ผลที่เกิดขึ้นกับวัตถุเมื่อแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุเท่ากับศูนย์

การเครื่อนที่แบ่งออกเป็น 2 ประเภท

     สภาพการเคลื่อนที่คงเดิม หมายถึง อาการที่วัตถุอยู่นิ่งหรือมีความเร็วคงที่ เช่น นักเรียนคนหนึ่งยืนอยู่นิ่งๆบนพื้น เป็นต้น

     สภาพการเคลื่อนที่เปลี่ยนแปลง หมายถึงอาการที่วัตถุมีการเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง เช่น นักเรียนคนหนึ่งกำลังออกวิ่งรถยนต์กำลังเบรกกะทันหัน เป็นต้น

    

แรง

ในชีวิตประจำวัน ทุกคนออกแรงกระทำต่อวัตถุต่างๆกัน เช่น ดันประตู หิ้วกระเป๋า ยกหนังสือ เข็นรถ เป็นต้น การออกแรงดังกล่าวจะบอกขนาดของแรงว่ามากหรือน้อย มักใช้ความรู้สึกเข้าช่วย เช่น รู้สึกว่ายกหนังสือออกแรงน้อยกว่าเข็นรถ การบอกขนาดของแรงดังกล่าวจะได้ข้อมูลไม่เที่ยงตรง ส่วนการบอกขนาดของแรงในทางฟิสิกส์นั้นจะบอกจากผลของแรง ได้แก่ มวลวัตถุ และการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ เพราะแรงสามารถทำให้วัตถุเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ได้(โดยกำหนดให้ขนาดของแรง 1 นิวตันคือ ขนาดแรงที่ทำให้มวล 1 กิโลกรัมเคลื่อนที่ไปตามแนวแรงด้วยความเร่ง 1 เมตร/วินาที2 )

1.1 แรงเสียดทาน

แรงเสียดทาน(friction)  หมายถึง  แรงที่ต่อต้านการเคลื่อนที่

 

1.2 ปัจจัยที่มีผลต่อแรงเสียดทาน  

1.2.1.  มวลของวัตถ วัตถุที่มีมวลมากจะกดทับลงบนพื้นผิวมาก จะมีแรงเสียดทานมากกว่าวัตถุที่มีมวลน้อยซึ่งจะกดทับลงบนพื้นผิวน้อย  เช่น การวิ่งของนักกีฬา คนที่มีมวลมากจะมีแรงเสียดทานมากกว่าคนที่มีมวลน้อย

การเคลื่อนที่ของวัตถุโดยเกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุกับผิวของพื้น  แรงเสียดทานมีทิศตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ

1.2.2. ลักษณะผิวสัมผัส  ผิวสัมผัสที่เรียบจะเกิดแรงเสียดทานน้อยกว่าผิวสัมผัสที่ขรุขระ

 

1.2.3. ชนิดของวัตถุ  ยางมีแรงเสียดทานมากกว่าไม้

 

1.3.ประเภทของแรงเสียดทาน

จำแนกประเภทของแรงเสียดทานตามลักษณะการเคลื่อนที่ของวัตถุได้ 2 ประเภท คือ

1.3.1.แรงเสียดทานสถิต(StaticFriction)คือแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุยังไม่เคลื่อนที่( อยู่นิ่ง) จนกระทั่งวัตถุเริ่มเคลื่อนที่ เช่น  ออกแรงผลักรถแล้วรถยังอยู่นิ่ง  เป็นต้น

แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นนี้จะเท่ากับแรงที่มากระทำและมีค่าสูงสุดเมื่อวัตถุเริ่มจะเคลื่อนที่

1.3.2.แรงเสียดทานจลน์(KineticFriction)คือแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุขณะที่วัตถุกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว  เช่น  การกลิ้งของวัตถุ  การลื่นไถลของวัตถุและการไหลของวัตถุ เป็นต้น

แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นนี้จะเท่ากับแรงที่มากระทำ   ซึ่งค่าของแรงเสียดทานจลน์จะน้อยกว่าแรงเสียดทานสถิตเสมอสำหรับผิวสัมผัสเดียวกัน

1.4.สัมประสิทธิ์ของแรงเสียดทาน(coefficientoffriction)เป็นค่าตัวเลขที่แสดงถึงการเกิดแรงเสียดทานขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุชนิดใช้สัญลักษณ์แทนด้วยตัวอักษร (มิว)

 

  1. มวล

มวล คือปริมาณของวัตถุที่ต้านการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ มวลเป็นปริมาณ สเกลาร์ มีหน่วยวัดเป็นกิโลกรัม(kg) (วัตถุที่อยู่นิ่ง จะต้านความพยายามที่จะทำให้วัตถุนั้นเคลื่อนที่ ในทำนองเดียวกัน วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่อยู่แล้ว ก็จะต้านความพยายามที่จะทำให้วัตถุนั้นหยุดนิ่ง วัตถุมวลมากจะต้านได้มาก วัตถุมวลน้อยจะต้านได้น้อย)

 

เซอร์ไอแซกนิวตัน (Sir Isaac Newton) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ได้ศึกษาธรรมชาติของแรงที่มีผลต่อสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ และได้ตั้งกฎการเคลื่อนที่ 3 ข้อ เพื่ออธิบายถึงสภาพการเคลื่อนที่และการเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ ดังต่อไปนี้

 

ตามกฎบอกการเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุไว้ว่า                          ถ้ามีวัตถุวางนิ่งอยู่บนพื้นราบแล้วไม่มีแรงภายนอกอื่นมากระทำต่อวัตถุ วัตถุจะยังคงหยุดนิ่งเช่นนั้นต่อไป หรือถ้าให้แรงสองแรงมากระทำต่อวัตถุโารเคลื่อนที่ข้อที่ 1    ของนิวตันได้ให้ความสัมพันธ์ระหว่างแรงกับการเปลีดยแรงทั้งสองมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม ซึ่งเป็นผลให้แรงลัพธ์เป็นศูนย์ จะพบว่าวัตถุจะยังคงสภาพหยุดนิ่งเช่นเดิม จึงสามารถสรุปได้ว่า “ถ้าไม่มีแรงภายนอกมากระทำต่อวัตถุ หรือแรงลัพธ์ที่มากระทำมีค่าเป็นศูนย์ วัตถุจะไม่เปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่” เช่น ถ้าวัตถุหยุดนิ่งก็จะหยุดนิ่งต่อไป ถ้ากำลังเคลื่อนที่ก็จะเคลื่อนที่ต่อไปด้วยความเร็วคงตัว (a = 0) โดยมีความสัมพันธ์ตามสมการ

 

ความสัมพันธ์ของแรงที่กระทำกับสภาพของวัตถุตามกฎข้อที่ 1 ของนิวตัน

 

กฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 1 ของนิวตันนี้ เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า กฎความเฉื่อย(Inertia Law) หมายความว่า วัตถุจะพยายามรักษาสภาพเดิมของมันเอาไว้ เช่น หยุดนิ่งก็จะพยายามรักษาการนิ่งเอาไว้ ถ้าเดิมเคลื่อนที่อยู่ด้วยความเร็วคงตัวเท่าใดก็จะพยายามรักษาสภาพการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวนั้นไว้ แต่การที่วัตถุจะรักษาสภาพเดิมของมันไว้ได้ดีมากน้อยเพียงใด ก็ขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุนั้น โดยวัตถุที่มีมวลมากจะรักษาสภาพการเคลื่อนที่ได้มากกว่าวัตถุที่มีมวลน้อย นั่นคือ วัตถุที่มีมวลมากจะทำให้หยุดได้ง่ายกว่าวัตถุที่มีมวลน้อย

 

    จากการศึกษาพบว่าวัตถุเมื่อถูกแรงภายนอกที่มีค่าไม่เป็นศูนย์มากระทำ และแรงภายนอกนั้น

