เอกสารประกอบการสอนเครืองยนต์สันดาปภายใน

49 แผนการสอน หน่วยที่ 3 หน้าที่ 1 วิชา งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน สอนคร้ังที่3 ชื่อหน่วยก๊าซสมบรูณ์ จ านวน 3 ชวั่ โมง ก๊าซสมบูรณ์(Perfect Gas) มีชื่อเรียกอีกอยา่งหน่ึงวา่ ไอดีลก๊าซ (Ideal Gas) หมายถึง ก๊าซชนิดเดียว เช่น ไนโตรเจน,ออกซิเจน, ไฮโดรเจน ถา้คิดในทางทฤษฎีอากาศไม่ไดเ้ป็นไอดีลก๊าซ เพราะอากาศอากาศมีก๊าซปนอยหู่ลายชนิด แต่ในทาง ปฏิบตัิถือวา่อากาศเป็นไอดีลก๊าซชนิดหนึ่ง กฎของไอดีลกาซ กฎของไอดีลก๊าซเหล่าน้ีจะใชเ้ฉพาะกบัไอดีลก๊าซเท่าน้นัค่าที่คา นวณไดจ้ึงจะใกลเ้คียงกบัความเป็น จริงไอน้า จะถือวา่เป็นไอดีลก๊าซ เมื่อความดนั ใกลเ้คียงความดนับรรยากาศและมีความหนาแน่นต่า แต่ไอน้า ภายใน เครื่องจกัรกงัหนั ไอน้า ไม่ถือวา่เป็นไอดีลก๊าซ ถา้ใชกฎไอดีลก๊าซน้ีกบัไอ(Vapour) จะใหค้ ่าที่คลาดเคลื่อนจาก ความเป็ นจริงมากการคา นวณเกี่ยวกบัไอน้า ตอ้งใชต้ารางคุณสมบตัิของไอชนิดน้นัๆ กฎที่ใชก้บัไอดีลก๊าซมีดงัน้ี 1. กฎของบอยล์ (Boyle’s Law) กฎน้ีต้งัชื่อตามผคู้น้พบ คือ นกัวทิยาศาสตร์ชาวองักฤษ ชื่อRobert Boyle (ค.ศ. 1627-1691) จาก ทา การคน้ควา้สรุปไดว้า่ “ในระหวา่งการเปลี่ยนสภาวะของก๊าซซึ่งมีมวลและอุณหภูมิคงที่ ปริมาตรจะแปรเปลี่ยน ผกผนักบัความดนัสมบูรณ์ซ่ึงเขียนเป็นสูตรได้ PV = คงที่ P1V1 = P2V2 = P3V3 = PV = C 2. กฎของชาร์ล (Charles’ Law) ภายหลงัจากบอยลค์น้พบกฎของกาซ ต่อมาปีค.ศ. 1746 – 1823 Jacques A. Charles ชาว ฝรั่งเศส ก็ไดค้น้พบกฎของก๊าซเหมือนกนัจากการทดลองไดส้รุปไวด้งัน้ี “ในระหวา่งการเปลี่ยนสภาวะของก๊าซใด ๆ ซ่ึงมีมวลและความดนัคงที่ปริมาตรจะเป็นสัดส่วน โดยตรงกบัอุณหภูมิสมบูรณ์” ซึ่งเขียนสูตรได้ V T = คงที่ V1 T1 = V2 T2 = V3 T3 = C

50 แผนการสอน หน่วยที่ 3 หน้าที่ 2 วิชา งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน สอนคร้ังที่3 ชื่อหน่วยก๊าซสมบรูณ์ จ านวน 3 ชวั่ โมง สมการสภาวะของไอดีก๊าซ จากกฎของบอยลแ์ละชาร์ลจะพิจารณาวา่ความดนัคงที่หรือปริมาตรคงที่แต่ในตอนน้ีจะพิจารณาใน ลกัษณะที่การเปลี่ยนสภาวะโดยไม่มีค่าใดคงที่(ความดัน, อุณหภูมิ, ปริมาตร) สมมติวา่เดิมก๊าซมีความดัน P1 ปริมาตร V1 และอุณหภูมิ T1 แลว้ปล่อยใหก้๊าซเปลี่ยนสภาวะจนได้ P2 , V2 และ T2 จากรูปซา้ยมือจะเห็นวา่การที่จะเปลี่ยนสภาวะจากจุด 1 ไปจุด 2 เป็นไปไดห้ลายทาง เช่น 1-B-2 หรือ 1-A-2 ถ้า อาศยักฎของบอยลแ์ละชาร์ลแสดงความสัมพนัธ์ของการเปลี่ยนแปลงสภาวะน้ีโดยใหเ้กิดการเปลี่ยนแปลงจากจุด 1 ถึง A เป็ นไปตามกฎของบอยล์ และจากจุด A ถึง 2 เป็ นไปตามกฎของชาร์ล ดังรูปขวามือ จากจุด 1 ถึง A โดยอาศยักฎของบอยลซ์ ่ึงกา หนดวา่อุณหภูมิคงที่ดงัน้นั T1 = TA และจะไดว้า่แต่ตาม กฎของชาร์ลกา หนดความดนัคงที่ดงัน้นั จากจุด A ถึงจุด 2 ค่า PA = P2 จะไดว้า่ P1V1 = P2VA VA = 2 1 1 P P V จากจุด A ถึงจุด 2 ตามกฎชาร์ลจะได้ A A T V = 2 2 T V 1 2 B A P V1 V2 V P1 P2 A 1 2 P1 P2 V2 VA

51 แผนการสอน หน่วยที่ 3 หน้าที่ 3 วิชา งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน สอนคร้ังที่3 ชื่อหน่วยก๊าซสมบรูณ์ จ านวน 3 ชวั่ โมง แทนค่า VA จะได้ 1 2 1 1 T P P V = 2 2 T V 1 1 1 T P V = 2 2 2 T P V ดงัน้นัการเปลี่ยนแปลงสภาวะจากจุด 1 ไปยงัสภาวะใด ๆ ก็จะไดผ้ลลพัธ์เหมือนกนั 1 1 1 T P V = 2 2 2 T P V = 3 3 3 T P V การเปลี่ยนแปลงสภาวะของก๊าซใด ๆ ที่มีมวลคงที่จะได้สมการ T PV = ตัวคงที่ ในการพิจารณาเราจะรู้มวลจริงของก๊าซที่ใชใ้นระหวา่งกระบวนการน้นัๆ โดยเฉพาะดว้ย ดงัน้นัจึงใชค้่า แทน V T P = ตัวคงที่ ค่าตวัคงที่น้ีนิยมเขียนดว้ยตวั R เมื่อพิจารณามวล 1 กิโลกรัม เมื่อ R คือค่าคงที่ของก๊าซแต่ละชนิด มีหน่วยเป็น KJ/Kg-K ค่า R น้ีเรียกวา่ Specific Gas Constant ถ้ากาซมีมวล m กิโลกรัมจะได้ T = T Pm = mR เอา m คูณตลอด m = P T PV = mR เมื่อ V= m PV = mRT P = RT v m ค่า R ของอากาศ = 0.287 กิโลจูล/กิโลกรัม-เคลวิน

52 แผนการสอน หน่วยที่ 3 หน้าที่ 4 วิชา งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน สอนคร้ังที่ 3 ชื่อหน่วยก๊าซสมบรูณ์ จ านวน 3 ชวั่ โมง สูตรน้ียงัสามารถใชก้บั ปริมาณจา นวนโมเลกุลของก๊าซโดยมีความสัมพนัธ์กบัน้า หนกัโมเลกุล ดงัน้ี M = m n เมื่อ m = มวลของก๊าซ (kg) n = จา นวนโมเลกุลของก๊าซ (kg mole) M = น้า หนกัโมเลกุลของก๊าซมีหน่วยเป็น (kg/kg mole) น้า หนกัโมเลกุล(Molecular weight) ของก๊าซน้ีไม่ใช่น้า หนกัจริงของโมเลกุลของก๊าซ แต่เป็นค่าที่บ่งบยอกถึง น้า หนกัของโมเลกุลของสารต่าง ๆ เมื่อเปรียบเทียบน้า หนกัอะตอมของไฮโดรเจน น้า หนกัโมเลกุล อากาศแห้ง 28.96 คาร์บอนมอนออกไซด์ 28 ออกซิเจน 32 ไฮโดรเจน 2.016 คาร์บอนไดออกไซด์ 44 ไอน้า 18 จาก PV = mRT PV = nmRT จากกฎอาโวกาโด (Avogado’s Law) ชาวอิตาลี (ค.ศ. 1776-1856) ไดท้ดลองและสรุปไวว้า่ “ไอดีลก๊าซทุกชนิดที่ อุณหภูมิและความดนัเดียวกนัเมื่อมีปริมาตรเท่ากนัจะมีจา นวนโมเลกุลเท่ากนั ” ดงัน้นั n v ของกาซทุกชนิดจะเท่ากนัณ อุณหภูมิและความดนัเดียวกนั nt PV = MR PV = nmRT PV = nR0 T เมื่อ MR = R0 R = M R0

53 แผนการสอน หน่วยที่ 3 หน้าที่ 5 วิชา งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน สอนคร้ังที่ 3 ชื่อหน่วยก๊าซสมบรูณ์ จ านวน 3 ชวั่ โมง คือค่าคงที่ทวั่ๆ ไปของกาซ ๊ (Universal Gas Constant) จากผลการทดลองพบวา่กาซทวั่ ไป จา นวน 1 โมเลกุล มี ความดัน 1 บาร์ (105 2 เมตร น ิ วตน ั ) อุณหภูมิ 0 0 ซ จะมีปริมาตรโดยเฉลี่ย 22.71 เมตร3 PV = nR0 T R0 = nT PV = 1 273 1 10 22.71 5 = 8314 Nm/Kg-K R0 = 8.314 KJ/Kg-K ตัวอย่างที่ 3.1 ก๊าซจ านวนหนึ่งมีปริมาตรเดิม 0.2 m 3 และมีอุณหภูมิ 303 0 C ถูกท าให้เย็นตัวลง ณ ความดนัคงที่จนกระทงั่เหลือปริมาตร 0.1 m 3 จงหาอุณหภูมิสุดท้าย วิธีท า จากกฎของชาร์ล T V = C จะได้ 1 1 T V = 2 2 T V T2 = T1 1 2 V V = (273 + 303)0 K 3 3 0.2 0.1 m m T2 = 2880 K T2 = (2880 K-2730 K) T2 = 15 0 C V1= 0.02 m 3 T1= 303 + 273.2 = 576.2 K V2= 0.1 m3 T2= ?

