การแปลงผ นหน วยอ ณหภ ม ฟาร เรนไฮต เป น โรเมอร

49

สมบัตทิ างกายภาพและสมบตั ทิ างเคมขี องสาร

การเปลย่ี นแปลงทางกายภาพ : สมบตั ิทางกายภาพของสาร

เปลยี่ นไป แตส่ มบัตทิ างเคมีและองค์ประกอบทางเคมีไม่เปลี่ยน

การเปลย่ี นแปลงทางเคมี : การเปลี่ยนแปลงท่ีทาให้เกดิ สารใหม่

ขน้ึ โดยสารใหมท่ ี่เกดิ ขน้ึ จะมีองค์ประกอบและสมบตั ิทางเคมีแตกตา่ ง จากสารเดิม

50

สถานะของสารสามารถจาแนกประเภทของสารได้

เป็น 3 กลมุ่ คอื ของแขง็ ของเหลว และแกส๊

ของแขง็ ของเหลว

อนุภาคของสาร อนุภาคของสารใน ในสถานะของแข็งจะอยชู่ ิดกัน สถานะของเหลวจะอยู่ใกล้กัน มาก ทาให้แรงยึดเหนี่ยว จึงมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่าง ระหว่างอนุภาคของสารใน อนุภาคค่อนข้างมาก มีรูปร่างไม่ สถานะของแข็งมีค่ามาก แน่นอนขึ้นอยู่กับภาชนะที่บรรจุ ดังนั้น สารในสถานะของแข็ง แตม่ ีปรมิ าตรคงที่ จ ึ ง ม ี ร ู ป ร ่ า ง แ น ่ น อ น แ ล ะ มี ปรมิ าตรคงท่ี

แก๊ส

อนุภาคของสารในสถานะ แก๊สอยู่ห่างกัน แรงยึดเหนี่ยวระหว่าง อนุภาคน้อยมาก ดังนั้น แก๊สจึงมีรูปร่าง และปริมาตรไมค่ งที่

51

# การเปล่ยี นสถานะของสาร

การเปลี่ยนสถานะของสารจากของแขง็ เป็นของเหลว และจากของเหลวเปน็ แกส๊ จะตอ้ งทาให้แรงยึดเหนย่ี วระหว่าง อนุภาคลดลง ทาได้โดยให้พลังงานความร้อนแกส่ าร

การเปลี่ยนสถานะของสารจากแก๊สเป็นของเหลว และ จากของเหลวเปน็ ของแข็งนน้ั จะตอ้ งทาให้แรงยึดเหนี่ยวระหว่าง อนุภาคมีมากขน้ึ ซ่ึงทาได้โดยใหส้ ารนนั้ คายความรอ้ นออกมา

สารไดร้ ับความร้อน (การเปลีย่ นแปลงแบบดดู ความร้อน) การระเหดิ

การหลอมเหลว การกลายเป็ นไอ/ การเดอื ด

การเยอื กแข็ง การควบแน่น แก๊ส

ของแขง็ ของเหลว

การระเหดิ กลับ สารคายความร้อน (การเปล่ยี นแปลงแบบคายความร้อน)

52

# อุณหภมู กิ บั การเปลย่ี นสถานะของสาร

เม่อื ใหค้ วามร้อนแก่น้า อุณหภูมขิ องนา้ จะสงู ขึ้น เมื่อถึงจดุ หนง่ึ นา้ กจ็ ะเดอื ด อณุ หภมู ิของนา้ จะคงที่ เราเรียกว่า จดุ เดอื ดของน้า

สว่ นปรากฏการณ์ทน่ี า้ เปล่ยี นสถานะจากแก๊สเปน็ ของเหลว เรียกว่า การควบแน่นของไอน้า และอุณหภมู ิขณะท่ไี อน้าควบแน่น เปน็ หยดนา้ เรียกวา่ จุดควบแนน่ ซงึ่ อุณหภมู ิท่เี ป็นจุดเดือดของนา้ และจุดควบแน่นของนา้ มีค่าเทา่ กัน

ช่วงทีน่ ้าแขง็ กาลงั เปลยี่ นสถานะเปน็ นา้ เป็นชว่ งทนี่ ้าแขง็ กาลงั หลอมเหลว อณุ หภูมิในชว่ งนจี้ ะมคี ่าคงท่ี เรยี กอุณหภมู ิน้วี า่ จดุ หลอมเหลวของน้าแข็ง

ถ้าทาใหน้ ้าเย็นลงจนถึงอณุ หภมู ทิ น่ี ้ากลายเป็นนา้ แขง็ เรียกอุณหภูมิน้วี า่ จดุ เยอื กแขง็ ของน้า จุดหลอมเหลวของนา้ แข็งจึงมอี ุณหภูมเิ ทา่ กับจุดเยือกแขง็ ของน้า

ความร้อนทใ่ี ชใ้ นการเปลีย่ นสถานะของสารเรยี ก ความร้อนแฝง

ความร้อนที่ทาใหน้ ้าแขง็ เปลย่ี นสถานะโดยอุณหภมู ิคงที่เรียก ความรอ้ นแฝงของ การหลอมเหลวของน้าแขง็ มคี ่า 80 แคลอรี/กรัม

ถ้าให้ความร้อนแก่นา้ จนเดอื ด อณุ หภมู ขิ ณะเดอื ดจะคงที่ แต่จะมีการ เปล่ยี นสถานะเป็นไอน้า เรยี กความร้อนดังกล่าวว่า ความร้อนแฝงของการ กลายเปน็ ไอ มีคา่ 540 แคลอรี/กรัม

53

กราฟ การเปลี่ยนแปลงเมอ่ื สารได้รบั ความร้อน

สารบรสิ ทุ ธแ์ิ ละสารผสม สารทมี่ ีองคป์ ระกอบเปน็ สาร เพยี งชนิดเดยี วเรียกวา่ สารบรสิ ทุ ธิ์ (pure substances)

สารท่มี ีองค์ประกอบเป็นสารมากกว่า 1 ชนดิ เรยี กว่า สารผสม (mixtures)

จดุ เดอื ด จดุ หลอมเหลวของสารบรสิ ทุ ธแ์ิ ละสารผสม

# สารผสมเน้ือเดียว (สารละลาย) เมอ่ื นาไปตม้ อุณหภมู ขิ ณะเดอื ด จะไมค่ งท่ี เชน่ นา้ เกลือ

# สารบรสิ ุทธซ์ิ ่ึงมอี งคป์ ระกอบเพยี งชนดิ เดียวเม่ือนาไปต้ม อณุ หภมู ิ ขณะเดือดจะคงท่ี เช่น นา้ กล่ัน แสดงวา่ สารบริสทุ ธ์ิแต่ละชนดิ มีสมบัติบาง ประการทเี่ ป็นค่าเฉพาะตวั เชน่ มจี ดุ เดือดและจดุ หลอมเหลวคงท่ี

54

• ความหนาแน่นของสารบรสิ ุทธิ์และสารผสม

ความหนาแน่นของสารเป็นสมบตั ิทางกายภาพ

เฉพาะตัวของสารแตล่ ะชนดิ

ตาราง ความสมั พันธร์ ะหว่างมวลและปรมิ าตรของสารทอี่ ณุ หภูมิ 25C

อตั ราสว่ นโดยมวลต่อปริมาตรของน้ามคี ่าคงทเี่ ท่ากบั 1 กรัมต่อ ลกู บาศก์เซนติเมตร เหล็กมีอัตราส่วนโดยมวลต่อปรมิ าตรคงที่ เท่ากับ 7.8 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร

เราเรยี กอตั ราส่วนดังกล่าววา่ ความหนาแนน่ (density) โดย ความหนาแน่นเป็นสมบตั ิเฉพาะตวั ของสารแต่ละชนดิ สารต่างชนิด กันมคี วามหนาแนน่ ไมเ่ ท่ากัน

55

ความหนาแนน่ ของสารบริสทุ ธิ์และสารผสม

ความหนาแนน่ ของสาร (D) = มวลสาร (M) ปรมิ าตร (V)

หรือ D= M เมื่อ D = ความหนาแน่นของสาร (g/cm3) V M = มวลสาร (g)

V = ปรมิ าตรสาร (cm3)

ชนดิ ของสารองค์ประกอบใน สรุปได้ ดงั น้ี สารผสมกม็ ผี ลตอ่ ความ

หนาแนน่ ของสารผสมดว้ ย ความหนาแน่นของสาร คอื

ความหนาแน่นของสารชนดิ ต่าง ๆ มวลของสารต่อหน่งึ หนว่ ย ปริมาตร หรือ ชนิดของสาร ความหนาแน่น (g/cm3) ความหนาแน่นของสาร = มวลสาร ทองคา 19.3 ปริมาตร เงิน 10.5 สารบรสิ ุทธิ์แต่ละชนิดมี ความหนาแน่นคงที่ แต่สาร ทองแดง 8.9 บริสุทธ์ิแตล่ ะชนิด มคี วามหนาแน่นไม่เท่ากัน อะลูมิเนยี ม 2.7 สารผสมแตล่ ะชนิดมีความ หนาแน่นไม่คงท่ี ขึ้นอยู่กบั ปรอท 13.6 ชนดิ และสัดส่วนของสาร องคป์ ระกอบ เอทลิ แอลกอฮอล์ 0.79