มีค่ามากพอ จะทำให้วัตถุเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่จากเดิมเช่นถ้าเดิมวัตถุหยุดนิ่งเมื่อถูกแรงภายนอก

กกระทำจะ

ส่งผลให้วัตถุเคลื่อนที่หรือเดิมถ้าวัตถุเคลื่อนที่อยู่แล้วเมื่อถูกแรงภายนอกกระทำก็จะส่งผลให้วัตถุเคลื่อนที่เร็วขึ้นหรือช้าลงหรือหยุดนิ่งก็ได้ซึ่งการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่เดิมของวัตถุจะมากหรือน้อยจึงขึ้นกับ  ปริมาณของแรงภายนอกที่มากระทําต่อวัตถุและมวลของวัตถุ

 

นิวตันได้ให้ความสัมพันธ์ระหว่างแรงกับการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุไว้ว่า “ถ้าแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุมีค่าไม่เป็นศูนย์ วัตถุจะเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่” นั่นคือ ความเร็วของวัตถุอาจจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงหรืออาจเปลี่ยนแปลงทิศทางการเคลื่อนที่ เรียกว่า “วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง”

 

เมื่อแรงลัพธ์ที่กระทำมีค่าไม่เป็นศูนย์จะเกิดการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่

จากรูปจะเห็นว่าแรงรวมทางด้านขวามือมีค่ามากกว่าแรงรวมทางด้านซ้ายมือจึงทำให้เกิด

การเคลื่อนที่ไปทางขวามือด้วยความเร่งค่าหนึ่ง โดยความเร่งนี้จะมีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับขนาดของแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุและมวลของวัตถุ

จากความสัมพันธ์ระหว่างแรง มวล และความเร่งข้างต้น สามารถสรุปเป็น “กฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 2 ของนิวตัน” ได้ว่า “เมื่อมีแรงลัพธ์ที่มีขนาดไม่เป็นศูนย์มากระทำกับวัตถุ จะทำให้วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร่งในทิศทางเดียวกับแรงลัพธ์ที่มากระทำ และขนาดของความเร่งจะแปรผันตรงกับขนาดของแรงลัพธ์ และแปรผกผันกับมวลของวัตถุ” โดยมีความสัมพันธ์ตามสมการ

 

ตามกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 1 และ 2 ของนิวตันเป็นการอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างแรงกับการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ เมื่อแรงภายนอกมากระทำต่อวัตถุ นอกจากนี้นิวตันยังพบว่าในขณะที่มีแรงกระทำต่อวัตถุ วัตถุจะออกแรงโต้ตอบต่อแรงที่มากระทำนั้นโดยทันทีทันใด เช่น ถ้าเรายืนบนสเก็ตบอร์ดหันหน้าเข้าหาผนังแล้วออกแรงผลักฝาผนัง เราจะเคลื่อนที่ออกจากฝาผนัง การที่เราสามารถเคลื่อนที่ได้แสดงว่าจะต้องมีแรงจากฝาผนังกระทำต่อเรา ถ้าเราผลักฝาผนังด้วยขนาดแรงมากขึ้น แรงที่ฝาผนังกระทำกับเราก็มากขึ้นตามไปด้วย โดยเราจะเคลื่อนที่ออกห่างจากผนังเร็วขึ้น หรือเมื่อเราออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริง เราจะมีความรู้สึกว่าเครื่องชั่งสปริงก็ดึงมือเราด้วย และถ้าเราดึงเครื่องชั่งสปริงด้วยแรงมากเท่าใด เครื่องชั่งสปริงก็จะดึงเรากลับด้วยแรงที่มีขนาดเท่ากับแรงที่เราดึงแต่มีทิศตรงกันข้าม

จากตัวอย่างและลักษณะการเกิดแรงกระทำระหว่างวัตถุที่กล่าวไว้ด้านบน ทำให้สามารถสรุปได้ว่า เมื่อมีแรงกระทำต่อวัตถุหนึ่ง วัตถุนั้นจะออกแรงโต้ตอบในทิศตรงกันข้ามกับแรงที่มากระทำ แรงทั้งสองนี้เกิดขึ้นพร้อมกันเสมอ เราเรียกแรงที่มากระทำต่อวัตถุว่า “แรงกิริยา(Action Force) และเรียกแรงที่วัตถุโต้ตอบต่อแรงที่มากระทำว่า “แรงปฏิกิริยา” (Reaction Force) และแรงทั้งสองนี้รวมเรียกว่า “แรงคู่กิริยา – ปฏิกิริยา” (Action – Reaction Pair)

จากการศึกษาพบว่า แรงกิริยาและแรงปฏิกิริยามีขนาดเท่ากัน แต่มีทิศทางตรงกันข้ามเสมอ นิวตันได้สรุปความสัมพันธ์ระหว่างแรงกิริยาและแรงปฏิกิริยาไว้เป็นกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 3 ของนิวตัน ซึ่งมีใจความว่า “ทุกแรงกิริยาจะต้องมีแรงปฏิกิริยาที่มีขนาดเท่ากันและทิศตรงข้ามกันเสมอ” ตามความสัมพันธ์ต่อไปนี้

แรงคู่กิริยา – ปฏิกิริยาที่กระทำระหว่างคนและโลก เมื่อคนยืนอยู่บนผิวโลก

จากรูปสามารถสรุปได้ว่า

  1. แรงกิริยาและแรงปฏิกิริยาจะเกิดพร้อมกันเสมอ
  2. แรงคู่กิริยา – ปฏิกิริยาเป็นแรงที่กระทำต่อวัตถุคนละวัตถุกัน ดังนั้นแรงคู่นี้จึงรวมกันไม่ได้
  3. แรงคู่กิริยา – ปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้ทั้งกรณีที่วัตถุสัมผัสกันหรือไม่สัมผัสกันก็ได้

ขนาดและทิศทางของแรง

ความหมายของขนาดและทิศทางของแรง

แรงและชนิดของแรง


ความหมายของแรง

แรง หมายถึง อำนาจภายนอกที่สามารถทำให้วัตถุเปลี่ยนสถานะได้ เช่นทำให้วัตถุที่อยู่นิ่งเคลื่อนที่ไป ทำให้วัตถุที่เคลื่อนที่อยู่แล้วเคลื่อนที่เร็วหรือช้าลง ทำให้วัตถุมีการเปลี่ยนทิศตลอดจนทำให้วัตถุมีการเปลี่ยนขนาดหรือรูปทรงไปจากเดิมได้แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ ที่มีทั้งขนาดและทิศทางการรวมหรือหักล้างกันของแรงจึงต้องเป็นไปตามแบบเวกเตอร์

เวกเตอร์ของแรง

ปริมาณบางปริมาณที่ใช้กันอยู่ในชีวิตประจำวันบอกเฉพาะขนาดเพียงอย่างเดียวก็ได้ความหมายสมบูรณ์แล้ว แต่บางปริมาณจะต้องบอกทั้งขนาดและทิศทางจึงจะได้ความหมายที่สมบูรณ์ ปริมาณในทางฟิสิกส์แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ

1. ปริมาณสเกลาร์ (scalar quantity) คือ ปริมาณที่บอกแต่ขนาดอย่างเดียวก็ได้ความหมายที่สมบูรณ์ โดยไม่ต้องบอกทิศทาง เช่น เวลา ระยะทาง มวล พลังงาน งาน ปริมาตร ฯลฯ ในการหาผลลัพธ์ของปริมาณสเกลาร์ทำได้โดยอาศัยหลักทางพีชคณิต คือ ใช้วิธีการบวก ลบ คูณ หาร

2. ปริมาณเวกเตอร์ (vector quantity) คือ ปริมาณที่ต้องการบอกทั้งขนาดและทิศทางจึงจะได้ความหมายที่สมบูรณ์ เช่น ความเร็ว ความเร่ง การกระจัด โมเมนตัม แรง ฯลฯ