54 แผนการสอน หน่วยที่ 3 หน้าที่ 6 วิชา งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน สอนคร้ังที่ 3 ชื่อหน่วยก๊าซสมบรูณ์ จ านวน 3 ชวั่ โมง ตัวอย่างที่ 3.2 ก๊าซจ านวนหนึ่งเดิมมีความดัน 140 KN/m 2 ปริมาตร 0.1 m 3 และอุณหภูมิ 250 C ถูกอัดตัวจนมีความดัน 700 KN/m 2 และอุณหภูมิใหม่ 600 C จงหาปริมาตรใหม่ของกาซน้ี วิธีท า จากสมการ 1 1 1 T P V = 2 2 2 T P V V2 = 2 2 1 1 1 P T T P V V2 = 0 2 2 3 0 (273 25) K 700Kn /m 140Kn /m 0.1m (273 60) K V2 = 0.02223 m3 ตัวอย่างที่ 3.3 ก๊าซจ านวนหนึ่งมีความดัน 350 KPa ปริมาตร 0.03 m 3 และอุณหภูมิ 350 C ถา้ค่า R = 0.29 KJ/ks จงหามวลของกา๊ซน้ีถา้กาซน้ีมีความดนัเพิ่มข้ึนเป็น 1.05 MPa โดยปริมาตรคงที่เท่าเดิม จงหาอุณหภูมิใหม่ของกาซน้ี วิธีท า จาก PV = mRT m = RT PV = 0.29 10 J / KgK308 K 350 10 N /m 0.03m 3 3 3 3 m = 0.118 Kg หาอุณหภูมิใหม่ ใชสู้ตร 1 1 1 T P V = 2 2 2 T P V 1 1 T P = 2 2 T P ในกรณีน้ีปริมาตรคงเดิม T2 = 1 2 1 P P T = 3 2 6 2 350 10 N /m 308 K 1.05 10 N /m = 9240 K = 6510 C V1= 0.1 m 3 P1= 140 KN/m 2 T1= 25 + 273.2 = 298.2 K P2= 700 KN/m 2 T2= 60 + 273.2 = 333.2 K V2= ? V1= 0.03 m 3 P1= 350 KPa T1= 35 + 273.2 = 308.2 K P2= 1.05 x 103 KPa R = 0.29 KJ/Kg.K T2= ?

55 แผนการสอน หน่วยที่ 3 หน้าที่ 7 วิชา งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน สอนคร้ังที่ 3 ชื่อหน่วยก๊าซสมบรูณ์ จ านวน 3 ชวั่ โมง แบบฝึ กหัด 1.ก๊าซชนิดหน่ึงมีมวล 0.01 Kg จา นวนโมเลกุลของก๊าซ 0.000625 มีปริมาตร 0.003 m3 ที่ความดัน 7 bar อุณหภูมิ 131 ใหค้า นวณน้า หนกัโมเลกุลของก๊าซน้ีและถา้ปล่อยใหก้๊าซขยายตวัจนมี ความดันเหลือ 1 bar ปริมาตร 0.02 m3 จงคา นวณหาอุณหภูมิที่สภาวะใหม่ของก๊าซน้ีเฉลย 16 Kg/Kg mole , 111.76 0 C 2. จงหามวลของอากาศในห้องขนาด 6 m. x10 m. x 4 m. ในขณะที่มีความดัน 100 KN/m 2 และอุณหภูมิ 250 C สมมติวา่อาการเป็นกา๊ซสมบูรณ์กา หนดให้R ของอากาศ = 0.287 KJ/Kg.K (เฉลย280.6 Kg) 3. ถงักาซใบหนึ่งมีปริมาตร ๊ 0.5 m. 3 มีก๊าซชนิดหน่ึงบรรจุอยมู่ ีมวล 10 Kg ที่อุณหภูมิ 250 C จงหาความดันของ ก๊าซน้ีกา หนดให้R ของกาซน้ี= 0.34643 KJ/kg.K (เฉลย 2.065 6 10 N/m 2 ) 4. อากาศจ านวนหนึ่งเดิมมีความดัน 1.3 106 N/m 2 ปริมาตร 0.014 m 3 อุณหภูมิ 135 0 C ขยายตวัจนกระทงั่มี ความดัน 245 KN/m 2 และมีปริมาตร 0.056 m 3 จงหา ก. มวลของอากาศ (0.155 Kg) ข. อุณหภูมิสุดทา้ยของอากาศกา หนดให้R = 0.287 KJ/Kg.K

56 แผนการสอน หน่วยที่ 3 หน้าที่ 8 วิชา งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน สอนคร้ังที่ 3 ชื่อหน่วยก๊าซสมบรูณ์ จ านวน 3 ชวั่ โมง เฉลยแบบฝึ กหัด 1. ก๊าซชนิดหน่ึงมีมวล 0.01 Kg จ านวนโมเลกุลของกาซ 0.000625 มีปริมาตร 0.003 m3 ที่ความดัน 7 bar อุณหภูมิ 131 ใหค้า นวณน้า หนกัโมเลกุลของก๊าซน้ีและถา้ปล่อยใหก้๊าซ ขยายตัวจนมีความดันเหลือ 1 bar ปริมาตร 0.02 m3 จงคา นวณหาอุณหภูมิที่สภาวะใหม่ของก๊าซน้ี Solution จากสูตร M = m n = 0.01 Kg 0.000625 = 15.99 Kg P1V1 T1 = P2V2 T2 T2 = P2V2T1 P1V1 T2 = 1x100 KN m2 x0.02 m3(404.2)K 7x 100KN m2 x0.003m3 T2 = 384.76 K T2 = 384.76 – 273 T2 = 111.76 m = 0.01 Kg n = 0.000625 M = ? V1= 0.003 m 3 P1= 7 x 102 KN/m 2 T1= 131 + 273.2 = 404.2 K P2= 1 x 102 KN/m 2 V2= 0.02 m3 T2= ?

57 แผนการสอน หน่วยที่ 3 หน้าที่ 9 วิชา งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน สอนคร้ังที่ 3 ชื่อหน่วยก๊าซสมบรูณ์ จ านวน 3 ชวั่ โมง เฉลยแบบฝึ กหัด 2. จงหามวลของอากาศในห้องขนาด 6 m 10 m 4 m ในขณะที่มีความดัน 100 KN/m 2 และ อุณหภูมิ 25 สมมุติวา่อากาศเป็นก๊าซสมบูรณ์กา หนดให้R ของอากาศ = 0.287 KJ/Kg.K Solution จากสูตร V = 6 m x 10 m x 4 m P = 100 KN/m 2 T = (25+273) K R = 0.287 KJ/Kg. K PV = mRT สูตร m = PV RT m = 100KN m2 x 240 m3 0.28 KN.m Kg.K x 298 K m = 24000 85.526 m = 280.6 Kg

58 แผนการสอน หน่วยที่ 3 หน้าที่ 10 วิชา งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน สอนคร้ังที่3 ชื่อหน่วยก๊าซสมบรูณ์ จ านวน 3 ชวั่ โมง เฉลยแบบฝึ กหัด 3. ถงัก๊าซใบหน่ึงมีปริมาตร 0.5 m3 มีก๊าซชนิดหน่ึงบรรจุอยมู่ ีมวล10 Kg ที่อุณหภูมิ 25 จงหาความดัน ของก๊าซน้ีกา หนดให้R ของก๊าซน้ี= 0.34643 KJ/Kg.K Solution จากสูตร V = 0.5 m3 m = 10 Kg T = (25+273) K R = 0.34643 KJ/Kg.K สูตร PV = mRT , P = mRT V P = 10 Kg x 0.34643 KN.m Kg.K x 298 K 0.5 m3 P = 1032.3614 0.5 KN m2 P = 2064.722 KN/m 2

59 แผนการสอน หน่วยที่ 3 หน้าที่ 11 วิชา งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน สอนคร้ังที่ 3 ชื่อหน่วยก๊าซสมบรูณ์ จ านวน 3 ชวั่ โมง เฉลยแบบฝึ กหัด 4. อากาศจ านวนหนึ่งเดิมมีความดัน 1.3x106 N/m 2 ปริมาตร 0.014 m3 อุณหภูมิ 135 ขยายตัวจนกระ ท้งัมีความดนั 275 KN/m 2 และปริมาตร 0.056 m 3 จงหา ก) มวลของอากาศ (0.155 Kg ) ข) อุณหภูมิสุดทา้ยอากาศกา หนดให้R = 0.287 KJ/Kg.K (72 ) Solution จากสูตร P1 = 1.3x106 N/m 2 V1 = 0.014 m3 T1 = (135+273) K P2 = 275 KN/m 2 V2 = 0.056 m 3 ก) สูตร = m = PV RT m = 1300 KN m2 x 0.014m3 0.287 KN.m Kg.K x 408 K m = 0.155 Kg ข) สูตร T2 = P2T1V2 P1V1 = 275 KN m2 x 480 K x 0.056 m3 1300 KN m2 x 0.014 m3 T2 = 6283.2 18.2 K T2 = 345.23 K T2 = (345.23 – 273) T2 = 72.23

60 บันทกึผลหลงัการจัดการเรียนรู้แบบมุ่งเน้นสมรรถนะอาชีพและบูรณาการตามหลกัปรัชญาของเศรษฐกจิ พอเพียง/ ผล 5 มิติ / นโยบาย 3 D และ 11 ดี 11 เก่ง รายการ ระดับการปฏิบัติ 5 4 3 2 1 ด้านการเตรียมการสอน 1.จดัหน่วยการเรียนรู้ไดส้อดคลอ้งกบัวตัถุประสงคก์ารเรียนรู้ 2.กา หนดเกณฑก์ารประเมินครอบคลุมท้งัดา้นความรู้ด้านทักษะ และด้านจิตพิสัย 3. เตรียมวัสดุ-อุปกรณ์สื่อ นวตักรรม กิจกรรมตามแผนการจดัการเรียนรู้ก่อนเขา้สอน ด้านการจัดกจิกรรมการเรียนรู้ 4. มีวธิีการนา เขา้สู่บทเรียนที่น่าสนใจ 5. มีกิจกรรมที่หลากหลายเพื่อช่วยใหผ้เู้รียนเกิดการเรียนรู้ความเขา้ใจ 6.จดักิจกรรมที่ส่งเสริมใหผ้เู้รียนคน้ควา้เพื่อหาคา ตอบดว้ยตนเอง 7. นกัเรียนมีส่วนร่วมในการจดักิจกรรมการเรียนรู้ 8.จดักิจกรรมที่เนน้กระบวนการคิด (คิดวเิคราะห์คิดสังเคราะห์คิดสร้างสรรค์) 9.กระตุน้ ใหผ้เู้รียนแสดงความคิดเห็นอยา่งเสรี 10. จดักิจกรรมการเรียนรู้ที่เชื่อมโยงกบัชีวิตจริงโดยนา ภูมิปัญญา/บูรณาการเขา้มามีส่วนร่วม 11.จดักิจกรรมโดยสอดแทรกคุณธรรม จริยธรรม 12. มีการเสริมแรงเมื่อนักเรียนปฏิบัติ หรือตอบถูกต้อง 13. มอบหมายงานให้เหมาะสมตามศักยภาพของผู้เรียน 14. เอาใจใส่ดูแลผเู้รียน อยา่งทวั่ถึง 15. ใชเ้วลาสอนเหมาะสมกบัเวลาที่กา หนด ด้านสื่อ นวตักรรม แหล่งการเรียนรู้ 16. ใชส้ื่อที่เหมาะสมกบักิจกรรมและศกัยภาพของผเู้รียน 17. ใชส้ื่อแหล่งการเรียนรู้อยา่งหลากหลายเช่น บุคคล สถานที่ของจริง เอกสาร สื่ออิเล็กทรอนิกส์ และอินเทอร์เน็ต เป็ นต้น ด้านการวัดและประเมินผล 18.ผเู้รียนมีส่วนร่วมในการกา หนดเกณฑก์ารวดัและประเมินผล 19. ประเมินผลอยา่งหลากหลายและครบท้งัดา้นความรู้ทักษะ และจิตพิสัย 20. ครูผเู้รียน ผปู้กครอง หรือผทู้ี่เกี่ยวขอ้งมีส่วนร่วม ในการประเมิน หมายเหตุระดับการปฏิบัติ5= ปฏิบัติดีเยี่ยม 4= ปฏิบัติดี 3= ปฏิบัติพอใช้ 2 =ควรปรับปรุง 1 = ไม่มีการปฏิบตัิ รวม ค่าเฉลี่ย