นา้ (4ºC) 1

น้าแข็ง (0ºC) 0.92

นา้ ทะเล 1.02

56

สรปุ ความรู้วิทยาศาสตร์

1ชน้ั มธั ยมศึกษาปีท่ี

เรื่อง พลังงานความรอ้ น

57

พลังงานความร้อน

• พลังงานความรอ้ นกับชวี ติ ประจาวัน

พลงั งานความร้อนซงึ่ เป็นพลงั งานรูปหนง่ึ ไม่ สามารถมองเหน็ ได้ แต่รับร้ไู ด้จากการสัมผสั

สิง่ มชี ีวติ ได้รับพลังงานความร้อนจากหลาย แหลง่ เช่น พลงั งานความรอ้ นจากดวงอาทติ ย์ พลังงานความร้อนจากปฏิกิรยิ าเคมี พลงั งานความร้อน ใต้พิภพ พลงั งานความรอ้ นจากเชือ้ เพลิงชนดิ ตา่ ง ๆ

# เชื้อเพลงิ แตล่ ะชนดิ จะใหพ้ ลงั งานความรอ้ นไมเ่ ทา่ กนั

แกส๊ หุงต้ม แก๊สหุงต้ม 11,158 (kcal/kg) น้ามนั ดบิ น้ามันเบนซนิ นา้ มันเบนซนิ 10,444 (kcal/kg) นา้ มันกา๊ ด น้ามันดเี ซล นา้ มันก๊าด 10,313 (kcal/kg)

นา้ มันดเี ซล 10,235 (kcal/kg) ถา่ น นา้ มันดบิ 10,093 (kcal/kg)

ถา่ น 6,900 (kcal/kg) แอลกอฮอล์ แอลกอฮอล์ 6,460 (kcal/kg)

ฟื น 3,820 (kcal/kg) ฟื น

58

บอมบแ์ คลอรมิ เิ ตอร์ (bomb calorimeter)

คอื เครื่องมือวดั คา่ ความรอ้ นในเชอ้ื เพลงิ

ปรมิ าณความรอ้ นของสารวดั เปน็ หนว่ ยแคลอรี โดยกาหนดให้ 1 แคลอรี หมายถงึ

ปรมิ าณความรอ้ นทท่ี าใหน้ า้ มวล 1 กรมั (g) มีอณุ หภมู เิ พม่ิ ขนึ้ 1 C

1 แคลอรี (cal) มคี า่ ประมาณ 4.2 จลู (J)

• เทอรม์ อมเิ ตอรแ์ ละหนว่ ยวดั อุณหภมู ิ

เครื่องมอื ที่ใชว้ ัดระดบั ความรอ้ น เยน็ คือ เทอรม์ อมเิ ตอร์ และระดับความ รอ้ น เยน็ ในวัตถุเรยี กวา่ อุณหภมู ิ

เทอรม์ อมิเตอรม์ ีลักษณะเป็นแทง่ แก้วใส มีรเู ล็ก ๆ เปน็ หลอดตรงกลาง ส่วนปลายล่างของเทอรม์ อมเิ ตอร์ทาเป็นกระเปาะ สว่ นใหญจ่ ะบรรจปุ รอทหรอื แอลกอฮอล์ผสมสี

เม่อื ปลายกระเปาะของเทอรม์ อมเิ ตอรไ์ ปสมั ผัสกับสิง่ ใดของเหลวท่ีบรรจุ อย่ภู ายในจะได้รบั การถ่ายโอนความร้อน แลว้ เกิดการขยายตัวขน้ึ ไปตาม หลอดตรงกลางของเทอร์มอมิเตอร์

59

หลกั ปฏบิ ตั ใิ นการใชเ้ ทอรม์ อมเิ ตอรว์ ดั อณุ หภมู ิ

1. ในกระเปาะเทอรม์ อมิเตอร์จุ่มหรือสมั ผัสกบั สง่ิ ทต่ี ้องการจะวัดอุณหภมู ิ เสมอ และ ระมัดระวังไม่ให้กระเปาะแตะด้านข้างหรือก้น ภาชนะ

2. ใหก้ ้านเทอรม์ อมิเตอร์ต้วั ตรงในแนวดิง่ เว้นแตจ่ ะกระทาไมไ่ ดจ้ รงิ ๆ 3. อา่ นค่าอณุ หภูมิเม่อื ระดบั ของเหลวขน้ึ ไปจนหยดุ น่งิ แล้ว 4. ขณะอา่ นคา่ อณุ หภมู ิ ต้องใหส้ ายตาอยู่ระดับเดียวกบั ระดับของเหลวใน เมอรม์ อมิเตอร์ 5. อา่ นอุณหภูมิขณะท่กี ระเปาะเทอรม์ อมเิ ตอรย์ งั สัมผัสกบั ส่ิงที่วัดอยู่ เมื่อ อา่ นเสร็จแลว้ จึงเอาออกจากการสมั ผัสได้

ข้อควรระวงั ในการใชเ้ ทอรม์ อมเิ ตอร์

1. เน่อื งจากกระเปาะของเทอรม์ อมิเตอรบ์ างและแตกงา่ ย เวลาใช้จึงควร ระมดั ระวังไม่ใหก้ ระเปาะไปกระทบกบั ของแขง็ ๆแรงๆ

2. ไมค่ วรใช้เทอร์มอมิเตอรใ์ ช้วัดอณุ หภูมิที่แตกต่างกันมากๆในเวลา ต่อเนอื่ งกนั เช่น วัดของทรี่ ้อนจดั แล้วเปล่ยี นมาเปน็ วัดของที่เย็นจัดทันที เพราะ หลอดแก้วจะขยายตวั และหดตัวอย่างทันทีทันใดทาให้แตกหกั ได้

3. อย่าใชเ้ ทอร์มอมิเตอรว์ ัดอุณหภูมทิ ส่ี งู หรอื ต่ากวา่ สเกลสงู สุด ต่าสุดมากๆ 4. เม่ือไข้เสร็จแล้ว ควรลา้ งทาความสะอาด เซ็ดให้แหง้ แล้วเก็บรักษาไว้ในที่ ปลอดภัย

60

หน่วยที่ใชใ้ นการวดั อณุ หภมู ิ

1. หนว่ ยองศาเซลเซยี ส ( C) ท่แี บ่งมาตราสว่ นโดยนกั วทิ ยาศาสตรช์ าว สวีเดนชือ่ อนั เดอร์ส เซลซอิ สั (Anders Celsius)

2. หน่วยองศาฟาเรนไฮต์ ( F) คดิ แบง่ มาตราส่วนโดยนักวทิ ยาศาสตร์ชาว เยอรมนั ชือ่ กาบริเอล ดานิเอล ฟาเรนไฮต์ (Gabriel Daniel Fahrenheit)

3. หนว่ ยเคลวนิ (K) เป็นหน่วยในระบบเอสไอ คดิ แบง่ มาตราส่วนโดย นักวทิ ยาศาสตร์ชาวองั กฤษช่อื ลอร์ด เคลวิน (Lord Kelvin)

4. หน่วยองศาโรเมอร์ ( R) คิดแบ่งมาตราส่วนโดยนักวทิ ยาศาสตร์ชาว ฝรั่งเศสชอ่ื เรอเน่ องั ตวน เฟโชต์ เดอ โรเมอร์ (René Antoine Ferchault de Réaumur)

ºC ºF K ºR

61

จุดเยอื กแขง็ จดุ เดอื ดของนา้ และจานวนชอ่ งของการแบง่ มาตราสว่ น

ของหนว่ ยวัดอณุ หภมู ขิ องเทอรม์ อมเิ ตอรใ์ นหนว่ ย C F K และ R

หน่วย จุดเยอื ก จดุ เดอื ด จานวนชอ่ งของการแบง่ แขง็ ของ ของน้า มาตราสว่ น (ชอ่ ง) องศาเซลเซยี ส องศาฟาเรนไฮต์ น้า 100 100 เคลวิน 212 180 องศาโรเมอร์ 0 373 100 80 80 32

273

0

• เราสามารถเปลย่ี นหนว่ ยวดั อณุ หภมู ขิ องระบบหนงึ่ ไปเปน็ หนว่ ยวดั อณุ หภมู ขิ อง