ลักษณะที่สำคัญของปริมาณเวกเตอร์

1. สัญลักษณ์ของปริมาณเวกเตอร์ การแสดงขนาดและทิศทางของปริมาณเวกเตอร์จะใช้ลูกศรแทน โดยขนาดของปริมาณเวกเตอร์แทนด้วยความยาวของลูกศรและทิศทางของปริมาณเวกเตอร์แทนด้วยทิศทางของหัวลูกศร สัญลักษณ์ของปริมาณเวกเตอร์ ใช้ตัวอักษรมีลูกศรครึ่งบนชี้จากซ้ายไปขวาแสดงปริมาณเวกเตอร์ ดังรูป

จากรูป เวกเตอร์ A มีขนาด 4 หน่วย ไปทางทิศตะวันออก

เวกเตอร์ B มีขนาด 3 หน่วย ไปทางทิศใต้

2. เวกเตอร์ที่เท่ากัน เวกเตอร์ 2 เวกเตอร์จะเท่ากันก็ต่อเมื่อมีขนาดเท่ากันและทิศทางไปทางเดียวกัน ดังรูป


จากรูป เวกเตอร์ A เท่ากับ เวกเตอร์ B เขียนเป็นสัญลักษณ์

เวกเตอร์ C เท่ากับ เวกเตอร์ D เขียนเป็นสัญลักษณ์

3. เวกเตอร์ตรงข้ามกัน เวกเตอร์ 2 เวกเตอร์จะตรงข้ามกันก็ต่อเมื่อ เวกเตอร์ทั้งสองมีขนาดเท่ากัน แต่มีทิศทางตรงข้ามกัน ดังรูป

จากรูป เวกเตอร์ A ตรงข้ามกับเวกเตอร์ B เขียนเป็นสัญลักษณ์ ได้ว่า

เวกเตอร์ C ตรงข้ามกับเวกเตอร์ D เขียนเป็นสัญลักษณ์ ได้ว่า

ข้อควรทราบ ในการหาผลลัพธ์ของปริมาณเวกเตอร์ ทำได้โดยอาศัยวิธีการทางเวกเตอร์ ซึ่งต้องหาผลลัพธ์ทั้งขนาดและทิศทาง การหาผลลัพธ์ของแรงหลายแรง การรวมแรงซึ่งมีหลายแรงเพื่อจะหาแรงลัพธ์เพียงแรงเดียว นิยมใช้สัญลักษณ์ เรียกว่า

แทน เพื่อรวมผลบวกที่มีแรงหลายๆ ค่า เช่น

กระทำพร้อม ๆ กันที่จุดเดียว ดังนี้

การรวมแรง คือ การหาค่าแรงลัพธ์ () ของแรงย่อยทั้งหมด มีวิธีการหาเหมือนกันกับเวกเตอร์ลัพธ์ เพราะแรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ ซึ่งอาจสรุปวิธีการหาแรงลัพธ์ได้ดังนี้

1. โดยวิธีการวาดรูปแบบหางต่อหัว การหาแรงลัพธ์ด้วยวิธีการนี้ทำได้โดยนำหางของแรงที่สองไปต่อกับหัวลูกศรของแรงแรกและนำหางของแรงที่สามไปต่อกับหัวของแรงที่สอง ทำเช่นนี้ไปเรื่อยๆ จนครบทุกแรง แรงลัพธ์ที่ได้ คือ แรงที่ลากจากหางของแรงแรกไปยังหัวของแรงสุดท้าย ดังรูป
2. โดยวิธีการคำนวณ ใช้หาแรงลัพธ์ของแรงย่อยที่มี 2 แรง

1) แรงสองแรงไปในทางเดียวกัน แรงลัพธ์มีขนาดเท่ากับผลบวกของแรงทั้งสอง ส่วนทิศทางของแรงลัพธ์ไปทิศทางเดียวกับแรงทั้งสอง ดังรูป

ผลของแรงลัพธ์ต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุ

วัตถุต่างๆ เมื่อมีแรงมากระทำ วัตถุจะมีการเปลี่ยนแปลงสภาพเดิมใน 3 ลักษณะ คือ

1. มีการเปลี่ยนแปลงตำแหน่ง

2. มีการเปลี่ยนแปลงความเร็ว

3. มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและขนาด

เมื่อแรงที่กระทบต่อวัตถุแตกต่างกัน ย่อมทำให้ผลของการเปลี่ยนแปลงแตกต่างกันไปด้วย ถ้าแรงที่กระทำมีค่ามาก การเปลี่ยนแปลงซึ่งเป็นผลของแรงนั้นย่อมมีการเปลี่ยนแปลงมากด้วย

ในชีวิตประจำวัน การที่วัตถุมีการเปลี่ยนแปลงต่างๆ จะเกิดจากอิทธิพลของแรง แรงที่พบตามธรรมชาติมีอยู่มากมายหลายชนิด ซึ่งก็มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของวัตถุได้แตกต่างกัน

ข้อควรทราบ

– แรงที่กระทำไปในทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่ จะทำให้วัตถุมีความเร็วเพิ่มขึ้น

– แรงที่กระทำไปในทิศทางตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ จะทำให้วัตถุมีความเร็วลดลง

การเคลื่อนที่

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน

เซอร์ไอแซก นิวตัน (Sir Issac Newton) นักฟิสิกส์ ชาวอังกฤษ ได้สรุปเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุทั้งที่อยู่ในสภาพอยู่นิ่งและในสภาพเคลื่อนที่เป็นกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน ซึ่งสามารถทำให้เราเข้าใจการเคลื่อนที่ต่างๆ ได้ทั้งหมด กฎของนิวตันมี 3 ข้อ ได้แก่

1. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งของนิวตัน หรืออาจเรียกว่า กฎแห่งความเฉื่อย (inertia law) กล่าวว่า “วัตถุจะคงสภาพอยู่นิ่ง หรือสภาพเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวในแนวตรง นอกจากจะมีแรงลัพธ์ซึ่งมีค่าไม่เป็นศูนย์มากระทำ” หรือสรุปเป็นสมการ ดังนี้


จากกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 1 ของนิวตันอธิบายได้ว่า ถ้ามีวัตถุวางนิ่งอยู่บนพื้นราบแล้วไม่มีแรงใดมากระทำต่อวัตถุ วัตถุก็ยังคงอยู่นิ่งเช่นเดิมต่อไป หรือถ้ามีแรงสองแรงมากระทำต่อวัตถุโดยแรงทั้งสองมีขนาดเท่ากันแต่ทิศทางตรงข้ามกันจะพบว่า วัตถุยังคงหยุดนิ่งเช่นเดิม จึงสรุปได้ว่า “วัตถุที่อยู่นิ่งถ้าไม่มีแรงภายนอก อื่นใดมากระทำต่อวัตถุหรือมีแรงภายนอกหลายแรงมากระทำต่อวัตถุ แต่แรงลัพธ์เหล่านั้นเป็นศูนย์แล้ววัตถุนั้นยังคงรักษาสภาพนิ่งไว้อย่างเดิม” ดังรูป

หรือถ้าพิจารณาวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่บนพื้นระดับราบลื่นซึ่งไม่มีแรงภายนอกใดมากระทำต่อวัตถุ วัตถุก็จะรักษาสภาพการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวค่าหนึ่ง หรือถ้าให้แรงสองแรงมากระทำต่อวัตถุขณะวัตถุกำลังเคลื่อนที่ โดยแรงทั้งสองมีขนาดเท่ากันแต่มีทิศทางตรงข้ามกัน จะพบว่า วัตถุยังคงรักษาสภาพการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวนั้นต่อไป จึงสรุปได้ว่า ” วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วค่าหนึ่งถ้าไม่มีแรงภายนอกมากระทำต่อวัตถุ หรือถ้ามีแรงภายนอกหลายแรงมากระทำต่อวัตถุแต่แรงลัพธ์ของแรงเหล่านั้นเป็นศูนย์แล้ว วัตถุนั้นยังคงรักษาสภาพการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวนั้นตลอดไป” ดังรูป