61 บันทึกหลังสอน ปัญหา และแนวทางแก้ปัญหา ปัญหาที่พบ แนวทางแก้ปัญหา ด้านการเตรียมการสอน …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ……………………………………………………. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ด้านการจัดกจิกรรมการเรียนรู้ …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ด้านสื่อ นวตักรรม แหล่งการเรียนรู้ …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ด้านการวัดและประเมินผล …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ด้านอื่นๆ (โปรดระบุเป็ นข้อๆ) …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ลงชื่อ ........................................................................ครูผู้สอน (....................................................................) ตา แหน่ง ....................................................................... ............../.................................../...................

62 บันทึกการนิเทศและติดตาม วัน-เดือน-ปี เวลา รายการนิเทศและติดตาม ชื่อ-สกุล ผู้นิเทศ ต าแหน่ง

63 สัปดาห์ที่ 4 แผนบทเรียน เรื่อง กฎทางเทอร์โมไดนามิกส์

64 แผนการจัดการเรียนรู้แบบม่งเน้นสมรรถนะอาชีพุ และบูรณาการตามหลักปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง / ผล 5 มิติ / นโยบาย 3 D และ 11 ดี 11 เก่ง วิชา งานสันดาปภายใน ชื่อหน่วย กฎทางเทอร์โมไดนามิกส์ รหัสวิชา 30137-1001 หน่วยที่ 4 ชื่อเรื่อง กฎทางเทอร์โมไดนามิกส์ จ านวน 3 ชั่วโมง 1. สาระส าคัญ 1. กฎข้อที่ศูนย์ของเทอร์โมไดนามิกส์ที่เกี่ ยวกบการสมดุลของความร้อน ั 2.กฎข้อที่หนึ่งของเทอร์โมไดนามิกส์หรือเรียกอีกอยางหนึ่งคือกฎของการทรงพลังงาน ่ 3.กฎข้อที่หนึ่งส ำหรับระบบปิ ดหรือระบบที่ไม่มีกำรไหล กระบานการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นใน ระบบปิ ด 2. สมรรถนะประจ าหน่วยการเรียนรู้ 1.สามารถอธิบายความหมายของกฎข้อที่ศูนย์ได้อยางถูกต้อง ่ 2.สามารถอธิบายความหมายของกฎข้อที่หนึ่งได้อยางถูกต้อง ่ 3.สามารถค านวณหาปริมาณความร้อนได้อยางถูกต้อง ่ 4.สามารถค านวณหางานได้อยางถูกต้อง ่ 5.มีความรับผิดชอบ ตามงานที่มอบหมาย (บูรณาการปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียง) 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.1 จุดประสงค์ทั่วไป 1.นักศึกษาสามารถอธิบายความหมายของกฎข้อที่ศูนย์ได้อยางถู่ กต้อง 2.นักศึกษาสามารถอธิบายความหมายของกฎข้อที่หนึ่งได้อยางถูกต้อง ่ 3.นักศึกษาสามารถค านวณหาปริมาณความร้อนได้อยางถูกต้อง ่ 4.นักศึกษาสามารถค านวณหางานได้อยางถูกต้อง ่ 5.นักศึกษามีความรับผิดชอบ ตามงานที่มอบหมาย (บูรณาการปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียง)

65 3.2 จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม 1.นกัศึกษาสามารถคา นวณหาปริมาณความร้อนไดอ้ยา่งถูกตอ้ง 2.นกัศึกษาสามารถคา นวณหางานไดอ้ยา่งถูกตอ้ง 3.นักศึกษามีความรับผิดชอบ ตามงานที่มอบหมาย (บูรณาการปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียง) 4. หัวข้อเรื่อง/เนื้อหาสาระการสอน/การเรียนรู้ 4.1 ด้านความรู้ -กฎข้อที่ศูนย์ของเทอร์โมไดนามิกส์ -กฎข้อที่หนึ่งของเทอร์โมไดนามิกส์ -กฎขอ้ที่หน่ึงสา หรับระบบปิดหรือระบบที่ไม่มีการไหล 4.2 ด้านทักษะหรือปฏิบัติ - การค านวณหาค่าปริมาณความร้อน - การค านวณหางาน 4.3 ด้านคุณธรรม/จริยธรรม/จรรยาบรรณ/บูรณาการเศรษฐกจิพอเพยงี - ความมีวินัย : การแต่งกาย, การตรงต่อเวลา - ความรับผิดชอบ : ทา งานเสร็จทนัตามเวลาที่กา หนด - ความสนใจใฝ่ รู้ : มีความสนใจในการหาความรู้เพิ่มเติม , การกระตือรือร้นที่จะเรียนรู้ - ความมีมนุษย์สัมพันธ์ : ยอมรับความคิดเห็นผู้อื่น - ความอดทน อดกล้นั : มีสติควบคุมอารมณ์ได้ดี - ความซื่อสัตย์สุจริต : ไม่นา ผลงานผอู้ื่นมาแอบอา้งเป็นของตน - การประหยัด : ใชว้สัดุที่เหมาะสมกบังาน , ปิดไฟฟ้า ทุกคร้ังที่เลิกใช้ - ความกตัญญูกตเวที : อาสาช่วยเหลือและถือของช่วยครู –อาจารย์

66 5. กิจกรรมการเรียนการสอนหรือการเรียนรู้ ข้ันตอนการสอนหรือกจิกรรมครูข้ันตอนการเรียนหรือกจิกรรมของผู้เรียน ข้ันน าเข้าสู่บทเรียน (10 นาที ) 1. นักเรียนรู้จักกฎข้อที่ศูนย์หรือไม่ใชท าอะไร ้ 2. นักเรียนรู้จักกฎข้อที่หนึ่ง หรือไม่ใชท าอะไร ้ 3. นักเรียนรู้จักกฎขอ้ที่หน่ึงสา หรับระบบปิดหรือระบบที่ไม่ มีการไหล หรือไม่ใชท าอะไร ้ ขั้นการสอน (2 ชวั่ โมง ) 1. ครูอธิบายกฎทางเทอร์โมไดนามิกส์ 2. ครูสาธิตตวัอยา่ง 1.1 , 1.2 และ1.3 3. ครูเปิ ดโอกาสให้ชักถามข้อสงสัย ขั้นพยายาม (20 นาที) 1. ครูให้ท าแบบฝึ กหัดที่ 1.1 ,1.2และ 1.3 ข้ันสรุป ( 50 นาที ) 1. ครูใหส้ ่งแบบฝึ กหัด 2. ครูเฉลยแบบฝึ กหัด 3. ครูสรุปเน้ือหาเพิ่มเติม 1. ผเู้รียนท้งัช้นัแสดงความคิดเห็นตาม หัวข้อที่ครูชักถาม 1. ผเู้รียนท้งัหมดต้งัใจฟังการบรรยาย 2. ผเู้รียน ต้งัใจฟังการบรรยายและจดบนัทึก เน้ือหาจากคา บรรยายใส่สมุด 3. ผู้เรียนชักถามข้อสงสัย 1. ผู้เรียนน าแบบฝึ กหัด 1. ผเู้รียนทา แบบฝึกหดัส่ง 2. ผู้เรียนทราบเฉลย 3. ผเู้รียนท้งัหมดต้งัใจฟัง

67 6. สื่อการเรียนการสอน/การเรียนรู้ 6.1 สื่อสิ่งพิมพ์ 1. หนังสืองานสันดาปภายใน 2. เอกสารประกอบการสอน 3. แบบฝึ กหัด 3 ข้อ 6.2 สื่อโสตทัศน์ - 6.3 สื่อของจริง - 7. แหล่งการเรียนการสอน/การเรียนรู้ 7.1 ภายในสถานศึกษา 1. ตึกวิทยบริการ 2. หอ้งสมุดชมรมวชิาชีพช่างยนต์ 3. ห้อง Internet ช่างยนต์ 7.2 ภายนอกสถานศึกษา 1. ห้องสมุดมหาวิทยาลัยมหาสารคาม 2. ห้องสมุดมหาวิทยาลัยราชภัฎมหาสารคาม 3. ร้าน Internet 8. งานที่มอบหมาย 8.1 ก่อนเรียน - 8.2 ขณะเรียน - ให้ผู้เรียนจดค าอธิบาย ประกอบการบรรยายของครู - ให้ผู้เรียนท าแบบฝึ กหัด 8.3 หลังเรียน - ให้ผู้เรียนเฉลยแบบฝึ กหัด - ให้ผู้เรียนไปศึกษา เรื่อง กฎของเทอร์โมไดนามิกส์มาล่วงหนา้