อีกระบบหนง่ึ ได้ โดยใชว้ ธิ กี ารเทยี บบญั ญัตไิ ตรยางศ์ ตวั อยา่ ง ดังนี้

62

เม่ือวดั อุณหภูมิ จากระบบองศาเซลเซยี สได้ 50C และจากระบบ

องศาฟาเรนไฮต์ได้ 122 F พบวา่ อัตราสว่ นระหว่าง อุณหภูมทิ อ่ี ่านได้

ลบด้วยจุดเยือกแข็งตอ่ จุดเดือดลบด้วยจุดเยอื กแขง็ ของทงั้ สองระบบ

จะมคี ่าเท่ากนั 50 - 0 122 - 32 คอื = 100 - 0 212 - 32

อุณหภมู ทิ อ่ี ่านได้ - จุดเยือกแขง็ ของ C = อณุ หภมู ทิ ีอ่ ่านได้ - จุดเยอื กแข็ง จดุ เดอื ด - จดุ เยือกแข็ง จดุ เดอื ด - จุดเยือกแขง็

ของ F = อณุ หภมู ิที่อ่านได้ - จดุ เยือกแขง็ ของ K = อณุ หภูมิทอ่ี า่ นได้ - จุดเยือกแขง็ ของ R จุดเดือด - จุดเยอื กแข็ง จดุ เดือด - จุดเยือกแข็ง

สรปุ ได้ดงั น้ี

63

ผลของความรอ้ นทมี่ ตี ่อการเปลย่ี นแปลงของ

สารและสมดลุ ความรอ้ น

# ผลของความรอ้ นที่มตี อ่ การหดตวั และขยายตวั ของสาร

สารเมื่อได้รับความรอ้ นหรอื คายความร้อน ปริมาตรจะเกิดการเปลี่ยนแปลง • หากไดร้ บั ความร้อนเกิดการขยายตัวก็จะมีปรมิ าตรเพิ่มขึน้ • เม่ือคายความรอ้ นเกิดการหดตัวก็จะมีปริมาตรลดลง ดงั นั้น เมอ่ื นาฝาขวดที่ปดิ แนน่ ไปแช่ในนา้ รอ้ น จะเกดิ การขยายตวั ทาให้ฝาเปดิ ไดด้ ังภาพ

ลักษณะของฝาขวดกอ่ นและหลงั แช่น้ารอ้ น

# ปริมาณความรอ้ นทใ่ี ชใ้ นการเปลย่ี นแปลงของสาร การที่สารได้รบั ความร้อน (ดดู ความร้อน) หรอื สญู เสยี ความรอ้ น

(คายความรอ้ น) สง่ ผลใหส้ ารเปลี่ยนสถานะได้

การเปล่ียนแปลงอณุ หภมู ขิ องน้าเม่อื ได้รบั ความร้อนและคายความร้อน

นา้ แข็ง → นา้ ถ้าตอ้ งการทาให้นา้ แขง็ มวล 1 กรมั เกดิ การหลอมเหลวกลายเป็นของเหลวได้หมด โดยทอ่ี ุณหภูมิไม่เปลย่ี นแปลง จะต้องให้ปรมิ าณความร้อน 80 แคลอรี เรียกคา่ ปริมาณความร้อนนว้ี ่า ความรอ้ นแฝงจาเพาะของการหลอมเหลวของน้า

64

ปริมาณความรอ้ นแฝงของการหลอมเหลวสามารถคานวณไดจ้ ากผลคูณระหวา่ งมวล

ของสาร กบั ความรอ้ นแฝงจาเพาะของการหลอมเหลว สรุปเปน็ สมการได้ ดังนี้

Q=mL

เม่ือ Q = ความร้อนแฝงหรอื ปรมิ าณความร้อนทีว่ ัตถุไดร้ บั หรอื คายออก มี หน่วยเปน็ แคลอรี (cal) กิโลแคลอรี (kcal) หรอื จลู (J) m = มวลของวตั ถุ มีหนว่ ยเป็นกรัม (g) หรอื กโิ ลกรมั (kg) L = ความรอ้ นแฝงจาเพาะของวัตถุ มีหนว่ ยเปน็ แคลอรตี ่อกรมั

(cal/g) กโิ ลแคลอรีต่อกิโลกรัม(kcal/kg) หรอื จูลตอ่ กโิ ลกรัม ( J/Kg)

นา้ กลายเปน็ ไอ

ความร้อนแฝงจาเพาะของการกลายเปน็ ไอนา้  ปริมาณ ความร้อนทท่ี าใหน้ า้ มวล 1 กรัม กลายเปน็ ไอได้หมด โดย ที่อณุ หภมู ไิ มเ่ ปล่ียนแปลง  มคี ่า 540 แคลอรตี ่อกรัม

65

ความรอ้ นแฝงของการหลอมเหลว

หมายถึง ปริมาณพลงั งานความร้อนท่ใี ชใ้ น การเปลย่ี นสถานะของของแขง็ เป็นของเหลว โดยอุณหภูมิไมเ่ ปลีย่ นแปลง

ความรอ้ นแฝงจาเพาะของการหลอมเหลว หมายถึง

ปริมาณพลงั งานความรอ้ นที่ทาใหส้ ารท่ีเปน็ ของแขง็ มวล 1 หนว่ ย เปลีย่ นสถานะเปน็ ของเหลว 1 หน่วย โดยอณุ หภมู ิไม่ เปล่ียนแปลง ซึ่งความรอ้ นแฝงจาเพาะของน้าแขง็ มีค่าประมาณ 80 แคลอรตี ่อกรมั

ความรอ้ นแฝงของการกลายเปน็ ไอ หมายถึง ปริมาณพลงั งานความร้อนท่ีใชใ้ นการ เปลี่ยนสถานะของของเหลวกลายเป็นไอ โดย อุณหภมู ิไม่เปลยี่ นแปลง

ความรอ้ นแฝงจาเพาะของการกลายเปน็ ไอ หมายถงึ

ปริมาณพลังงานความรอ้ นท่ีทาให้สารที่เป็นของเหลวมวล 1 หน่วย เปลีย่ นสถานะเปน็ แก๊ส โดยอุณหภมู ิไมเ่ ปลยี่ นแปลงซง่ึ ความรอ้ น แฝงจาเพาะของการกลายเปน็ ไอของนา้ เดือด มีคา่ ประมาณ 540 แคลอรีตอ่ กรมั

66

ปริมาณความรอ้ นทใี่ ชใ้ นการลดหรือเพิ่มอณุ หภมู ิของสาร สามารถ คานวณได้จากผลคูณระหวา่ งมวลของสารกบั ความจุความรอ้ นจาเพาะ ของสารกบั อณุ หภมู ทิ ี่เปลีย่ นแปลงไป สรปุ เปน็ สมการได้ ดงั น้ี

Q = mct

เมื่อ Q = ปริมาณความร้อนใชใ้ นการลดหรอื เพิ่มอณุ หภมู ิ ของสารนน้ั (แคลอร)ี

m = มวลของสาร (กรมั ) c = ความจคุ วามรอ้ นจาเพาะของสาร (แคลอร/ี

กรมั -องศาเซลเซียส) t = อณุ หภูมทิ ี่เปล่ยี นแปลงไป อาจเพม่ิ ข้นึ หรือลดลง

# สรุปปรมิ าณความร้อนทใ่ี ช้ในการทาให้ น้าแขง็ ท่ี 0 ºC กลายเป็นไอได้ท้ังหมด

67

• สมดลุ ความรอ้ น

เมอ่ื นาสสารที่มอี ณุ หภูมติ ่างกันมาผสมเขา้ ดว้ ยกนั หรือนามาสัมผัสกันจะ มกี ารถา่ ยโอนความร้อนเกดิ ข้ึน จากสสารท่ีมีอณุ หภูมิสงู กว่าไปสทู่ ่ีมีอณุ หภูมติ า่ กว่าจนกระทั่งมอี ุณหภมู เิ ทา่ กนั เรยี กวา่ การเกดิ สมดุลความรอ้ น สว่ นอุณหภูมิ ของวัตถุขณะที่เกิดสมดุลความรอ้ น เรียกวา่ อุณหภูมผิ สม

# วัตถุท่ีมอี ณุ หภมู สิ ูงจะคายความรอ้ นออกมาแลว้ มปี รมิ าณความรอ้ น ลดลง วัตถทุ ่มี อี ณุ หภมู ติ า่ จะรบั ความรอ้ นแลว้ มปี รมิ าณความร้อนเพมิ่ ขน้ึ

สมดุลความรอ้ น อณุ หภูมผิ สม

สรปุ เปน็ สมการได้ ดังนี้ ปรมิ าณความร้อนทสี่ ูญเสีย = ปริมาณความร้อนท่ีได้รับ

Q สูญเสีย = Q ไดร้ ับ

ตวั อย่างการคานวณ

68

#การถ่ายโอนพลังงานความร้อนนสี้ ามารถแบ่งได้เปน็ 3 ลกั ษณะ คือ การพาความร้อน การนาความรอ้ น และ การแผ่รงั สี