จากที่กล่าวมาแล้วข้างต้นสามารถสรุปได้ว่า “ถ้าแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุเป็นศูนย์วัตถุจะไม่เปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่กล่าวคือ ถ้าเดิมวัตถุอยู่นิ่งก็จะอยู่นิ่งตลอดไปแต่ถ้าเดิมวัตถุกำลังเคลื่อนที่อยู่ด้วยความเร็วค่าหนึ่งวัตถุนั้นก็จะยังคงเคลื่อนที่ต่อไปในแนวตรงตามทิศทางเดิมด้วยความเร็วคงตัวนั้นตลอดไป”

2. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน หรืออาจเรียกว่า กฎแห่งความเร่ง ถ้ามวลของวัตถุคงตัวแต่เปลี่ยนขนาดของแรง (F) ให้มากขึ้น ความเร่ง (a) ของวัตถุก็จะมากขึ้นด้วยจึงสรุปได้ว่า ขนาดของความเร่งแปรผันตรงกับขนาดของแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุ เมื่อมวลคงตัวเขียนเป็นสัญลักษณ์ได้ว่า

และถ้าแรงลัพธ์ (F) ที่กระทำต่อวัตถุคงตัว แต่ถ้าเปลี่ยนมวล (m)ให้มากขึ้น ความเร่ง (a) ของวัตถุก็จะลดลง จึงสรุปได้ว่า ขนาดของความเร่งแปรผกผันกับมวลของวัตถุ เขียนเป็นสัญลักษณ์ได้ว่า

จากข้างต้นสรุปได้ว่า ความเร่ง (a) เป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรง (F) ดังนั้นอัตราส่วนของแรงกับความเร่งจะเป็นค่าคงที่ซึ่งตรงกับมวล (m) ของวัตถุ เขียนเป็นความสัมพันธ์จะได้

ดังนั้น จึงสรุปเป็นกฎข้อที่สองของนิวตัน ได้ว่า “เมื่อมีแรงลัพธ์ซึ่งมีขนาดไม่เป็นศูนย์มากระทำต่อวัตถุ จะทำให้วัตถุเกิดความเร่งในทิศเดียวกับแรงลัพธ์ที่มากระทำ และขนาดของความเร่งจะแปรผันตรงกับขนาดของแรงลัพธ์และจะแปรผกผันกับมวลของวัตถุ”

ตัวอย่างที่ 1 ถ้าออกแรง 8 นิวตัน กระทำกับวัตถุมวล 32 กิโลกรัม วัตถุจะมีความเร่งเท่าใด

ตัวอย่างที่ 2 มวล 10 กิโลกรัม ต้องการให้เคลื่อนที่ด้วยความเร่ง 6 เมตรต่อวินาทีกำลังสอง จะต้องออกแรงกระทำเท่าใด

3. กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สามของนิวตัน จากกฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งและสองของนิวตันจะอธิบายสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุเมื่อมีแรงภายนอกมากระทำต่อวัตถุ ซึ่งจากการศึกษาในขณะที่มีแรงมากระทำต่อวัตถุ วัตถุจะออกแรงโต้ตอบต่อแรงที่มากระทำนั้นด้วย เช่น เมื่อเราออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริง เราจะรู้สึกว่าเครื่องชั่งสปริงก็ดึงมือเราด้วยและยิ่งเราออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริงด้วยแรงมากขึ้นเท่าใดเราก็จะรู้สึกว่าเครื่องชั่งสปริงยิ่งดึงมือเราไปมากขึ้นเท่านั้น ดังรูป

จากตัวอย่างจะพบว่า เมื่อมีแรงกระทำต่อวัตถุหนึ่ง วัตถุนั้นก็จะออกแรงโต้ตอบในทิศทางตรงข้ามกับแรงที่มากระทำ ซึ่งแรงทั้งสองแรงนี้จะเกิดขึ้นพร้อมกันเสมอ เราเรียกแรงที่มากระทำต่อวัตถุว่า “แรงกิริยา” (action force) และเรียกแรงที่วัตถุโต้ตอบต่อแรงที่มากระทำว่า “แรงปฏิกิริยา” (reaction force) แรงทั้งสองนี้จึงเรียกรวมกันว่า “แรงกิริยา-แรงปฏิกิริยา” (action-reaction) จึงสรุปความสัมพันธ์ระหว่างแรงกิริยากับแรงปฏิกิริยาได้เป็นกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 3 ของนิวตัน ได้ว่า “แรงกิริยาทุกแรงต้องมีแรงปฏิกิริยาซึ่งมีขนาดเท่ากันและทิศทางตรงข้ามกันเสมอ”หรือ action = reaction หมายความว่า เมื่อมีแรงกิริยากระทำต่อวัตถุใดก็จะมีแรงปฏิกิริยาจากวัตถุนั้นโดยมีขนาดแรงเท่ากันแต่กระทำกับวัตถุคนละก้อนเสมอ จึงนำแรงกิริยามาหักล้างกับแรงปฏิกิริยาไม่ได้ เช่น กรณีรถชนสุนัข แรงกิริยา คือ แรงที่รถชนสุนัข จึงทำให้สุนัขกระเด็นไป ในขณะเดียวกันจะมีแรงปฏิกิริยา ซึ่งเป็นแรงที่สุนัขชนรถ จึงทำให้รถบุบ จะเห็นว่าเสียหายทั้ง 2 ฝ่าย แสดงว่าแรงไม่หักล้างกัน ดังรูป

อ้างอิง https://sites.google.com/site/tukbenz/ray-laxeiyd-neuxha/khwam-hmay-khxng-khnad-laea-thisthang-khxng-raeng

แรงที่กระทำต่อวัตถุ

แรง

การทำกิจกรรมต่างๆ ในชีวิตประจำวันของเรานั้น จำเป็นต้องมีแรงเข้ามาเกี่ยวข้องเกือบตลอดเวลา ไม่ว่าจะเป็นการเรียนหนังสือ เล่นกีฬา ทำงานบ้าน หรือกิจกรรมใดๆก็ตามแรงมีผลทำให้วัตถุเกิดการเปลี่ยนแปลง อาจมีขนาด รูปร่างเปลี่ยนไป หรือเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ ซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดและทิศทางของแรงที่มากระทำต่อวัตถุ โดยแรงที่มากระทำต่อวัตถุอาจเป็นแรงเดียวหรือหลายแรง ในกรณที่มีหลายแรงจะต้องหาผลรวมของแรงทั้งหมด เรียกว่า แรงลัพธ์
ความหมายของแรง
แรง คือ ปริมาณที่กระทำต่อวัตถุอาจทำให้วัตถุเกิดการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพต่างๆซึ่งเป็นการถ่ายเทพลังงานจากตัวเราหรือจากแหล่งกำเนิดพลังงานไปยังวัตถุสิ่งของ เป็นผลทำให้วัตถุเกิดการเปลี่ยนแปลงใน 4 ลักษณะ คือ 1. วัตถุที่หยุดนิ่งอาจเริ่มเคลื่อนที่ได้
2. ความเร็วของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่อาจเปลี่ยนแปลงได้
3. ทิศทางการเคลื่อนที่ของวัตถุอาจเปลี่ยนแปลงได้
4. วัตถุอาจมีขนาดและรูปร่างเปลี่ยนแปลงไปจากเดิน

 