68 9. ผลงาน/ชิ้นงาน ทเี่กดิจากการเรียนรู้ของผู้เรียน - 10. เอกสารอ้างอิง ชนะชัย กสิภาร์. เครื่องยนต์สันดาปภายใน. พิมพ์ครั้งที่8, กรุงเทพฯ: โรงพิมพ์ชวนพิมพ์ มนตรี พิรุณเกษตร. เทอร์โมไดนามิกส์.พิมพ์ครั้งที่2, กรุงเทพฯ: วิทย์พัฒน์ รุ่งสุรีย์ใจเขื่อนแกว้. เครื่องยนต์สันดาปภายในและภายนอก. พิมพ์ครั้งที่7,กรุงเทพฯ: ซีเอด็ยูเคชั่น วินิจ นิวาศะบุตร.การวิเคราะห์การสันดาป. พิมพ์ครั้งที่7,กรุงเทพฯ: โรงพิมพ์เจริญธรรม,2527 11. การบูรณาการ/ความสัมพนัธ ์ กบัรายวชิาอน ื่ วิชา เทอร์โมไดนามิกส์ เรื่อง กฎทางเทอร์โมไดนามิกส์ 12. หลักการประเมินผลการเรียน 12.1 ก่อนเรียน - สังเกตจากค าถาม ของผู้เรียน 12.2 ขณะเรียน - สังเกตจากค าถาม ของผู้เรียน 12.3 หลังเรียน - แบบฝึ กหัด 13. รายละเอียดการประเมินผลการเรียน 13.1 คะแนนระหว่างภาคเรียน ร้อยละ 80 ได้จาก - ผลจากแบบทดสอบหลังเรียน ร้อยละ 20 - ผลจากใบงาน ร้อยละ 20 - ผลจากการปฏิบตัิงานกลุ่ม ร้อยละ 30 - ผลจากแบบฝึ กหัด ร้อยละ 10 13.2 คะแนนคุณธรรมและจริยธรรม ร้อยละ 20 ได้จาก - ความตรงต่อเวลา ร้อยละ 5 - ความมีระเบียบ วินัย ร้อยละ 5 - ความรับผิดชอบ ร้อยละ 5 - ความซื่อสัตย์ ร้อยละ 5

69 การประเมินผล น าคะแนนที่ได้จากการวัดผลมาประเมิน โดยยึดหลักเกณฑ์การประเมิน ผลของ วทิยาลยัเทคนิคมหาสารคาม ซ่ึงกา หนดดงัน้ี อัตราคะแนน ระดับคะแนน 80 – 100 4.0 75 – 79 3.5 70 – 74 3.0 65 – 69 2.5 60 – 64 2.0 55 – 59 1.5 50 – 54 1.0 0 – 49 0

70 แผนการสอน หน่วยที่ 4 วิชา งานสันดาปภายใน สอนคร้ังที่4 หน้า 1 ชื่อหน่วยกฎทางเทอร์โมไดนามิกส์ จ านวน 3 ชวั่ โมง 1. กฎข้อที่ศูนย์ของเทอร์โมไดนามิค กฎขอ้ที่ศูนยท์ ี่เกี่ยวกบัการสมดุลของความร้อน กฎขอ้น้ีกล่าววา่ “ถา้วตัถุสองอนัที่อยแู่ยกจากกนั ต่างก็อยใู่นภาวะสมดุลยท์างความร้อนเท่ากบัวตัถุอนัที่สามแลว้วตัถุท้งัสองน้ีจะอยใู่นภาวะสมดุลยท์าง ความร้อนซ่ึงกนัและกนั เมื่อ A = A A = C B = C 2. กฎข้อที่หนึ่งของเทอร์โมไดนามิค หรือเรียกอีกอยา่งหน่ึงวา่กฎของการทรางพลงังาน ซ่ึงใหค้า จา กดัความวา่ “พลงังานจะไม่ สามารถสร้างข้ึนใหม่หรือถูกทา ลาย” กล่าวคือ ปริมาณพลงังานท้งัหมดจะคงที่ถึงแมจ้ะสลายตวัจากรูปหน่ึง ก็จะเปลี่ยนเป็นอีกรูปหน่ึง โดยพลงังานไม่มีการหมดสิ้นไปหรือเพิ่มเติมข้ึนมาใหม่ได้ เหตุผลสนบัสนุนกฎน้ีไดจ้ากการทดลองของนกัวทิยาศาสตร์ชื่อ จูล (Jaule) ต้งัไวใ้นปีค.ศ. 1840 คือเขา้เอาน้า ใส่ลงไปในถงัที่มีฉนวนหุม้อยา่งดีแลว้กวนน้า ใหร้้อนดว้ยเครื่องกวนใบพดัซ่ึงขบัดว้ยมอเตอร์ ปริมาตรงานที่ใหก้บัเครื่องกวนน้นัสามารถวดัค่าไดล้ะเอียดแน่นอน เขาไดพ้บวา่ ในการทา ใหน้ ้า มวล1 หน่วยร้อนข้ึน 1 องศา จะตอ้งใส่งานจา นวนที่แน่นอนไปจา นวนหน่ึง ปริมาณงานอนัน้ีเท่ากบั 4.1868 กิโล นิวตัน-เมตร ต่อน้า 1 กิโลกรัม ทา ใหอุ้ณหภูมิสูงข้ึน 1 องศา = m = m แลว้ถา้จะทา ใหน้ ้า มีอุณหภูมิเพิ่มข้ึนดว้ยวธิีน้ีกลบัสู่สภาพเยน็ตวัเหมือนเดิม ก็จะตอ้งทา ใหค้วามร้อน ถ่ายเทออกดว้ยปริมาณ 1 กิโลคาลอรี่หรือ4.1868 กิโลจูล/มวลน้า 1 ก.ก. เช่นเดียวกนั A B A C B C

71 แผนการสอน หน่วยที่ 4 วิชา งานสันดาปภายใน สอนคร้ังที่4 หน้า 2 ชื่อหน่วยกฎทางเทอร์โมไดนามิกส์ จ านวน 3 ชวั่ โมง ดว้ยหลกัการดงักล่าวจึงถือเป็นขอ้ สรุปไดว้า่ ปริมาณงานที่ใส่เขา้ไปในระบบจะเท่ากบั ปริมาณความร้อน ท้งัหมดที่เกิดข้ึนในระบบ หรืออีกนยัหน่ึงถา้ระบบอนัหน่ึงเกิดกระบวนการเปลี่ยนแปลงทาง เทอร์โมไดนามิกส์ข้ึน ปริมาณความร้อนที่ใส่ใหแ้ก่ระบบจะเท่ากบั ปริมาณงานท้งัหมดที่เกิดข้ึนภายในเส้น ขอบเขตของระบบน้นัซ่ึงเขียนเป็นสมการได้ QW สมการน้ีเป็นจริงสา หรับปริมาณความร้อนและงานที่เกิดข้ึนครบวฎัจกัรเท่าน้นั ไม่สามารุใชก้บั กระบวนการเปลี่ยนแปลงระหวา่งจุดสองจุด กฎขอ้ที่หน่ึงของเทอร์โมไดนามิคน้ีสามารถประยกุตเ์ขา้กนั ระบบปิ ด (แบบไม่มีการไหล) และระบบเปิ ด (แบบมีการไหล) 3. กฎข้อที่หนึ่งส าหรับระบบปิ ด (CLOSE SYSTEM) หรือระบบที่ไม่มีการไหล (Non-Flow PROCESS) กระบวนการเปลี่ยนแปลงที่เกิดข้ึนในระบบปิด เป็นกระบวนการที่ไม่มีเวลาของสารถ่ายเทเขา้ ออกจากระบบจะมีเฉพาะความร้อนและงานเท่าน้นัที่สามารถถ่ายเทเขา้ออกจากระบบได้ การเปลี่ยนแปลงที่เกิดข้ึนในกระบวนต่าง ๆ ยอ่มข้ึนอยกู่บัคุณสมบตัิของสารทา งาน (WORKING SUBSTANC) ซ่ึงเป็นตวัรับและถ่ายเทความร้อน ถา้ใหค้วามร้อนแก่สารดว้ยปริมาณอนัหน่ึงความร้อน บางส่วนจะถูกนา ไปใชใ้นการเปลี่ยนแปลงคุณสมบตัิภายในขอสสารทา งานแลว้ทา ให้เกิดงานข้ึน พลงังานที่ สูญเสียเสียไปเพื่อเปลี่ยนแปลงคุณสมบตัิภายในของสารน้ีเรียกวา่ “พลังงานภายใน” พลงังานภายในที่เพิ่มข้ึน = ปริมาณความร้อนที่ใส่เขา้ไปปริมาณงานที่ออกมา 2 1 U U = 2 1 2 1 Q W สมภารน้ีเป็นจริงสา หรับการเปลี่ยนแปลงระหวา่งจุดสองจุด และไม่มีมวลของสารถ่ายเทเขา้ออก ซ่ึงเขียน เป็นสมการในรูปง่าย ๆ ไดด้งัน้ี 1 2 Q = (U2 -U1 ) + 1W2 1 2 Q = U + 1W2 1 2 Q = m(2 -1 ) + 1W2

72 แผนการสอน หน่วยที่ 4 วิชา งานสันดาปภายใน สอนคร้ังที่4 หน้า 3 ชื่อหน่วยกฎทางเทอร์โมไดนามิกส์ จ านวน 3 ชวั่ โมง ตัวอย่าง 1.1 ของไหลในกระบอกสูบมีความดัน 600 kN/m2 ขยายตัวที่ความดันคงที่ จากปริมาตร 0.32 m 3 . ไปเป็ นปริมาตร 1.72 m. 3 จงหางานที่ได้จากการขยายตวัของไหลน้ี วิธีท า งานที่ท า W = P(V2 - V1 ) = 600 x 103 N/m2 (1.72 m3 – 0.32 m3 ) = 840 x 103 Nm = 840 kNm = 840 kNm หรือ (kJ) ไดค้่าออกมาเป็นบวกแสดงวา่งานออก(งานที่ได้จาการขยายตัว) ตัวอย่าง 1.2อากาศในกระบอกสูบถูกอดัดว้ยลูกสูบซ่ึงต่ออยกู่บักา้นสูบ งานที่ใส่ไปเท่ากบั 90 kJ/kgความ ร้อนถ่ายเทออกจากกระบอกสูบเท่ากบั 45 kJ/kgจงคา นวณการเปลี่ยนแปลงพลงังานภายในและบอกดว้ยวา่ เป็นการเพิ่มหรือลดพลงังาน เมื่ออากาศมีมวล1 kg วิธีท า เนื่องจากความร้อนถ่ายเทออกจากระบบ Q = -45 kJ/kg และงานที่ใหแ้ก่ระบบ W = -90 kJ/kg 1Q2 = m ( 2 - 1 ) + 1W2 -45 = 1 ( 2 - 1 ) + (-90) 2 - 1 = 90-45 kJ/kg = 45 kJ/kg ค่าที่ออกมาเป็นบวก แสดงวา่พลงังานภายในเพิ่มข้ึน 45 kJ/kg

73 แผนการสอน หน่วยที่ 4 วิชา งานสันดาปภายใน สอนคร้ังที่ 4 หน้า 4 ชื่อหน่วยกฎทางเทอร์โมไดนามิกส์ จ านวน 3 ชวั่ โมง ตัวอย่าง 1.3อากาศถูกอดัในกระบอกสูบของเครื่องอดัอากาศก่อนเกิดการขยายตวัมีพลงังานภายใน 420 kJ/kg เมื่อขยายตัวเต็มที่พลังงานภายในลดลงเหลือ 200 kJ/kg งานที่เกิดข้ึนจากระบบวดัได้100 kJ/kg จงคา นวณหาปริมาณความร้อนและบอกวา่ความร้อนถ่ายเทเขา้หรือถ่ายเทออก เมื่อคิดอากาศมีมวล10 kg วิธีท า งานที่เกิดจากการขยายตวัของอากาศคืองานที่ออกจากระบบ ซ่ึงมีเครื่องหมายบวก W = 100 kJ/kg จาก 1 2 Q = m(( 2 - 1 ) + 1W2 1 2 Q = 10 kg((200 - 400) + 100)) kJ/kg 1 2 Q = -1200 kJ ไดเ้ครื่องหมายลบ แสดงวา่ความร้อนถ่ายเทออกจากระบบดว้ยอตัรา 1200 kJ