 การพาความรอ้ น  การนาความรอ้ น การแผร่ งั สี • การพาความร้อน

เมื่อต้มน ้า ในส่วนล่างจะได้รับ ความร้อนก่อน เกิดการขยายตัวแล้ว เคลือ่ นทข่ี ึ้นไปดา้ นบน นา้ ส่วนที่เย็นกว่า ความหนาแน่นมากกว่าก็จะจมลงมา แทนที่ ทาให้เกิดการเคลื่อนที่ของน้า ไปทั่วทั้งภาชนะที่ใช้ต้มน้าและมีการพา ความร้อนเคลื่อนที่ไปด้วย เรียกว่า การพาความร้อน ซึ่งต้องอาศัยตัวกลาง ที่ได้รับความร้อนแล้วเคลื่อนที่มาเอา ความร้อนนั้นไปด้วยเรียกว่า ตัวพา ความรอ้ น

• การพาความรอ้ น 69

เมอ่ื อนภุ าคของของเหลวและแก๊สได้รับความรอ้ น มพี ลังงานจลน์สงู ขึ้น เคลอื่ นท่ี

เร็ว เรียกว่า ตัวพาความรอ้ น และอนุภาคห่างจากกันมากขึน้ ทาใหม้ คี วาม

หนาแนน่ ลดลงจะลอยตวั ขน้ึ ไปด้านบนโดยพาความร้อนไปด้วย อนุภาคท่อี ยู่

ข้างเคียงจะเคล่อื นทเ่ี ข้ามาแทนท่ี เกิดการพาความร้อน หลกั การนส้ี ามารถ

นาไปใชป้ ระโยชนใ์ นชวี ติ ประจาวันได้

อากาศร้อนออก

อากาศเยน็ เข้า

 การสรา้ งปลอ่ งควันจากเตาไฟ

 การออกแบบบา้ นใหร้ ะบายความรอ้ นไดด้ ี • การนาความรอ้ น

 อปุ กรณใ์ นครวั ทเี่ ปน็ โลหะนาความร้อน การถ่ายโอนพลังงานความรอ้ น จาก และทมี่ อื จบั เป็นฉนวนความรอ้ น ที่ท่มี อี ุณหภูมสิ งู ไปยงั ทที่ ี่มีอุณหภูมิต่า กว่า โดยอาศัยวัตถตุ วั กลางซ่งึ ไม่ได้  การทาอาหารทห่ี ุ้มดว้ ยกระดาษฟอยล์ เคลอ่ื นท่ไี ปด้วยเรยี กวา่ การนาความ ร้อน วตั ถตุ ัวกลางทย่ี อมให้พลังงาน ความรอ้ นผา่ นได้ดเี รียกวา่ ตวั นาความ ร้อน ได้แก่ โลหะต่าง ๆ สว่ นวัตถุ ตวั กลางท่ีไม่ยอมให้พลังงานความร้อน ผา่ นได้ดเี รยี กว่า ฉนวนความร้อน ไดแ้ ก่ อโลหะต่าง ๆ

70

การแผร่ งั สี

การถา่ ยโอนพลังงานความ รอ้ นออกไปโดยรอบ โดยไมต่ ้อง อาศัยตวั กลางใดๆ ท้ังสน้ิ เรียกวา่ การแผร่ งั สี

• วัตถุทีม่ ีสมี ดื คลา้ จะดดู กลนื รงั สคี วามรอ้ นได้ มากกวา่ วัตถสุ ีขาว

• วัตถุท่มี ีผวิ เรียบหรอื เปน็ มนั เงา และมสี สี วา่ ง เช่น

กระจก จะสะท้อนรงั สีความร้อนไดด้ ี สว่ นวตั ถทุ ี่มผี วิ

ขรขุ ระและสมี ดื ๆ คล้า ๆ จะดดู กลนื รงั สคี วามรอ้ นไดด้ ี

71

สรปุ ความรูว้ ิทยาศาสตร์

1ชั้นมัธยมศึกษาปีที่

เร่อื ง บรรยากาศ

72

บรรยากาศ

# สว่ นประกอบของอากาศ

บรรยากาศ หมายถงึ อากาศท่ีปกคลุมบริเวณเนื้อท่ีกว้างใหญ่

และสงู ประกอบดว้ ย ส่วนผสมของแกส๊ ตา่ ง ๆ ท่อี ยรู่ อบโลกสงู ขึ้นไป จากพ้นื ผวิ โลกหลายกโิ ลเมตร

อากาศ เป็นของผสม ประกอบดว้ ย แกส๊ ชนดิ ตา่ ง ๆ

1. แก๊สไนโตรเจน (N2) ร้อยละ 78.08 2. แก๊สออกซเิ จน (O2) ร้อยละ 20.95 3. แก๊สอารก์ อน (Ar) ร้อยละ 0.93 4. แกส๊ คารบ์ อนไดออกไซด์ (CO2) รอ้ ยละ 0.03

ส่วนท่เี หลอื อกี รอ้ ยละ 0.01 น้นั ประกอบดว้ ยแกส๊ อน่ื ๆ เชน่ นีออน (Ne) ฮเี ลียม (He) มีเทน (CH4) คริปทอน (Kr) ไฮโดรเจน (H2) โอโซน (O3)นอกจากนอ้ี ากาศโดยทว่ั ไปตามแหลง่ ต่าง ๆ ยังประกอบด้วยไอนา้ ควันไฟฝุ่นละออง และสงิ่ ต่าง ๆ

73

แก๊สไนโตรเจน มมี ากทสี่ ุดในอากาศ เมื่อส่งิ มีชวี ิต แกส๊ คาร์บอนไดออกไซด์ แม้มี หายใจเขา้ ไป จะไม่มผี ลตอ่ รา่ งกาย ปริมาณเลก็ นอ้ ยแต่มีบทบาท 1. ทาให้แกส๊ ออกซเิ จนในบรรยากาศเจือจางลง สาคญั ตอ่ ส่งิ มีชีวิต โดยเฉพาะ 2. ทาใหอ้ ตั ราเรว็ ในการเผาไหม้ลดลง พชื ใชแ้ ก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ 3. มคี วามสาคญั ในการสร้างโปรตีน ในกระบวนการสังเคราะหด์ ้วย แสงเพอื่ สร้างอาหาร

แกส๊ ออกซเิ จน มีมากเปน็ อนั ดบั 2 ในอากาศ รองจากแกส๊ ไนโตรเจน 1. สง่ิ มชี ีวิตหายใจนาแก๊สออกซเิ จนเขา้ ไป เพอื่ การดารงชวี ิต 2. ชว่ ยในการเผาไหมส้ ารเช้อื เพลิง

• การแบ่งชน้ั บรรยากาศโดยใชเ้ กณฑก์ ารเปลย่ี นแปลงอณุ หภมู ติ ามความสูง

74

การแบ่งชนั้ บรรยากาศโดยใชเ้ กณฑก์ าร เปลย่ี นแปลงอณุ หภมู ติ ามความสงู

โทรโพสเฟยี ร์ (troposphere) อัตราการ เอกโซสเฟยี ร์ เปลีย่ นแปลงประมาณ 6.5 องศาเซลเซียส (exosphere) อยเู่ หนือระดับเทอร์ ต่อกโิ ลเมตร สูงจากระดบั นา้ ทะเลประมาณ โมสเฟยี ร์ มรี ะยะตง้ั แต่ความสูง 10 กโิ ลเมตร เปน็ ชัน้ ท่มี ลี มฟา้ อากาศที่ 500-1,000 กิโลเมตร จนถงึ สาคญั ไดแ้ ก่ ไอนา้ หมอก ฝน พายุ และ 10,000 กิโลเมตร เป็นชั้นนอกสุด แก๊สท่จี าเปน็ ตอ่ การดารงชีวติ ของสิ่งมชี วี ิต ของบรรยากาศทห่ี อ่ หุม้ โลก เหมาะ สาหรบั การโคจรของดาวเทยี มรอบ สตราโตสเฟยี ร์ (stratosphere) อยู่ โลกในระดับต่า เหนอื โทรโพสเฟียรใ์ นชว่ งระยะความสูง ประมาณ 50 กโิ ลเมตร ในช้ันนไ้ี มม่ ีเมฆ เทอรโ์ มสเฟยี ร์ (thermosphere) หรอื พายุ มปี รมิ าณความช้นื และผงฝนุ่ เพียง อยเู่ หนอื มโี ซสเฟยี ร์ขนึ้ ไปจนถึง เล็กน้อย มีแกส๊ โอโซนอยู่หนาแน่น เรียก ระดบั 400-500 กิโลเมตร เป็นชั้น ชั้นนี้วา่ ชน้ั โอโซน เป็นช้นั บรรยากาศทช่ี ว่ ย ที่อากาศมอี ณุ หภมู ิสงู ประมาณ ดดู กลนื รังสีอลั ตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ 227-1,727 องศาเซลเซียส ไม่ให้มายังโลกมากเกนิ ไป บรรยากาศชนั้ นส้ี ามารถสะท้อน คลืน่ วทิ ยไุ ด้ เป็นประโยชน์ในการ มีโซสเฟยี ร์(mesosphere) อยู่เหนอื สตรา ใช้วทิ ยุสอ่ื สารทางไกล โตสเฟียร์ข้ึนไปจนถงึ ระดับความสงู ประมาณ 80 กโิ ลเมตร เป็นช้นั บรรยากาศ ทชี่ ว่ ยชะลอวตั ถนุ อกโลกท่ีผ่านเขา้ มาให้ เกิดการเผาไหม้กลายเป็นวัตถขุ นาดเล็ก