แรงลัพธ์

ในกรณีที่มีแรงกระทำกับวัตถุ 2 แรงขึ้นไป ไม่ว่าจะเป็นแรงจากทิศทางเดียวกันหรือทิศทางตรงกันข้าม หรือแรงหลายทิศทางพร้อมๆกัน เพื่อให้ง่ายต่อการอธิบายการเปลี่ยนแปลงต่างๆของวัตถุ จึงจำเป็นต้องหาผลรวมของขนาดและทิศทางของแรงทั้งหมด หรือแรงลัพธ์สำหรับการอธิบายการเปลี่ยนแปลงนั้น ซึ่งการหาแรงลัพธ์ในระนาบเดียวกนสามารถหาได้ ดังนี้

  1. การหาแรงลัพธ์ของแรงที่กระทำต่อวัตถุในทิศทางเดียวกัน

F = F1 + F2 เมื่อ F1 = แรงย่อที่ 1
F2 = แรงย่อที่ 2
F = แรงลัพธ์

  1. การหาแรงลัพธ์ของแรงที่กระทำต่อวัตถุในทิศทางตรงกันข้าม
  2. F = F1 – F2 เมื่อ F1 = แรงย่อที่ 1

F2 = แรงย่อที่ 2
F = แรงลัพธ์
ในกรณีที่แรงลัพธ์กระทำกับวัตถุเป็นศูนย์ วัตถุจะรักษาสภาพการเคลื่อนที่เดิมเอาไว้ ซึ่งสามารถแบ่งได้ 2 กรณีดังนี้

  1. แรงลัพธ์มีค่าเป็นศูนย์กระทำกับวัตถุหยุดนิ่ง วัตถุจะรักษาสภาพการหยุดนิ่งเอา หรือ ไม่เปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ กล่าวได้ว่า วัตถุอยู่ในสภาพสมดุล
  2. แรงลัพธ์มีค่าเป็นศูนย์กระทำกับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วค่าหนึ่ง วัตถุจะรักษาสภาพการเคลื่อนที่เดิมเอาไว้และจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดิมด้วยความเร็วคงตัวนั้นตลอดได้

อ้างอิง https://sciencem1.wikispaces.com/%E0%B9%81%E0%B8%A3%E0%B8%87%E0%B8%97%E0%B8%B5%E0%B9%88%E0%B8%81%E0%B8%A3%E0%B8%B0%E0%B8%97%E0%B8%B3%E0%B8%95%E0%B9%88%E0%B8%AD%E0%B8%A7%E0%B8%B1%E0%B8%95%E0%B8%96%E0%B8%B8

กระบวนการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาบนเปลือกโลก

การเปลี่ยนแปลงทางธรณี

ธรณีภาค

ธรณีภาค (lithosphere) คือชั้นเนื้อโลกส่วนบนกับชั้นเปลือกโลกรวมกันชั้นธรณีภาคมีความหนาประมาณ 100 กิโลเมตรนับจากผิวโลกลงไปเปลือกโลกมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาการศึกษาการเปลี่ยนแปลง ของเปลือกโลกทั้งส่วนที่เป็นพื้นดิน พื้นน้ำและส่วนที่เป็นบรรยากาศจัดเป็นวิธีการหนึ่งที่จะช่วยป้องกันผลกระทบที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา ได้แก่แผ่นดินไหวและภูเขาไฟระเบิด ซึ่งเป็นพิบัติภัยที่มีผลกระทบต่อชีวิตและทรัพย์สินของมนุษย์การศึกษาการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลกทำให้เกิดทฤษฎีหลากหลายแต่ทฤษฎีที่เป็นที่ยอมรับกันในปัจจุบันและอธิบายถึงกำเนิดของแผ่นดินมหาสมุทร และสิ่งมีชีวิตที่ตายทับถมอยู่ในหินบนเปลือกโลก คือทฤษฎีการแปรสัณฐานแผ่นธรณีภาค (plate tectonic)

แผ่นธรณีภาคและการเคลื่อนที่

รูปแสดงขั้นตอนการเลื่อนของแผ่นธรณีภาคจากอดีตถึงปัจจุบัน

ในปี พ.ศ. 2458 นักอุตุนิยมวิทยาชาวเยอรมันชื่อ ดร.อัลเฟรดเวเกเนอร์ (Dr. Alfred Wegener) ตั้งสมมุติฐานเกี่ยวกับการเลื่อนของแผ่นธรณีภาคจากอดีตถึงปัจจุบันโดยกำหนดว่า เมื่อประมาณ3002200 ล้านปีมาแล้วผืนแผ่นดินทั้งหมดบนโลกเป็นแผ่นดินผืนเดียวกันเรียกว่า พันเจีย (pangaea) ซึ่งเป็นภาษากรีก แปลว่าแผ่นดินทั้งหมด (all land) ต่อมาเกิดการเลื่อนตัวของแผ่นธรณีภาคเป็นขั้นตอน ดังนี้
1. เมื่อ 2002135 ล้านปี พันเจียเริ่มแยกออกเป็นทวีปใหญ่ 2 ทวีปคือ ลอเรเซียทางตอนเหนือและกอนด์วานาทางตอนใต้โดยกอนด์วานาจะแตกและเคลื่อนแยกจากกันเป็นอินเดีย อเมริกาใต้ และแอฟริกาในขณะที่ออสเตรเลียยังคงเป็นส่วนหนึ่งของกอนด์วานา
2. เมื่อ 135265 ล้านปี มหาสมุทรแอตแลนติกแยกตัวกว้างขึ้นทำให้แอฟริกาเคลื่อนที่ห่างออกไปจากอเมริกาใต้แต่ออสเตรเลียยังคงเชื่อมอยู่กับแอนตาร์กติกาและอเมริกาเหนือกับยุโรปยังคงต่อเนื่องกัน
3. เมื่อ 65 ล้านปี2ปัจจุบัน มหาสมุทรแอตแลนติกขยายกว้างขึ้นอีกอเมริกาเหนือและยุโรปแยกจากกันอเมริกาเหนือโค้งเว้าเข้าเชื่อมกับอเมริกาใต้ ออสเตรเลียแยกจากแอนตาร์กติกาและอินเดียเคลื่อนไปชนกับเอเชียจนเกิดเป็นภูเขาหิมาลัยกลายเป็นแผ่นดินและผืนมหาสมุทรดังปัจจุบัน

หลักฐานและข้อมูลทางธรณีวิทยา

หลักฐานและข้อมูลต่างๆ ที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์เชื่อในทฤษฎีการแปรสัณฐานแผ่นธรณีภาค ได้แก่
1. รอยต่อของแผ่นธรณีภาค
2. รอยแยกของแผ่นธรณีภาค และอายุของหินบนเทือกเขากลางมหาสมุทร
3. การค้นพบซากดึกดำบรรพ์
4. การเปลี่ยนแปลงของอากาศ
5. สนามแม่เหล็กโลกโบราณ

รอยต่อของแผ่นธรณีภาค

นักธรณีวิทยาแบ่งแผ่นธรณีภาคของโลกออกเป็น 2 ประเภท คือแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป และแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร รวมทั้งหมด 12 แผ่นได้แก่
1. แผ่นยูเรเชีย
2. แผ่นอเมริกาเหนือ
3. แผ่นอเมริกาใต้
4. แผ่นอินเดีย (แผ่นออสเตรเลีย2อินเดีย)
5. แผ่นแปซิฟิก
6. แผ่นนาสกา
7. แผ่นแอฟริกา
8. แผ่นอาระเบีย
9. แผ่นฟิลิปปินส์
10. แผ่นแอนตาร์กติกา
11. แผ่นคาริบเบีย
12. แผ่นคอคอส
แต่ละแผ่นธรณีภาคจะมีการเคลื่อนที่ตลอดเวลาบางแผ่นเคลื่อนที่เข้าหากัน บางแผ่นเคลื่อนที่แยกออกจากกันบางแผ่นเคลื่อนที่ผ่านกันนอกจากนั้นยังมีรอยเลื่อนปรากฏบนแผ่นธรณีภาคบางแผ่น เช่นรอยเลื่อนซานแอนเดรียสบนแผ่นอเมริกาเหนือรอยเลื่อนแอนาโทเลียบนแผ่นยูเรเชีย เป็นต้น