74 แผนการสอน หน่วยที่ 4 วิชา งานสันดาปภายใน สอนคร้ังที่ 4 หน้า 5 ชื่อหน่วยกฎทางเทอร์โมไดนามิกส์ จ านวน 3 ชวั่ โมง แบบฝึ กหัด 1.ของไหลในกระบอกสูบมีความดัน 500 kN/m2 ขยายตัวที่ความดันคงที่ จากปริมาตร 0.22 m 3 . ไปเป็ น ปริมาตร 1.70 m. 3 จงหางานที่ไดจ้ากการขยายตวัของไหลน้ี (เฉลย 740 kJ) 2. อากาศในกระบอกสูบถูกอัดดว้ยลูกสูบซ่ึงต่ออยกู่บักา้นสูบ งานที่ใส่ไปเท่ากบั 95 kJ/kgความร้อนถ่ายเท ออกจากกระบอกสูบเท่ากบั 50 kJ/kgจงคา นวณการเปลี่ยนแปลงพลงังานภายในและบอกดว้ยวา่เป็นการเพิ่ม หรือลดพลังงาน เมื่ออากาศมีมวล 1 kg (เฉลย 45 kJ/kg) 3. อากาศถูกอัดในกระบอกสูบของเครื่องอดัอากาศก่อนเกิดการขยายตวัมีพลงังานภายใน 500 kJ/kg เมื่อ ขยายตัวเต็มที่พลังงานภายในลดลงเหลือ 300 kJ/kg งานที่เกิดข้ึนจากระบบวดัได้100 kJ/kg จงคา นวณหาปริมาณความร้อนและบอกวา่ความร้อนถ่ายเทเขา้หรือถ่ายเทออก เมื่อคิดอากาศมีมวล10kg (เฉลย -1900 kJ)

75 แผนการสอน หน่วยที่ 4 วิชา งานสันดาปภายใน สอนคร้ังที่ 4 หน้า 6 ชื่อหน่วยกฎทางเทอร์โมไดนามิกส์ จ านวน 3 ชวั่ โมง เฉลยแบบฝึ กหัด 1.ของไหลในกระบอกสูบมีความดัน 500 kN/m2 ขยายตัวที่ความดันคงที่ จากปริมาตร 0.22 m 3 . ไปเป็ น ปริมาตร 1.70 m. 3 จงหางานที่ไดจ้ากการขยายตวัของไหลน้ี (เฉลย 740 kJ) P1 = 500 kN/m2 V1 = 0.22m3 V2 = 1.70m3 วิธีท า งานที่ท า W = P(V2 – V1 ) = 500 k/m2 (1.70m3 – 0.22m3 ) = 740 kNm หรือ kJ ไดค้่าออกมาเป็นบวก แสดงวา่งานออก (งานที่ไดจ้ากการขยายตวั)

76 แผนการสอน หน่วยที่ 4 วิชา งานสันดาปภายใน สอนคร้ังที่ 4 หน้า 7 ชื่อหน่วยกฎทางเทอร์โมไดนามิกส์ จ านวน 3 ชวั่ โมง เฉลยแบบฝึ กหัด 2. อากาศในกระบอกสูบถูกอดัดว้ยลูกสูบซ่ึงต่ออยกู่บักา้นสูบ งานที่ใส่ไปเท่ากบั 95 kJ/kgความร้อนถ่ายเท ออกจากกระบอกสูบเท่ากบั 50 kJ/kgจงคา นวณการเปลี่ยนแปลงพลงังานภายในและบอกดว้ยวา่เป็นการเพิ่ม หรือลดพลังงาน เมื่ออากาศมีมวล 1 kg (เฉลย 45 kJ/kg) วธิีทา เนื่องจากความร้อนถ่ายเทออกจากระบบ Q = -50 kJ/kg และงานที่ใหแ้ก่ระบบ W = -95 kJ/kg 1Q2 = m(µ2 -µ1 ) + 1W2 -50 - 1(µ2 -µ1 ) + (-95) (µ2 -µ1 ) = 95-50 kJ/kg = 45 kJ/kg ค่าที่ออกมาเป็นบวก แสดงวา่พลงังานภายในเพิ่มข้ึน 45 kJ/kg

77 แผนการสอน หน่วยที่ 4 วิชา งานสันดาปภายใน สอนคร้ังที่4 หน้า 8 ชื่อหน่วยกฎทางเทอร์โมไดนามิกส์ จ านวน 3 ชวั่ โมง เฉลยแบบฝึ กหัด 3. อากาศถูกอดัในกระบอกสูบของเครื่องอดัอากาศก่อนเกิดการขยายตวัมีพลงังานภายใน 500 kJ/kg เมื่อ ขยายตัวเต็มที่พลังงานภายในลดลงเหลือ 300 kJ/kg งานที่เกิดข้ึนจากระบบวดัได้100 kJ/kg จง คา นวณหาปริมาณความร้อนและบอกวา่ความร้อนถ่ายเทเขา้หรือถ่ายเทออก เมื่อคิดอากาศมีมวล 10 kg (เฉลย -1900 kJ) U1 = 500 kJ/kg U2 = 300kJ/kg W = 100kJ/kg m = 10kg วธิีทา งานที่เกิดจากการขยายตวัของอากาศคืองานที่ออกจากระบบ ซ่ึงมีเครื่องหมายบวก W = 100 kJ/kg จาก 1Q2 = m(µ2 -µ1 ) + 1W2 1Q2 = 10kg (300 – 500)+100 kJ/kg 1Q2 = -1900 kJ ไดเ้ครื่องหมายเป็นลบ แสดงวา่ความร้อนถ่ายเทออกจากระบบดว้ยอตัรา 1900 kJ

78 บันทกึผลหลงัการจัดการเรียนรู้แบบมุ่งเน้นสมรรถนะอาชีพและบูรณาการตามหลกัปรัชญาของเศรษฐกจิ พอเพียง/ ผล 5 มิติ / นโยบาย 3 D และ 11 ดี 11 เก่ง รายการ ระดับการปฏิบัติ 5 4 3 2 1 ด้านการเตรียมการสอน 1.จดัหน่วยการเรียนรู้ไดส้อดคลอ้งกบัวตัถุประสงคก์ารเรียนรู้ 2.กา หนดเกณฑก์ารประเมินครอบคลุมท้งัดา้นความรู้ด้านทักษะ และด้านจิตพิสัย 3. เตรียมวัสดุ-อุปกรณ์ สื่อ นวัตกรรม กิจกรรมตามแผนการจดัการเรียนรู้ก่อนเขา้สอน ด้านการจัดกจิกรรมการเรียนรู้ 4. มีวธิีการนา เขา้สู่บทเรียนที่น่าสนใจ 5. มีกิจกรรมที่หลากหลายเพื่อช่วยใหผ้เู้รียนเกิดการเรียนรู้ความเขา้ใจ 6.จดักิจกรรมที่ส่งเสริมใหผ้เู้รียนคน้ควา้เพื่อหาค าตอบด้วยตนเอง 7. นกัเรียนมีส่วนร่วมในการจดักิจกรรมการเรียนรู้ 8.จดักิจกรรมที่เนน้กระบวนการคิด (คิดวเิคราะห์คิดสังเคราะห์คิดสร้างสรรค์) 9.กระตุน้ ใหผ้เู้รียนแสดงความคิดเห็นอยา่งเสรี 10. จดักิจกรรมการเรียนรู้ที่เชื่อมโยงกบัชีวิตจริงโดยนา ภูมิปัญญา/บูรณาการเขา้มามีส่วนร่วม 11.จดักิจกรรมโดยสอดแทรกคุณธรรม จริยธรรม 12. มีการเสริมแรงเมื่อนักเรียนปฏิบัติ หรือตอบถูกต้อง 13. มอบหมายงานให้เหมาะสมตามศักยภาพของผู้เรียน 14. เอาใจใส่ดูแลผเู้รียน อยา่งทวั่ถึง 15. ใชเ้วลาสอนเหมาะสมกบัเวลาที่กา หนด ด้านสื่อ นวตักรรม แหล่งการเรียนรู้ 16. ใชส้ื่อที่เหมาะสมกบักิจกรรมและศกัยภาพของผเู้รียน 17. ใชส้ื่อแหล่งการเรียนรู้อยา่งหลากหลายเช่น บุคคล สถานที่ของจริง เอกสาร สื่ออิเล็กทรอนิกส์ และอินเทอร์เน็ต เป็ นต้น ด้านการวัดและประเมินผล 18.ผเู้รียนมีส่วนร่วมในการกา หนดเกณฑก์ารวดัและประเมินผล 19. ประเมินผลอยา่งหลากหลายและครบท้งัดา้นความรู้ทักษะ และจิตพิสัย 20. ครูผเู้รียน ผปู้กครอง หรือผทู้ี่เกี่ยวขอ้งมีส่วนร่วม ในการประเมิน หมายเหตุระดับการปฏิบัติ5= ปฏิบัติดีเยี่ยม 4= ปฏิบัติดี 3= ปฏิบัติพอใช้ 2 =ควรปรับปรุง 1 = ไม่มีการปฏิบตัิ รวม ค่าเฉลี่ย

79 บันทึกหลังสอน ปัญหา และแนวทางแก้ปัญหา ปัญหาที่พบ แนวทางแก้ปัญหา ด้านการเตรียมการสอน …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ……………………………………………………. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ด้านการจัดกจิกรรมการเรียนรู้ …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ด้านสื่อ นวตักรรม แหล่งการเรียนรู้ …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ด้านการวัดและประเมินผล …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ด้านอื่นๆ (โปรดระบุเป็ นข้อๆ) …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ลงชื่อ ........................................................................ครูผู้สอน (....................................................................) ตา แหน่ง ....................................................................... ............../.................................../...................