75

ประโยชนข์ องแกส๊ โอโซนในบรรยากาศ

แกส๊ โอโซนในบรรยากาศชน้ั สตราโตสเฟยี รส์ ามารถดูดกลนื รงั สอี ัลตราไวโอเลต ถา้ ปราศจากแกส๊ โอโซน พ้ืนโลกจะไดร้ บั รังสอี ัลตราไวโอเลตสงู อาจสง่ ผลต่อการเกิด มะเรง็ ที่ผิวหนัง แตถ่ า้ มปี รมิ าณแกส๊ โอโซนเพ่มิ ขึ้นมากกวา่ ปกตทิ าใหป้ ริมาณรังสี อลั ตราไวโอเลตมายงั โลกลดลง ส่งผลกระทบต่อการสร้างวติ ามินดีในรา่ งกายมนษุ ย์

สารท่ีทาใหอ้ ณุ หภมู ขิ องโลกสงู ขึน้ คือ ซเี อฟซี (CFC =chlorofluorocarbon) แก๊สเหล่าน้ีเมื่อลอยสูงขึน้ จะไปทาลายแกส๊ โอโซนในบรรยากาศ หากแกส๊ โอโซนลดลง จะทาใหร้ ังสีอลั ตราไวโอเลตสอ่ งผา่ นมายงั โลกมากเกนิ ไป อณุ หภูมิของโลกจงึ สูงข้ึน

สภาวะอากาศเวลาหนึ่งของพ้นื ท่หี นงึ่ มกี ารเปล่ยี นแปลง

ตลอดเวลาเรยี กว่า ลมฟา้ อากาศ

ลมฟ้าอากาศ ได้แก่ อณุ หภูมิอากาศ ความกดอากาศ ความชืน้ ลม เมฆ และหยาดน้าฟา้

76

อุณหภมู อิ ากาศ

อากาศทาหน้าทค่ี ล้ายผ้าห่มที่ห่อหุม้ โลก ช่วยปรับอณุ หภมู ขิ องโลก ทง้ั กลางวันและกลางคืนให้เหมาะสมกบั การดารงชีวิตของส่ิงมชี วี ิต และ ชว่ ยป้องกันอันตรายจากรงั สแี ละอนภุ าคต่าง ๆ ที่มาจากนอกโลก ถา้ ไม่ มีอากาศห่อหุ้มโลก อณุ หภมู บิ นผวิ โลกในเวลากลางวันจะสูงประมาณ 110 C ในเวลากลางคืนอุณหภมู บิ นพน้ื โลกจะตา่ มากถงึ -180 C

พลังงานแสงและพลังงานความรอ้ นจากดวงอาทิตยท์ ตี่ กกระทบโลกทาให้ อุณหภูมอิ ากาศบรเิ วณสว่ นตา่ ง ๆ ของโลกแตกตา่ งกนั

แรงหรือนา้ หนักของอากาศท่ีกดลงบนพนื้ ท่ีใด ๆ เรียกวา่ แรงดัน อากาศ ส่วนแรงหรอื นา้ หนกั อากาศทก่ี ระทาตอ่ หนงึ่ หนว่ ยพืน้ ท่ี เรยี กวา่ ความดันอากาศ หรือ ความดนั บรรยากาศ

ในการพยากรณอ์ ากาศ เรียกความดนั อากาศหรอื ความดนั บรรยากาศว่า ความกดอากาศ

ความกดอากาศเกดิ จากนา้ หนักของอากาศท่ีกดทับลงบนผวิ โลก ทา ให้อากาศมีความหนาแนน่ ต่างกันตามระดบั ความสงู ของชั้นบรรยากาศ

• การวดั ความดนั อากาศ 77

(1) วดั เป็นความสูงของน้าความดันอากาศ 1 บรรยากาศ คือ ความดนั อากาศ ท่ีระดบั นา้ ทะเลมคี ่าเทา่ กับความดนั อากาศท่ีทาใหน้ า้ สามารถค้าง อยใู่ นหลอดแกว้ ปลายปิดทร่ี ะดับความสงู ประมาณ 10 เมตร

(2) วดั เป็นความสงู ของปรอทความดนั อากาศ 1 บรรยากาศ คอื ความดันอากาศ ท่รี ะดับน้าทะเลมคี ่าเท่ากับความดนั ทก่ี ระทาใหป้ รอทคา้ งอยู่ในหลอดปลายปดิ มรี ะดบั ความสงู 76 เซนตเิ มตร หรอื 760 มลิ ลเิ มตร

# หน่วยของความดนั อากาศ คอื เซนตเิ มตรของปรอทหรือมิลลิเมตรของปรอท

• เครอื่ งมอื วดั ความดนั อากาศ

(1) บารอมเิ ตอร์ (barometer)

(2) แอนริ อยดบ์ ารอมเิ ตอร์ การวดั ความดันอากาศโดยวัด (aneroid barometer) เปน็ ความสูงของปรอท

(3) อลั ตมิ เิ ตอร์ (altimeter)

78

การคานวณหาความสงู จากระดับนา้ ทะเล

• ความดันอากาศปกตมิ คี ่าเท่ากบั ความสงู 760 มิลลเิ มตรของปรอท และความดันอากาศจะลดลงประมาณ 1 มิลลเิ มตรของปรอททุก ๆ ระยะ ความสงู 11 เมตร จากระดับนา้ ทะเล

ความดนั อากาศกบั ความสงู จากระดบั นา้ ทะเล 1. ท่รี ะดับความสงู เดยี วกนั ความดันอากาศเทา่ กัน และทีร่ ะดบั ความสงู

ต่างกัน ความดนั อากาศจะต่างกัน 2. ความดันอากาศแปรผกผันกบั ความสูงจากระดับน้าทะเล 3. ความดันอากาศและความหนาแนน่ ของอากาศจะมคี ่าลดลงเมอ่ื ระดับความ

สงู จากระดบั นา้ ทะเลเพมิ่ ขึ้น

การคานวณหาความสงู จากระดบั นา้ ทะเล

79

• ความชื้นของอากาศสภาวะทอี่ ากาศมีไอนา้ ผสม อยู่ เรยี กวา่ ความชื้นของอากาศ อากาศมี อณุ หภมู ิสูง จะสามารถรบั ไอน้าได้มากกว่า อากาศท่มี ีอุณหภมู ติ า่

1. วิธีการตรวจสอบความชน้ื ของอากาศ

(1) การใชส้ ารเคมี เช่น โคบอลต์ (II) คลอไรด์ สารนี้เมอ่ื อยใู่ นท่แี หง้ (ปราศจากความชน้ื ) จะมสี นี า้ เงินม่วงจนถงึ สีนา้ เงนิ เขม้ แต่ถ้าเติมน้า ให้เป็นสารละลาย จะให้สีชมพู (มีความชื้นสงู )

(2) การชง่ั นา้ หนกั กระดาษกรอง โดยนากระดาษกรองเขา้ ตู้อบอณุ หภูมิ เพื่อใหค้ วามชน้ื ระเหยออกจากกระดาษกรองจนหมด จากนนั้ นา กระดาษกรองไปช่งั น้าหนักแลว้ นากระดาษกรองดงั กลา่ วไปตง้ั ไว้ใน บรเิ วณท่ีตอ้ งการศกึ ษา นากระดาษกรองดังกลา่ วมาช่งั นา้ หนกั อกี คร้ัง ถา้ อากาศมคี วามชน้ื สูงผลต่างของน้าหนกั กระดาษกรองจะมีคา่ มาก แต่ ถา้ อากาศมีความชื้นตา่ ผลตา่ งของน้าหนักกระดาษกรองจะมีคา่ นอ้ ย

