10 3 3 1 3 7 8 23 เดก็ชายอานัส อโนมา มัธยมศกึษาปีที่1 2 4 7 10 1 5 3 8 5 8 24 เดก็หญิงปณาลีกิ่งสดีา มัธยมศกึษาปีที่1 3 5 8 10 0 7 4 7 3 5 25 เดก็ชายภูริต โฉมเฉลา มัธยมศกึษาปีที่1 1 3 10 10 7 6 4 5 7 8 26 เดก็ชายกนัตนิันท์ประราศรีมัธยมศกึษาปีที่1 3 4 9 10 6 6 4 3 5 9 27 เดก็หญิงนิชชาภัทร กญุศลานุคณุมัธยมศกึษาปีที่1 3 5 10 10 4 10 5 6 8 10 28 เดก็ชายปุณชรัสมิ์ทรัพยลานสกลุมัธยมศกึษาปีที่1 3 4 10 10 3 2 4 5 6 4 29 เดก็ชายสรวชิญ ชยัฤทธิ์มัธยมศกึษาปีที่1 2 3 9 10 3 6 1 9 6 6 30 เดก็หญิงวชริารัตน ปญญารัมย มัธยมศกึษาปีที่1 ความปลอดภัยฯ เคมี(5) วงจรไฟฟ้าอย่างง่าย (1 0) โครมาโทกราฟี(1 0) กล้องจุลทรรศน์ฯ (1 0) ความปลอดภัยฯชีววิทยา (1 0) ที่ชอื่ -สกุล ระดับชนั้