80 บันทึกการนิเทศและติดตาม วัน-เดือน-ปี เวลา รายการนิเทศและติดตาม ชื่อ-สกุล ผู้นิเทศ ต าแหน่ง

81 สัปดาห์ที่ 5 แผนบทเรียนหน่วยที่ 3 เรื่อง กระบวนการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ในระบบปิ ด

82 แผนการจัดการเรียนรู้แบบม่งเน้นสมรรถนะอาชีพุ และบูรณาการตามหลักปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง / ผล 5 มิติ / นโยบาย 3 D และ 11 ดี 11 เก่ง วิชา งานสันดาปภายใน ชื่อหน่วย กระบวนการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ในระบบปิ ด รหัสวิชา 30137-1001 หน่วยที่ 3 ชื่อเรื่อง กระบวนการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ในระบบปิด จ านวน 3 ชั่วโมง 1. สาระส าคัญ 1. . กระบวนการไอโซเมตริก (ISOMETRIC) เมื่อก๊าซได้รับความร้อนที่ปริมาตรคงที่ อุณหภูมิและ ความดันของก๊าซจะเพิ่มขึ้น เนื่องจากปริมาตรก๊าซไม่เปลี่ยนแปลง 2. กระบวนการไอโซบาริล (ISOBARYL) เมื่อก๊าซได้รับความร้อนที่ความดันคงที่ จะท าให้อุณหภูมิและ ปริมาตรเพิ่มขึ้น 2. สมรรถนะประจ าหน่วยการเรียนรู้ 1. อธิบายการท างานของกระบวนการไอโซเมตริกได้อยางถูกต้อง ่ 2. สามารถค านวณหาความร้อนถ่ายเทให้แก่ก๊าซของกระบวนการไอโซเมตริกได้อยางถูกต้อง ่ 3. สามารถค านวณหาความดันสุดท้ายของกระบวนการไอโซเมตริกได้อยางถูกต้อง ่ 4. สามรถค านวณหามวลของก๊าซของกระบวนการไอโซเมตริกได้อยางถูกต้อง ่ 5. อธิบายการท างานของกระบวนการไอโซบาริลได้อยางถูกต้อง ่ 6. สามารถค านวณหาอุณหภูมิสูงสุดของกระบวนการไอโซบาริลได้อยางถูกต้อง ่ 7. สมารถค านวณหาพลังงานภายในของกระบวนการไอโซบาริลได้อยางถูกต้อง ่ 8. สามารถค านวณหางานที่ใช้ในการอัดอากาศ ของกระบวนการไอโซบาริลได้อยางถูกต้อง ่ 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.1 จุดประสงค์ทั่วไป 1. นักศึกษาสามารถอธิบายการท างานของกระบวนการไอโซเมตริกได้อยางถูกต้อง ่ 2. นักศึกษาสามารถค านวณหาความร้อนถ่ายเทให้แก่ก๊าซของกระบวนการไอโซเมตริกได้อยางถูกต้อง ่ 3. นักศึกษาสามารถค านวณหาความดันสุดท้ายของกระบวนการไอโซเมตริกได้อยางถูกต้อง ่ 4. นักศึกษาสามรถค านวณหามวลของก๊าซของกระบวนการไอโซเมตริกได้อยางถูกต้อง ่ 5. นักศึกษาสามารถอธิบายการท างานของกระบวนการไอโซบาริลได้อยางถูกต้อง ่

83 6. นักศึกษาสามารถค านวณหาอุณหภูมิสูงสุดของกระบวนการไอโซบาริลไดอ้ยา่งถูกตอ้ง 7. นักศึกษาสมารถค านวณหาพลังงานภายในของกระบวนการไอโซบาริลไดอ้ยา่งถูกตอ้ง 8. นักศึกษาสามารถค านวณหางานที่ใช้ในการอัดอากาศ ของกระบวนการไอโซบาริลไดอ้ยา่งถูกตอ้ง 3.2 จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม 1. สามารถค านวณหาความร้อนถ่ายเทใหแ้ก่ก๊าซของกระบวนการไอโซเมตริกไดอ้ยา่งถูกตอ้ง 2. สามารถค านวณหาความดันสุดท้ายของกระบวนการไอโซเมตริกไดอ้ยา่งถูกตอ้ง 3. สามรถค านวณหามวลของก๊าซของกระบวนการไอโซเมตริกไดอ้ยา่งถูกตอ้ง 4. สามารถค านวณหาอุณหภูมิสูงสุดของกระบวนการไอโซบาริลไดอ้ยา่งถูกตอ้ง 5. สามารถค านวณหาพลังงานภายในของกระบวนการไอโซบาริลไดอ้ยา่งถูกตอ้ง 6. สามารถค านวณหางานที่ใช้ในการอัดอากาศ ของกระบวนการไอโซบาริลไดอ้ยา่งถูกตอ้ง 4. เนื้อหาสาระการสอน/การเรียนรู้ 4.1 ด้านความรู้ -กระบวนการปริมาตรคงที่ -กระบวนการความดันคงที่ 4.2 ด้านทักษะหรือปฏิบัติ - การค านวณกระบวนการปริมาตรคงที่ - การค านวณหากระบวนความดันคงที่ 4.3 ด้านคุณธรรม/จริยธรรม/จรรยาบรรณ/บูรณาการเศรษฐกจิพอเพยีง - ความมีวินัย : การแต่งกาย , การตรงต่อเวลา - ความรับผิดชอบ : ทา งานเสร็จทนัตามเวลาที่กา หนด - ความสนใจใฝ่ รู้ : มีความสนใจในการหาความรู้เพิ่มเติม , การกระตือรือร้นที่จะเรียนรู้ - ความมีมนุษยสัมพันธ์ : ยอมรับความคิดเห็นผู้อื่น - ความอดทน อดกล้นั : มีสติควบคุมอารมณ์ได้ดี - ความซื่อสัตย์สุจริต : ไม่นา ผลงานผอู้ื่นมาแอบอา้งเป็นของตน - การประหยัด : ใชว้สัดุที่เหมาะสมกบังาน , ปิดไฟฟ้า ทุกคร้ังที่เลิกใช้ - ความกตัญญูกตเวที : อาสาช่วยเหลือและถือของช่วยครู–อาจารย์

84 5. กิจกรรมการเรียนการสอนหรือการเรียนรู้ ข้ันตอนการสอนหรือกจิกรรมครูข้ันตอนการเรียนหรือกจิกรรมของผู้เรียน ข้ันน าเข้าสู่บทเรียน (10 นาที ) 1. นักเรียนรู้จักกระบวนการปริมาตรคงที่ หรือไม่ใช่ ท าอะไร 2. นักเรียนรู้จักกระบวนการความดันหรือไม่ใช่ทา อะไร ขั้นการสอน (60 นาที) 1. ครูอธิบายกระบวนการปริมาตรคงที่ 2. ครูทา ตวัอยา่งกระบวนการปริมาตรคงที่ 3. ครูอธิบายกระบวนการความดันคงที่ 4. ครูทา ตวัอยา่งกระบวนการความดนัคงที่ 5. ครูเปิ ดโอกาสให้ชักถามข้อสงสัย ขั้นพยายาม (80 นาที) 1. ครูให้ท าแบบฝึ กหัดที่ 5.1จ านวน 3 ข้อ ข้ันสรุป ( 30 นาที ) 1. ครูใหส้ ่งฝึ กหัด 2. ครูเฉลยแบบฝึ กหัด 3. ครูสรุปเน้ือหาเพิ่มเติม 1. ผเู้รียนท้งัช้นั แสดงความคิดเห็นตามหัวข้อที่ครูชัก ถาม 1. ผเู้รียนท้งัหมดต้งัใจฟังการบรรยาย 2. ผเู้รียน ต้งัใจฟังการบรรยายและจดบนัทึกเน้ือหาจาก คา บรรยายใส่สมุด 3. ผเู้รียน ต้งัใจฟังการบรรยายและจดบนัทึกเน้ือหาจาก คา บรรยายใส่สมุด 4. ผู้เรียน ต้งัใจฟังการบรรยายและจดบนัทึกเน้ือหาจาก คา บรรยายใส่สมุด 5. ผู้เรียนซักถามข้อสงสัย 1. ผู้เรียนท าแบบฝึ กหัดที่ 5.1 จ านวน 3 ข้อ 1. ผู้เรียนน าแบบฝึ กหัดมาส่ง 2. ผู้เรียนทราบเฉลย 3. ผเู้รียนท้งัหมดต้งัใจฟัง

85 6. สื่อการเรียนการสอน/การเรียนรู้ 6.1 สื่อสิ่งพิมพ์ - หนังสืองานสันดาปภายใน - เอกสารประกอบการสอน - แบบฝึ กหัด 3 ข้อ 6.2 สื่อโสตทัศน์ - 6.3 สื่อของจริง - 7. แหล่งการเรียนการสอน/การเรียนรู้ 7.1 ภายในสถานศึกษา - ตึกวิทยบริการ - หอ้งสมุดชมรมวชิาชีพช่างยนต์ - ห้อง Internet ช่างยนต์ 7.2 ภายนอกสถานศึกษา - ห้องสมุดมหาวิทยาลัยมหาสารคาม - ห้องสมุดมหาวิทยาลัยราชภัฎมหาสารคาม - ร้าน Internet 8. งานที่มอบหมาย 8.1 ก่อนเรียน - 8.2 ขณะเรียน - ให้ผู้เรียนจดค าอธิบาย ประกอบการบรรยายของครู - ให้ผู้เรียนท าแบบทดสอบ

86 8.3 หลังเรียน - ให้ผู้เรียนเฉลยแบบทดสอบ - ให้ผู้เรียนไปศึกษา เรื่อง กฎของเทอร์โมไดนามิกส์มาล่วงหนา้ 9. ผลงาน/ชิ้นงาน ทเี่กดิจากการเรียนรู้ของผู้เรียน - 10. เอกสารอ้างอิง ชนะชัย กสิภาร์. เครื่องยนต์สันดาปภายใน. พิมพ์ครั้งที่8, กรุงเทพฯ: โรงพิมพ์ชวนพิมพ์ มนตรี พิรุณเกษตร. เทอร์โมไดนามิกส์.พิมพ์ครั้งที่2, กรุงเทพฯ: วิทย์พัฒน์ รุ่งสุรีย์ใจเขื่อนแกว้. เครื่องยนต์สันดาปภายในและภายนอก. พิมพ์ครั้งที่7,กรุงเทพฯ: ซีเอด็ยูเคชั่น วินิจ นิวาศะบุตร.การวเคราะการสันดาป. พิมพ์ครั้งที่7,กรุงเทพฯ: โรงพิมพ์เจริญธรรม,2527 ศรีณรงค์ ตู้ทองค า. ค่าคงที่สากลของก๊าซ. พิมพ์ครั้งที่5,กรุงเทพฯ: ส านักพิมพ์พี.เอ็ด,2524 11. การบูรณาการ/ความสัมพนัธ ์ กบัรายวชิาอน ื่ วิชา เทอร์โมไดนามิกส์ 12. หลักการประเมินผลการเรียน 12.1 ก่อนเรียน - สังเกตจากค าถาม ของผู้เรียน 12.2 ขณะเรียน - สังเกตจากค าถาม ของผู้เรียน 12.3 หลังเรียน - แบบทดสอบ