80

2. ผลของความชน้ื ของอากาศต่อสง่ิ ตา่ ง ๆ บนโลก

(1) อากาศชน้ื หมายความวา่ อากาศมปี ริมาณไอน้าอยู่มาก ทาให้รับไอนา้ เพมิ่ เตมิ ได้เพียงเล็กนอ้ ย

(2) อากาศแหง้ หมายความวา่ อากาศมีปริมาณไอน้าอย่นู ้อย ทาให้รบั ไอน้าเพมิ่ เติมไดอ้ ีกมาก

3. การหาคา่ ความชนื้ ของอากาศ

(1) วดั เปน็ คา่ ความชนื้ สมั บูรณ์

81

การหาคา่ ความชน้ื ของอากาศ

• วัดเปน็ คา่ ความชน้ื สมั พัทธ์

การคานวณคา่ ความช้ืนสัมพทั ธ์

ความชนื้ สัมพัทธ์ = มวลของไอน้าทม่ี ีอย่จู ริงในอากาศ x 100 มวลของไอน้าในอากาศอมิ่ ตัว หรือ

ความชนื้ สัมพัทธ์ = ความชนื้ สัมบูรณ์ x 100

ความชนื้ ของอากาศอม่ิ ตัว

อากาศมคี วามชนื้ สัมพทั ธ์ร้อยละ 75 หมายความว่า อากาศ มีมวลของไอนา้ จริงคิดเป็นรอ้ ยละ 75 ของมวลของไอน้าในอากาศ อิม่ ตัวที่อณุ หภูมิและปริมาตรเดยี วกนั

# เครอื่ งมอื ใชว้ ัดความชนื้ สัมพทั ธข์ องอากาศ

(1) ไฮโกรมเิ ตอร์ (hygrometer)

(2) ไซโครมเิ ตอร์ (psychrometer)

82

ลม คือ การเคลื่อนท่ีของอากาศเป็นผลเนือ่ งจากความแตกต่าง

ของอณุ หภูมิสองแห่ง หรือความแตกตา่ งของความกดอากาศสองแห่ง

# กระบวนการเกดิ ลม

(1) ความแตกต่างของอณุ หภมู สิ องแห่ง อากาศเมอื่ ไดร้ ับความร้อนจะขยายตวั อากาศร้อนจงึ ลอยตวั สงู ขึ้น อากาศทม่ี ีอณุ หภูมติ า่ กว่าจากบริเวณข้างเคยี งจึง เคล่อื นทีเ่ ข้าแทนท่ี การเคลอื่ นท่ีของอากาศเนื่องจากอากาศสองแห่งมี อุณหภูมิต่างกนั ทาให้เกิดลม

(2) ความแตกต่างของความกดอากาศ อากาศรอ้ นจะขยายตัว ทาใหม้ คี วาม หนาแนน่ ลดลง และความกดอากาศนอ้ ยลงด้วย อากาศเยน็ มคี วามหนาแน่น มากกวา่ และมคี วามกดอากาศสงู กว่าจะเกิดการเคล่ือนทีเ่ ขา้ มา

ลมบก ลมทะเล

ในเวลากลางวัน

พื้นดนิ และพน้ื น้าไดร้ บั พลังงานจากดวงอาทิตย์ แตเ่ นอื่ งจากดินมีความจุจาเพาะนอ้ ย กว่านา้ ทาใหอ้ ณุ หภูมอิ ากาศเหนอื พน้ื ดนิ สูงกวา่ อุณหภูมเิ หนือ พน้ื นา้ ความกดอากาศเหนอื พ้ืนนา้ จึงสงู กวา่ ความกดอากาศเหนอื พนื้ ดิน เปน็ ผลใหอ้ ากาศเหนอื พ้นื นา้ ทมี่ ีความกดอากาศสูงกวา่ เคลอื่ นที่เข้าหาบริเวณพ้ืนดินทมี่ คี วาม

กดอากาศต่ากว่าหรอื เกิดลมพัดจากทะเลเขา้ หาฝงั่ ในเวลากลางวนั เรียกวา่ ลมทะเล

ในเวลากลางคนื

พืน้ ดินคายความรอ้ นไดเ้ ร็วกวา่ พื้นน้า ทาใหอ้ ากาศเหนอื พืน้ ดินมอี ณุ หภูมติ า่ กว่าอากาศ เหนือพน้ื น้า หรืออากาศเหนอื พ้ืนดนิ มคี วามกดอากาศสูงกวา่ อากาศเหนอื พนื้ นา้ เป็นผลให้ อากาศเหนอื พืน้ ดนิ ทม่ี คี วามกดอากาศสงู กว่าเคลือ่ นทไี่ ปสู่บรเิ วณพนื้ นา้ ท่ีมคี วามกดอากาศ

ต่ากว่าหรอื เกิดลมพดั จากฝ่งั ออกสทู่ ะเลในเวลากลางคืน เรยี กว่า ลมบก

83

การวดั ทศิ ทางลมและความเรว็ ของลม

สามารถอาศยั วิธที างธรรมชาตชิ ว่ ยในการสงั เกตได้ เช่น สงั เกตจากควัน

ไฟ ใบไมไ้ หว ธงปลวิ แต่กาหนดทิศทางและความเรว็ ของลมได้ไมแ่ นน่ อน

เครอ่ื งมอื ตรวจสอบทศิ ทางและความเรว็ ของลม

(1) ศรลม (wind vane) มีลักษณะเปน็ ลกู ศร ทมี่ ีหางลกู ศรเปน็ แผน่ ใหญก่ ว่าหัวลกู ศรมาก เมอื่ ลมพัดมาหางลูกศรจะถกู ผลักแรงกว่า หวั ลกู ศร หัวลกู ศรจงึ ชีไ้ ปในทิศทางทล่ี มพัดมา

(2) แอนมิ อมิเตอร์ (anemometer) คอื เครือ่ งมือวดั ความเร็วของลม

(3) แอโรเวน (aerovane) คอื เคร่ืองมือที่วดั ทศิ ทางและความเรว็ ของลม

• นา้ ในบรรยากาศ

เมฆ ละอองนา้ ทเ่ี กดิ จากการกลน่ั ตวั ของไอนา้

และเหน็ ไดด้ ว้ ยตาเปลา่ ถ้าอยใู่ นอากาศระดบั สงู เรียกวา่ เมฆ และเมฆทอ่ี ยใู่ กลพ้ นื้ ดนิ เรยี กว่า หมอก

# การเกดิ เมฆ เมอ่ื อากาศชนื้ ลอยตัวสูงขน้ึ แล้วแผข่ ยายและเย็นลง ไอน้าจะ ควบแนน่ เกาะบนผวิ ของอนุภาคเกิดเป็นหยดนา้ เล็ก ๆ รวมกนั เป็นเมฆ อุณหภูมิตรงจุดที่เกดิ สภาพน้ี เรียกว่า จดุ น้าค้าง

84

รูปร่างของเมฆ

(1) เมฆสเตรทสั (stratus) มีลกั ษณะ (2) เมฆควิ มลู สั การก่อตวั เปน็ ช้ันหรือแผ่นพาดบน (cumulus) พบใน ทอ้ งฟ้า เมฆชนดิ นี้พบอยูใ่ นระดับตา่ ระดับความสูงต่าง ๆ ซง่ึ ตา่ กวา่ 500 เมตร และมักก่อใหเ้ กดิ กนั เปน็ เมฆกอ้ นกลม ฝนตกปรอย ๆ และฝนละออง ๆ ท่ีมีฐานคอ่ นขา้ งราบ อยเู่ ป็นเอกเทศ มักจะ (3) เมฆคิวมโู ลนมิ บสั (cumulonimbus) เห็นในวนั ท่ีอากาศแหง้ เปน็ การก่อตวั ของเมฆขนาดใหญ่ อาจจะ และแดดจดั สงู ถงึ 18,000 เมตร จากฐานเมฆ เมอ่ื เห็นเมฆแบบนเ้ี กิดขน้ึ แสดงวา่ จะเกิด (4) เมฆเซอรร์ สั ฝนและพายฝุ นฟา้ คะนอง (cirrus) เป็นเมฆ ระดบั สงู ปกตพิ บ อยเู่ หนอื ระดับความ สงู 6,000 เมตร ประกอบขึน้ ดว้ ย ผลึกน้าแขง็ ลกั ษณะเหมือนขน นกหรอื เกลียวควนั

85

86

# หยาดนา้ ฟา้ (precipitation) เป็นคาทใ่ี ช้

ในทางอุตุนยิ มวิทยา หมายถงึ หยดน้าทตี่ กลงมาจากเมฆ ลงส่พู นื้ ดนิ ในรปู ของเหลว เชน่ ฝน น้าคา้ ง และในรูป ของแข็ง เช่น ลกู เห็บ น้าค้างแข็ง หิมะ