รูปแสดงแผ่นธรณีภาคบริเวณต่างๆ ของโลก

เมื่อพิจารณาแผนที่โลกปัจจุบันพบว่าทวีปแต่ละทวีปมีรูปร่างต่างกัน แต่เมื่อนำแผ่นภาพของแต่ละทวีปมาต่อกันจะเห็นว่ามีส่วนที่สามารถต่อกันได้พอดี เช่นขอบตะวันออกของทวีปอเมริกาใต้สามารถต่อกับขอบตะวันตกของทวีปแอฟริกาใต้ได้อย่างพอดีเสมือนหนึ่งว่าทวีปทั้งสองน่าจะเป็นแผ่นดินเดียวกันมาก่อนต่อมามีการเคลื่อนที่แยกออกจากกัน ส่วนหนึ่งเคลื่อนไปทางตะวันออกอีกส่วนหนึ่งเคลื่อนไปทางตะวันตก และมีมหาสมุทรแอตแลนติกเข้ามาแทนที่ตรงรอยแยกแผ่นทวีปทั้งสองมีการเคลื่อนแยกจากกันเรื่อยๆจนมีตำแหน่งและรูปร่างดังปัจจุบัน

รูปแสดงแนวขอบของทวีปต่างๆ ในปัจจุบันที่คิดว่าเคยต่อเชื่อมเป็นผืนเดียวกัน
กระบวนการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลกเป็นผลทำให้แผ่นธรณีภาคเกิดการเคลื่อนที่แยกออกจากกันจนทำให้มีลักษณะดังปัจจุบันรอยแยกของแผ่นธรณีภาคและอายุหินบนเทือกเขากลางมหาสมุทร
จากรูปแสดงเทือกเขากลางมหาสมุทรพบว่า ลักษณะเด่นของพื้นที่มหาสมุทรแอตแลนติก คือ

1. เทือกเขากลางมหาสมุทรซึ่งมีลักษณะเป็นเทือกเขายาวที่โค้งอ้อมไปตามรูปร่าง ของขอบทวีป ด้านหนึ่งเกือบขนานกับชายฝั่งของประเทศสหรัฐอเมริกาส่วนอีกด้านหนึ่งขนานกับชายฝั่งของทวีปยุโรปและทวีปแอฟริกา

รูปแสดงเทือกเขากลางมหาสมุทรแอตแลนติก

2. เทือกเขากลางมหาสมุทรมีรอยแยกตัวออกเป็นร่องลึกไปตลอดความยาวของเทือกเขา
3. มีรอยแตกตัดขวางบนสันเขากลางมหาสมุทรมากมาย รอยแตกเหล่านี้เป็นศูนย์กลางของการเกิดแผ่นดินไหวและภูเขาไฟระเบิด
4. มีเทือกเขาเล็กๆกระจัดกระจายอยู่ทั้งทางตะวันออกและตะวันตกของพื้นมหาสมุทรบริเวณที่เป็นประเทศอังกฤษในปัจจุบันเป็นเกาะที่อยู่บนไหล่ทวีปที่มีส่วนของแผ่นดินใต้พื้นน้ำต่อเนื่องกับทวีป ยุโรป
ในปี พ.ศ. 2503 มีการสำรวจใต้ทะเลและมหาสมุทรใหญ่ทั้ง 3 แห่งด้วยเครื่องมือที่ทันสมัย ทำให้พบหินบะซอลต์ที่บริเวณร่องลึก หรือรอยแยกบริเวณเทือกเขากลางมหาสมุทรแอตแลนติกและพบว่าหินบะซอลต์ที่อยู่ไกลจากรอยแยกจะมีอายุมากกว่าหินบะซอลต์ที่อยู่ ใกล้รอยแยกหรือในรอยแยกจากหลักฐานดังกล่าวสามารถอธิบายการเปลี่ยนแปลงได้ดังนี้เมื่อเกิดรอยแยกแผ่นดินจะเกิดการเคลื่อนตัวออกจากกันอย่างช้าๆ ตลอดเวลาขณะเดียวกันเนื้อของหินบะซอลต์จากส่วนล่างจะถูกดันแทรกเสริมขึ้นมาตรงรอยแยก เป็นเปลือกโลกใหม่ ทำให้ตรงกลางรอยแยกเกิดหินบะซอลต์ใหม่เรื่อยๆโครงสร้างและอายุหินรองรับแผ่นธรณีภาคจึงมีอายุอ่อนสุดบริเวณเทือกเขากลางมหาสมุทร และอายุมากขึ้นเมื่อเข้าใกล้ขอบทวีป ดังรูป

รูปแสดงอายุของหินบะซอลต์บริเวณรอยแยกกลางมหาสมุทรแอตแลนติก

นักธรณีวิทยาได้ศึกษารอยต่อของแผ่นธรณีภาคพบว่า แผ่นธรณีภาคมีการเคลื่อนที่มีลักษณะต่างๆ ดังนี้

1. ขอบแผ่นธรณีภาคแยกออกจากกันขอบแผ่นธรณีภาคที่แยกจากกันนี้เนื่องจากการดันตัวของแมกมาในชั้นธรณีภาค ทำให้เกิดรอยแตกในชั้นหินแข็งแมกมาสามารถถ่ายโอนความร้อนสู่ชั้นเปลือกโลกอุณหภูมิและความดันของแมกมาลดลงเป็นผลให้เปลือกโลกตอนบนทรุดตัวกลายเป็นหุบ เขาทรุด (rift valley)


รูปแสดงการแยกออกจากกันของแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป

ต่อมาน้ำทะเลไหลมาสะสมกลายเป็นทะเล และเกิดรอยแตกจนเป็นร่องลึกเมื่อแมกมาเคลื่อนตัวแทรกขึ้นมาตามรอยแตกเป็นผลให้แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรเคลื่อนตัวแยกออกไปทั้งสองข้างทำให้พื้นทะเลขยายกว้างออกไปทั้งสองด้านเรียกว่ากระบวนการขยายตัวของพื้นทะเล (sea floor spreading) และปรากฏเป็นเทือกเขากลางมหาสมุทร เช่น บริเวณกลางมหาสมุทรแอตแลนติกบริเวณทะเลแดง รอยแยกแอฟริกาตะวันออก อ่าวแคลิฟอร์เนียมีลักษณะเป็นหุบเขาทรุด มีร่องรอยการแยก เกิดแผ่นดินไหวตื้นๆมีภูเขาไฟและลาวาไหลอยู่ใต้มหาสมุทร

รูปแสดงการแยกออกจากกันของแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร

ในขณะที่แผ่นธรณีภาคเกิดรอยแตกและเลื่อนตัวจะมีผลทำให้เกิดคลื่นไหวสะเทือนไปยังบริเวณต่างๆใกล้เคียงกับจุดที่เกิดรอยแตกรอยเลื่อนในชั้นธรณีภาคเกิดเป็นปรากฏการณ์แผ่นดินไหว

2. ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่เข้าหากันแบ่งเป็น 3 ลักษณะ คือ
2.1 แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรแผ่นธรณีภาคแผ่นหนึ่งจะมุดลงใต้อีกแผ่นหนึ่งปลายของแผ่นที่มุดลงจะหลอมตัวกลายเป็นแมกมาและปะทุขึ้นมาบนแผ่นธรณีภาคใต้ มหาสมุทร เกิดเป็นแนวภูเขาไฟกลางมหาสมุทร เช่น ที่หมู่เกาะมาริอานาส์อาลูเทียน ญี่ปุ่น ฟิลิปปินส์หมู่เกาะฮาวายจะมีลักษณะเป็นร่องใต้ทะเลลึกมีแนวการเกิดแผ่นดินไหวตามแนวของแผ่นธรณีภาคลึกลงไปถึงชั้นเนื้อโลกรวมทั้งมีภูเขาไฟที่ยังมีพลัง