87 13. รายละเอียดการประเมินผลการเรียน 13.1 คะแนนระหว่างภาคเรียน ร้อยละ 80 ได้จาก - แบบทดสอบหลังเรียน ร้อยละ 20 - ใบงาน ร้อยละ 20 - การปฏิบตัิงานกลุ่ม ร้อยละ 30 - แบบฝึ กหัด ร้อยละ 10 13.2 คะแนนคุณธรรมและจริยธรรม ร้อยละ 20 ได้จาก - ความตรงต่อเวลา ร้อยละ 5 - ความมีระเบียบ วินัย ร้อยละ 5 - ความรับผิดชอบ ร้อยละ 5 - ความซื่อสัตย์ ร้อยละ 5 การประเมินผล น าคะแนนที่ได้จากการวัดผลมาประเมิน โดยยึดหลักเกณฑ์การประเมินผลของวิทยาลัยเทคนิค มหาสารคาม ซ่ึงกา หนดดงัน้ี อัตราคะแนน ระดับคะแนน 80 – 100 4.0 75 – 79 3.5 70 – 74 3.0 65 – 69 2.5 60 – 64 2.0 55 – 59 1.5 50 – 54 1.0 0 – 49 0

88 แผนการสอน หน่วยที่ 3 หน้าที่ 1 วิชา งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน สอนคร้ังที่ 3 ชื่อหน่วยก๊าซสมบรูณ์ จ านวน 3 ชวั่ โมง กระบวนการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ในระบบปิ ด กระบวนการเปลี่ยนแปลงในระบบปิดหรือระบบที่ไม่มีการไหล แบ่งแยกออกไดห้ลายลกัษณะ ในการ วิเคราะห์ความร้อนและงานจะประยุกต์กฎข้อที่หนึ่งของเทอร์โมไดนามิก มาใช้ในการวิเคราะห์ 1. กระบวนการปริมาตรคงที่ (CONSTANT VOLUME PROCESS) 2. กระบวนการความดันคงที่ (CONSTANT PRESSURE PROCESS) 3. กระบวนการอุณหภูมิคงที่ (ISOTHERMAL PROCESS) 4. กระบวนการอะเดียบาติก (ADIAEATIC PROCESS) 5. กระบวนการโพลีทรอปิ ค (POLYTROPIC PROCESS) 1. กระบวนการปริมาตรคงที่ บางคร้ังเรียกวา่กระบวนการไอโซเมตริก (ISOMETRIC) เมื่อก๊าซไดร้ับความร้อนที่ปริมาตรคงที่ อุณหภูมิและความดนัของก๊าซจะเพิ่มข้ึน เนื่องจากปริมาตรก๊าซไม่เปลี่ยนแปลง ดงัน้นัจะไม่เกิดงานข้ึน ความ ร้อนท้งัหมดจะสะสมอยใู่นโมเลกุลของก๊าซในรูปของพลงังานภายใน เมื่อก๊าซมีอุณหภูมิเริ่มตน้และถูกทา ให้ ร้อนข้ึนจนถึงอุณหภูมิสุดทา้ยเป็นกระบวนการน้ีเขียนเป็นแผนภาพ ความดนั -ปริมาตร ไดด้งัรูปขา้งล่างน้ี จากกฎข้อที่ 1 ส าหรับระบบปิ ด 1 2 1W2 Q U เมื่อปริมาตรคงที่ดงัน้นังานที่เกิดข้ึนเท่ากบัศูนย์ W fdv 0 1 2 1 2 Q = (U2 – U1 ) ปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทในระบบที่มีปริมาตรคงที่ Q mCv(T T ) 1 2 2 1 mc (T T ) v 2 1 = (U2 – U1 ) หรือ 1 2 Q = U2 – U1 = mcv (T2 – T1 ) P2 P2 1 2 V1 = V2

89 แผนการสอน หน่วยที่ 3 หน้าที่ 2 วิชา งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน สอนคร้ังที่ 3 ชื่อหน่วยก๊าซสมบรูณ์ จ านวน 3 ชวั่ โมง ตัวอย่าง 1.1 ก๊าซ 2 Kg มีปริมาตร 0.7 m3 และอุณหภูมิเดิม 15o C ถูกท าให้ร้อนจนมีอุณหภูมิ 135o C โดย ปริมาตรคงที่ถามวา่มีความร้อนถ่ายเทให้แก่ก๊าซเท่าไร และความดนัสุดทา้ยเป็นเท่าใด กา หนดใหก้๊าซมีCv = 0.72 KJ/Kg.K และ R = 0.29 KJ / Kg.K วิธีท า ความร้อนถ่ายเทปริมาตรคงที่ Q = mcv (T2 –T1 ) = 2 Kg x 0.72 KJ/Kg.K (408o - 208o ) K = 172.8 KJ กฎของก๊าซสมบูรณ์ P1 V1 = mrT1 P1 = 1 1 V mrT = 0.7 2Kg 0.29Kj / Kg k 288 K = 238.6 KJ/m3 = 238.6 KN.m/m3 = 238.6 KPa ความดันสุดท้าย จาก 1 1 1 T P T = 2 2 2 T P T = 238.6 KN/m2 x 288 K 408 K = 338 KN/m3 = 338 KPa

90 แผนการสอน หน่วยที่ 3 หน้าที่ 3 วิชา งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน สอนคร้ังที่ 3 ชื่อหน่วยก๊าซสมบรูณ์ จ านวน 3 ชวั่ โมง 1. กระบวนการความดันคงที่ กระบวนการความดนัน้ีมีชื่อเรียกอีกอยา่งหน่ึงวา่กระบวนการไอโซบาริล (ISOBARYL) เมื่อก๊าซไดร้ับ ความร้อนที่ความดนัคงที่จะทา ใหอุ้ณหภูมิและปริมาตรเพิ่มข้ึน ดงัน้นัจะเกิดงานจากการที่ปริมาตรเปลี่ยนแปลง ไป และจะทา ใหพ้ลงังานภายในของก๊าซเพิ่มข้ึนดว้ย กระบวนการเปลี่ยนแปลงน้ีจะเป็นไปตามกฎของชาร์ล เมื่อก๊าซไดร้ับความร้อนที่ความดนัคงที่จากอุณหภูมิเริ่มตน้ T1 เป็ น T2 ซ่ึงการเปลี่ยนแปลงระหวา่งกระบวนการ แสดงดว้ยแผนภาพดงัรูปขา้งล่างน้ี 1 2 V1 V2 จากกฎข้อที่หนึ่งในระบบเปิ ด 1 2 Q = 1W2 U ความร้อนที่ถ่ายเทใหแ้ก่ก๊าซ 1 2 Q = mcp (T2 – T1 ) พลงังานภายในที่เพิ่มข้ึน U = U2 – U1 = mcv (T2 - T1 ) P

91 แผนการสอน หน่วยที่ 3 หน้าที่ 4 วิชา งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน สอนคร้ังที่ 3 ชื่อหน่วยก๊าซสมบรูณ์ จ านวน 3 ชวั่ โมง งานที่เกิดข้ึนระหวา่งกระบวนการเท่ากบัพ้ืนที่ใตเ้ส้นตรง 1-2 W = P(V2 – V1 ) = PV2 – PV1 = mRT2 - mRT1 = mR(T2 - T1 ) หรือ 1 2 Q = U2 - U1 + 1W2 mCp (T2 -T1 ) = U2 – U1 + P(V2 – V1 ) mCp (T2 -T1 ) = U2 – U1 + PV2 – PV1 mCp (T2 -T1 ) = (U2 – PV2 ) + (PV1 – PV1 ) mCp (T2 -T1 ) = H2 – H1 ตัวอย่าง 2.1 ก๊าซจา นวนหน่ึงมีความดนั 275 kPa ปริมาตร 0.09 m3 และอุณหภูมิ 185o C เปลี่ยนสภาวะ ณ ความดนัคงที่จนกระทงั่มีอุณหภูมิ 15o C ถามวา่มีความร้อนถ่ายเทจากก๊าซเท่าไร และงานที่ทา บนก๊าซใน ระหวา่งกระบวนการเป็นเท่าไร เมื่อ R = 0.29 KJ/Kg.o K และ Cp = 1.005 KJ/Kg.o K วิธีท า หามวลของก๊าซจากสภาวะเริ่มตน้ก่อน จากสูตร P1 V1 = mRT1 m = 1 1 1 RT P V = 0.29x10 J/ Kg K(273 185) K 275x10 N /m x0.05m 3 3 2 3 = -31.8 KJ เครื่องหมายเป็นลบ แสดงวา่ก๊าซถ่ายเทความร้อนออก เนื่องจากความดนัคงที่ดงัน้นัสมการของก๊าซสมบูรณ์ 1 1 T V = 2 1 T V V2 = 1 1 2 T V T = 0.09 m3 (273 185) K (273 15) K = 0.0566 m3 งานที่ท า W = P(V2 – V1 ) = 275 KN/m3 (0.0566 m3 - 0.09 m3 ) = -9.19

92 แผนการสอน หน่วยที่ 3 หน้าที่ 5 วิชา งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน สอนคร้ังที่ 3 ชื่อหน่วยก๊าซสมบรูณ์ จ านวน 3 ชวั่ โมง แบบฝึ กหัด 5.1 1. ก๊าซมีปริมาตร 0.3 m3 ที่ความดัน 200 KN/m2 และอุณหภูมิ 77o C ได้รับความร้อนที่ปริมาตรคงที่จนมี ความดัน 500 KN/m2 จงค านวณหา ก. อุณหภูมิสุดทา้ยเมื่อสิ้นสุดกระบวนการ (602o C) ข. พลงังานภายในที่เปลี่ยนแปลงในระหวา่งกระบวนการ (225 KJ) ค. มวลของก๊าซ (0.597 Kg) เมื่อกา หนดให้ Cp = 1.005 KJ/Kg.K Cv = 0.718 KJ/Kg.K R = 0.287 KJ/Kg.K 2. อากาศปริมาตร 0.14 m3 ความดัน 150 KN/m2 และอุณหภูมิ 100o C ถ้าอากาศถูกอัดที่ความดันคงที่ จนมี ปริมาตร 0.112 m3 จ าค านวณหา ก. อุณหภูมิที่สภาวะสุดท้าย (25.4 o C) ข. งานที่ใช้ในการอัดอากาศ (4.2 KN.m) ค. พลังงานที่ลดลง (-10.5 KJ) ง. ความร้อนที่อากาศถ่ายเทออก (-14.69 KJ) 3. อากาศที่มีค่าความจุดความรอนจา เพาะที่ความดนัคงที่ 1.005 KJ/Kg.o K และความจุความร้อนจ าเพาะที่ ปริมาตรคงที่เท่ากบั 0.718 KJ/Kg.o K จงคา นวณหาค่าต่าง ๆ ดงัน้ีเมื่อไดรับความร้อนที่ความดันคงที่มีอุณหภูมิ ้ จาก 25o C เป็ น 200o C ก. ความร้อนที่อากาศได้รับ (175.875 KJ) ข. งานที่ได้จากการขยายตัวของอากาศ (50.23 KJ) ค. พลงังานภายในที่เพิ่มข้ึน (125.65 KJ) ง. ความดนัเริ่มตน้และปริมาตรที่สภาวะสุดทา้ย ถา้อากาศมีปริมาตรเริ่มตน้ 2 m3 อากาศมีมวล 1 Kg ค่าคงที่ของอากาศเท่ากบั 0.287 KJ/Kg.o K (42.76 KN/m2 , 3.175 m3 ) V1