หยาดนา้ ฟา้ ทพ่ี บบอ่ ยใน ประเทศไทยไดแ้ ก่ ฝน ฝนเกดิ จากไอนา้ ทก่ี ลนั่ ตวั เปน็ หยดนา้ แล้วรวมตวั กนั มขี นาดโตจนมี นา้ หนกั มากพอทจี่ ะลงสพู่ ้ืนโลก

• การหมนุ เวยี นของนา้ ในธรรมชาตเิ รยี กวา่ วฏั จกั รของนา้ (water cycle)

87

หมอก เป็นกลุ่มของไอนา้ ใน นา้ ค้าง คือ ละออง อากาศท่ี รวมตัวกนั หนาแนน่ อย่ใู นระดับตา่ ไอน้าท่รี วมตวั เปน็ หยดนา้ ที่ ใกลผ้ วิ โลก สามารถมองเหน็ ได้ด้วยตาเปล่า เกาะตามใบไม้ใบหญา้ ใกล้ ลอยอยู่ในอากาศใกลพ้ ้ืนดนิ ซง่ึ ทาให้ทศั น พ้นื ดิน ส่วนมากจะเกิดตอน วิสัยหรือการมองเหน็ เลวลง เป็นอันตรายต่อ ใกลส้ วา่ ง การจราจรทั้งทางบกและทางอากาศ

นา้ คา้ งแขง็ คือ ไอน้ากลัน่ ตัวเป็น ลกู เหบ็ คอื กอ้ น น้าคา้ งอยูบ่ นวตั ถหุ รือพื้นผิวของใบไม้ ใบหญา้ น้าแข็งกลม มเี สน้ ผา่ นศูนยก์ ลาง ทีอ่ ณุ หภมู ขิ องนา้ ค้างตา่ กวา่ จุดเยือกแข็ง ทาให้ ประมาณ 5 มิลลเิ มตร เกดิ จาก นา้ คา้ งแขง็ ตวั เปน็ หยดนา้ แข็ง ละอองนา้ ฝนถกู พายหุ อบขน้ึ ไป จนถึงบริเวณท่เี ย็นจัดจึงจบั เปน็ • พายฝุ นฟา้ คะนองและพายหุ มนุ เขตรอ้ น ก้อนตกลงมา ส่วนมากจะเกิดเมอื่ มพี ายฝุ นฟา้ คะนองอย่างแรง พายุฝนฟา้ คะนอง (thunderstorms)

เกดิ จากการที่อากาศทมี่ อี ุณหภูมิและความชืน้ สูงเคล่ือนท่ขี ึ้นสู่ระดับความสงู ท่ี มอี ณุ หภมู ติ ่าลง ทาใหเ้ กิดฝนตกหนกั ลมกระโชกแรง ฟ้าแลบและฟ้ารอ้ ง เป็นพายุ ท่เี กิดขนึ้ ในช่วงเวลาอนั สั้น ฟ้าแลบและฟา้ ร้องในพายุฝนฟ้าคะนองมักเกดิ ข้ึนพร้อม ๆ กนั แตจ่ ะมองเห็นฟา้ แลบก่อน ทงั้ นเี้ พราะว่าแสงมคี วามเรว็ มากกว่าเสียง (แสงมี อตั ราเรว็ ประมาณ 3 x 108 เมตรตอ่ วนิ าที เสียงมอี ตั ราเรว็ ประมาณ 350 เมตรต่อ วินาที) พายุฝนฟา้ คะนองอาจทาใหเ้ กิดอันตรายและกอ่ ให้เกดิ ความเสียหายได้ เช่น นา้ ทว่ มฉับพลนั นา้ ปา่ ไหลหลาก เกดิ ฟ้าผา่ ได้

88

พายุหมุนเขตรอ้ น (tropical cyclone)

เป็นคาทั่วไปทใ่ี ช้เรียกพายหุ มนุ หรือพายุไซโคลน (cyclone) ท่ีมีถ่ินกาเนดิ เหนอื มหาสมทุ รในเขตรอ้ นแถบ ละติจูดตา่ แตอ่ ยนู่ อกเขตบรเิ วณเสน้ ศนู ย์สูตร

พายหุ มุนเกิดขน้ึ ไดอ้ ยา่ งไร ?

ไอน้าระเหยจากผิวหนา้ ยง่ิ ใกลศ้ นู ย์กลาง อากาศ ของมหาสมุทรทีม่ อี ุณหภมู ิ จะพัดเวยี นเกอื บเปน็ วงกลม 26-27 องศาเซลเซยี สขน้ึ ไป และมอี ตั ราเรว็ ที่สดุ เคล่อื นทส่ี ูงข้ึนอยา่ งรวดเรว็ เป็น บริเวณกวา้ ง อากาศบรเิ วณอื่น อากาศพดั หมนุ เวยี น เคลื่อนเขา้ มาแทนที่ เข้าหาศนู ยก์ ลางของพายุ

89

ชนิดของพายหุ มุนเขตร้อน

พายหุ มนุ เขตรอ้ นมชี ่ือเรียกต่าง ๆ กนั แลว้ แต่ทอ้ งถน่ิ ท่ีเกิด เกิดฝัง่ ตะวนั ตกของบรเิ วณมหาสมทุ รแปซิฟกิ หรอื ทะเลจนี ใต้ เรียกว่า พายุ ไตฝ้ ่นุ (typhoon) เกิดบรเิ วณอา่ วเบงกอล และมหาสมุทรอินเดยี เรียกวา่ พายุไซโคลน (cyclone) เกิดบริเวณมหาสมุทรแอตแลนติก เหนือทะเล แคริบเบยี นอา่ วเม็กซโิ ก และทางด้านฝงั่ ตะวันตกของอา่ วเมก็ ซิโก เรยี กวา่ พายุเฮอรเิ คน(hurricane) พายุทม่ี ลี ักษณะหมุนเป็นเกลียว เหน็ เป็นลม หอบฝุ่นละอองเป็นลาพงุ่ ช้สี ่บู รรยากาศคลา้ ยมงี วงหรอื ปล่องย่ืนลงมา เรยี กว่า พายุทอรน์ าโด (tornado) หรอื ลมงวงชา้ ง

• การเรยี กชอ่ื พายุหมนุ เขตรอ้ น

องค์การอุตนุ ยิ มวทิ ยาโลกไดจ้ ัดรายช่อื เพ่ือเรียก พายุเฮอรเิ คน พายุหมุนเขตร้อนทกี่ ่อตวั ในมหาสมทุ รแปซิฟิกด้าน ตะวนั ตกตอนบนและทะเลจนี ใตไ้ ว้เป็นสากล การตง้ั ชอ่ื ความรุนแรงของพายุ ใช้หมนุ เวียนกันไปตามลาดบั ตัวอกั ษรและลาดับชดุ เม่อื ถึงชอื่ สดุ ทา้ ย จะเรม่ิ ต้นทชี่ ุดท่ี 1 ใหม่

อตุ นุ ยิ มวทิ ยาและการพยากรณอ์ ากาศ 90

วทิ ยาศาสตรท์ ี่เก่ียวกบั อากาศและปรากฏการณข์ อง ภมู อิ ากาศ เรยี กว่า อุตนุ ยิ มวิทยา มีกรมอุตนุ ิยมวทิ ยาเปน็ หนว่ ย

ราชการ การพยากรณอ์ ากาศ เป็นการคาดการณ์ลมฟา้ อากาศ

ทจี่ ะเกิดขึ้นในอนาคต รวมทั้งปรากฏการณ์ทางธรรมชาตทิ ีจ่ ะ เกิดข้ึนในช่วงเวลาข้างหน้า

ตัวอยา่ งรหสั และสญั ลกั ษณใ์ นแผนทอี่ ากาศ

1. เส้นความกดอากาศเท่า (isobars) คอื เส้นท่ลี ากผ่านจุด ที่มคี วามกดอากาศเทา่ กัน

2. H แทนหย่อมความกดอากาศสูง หรอื บริเวณท่ีมีความกด อากาศสงู บรเิ วณนีท้ ้องฟา้ จะแจม่ ใสและอากาศหนาวเย็น

3. L แทนหยอ่ มความกดอากาศตา่ หรือบรเิ วณทม่ี คี วามกด อากาศตา่ บริเวณนี้ท้องฟา้ จะมีเมฆมาก อาจเกิดพายดุ เี ปรสชัน และรนุ แรงเปน็ พายโุ ซนรอ้ นได้

91

• เกณฑก์ ารรายงานการพยากรณอ์ ากาศ

แผนทอี่ ากาศ (weather map) คือ สิ่งที่แสดงลกั ษณะ อากาศในเวลาขณะใดขณะหนึ่ง ประกอบด้วยขอ้ มูลทีเ่ กย่ี วกับ ความกดอากาศ แนวปะทะอากาศ อณุ หภูมิ ลกั ษณะเมฆ ปรากฏการณท์ างธรรมชาติ