                       รูปแสดงการชนกันระหว่างแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรกับแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร

2.2 แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร ที่หนักกว่าจะมุดลงใต้แผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปทำให้เกิดรอยคดโค้งเป็นเทือกเขาบนแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปเช่นที่อเมริกาใต้แถบตะวันตก แนวชายฝั่งโอเรกอนจะมีลักษณะเป็นร่องใต้ทะเลลึกตามแนวขอบทวีปมีภูเขาไฟปะทุในส่วนที่เป็นแผ่นดิน เกิดเป็นแนวภูเขาไฟชายฝั่งและเกิดแผ่นดินไหวรุนแรง ส่วนแนวขอบด้านตะวันออก-เฉียงเหนือของแผ่นธรณีภาคอาระเบียที่เคลื่อนที่เข้าหาและมุดกันกับแนวขอบ ด้านใต้ของแผ่นธรณีภาคยูเรเชียจะเกิดเป็นร่องลึกก้นมหาสมุทรและเกิดเป็นเทือกเขาคดโค้งอยู่บนแผ่นธรณีภาคในบริเวณประเทศตะวันออกกลางปัจจุบันบริเวณนี้กลายเป็นแหล่งสะสมน้ำมันดิบแหล่งใหญ่ของโลก

        รูปแสดงการชนกันระหว่างแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป

2.3 แผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปชนกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปเนื่องจากแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปทั้ง 2 แผ่นมีความหนามากเมื่อชนกันจะทำให้ส่วนหนึ่งมุดลง อีกส่วนหนึ่งเกยกันอยู่เกิดเป็นเทือกเขาสูงแนวยาวอยู่ในแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป เช่นเทือกเขาแอลป์ในทวีปยุโรป เทือกเขาหิมาลัยในทวีปเอเชีย เป็นต้นแนวขอบด้านทิศเหนือของแผ่นธรณีภาคอินเดียเคลื่อนที่ชนและมุดกับแผ่นธรณีภาค ยูเรเชียทางตอนใต้ ทำให้เกิดเทือกเขาหิมาลัยบริเวณดังกล่าวจะเป็นรอยย่นคดโค้งเป็นเขตที่ราบสูงเสมือนเป็นหลังคาของโลก

รูปแสดงการเคลื่อนที่ชนกันระหว่างแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปและแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป

3. ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่ผ่านกันเนื่องจากอัตราการเคลื่อนตัวของแมกมาในชั้นเนื้อโลกไม่เท่ากันทำให้แผ่นธรณีภาคในแต่ละส่วนมีอัตราการเคลื่อนที่ไม่เท่ากันด้วยทำให้เปลือกโลกใต้มหาสมุทรและบางส่วนของเทือกเขาใต้มหาสมุทรไถลเลื่อนผ่านและเฉือนกันเกิดเป็นรอยเลื่อนเฉือนระนาบด้านข้างขนาดใหญ่ขึ้นสันเขากลางมหาสมุทรถูกรอยเลื่อนขึ้นตัดเฉือนเป็นแนวเหลื่อมกันอยู่มีลักษณะเป็นแนวรอยแตกแคบยาวมีทิศทางตั้งฉากกับเทือกเขากลางมหาสมุทรและร่องใต้ทะเลลึกมักจะเกิดแผ่นดินไหวรุนแรงในระดับตื้น ๆระหว่างขอบของแผ่นธรณีภาคที่ซ้อนเกยกันในบริเวณภาคพื้นทวีปหรือมหาสมุทร

อ้างอิง https://sites.google.com/site/lamaiyodpho/bth-thi3-lok-laea-kar-peliynpaelng/4-kar-peliynpaelng-thang-thrni

ปัจจัยที่มีผลต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมี

ปัจจัยที่มีผลต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมี

ผลการค้นหารูปภาพสำหรับ ธรรมชาติ

1. ธรรมชาติของสารตั้งต้น (Nature of reactant)
สารต่างชนิดกันจะทำปฏิกิริยาเคมีได้เร็วหรือช้าต่างขึ้นอยู่กับสมบัติของสารแต่ละชนิด เช่นโลหะโซเดียมทำปฏิกิริยากับน้ำเย็นได้เร็วมากและเกิดปฏิกิริยารุนแรง
ในขณะที่โลหะแมกนีเซียมทำปฏิกิริยากับน้ำเย็นได้ช้าแต่เกิดได้เร็วขึ้นเมื่อใช้น้ำร้อน


2. พื้นที่ผิวของสารตั้งต้น (Surface area)
จากการทดลองพบว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีเป็นสัดส่วนโดยตรงกับพื้นที่ผิวของสารตั้งต้น คือเมื่อเพิ่มพื้นที่ผิวของสารตั้งต้นอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น อธิบายได้ว่า เมื่อสารตั้งต้นมีพื้นที่ผิวมากมีผลให้อนุภาคของสารมีโอกาสเข้าชนกันได้มาก จึงเกิดปฏิกิริยาเร็วขึ้น การเพิ่มพื้นที่ทำได้หลายวิธี เช่น ทำให้สารมีขนาดเล็กลงคือตัดให้เป็น
ชิ้นเล็กๆ หรือบดเป็นผงละเอียด ยิ่งทำให้สารมีขนาดเล็กมากเท่า
ใด(มวลคงที่) จะยิ่งเพิ่มพื้นที่ผิวให้มากขึ้น


3. ความเข้มข้นของสารตั้งต้น ( Concentration of reactant)
ในปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่ อัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่เข้าทำปฏิกิริยา อธิบายได้ว่า เมื่อเพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้น จะทำให้อนุภาคของ
สารตั้งต้นในระบบเพิ่มขึ้น โอกาสที่จะเกิดการชนกันจึงมีมากขึ้น และอนุภาคที่มีพลังงานสูงก็มีจำนวนมากขึ้นด้วย จึงมีผลทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยามีค่า
สูงสำหรับปฏิกิริยาที่มีสารตั้งต้นมากกว่าหนึ่งชนิด อัตราการเกิดปฏิกิริยาอาจขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารตั้งต้นเพียงสารใดสารหนึ่งหรือทุกสารก็ได้แต่อย่างไรก็
ตามมีปฏิกิริยาเคมีบางชนิดที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารตั้งต้นเลย กล่าวคือไม่ว่าจะเปลี่ยนความเข้มข้นของสารตั้งต้นอย่างไรอัตราการเกิด
ปฏิกิริยาจะคงที่เสมอ ตัวอย่าง เช่น ปฏิกิริยาการกำจัดแอลกอฮอล์ในเลือดคน สำหรับปฏิกิริยาเคมีที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารตั้งต้นอธิบายว่าใน
ระยะเริ่มต้นของปฏิกิริยาเคมีความเข้มข้นของสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์จะเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว จากนั้นก็ค่อยๆ ลดลงและคงที่เมื่อปฏิกิริยาดำเนินเข้าสู่ภาวะสมดุล

4. อุณหภูมิ จากการทดลองทำให้ทราบว่าปฏิกิริยาเคมีขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ
กล่าวคือเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะสูงขึ้นและเมื่ออุรหภูมิลดลงอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะต่ำลง ตามทฤษฎีจลน์อธิบายว่าเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นโมเลกุล
จะเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วเพิ่มขึ้น จึงมีโอกาสชนกันมากขึ้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาจึงสูงขึ้น