93 แผนการสอน หน่วยที่ 3 หน้าที่ 6 วิชา งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน สอนคร้ังที่ 3 ชื่อหน่วยก๊าซสมบรูณ์ จ านวน 3 ชวั่ โมง เฉลยแบบฝึ กหัด 5.1 1. กาซมีปริมาตร 0.3 m3 ที่ความดัน 200 KN/m 2 และอุณหภูมิ 77 ℃ ได้รับความร้อนที่ปริมาตรคงที่จน มีความดัน 500 KN/m 2 จงค านวณหา ก) อุณหภูมิสุดทา้ยเมื่อสิ้นสุดกระบวนการ ข) พลงังานภายในที่เปลี่ยนแปลงในระหวา่งกระบวนการ ค) มวลของกาซ เมื่อกา หนดให้Cp = 1.005 KJ/kg.K , Cv = 0.718 KJ/kg.K และ R = 0.278 KJ/kg.K Solution จากสูตร P1V1 T1 = P2V2 T2 ก) ปริมาตรคงที่ = P1 T1 = P2 T2 T2 = P2T1 P1 T2 = 500 KN m2 x (77+273 )K 200 KN m2 T2 = 875 K - 273 T2 = 602 ℃ ข) จากสูตร Q = mCv (T2 – T1) = 1 Kg x 0.718 KJ Kg.K (875 – 350) K Q = 225.04 KJ ค) จากสูตร m = PV RT = 200 KN m2 x 0.3 m3 0.287 KN.m Kg.K x 350 K = 0.597 Kg V1

94 แผนการสอน หน่วยที่ 3 หน้าที่ 7 วิชา งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน สอนคร้ังที่ 3 ชื่อหน่วยก๊าซสมบรูณ์ จ านวน 3 ชวั่ โมง เฉลยแบบฝึ กหัด 5.1 2. อากาศปริมาตร 0.14 m3 ความดัน 150 KN/m 2 และอุณหภูมิ 100 ℃ ถ้าอากาศถูกอัดที่ความดันคงที่ จนมีปริมาตร 0.112 m3 จงค านวณหา ก) อุณหภูมิที่สภาวะสุดท้าย ข) งานที่ใช้ในการอัดอากาศ ค) พลังงานที่ลดลง ง) ความร้อนที่อากาศถ่ายเทออก Solution จากสูตร ก. จากสูตร P1V1 T1 = P2V2 T2 V1 T1 = V2 T2 T2 = T1V2 V1 T2 = (100 + 273)K x 0.112 m3 0.14 m3 T2 = 298.4 K T2 = 25.4 ℃ ข) จากสูตร W = P(V1-V2) = 150 KN m2 (0.112-0.14) m3 W = -4.2 KN W = 4.2 KN ค) จากสูตร m = P1V1 RT1 = 150 KN m2 x 0.14 m3 0.287 KN.m Kg.K x (100+273)K m = 0.196 Kg ∆U = mCv (T2 – T1) = 0.196 Kg x 0.718 KJ KgK (298.4 – 374 ) K = -10.5 KJ ง) จากสูตร Q = mCp (T2 – T1) Q = 0.196 Kg x 1.0035 KJ Kg.K (298.4 – 373) K Q = -14.69 KJ V1

95 แผนการสอน หน่วยที่ 3 หน้าที่ 8 วิชา งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน สอนคร้ังที่ 3 ชื่อหน่วยก๊าซสมบรูณ์ จ านวน 3 ชวั่ โมง เฉลยแบบฝึ กหัด 5.1 3. อากาศมีค่าความจุความร้อนจา เพราะที่ความดนัคงที่ 1.005 KJ/Kg.K และความจุความร้อนจ าเพราะที่ ปริมาตรคงที่เท่ากบั 0.718 KJ/Kg.K จงคา นวณหาค่าต่างๆ ดงัน้ีเมื่อไดร้ับความร้อนที่ความดนัคงที่มี อุณหภูมิจาก 25 ℃ เป็ น 200 ℃ ก) ความร้อนที่อากาศได้รับ ข) งานที่ได้จากการขยายตัวของอากาศ ค) พลงังานภายในที่เพิ่มข้ึน ง) ความดนัเริ่มตน้และปริมาตรที่สภาวะสุดทา้ยถา้อากาศมีปริมาตรเริ่มตน้ 2 m2 อากาศมีมวล 1 Kg ค่าคงที่ ของอากาศเท่ากบั 0.287 KJ/Kg.K Solution จากสูตร ก) หาความร้อนที่อากาศได้รับ Q = mCp (T2 – T1) Q = 1Kg x 1.005 KJ Kg.K x (473-298)K Q = 175.875 KJ ข) งานที่ได้รับจากการขยายตัว จากสูตร W = P(V1-V2) หา P1 P1V1 = mRT1 P1 = mRT1 V1 P1 = 1Kg x 0.287 KJ Kg.K x293 K 2 m3 P1 = 42.76 KN/m 2 หา V2 P1V2 = mRT2 V2 = mRT2 P1 V2 = 1Kg x 0.287KN.m Kg.K x 473 K 42.76 KN m2 V2 = 3.175 m 3 V1

96 แผนการสอน หน่วยที่ 3 หน้าที่ 9 วิชา งานเครื่องยนต์สันดาปภายใน สอนคร้ังที่ 3 ชื่อหน่วยก๊าซสมบรูณ์ จ านวน 3 ชวั่ โมง เฉลยแบบฝึ กหัด 5.1 จากสูตร W = P(V1-V2) W = 42.76 KN m2 (3.175 – 2) m 3 = 50.23 KN.m W = 50.23 KJ ค) พลงังานที่ภายในที่เพิ่มข้ึน สูตร W = mCv (T2 – T1) = 1Kgx0.718 KJ Kg.K (473-298) K W = 125.65 KJ ง)ความดนัเริ่มตน้และปริมาตรที่สภาวะสุดทา้ยถา้อากาศมีปริมาตรเริ่มตน้ 2 m2 อากาศมีมวล 1 Kg ค่าคงที่ของอากาศเท่ากบั 0.287 KJ/Kg.K P1V1 = mRT1 P1 = mRT1 V1 P1 = 1Kg x 0.287 KJ Kg.K x293 K 2 m3 P1 = 42.76 KN/m 2 P2V2 = mRT2 V2 = mRT2 P1 V2 = 1Kg x 0.287KN.m Kg.K x 473 K 42.76 KN m2 V2 = 3.175 m 3

97 บันทกึผลหลงัการจัดการเรียนรู้แบบมุ่งเน้นสมรรถนะอาชีพและบูรณาการตามหลกัปรัชญาของเศรษฐกจิพอเพียง/ ผล 5 มิติ / นโยบาย 3 D และ 11 ดี 11 เก่ง รายการ ระดับการปฏิบัติ 5 4 3 2 1 ด้านการเตรียมการสอน 1.จดัหน่วยการเรียนรู้ไดส้อดคลอ้งกบัวตัถุประสงคก์ารเรียนรู้ 2.กา หนดเกณฑก์ารประเมินครอบคลุมท้งัดา้นความรู้ด้านทักษะ และด้านจิตพิสัย 3. เตรียมวัสดุ-อุปกรณ์สื่อ นวตักรรม กิจกรรมตามแผนการจดัการเรียนรู้ก่อนเขา้สอน ด้านการจัดกจิกรรมการเรียนรู้ 4. มีวธิีการนา เขา้สู่บทเรียนที่น่าสนใจ 5. มีกิจกรรมที่หลากหลายเพื่อช่วยใหผ้เู้รียนเกิดการเรียนรู้ความเข้าใจ 6.จดักิจกรรมที่ส่งเสริมใหผ้เู้รียนคน้ควา้เพื่อหาคา ตอบดว้ยตนเอง 7. นกัเรียนมีส่วนร่วมในการจดักิจกรรมการเรียนรู้ 8.จดักิจกรรมที่เนน้กระบวนการคิด (คิดวเิคราะห์คิดสังเคราะห์คิดสร้างสรรค์) 9. กระตุน้ ใหผ้เู้รียนแสดงความคิดเห็นอยา่งเสรี 10. จดักิจกรรมการเรียนรู้ที่เชื่อมโยงกบัชีวิตจริงโดยนา ภูมิปัญญา/บูรณาการเขา้มามีส่วนร่วม 11.จดักิจกรรมโดยสอดแทรกคุณธรรม จริยธรรม 12. มีการเสริมแรงเมื่อนักเรียนปฏิบัติ หรือตอบถูกต้อง 13. มอบหมายงานให้เหมาะสมตามศักยภาพของผู้เรียน 14. เอาใจใส่ดูแลผเู้รียน อยา่งทวั่ถึง 15. ใชเ้วลาสอนเหมาะสมกบัเวลาที่กา หนด ด้านสื่อ นวตักรรม แหล่งการเรียนรู้ 16. ใชส้ื่อที่เหมาะสมกบักิจกรรมและศกัยภาพของผเู้รียน 17. ใชส้ื่อแหล่งการเรียนรู้อยา่งหลากหลายเช่น บุคคล สถานที่ของจริง เอกสาร สื่ออิเล็กทรอนิกส์ และอินเทอร์เน็ต เป็ นต้น ด้านการวัดและประเมินผล 18.ผเู้รียนมีส่วนร่วมในการกา หนดเกณฑก์ารวดัและประเมินผล 19. ประเมินผลอยา่งหลากหลายและครบท้งัดา้นความรู้ทักษะ และจิตพิสัย 20. ครูผเู้รียน ผปู้กครอง หรือผทู้ี่เกี่ยวขอ้งมีส่วนร่วม ในการประเมิน หมายเหตุระดับการปฏิบัติ5= ปฏิบัติดีเยี่ยม 4= ปฏิบัติดี 3= ปฏิบัติพอใช้ 2 =ควรปรับปรุง 1 = ไม่มีการปฏิบตัิ รวม ค่าเฉลี่ย

98 บันทึกหลังสอน ปัญหา และแนวทางแก้ปัญหา ปัญหาที่พบ แนวทางแก้ปัญหา ด้านการเตรียมการสอน …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ……………………………………………………. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ด้านการจัดกจิกรรมการเรียนรู้ …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ด้านสื่อ นวตักรรม แหล่งการเรียนรู้ …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ด้านการวัดและประเมินผล …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ด้านอื่นๆ (โปรดระบุเป็ นข้อๆ) …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. …………………………………………………….. ลงชื่อ ........................................................................ครูผู้สอน (....................................................................) ตา แหน่ง ....................................................................... ............../.................................../...................