• ประโยชนข์ องการพยากรณอ์ ากาศ

การทราบถงึ ข้อมลู ทีไ่ ด้จากการรวบรวมในการพยากรณ์อากาศ ทาให้เราทราบถงึ สภาวะอากาศท่คี รอบคลุมในบริเวณนั้น เพอื่ สามารถ เตรียมตัวรบั สถานการณก์ ารเปลีย่ นแปลงทีอ่ าจเกดิ ขึ้นไดอ้ ยา่ ง ทันทว่ งที รวมท้งั ช่วยใหส้ ามารถวางแผนในการทากจิ กรรมต่าง ๆ ใน ชวี ติ ประจาวัน การคมนาคม การเกษตร การป้องกัน การเฝา้ ระวังภยั พิบัติทางธรรมชาตไิ ดอ้ ย่างเหมาะสม

92

ปัจจยั ทม่ี ผี ลตอ่ การเปลยี่ นแปลงภมู อิ ากาศโลก

# ปรากฏการณเ์ อลนโี ญและลานีญา

เอลนโี ญ (elniño) เปน็ ปรากฏการณท์ ี่เกิดจากลมค้าตะวันออกออ่ นกาลงั ลงทา ให้กระแสนา้ อนุ่ จากฝง่ั ตะวันตกแผข่ ยายไปทางฝงั่ ตะวันออกของมหาสมุทรแปซฟิ กิ

ลานีญา (laniña) คอื ลมค้าตะวนั ออกแรงกวา่ ปกติ ทาให้กระแสน้าอุ่นถกู ผลักมาทางตะวนั ตกของมหาสมุทรแปซฟิ ิกมากขึน้

ผลกระทบจากปรากฏการณเ์ อลนโี ญ 1. การกอ่ ตัวของเมฆและฝนเหนือน่านนา้ บริเวณเอเชยี ตะวนั ออกเฉยี งใตล้ ดลง 2. การมอี ุณหภมู ิสูงผดิ ปกตใิ นทางตะวันตกของแคนาดาและตอนบนสุดของสหรฐั อเมริกา 3. การมีพายุพัดผา่ นมากข้นึ ท่ีบริเวณด้านตะวันตกของประเทศเม็กซิโกและสหรฐั อเมริกา

ผลกระทบจากปรากฏการณล์ านีญา 1. การเกิดฝนมากและมีนา้ ทว่ มบริเวณฝง่ั ตะวันตกของมหาสมทุ ร

แปซิฟิก ขณะทบ่ี รเิ วณฝ่ังตะวันออกมีฝนนอ้ ยและแห้งแลง้ 2. การเกดิ ความแหง้ แล้งกวา่ ปกตใิ นสหรฐั อเมรกิ าทางตะวันตกเฉียงใต้

ในชว่ งปลายฤดูร้อน ตอ่ เนือ่ งถงึ ฤดหู นาว 3. การทอี่ ณุ หภูมิผวิ พืน้ บริเวณเขตร้อนโดยเฉล่ียลดลง 4. การเกิดพายหุ มุนเขตรอ้ น โดยพายุเฮอรเิ คนในมหาสมุทร

แอตแลนตกิ ของอ่าวเมก็ ซิโกมจี านวนเพ่มิ มากขึ้น

93

ฝนกรด เปน็ ผลมาจากแก๊สซลั เฟอรไ์ ดออกไซดแ์ ละแกส๊ ไนโตรเจน

ไดออกไซด์ มักจะเกดิ จากการเผาไหมเ้ ช้ือเพลิง แก๊สเหล่าน้ีสามารถรวมตวั กับน้าฝนเกิดเป็นฝนกรด ซ่งึ จะทาลายส่งิ แวดลอ้ มอยา่ งมาก หรืออาจจะจบั ตวั รวมกบั หมอกก่อให้เกดิ หมอกควนั พษิ (smog) ทที่ าอนั ตรายกบั ระบบทางเดิน หายใจ และอาจรุนแรงถงึ ชีวติ ไดก้ ารลดปัญหาฝนกรดทาได้โดยวธิ กี ารลด ปริมาณแก๊สซัลเฟอรไ์ ดออกไซด์ และแก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์

ภาวะโลกรอ้ น (global warming)

หมายถงึ การที่อณุ หภูมิของอากาศชืน้ ใกล้ผิวโลกสูงข้นึ จนสามารถรูส้ กึ ได้ สาเหตสุ าคัญเกิดจากกจิ กรรมของมนษุ ย์ท่ี ทาใหโ้ ลกรอ้ น เชน่ การเผาไหมเ้ ชอื้ เพลงิ การตดั ไม้ทาลายปา่

• ผลกระทบจากการเปลยี่ นแปลงภมู อิ ากาศโลก การเพ่ิมข้ึนของแก๊สเรือนกระจกทาใหอ้ ุณหภมู ิเฉล่ยี ของบรรยากาศบรเิ วณ

ผิวโลกสงู ขึ้นจนเกิดภาวะโลกรอ้ น

การเปลยี่ นแปลงของสภาพภมู อิ ากาศ แก๊สเรอื นกระจกทาใหโ้ ลกมี พลงั งานความรอ้ นสะสมอยบู่ นผิวโลก และช้นั บรรยากาศมากขึ้น

การเปลยี่ นแปลงของระดบั นา้ ทะเล จากการทอี่ ุณหภูมิของบรรยากาศ สูงขึ้น ทาให้นา้ ทะเลและมหาสมทุ รเกิดการขยายตวั ระดับน้าทะเลสงู ข้ึน

94

การเปลย่ี นแปลงดา้ นระบบนเิ วศ

ระบบนิเวศป่าไม้ จะมีการเปล่ยี นแปลงทางดา้ นความหลากหลายของ พชื พรรณ มีผลทาใหส้ ่ิงมชี ีวติ บางชนดิ เกดิ การกลายพันธุเ์ พอ่ื ความอยรู่ อด และ บางชนิดถา้ ปรบั ตวั ไมไ่ ด้กจ็ ะสญู พันธุ์ไป

ระบบนิเวศชายฝงั่ การเปลย่ี นแปลงของภูมิอากาศและระดบั นา้ ทะเลทสี่ ูงขึน้ ป่าชายเลนที่เคยเป็นตวั กัน้ คล่ืน กัน้ พายุลดลง เกิดการเปลีย่ นแปลงของแหลง่ อนบุ าลสัตวน์ า้ บรเิ วณชายฝงั่ การพัดพาของตะกอน และสารอาหารในนา้ ทาให้ ระบบนิเวศชายฝ่ังเปล่ยี นแปลงไป

• การแพร่กระจายของเช้ือโรคในเขตรอ้ น ผลกระทบทเี่ กดิ กับประเทศไทย 1. ทาให้ฤดกู าลของฝน เชอ้ื โรค จุลนิ ทรยี ์ และไวรัสตา่ ง ๆ เจริญเตบิ โต เปลีย่ นแปลงไป และแพร่กระจายไปได้เรว็ ข้นึ เชน่ เช้อื ไวรสั เวสต์ไนล์ 2. ผลผลติ ทางการเกษตรจะลดลง จากเดิมเป็นไวรสั ทพี่ บในแอฟริกา แตใ่ นปจั จุบันพบ 3. สตั ว์น้าอพยพไปตามการ ไดท้ ัว่ ไปในแคนาดาและสหรัฐอเมริกา เปลีย่ นแปลงของอณุ หภูมิน้าทะเล 4. น้าทะเลสงู ขน้ึ ส่งผลกระทบต่อ ระบบนเิ วศชายฝง่ั ของประเทศไทย

วิธปี ้องกนั แกไ้ ขเพอ่ื รกั ษาสมดลุ ธรรมชาติ

1. ลดการใชท้ รพั ยากรธรรมชาติและวางแผนการจัดการทรัพยากรธรรมชาตใิ ห้ถกู วิธี 2. ใช้แหล่งพลังงานทดแทน เช่น พลังงานจากแสงอาทิตย์ พลังงานจากลม พลังงานจากชวี มวล 3. ชว่ ยกันรกั ษาปา่ ฟนื้ ฟสู ภาพป่าทีเ่ สือ่ มโทรม ลดการตดั ไม้ทาลายป่าและปลูกปา่ เพมิ่ เตมิ 4. เปลี่ยนพฤตกิ รรมในการอุปโภคบรโิ ภค เพือ่ ลดปริมาณขยะและของเสยี ต่าง ๆ 5. ใช้เทคโนโลยอี ย่างฉลาด เพ่ือให้ไดผ้ ลผลิตทางอุตสาหกรรมและรักษาไวซ้ ึ่งคณุ ภาพสิ่งแวดล้อม