5. ตัวเร่งปฏิกิริยา
จากการศึกษาที่ผ่านมาได้เปรียบเทียบการเกิดปฏิกิริยาเคมีกับการเดินทางขึ้นภูเขา โดยพลังงานก่อกัมมันต์เปรียบได้กับความสูงของภูเขา ถ้าภูเขาสูงมากคนที่มีกำลังมากพอ
เท่านั้นจึงจะผ่านไปได้ แต่ถ้ามีทางสายใหม่ที่จะไปถึงจุดหมายปลายทางได้ง่ายขึ้น คนที่มีกำลังไม่มากก็สามารถผ่านไปได้ การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาจึงเปรียบเสมือนการเดิน
ทางสารใหม่ที่มีพลังงานก่อกัมมันต์ต่ำลง นั่นคือ การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยามีผลทำให้พลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยาต่ำลง อัตราการเกิดปฏิกิริยาจึงสูงขึ้นตัวเร่งปฏิกิริยา
ช่วยทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นโดยที่ตัวเร่งปฏิกิริยามีส่วนร่วมในการเกิดปฏิกิริยาเคมีด้วยเสมอ แต่เมื่อปฏิกิริยาสิ้นสุดลงหรือสารตั้งต้นเปลี่ยนไปเป็นสารผลิตภัณฑ์
แล้ว ตัวเร่งปฏิกิริยาจะกลับคืนมาเหมือนเดิม


6. ตัวหน่วงปฏิกิริยา
ตัวหน่วงปฏิกิริยา คือสารที่ทำหน้าที่ตรงกันข้ามกับตัวเร่งปฏิกิริยา คือเมื่อเติมลงไปแล้วจะทำให้ปฏิกิริยาเกิดช้าลง การหน่วงปฏิกิริยาของตัวหน่วงปฏิกิริยาทำได้
หลายลักษณะ เช่น มีส่วนร่วมในการเกิดปฏิกิริยา และเปลี่ยนไปเป็นสารใหม่ หรืออาจจะไปขัดขวางการทำหน้าที่ของตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นต้น

 

อ้างอิง http://www.mmv.ac.th/CHEM/rootsite/sub_05.html

มวล พลังงาน กับการเกิดปฏิกิริยาเคมี

ปฏิกิริยาเคมี คือ กระบวนการเปลี่ยนของสารตั้งต้นไปเป็นสารใหม่ โดยปริมาณสารตั้งต้นจะลดลง และปริมาณสารใหม่จะเกิดขึ้น และเพิ่มปริมาณขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป  โดยสามารถเขียนให้เข้าใจง่ายด้วยสมการเคมี

ปฏิกิริยาเคมีจำแนกเป็น 2 ประเภท คือ
1. ปฏิกิริยาเคมีสมบูรณ์ คือ การเกิดสารใหม่ขณะที่สารตั้งต้นตัวใดตัวหนึ่งหมดไปหรือหมดทุกตัว
2. ปฏิกิริยาเคมีไม่สมบูรณ์ คือ การเกิดสารใหม่ขณะที่สารตั้งต้นยังเหลือทุกตัว ไม่มีตัวใดตัวหนึ่งหมดไป

ทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมี
1. ทฤษฎีการชนโมเลกุล (Collision Theory) กล่าวถึง โมเลกุลของสารต้องมีการชนซึ่งกันและกัน ซึ่งการชนกันแต่ละครั้งไม่จำเป็นต้องเกิดปฏิกิริยา
2. ทฤษฎีจลน์ของโมเลกุล (Kinetic Theory) กล่าวถึง โมเลกุลต้องมีการเคลื่อนที่ช้าลง ซึ่งก่อให้เกิดพลังงานจลน์ โดยโมเลกุลต้องมีพลังงานสูงพอจึงจะเกิดปฏิกิริยาได้

ปฏิกิริยาเคมี

สถานะการเกิดปฏิกิริยาเคมี
1. ต้องมีจำนวนโมเลกุลมากพอ
2. ต้องมีการชนกันระหว่างโมเลกุล
3. ต้องมีพลังงานสูงพอ โดยอย่างน้อยต้องเท่ากับพลังงานก่อกัมมันต์
4. ต้องมีทิศทางที่เหมาะสม

ศาสตร์ทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี เรียกว่า จลนศาสตร์เคมี (chemical kinetics) โดยคำว่า จลนศาสตร์ มีความหมายเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของสาร ซึ่งเกี่ยวข้องกับอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี (Rate of chemical reaction) โดยการเกิดปฏิกิริยาหนึ่งๆที่อยู่ในสภาวะเดียวกันจะมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาเฉพาะค่า โดยขึ้นอยู่กับสภาวะธรรมชาติของสารนั้นๆ เช่น อัตราการเกิดปฏิกิริยาของก๊าซไฮโดรเจนกับก๊าซฟลูออรีน และก๊าซไนโตรเจน

H2 (g) + F2 (g) = 2HF อัตราการเกิดปฏิกิริยาเร็ว
3H2 (g) + N2 (g) = 2NH3 อัตราการเกิดปฏิกิริยาช้า

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี (Rate of chemical reaction) หมายถึง การเปลี่ยนแปลงปริมาณสารในหนึ่งหน่วยเวลาของการเกิดปฏิกิริยาของสารนั้น

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี = ปริมาณสารตั้งต้นที่ลดลง
**********************************เวลา

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี = ปริมาณสารที่เปลี่ยนไป
*********************************เวลา

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี = ปริมาณสารที่เพิ่มขึ้น
********************************เวลา

ชนิดอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี แบ่งเป็น 2 ชนิด
1. อัตราการเกิดปฏิกิริยาเฉลี่ย หมายถึง อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่คำนวณจากการเปลี่ยนแปลงปริมาณสารทั้งหมดในหนึ่งหน่วยเวลา
2. อัตราการเกิดปฏิกิริยา ณ ขณะใดขณะหนึ่ง หมายถึง อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่คำนวณจากการเปลี่ยนแปลงปริมาณสารในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง

สรุปประเด็นที่เกี่ยวข้อง
1. ปฏิกิริยาเคมีหนึ่งๆ จะมีขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยาหลายขั้นตอน ทั้งขั้นที่เกิดเร็ว และขั้นที่เกิดช้า โดยมีขั้นสำหรับควบคุมปฏิกิริยาหรือขั้นกำหนดอัตรา (Rate determing step) คือ ขั้นที่ดำเนินไปที่ช้าที่สุด
2. ขณะที่การเกิดปฏิกิริยาเคมีดำเนินไป ปฏิกิริยาเคมีในขั้นเริ่มต้นจะมีอัตราการเกิดที่รวดเร็ว เนื่องจากปริมาณสารตั้งต้นมีมาก และเมื่อปฏิกิริยาผ่านไประยะหนึ่ง อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะช้าลงเมื่อเทียบกับในช่วงเริ่มต้น เนื่องจากปริมาณสารตั้งต้นมีปริมาณลดลง
3. สารเคมีแต่ละชนิดในปฏิกิริยาเคมีจะมีอัตราเร็วไม่เท่ากัน
4. การคำนวณหาอัตราการเกิดปฏิกิริยา สามารถหาได้จากสารใดก็ได้ ด้วยวิธี คือ
– หากเป็นของแข็ง สามารถหาได้โดยการชั่งน้ำหนัก
– หากเป็นของเหลว สามารถหาได้โดยการชั่งน้ำหนักหรือการวัดปริมาณ
– หากเป็นสารละลาย สามารถหาได้จากความเข้มข้น
– หากเป็นก๊าซ สามารถหาได้โดยการวัดปริมาตรหรือวัดความดัน

5. การหาอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี สามารถหาได้จากสารตัวใดตัวหนึ่งก็ได้ ซึ่งจะให้ค่าที่เท่ากัน ตามสูตรด้านล่าง

อัตราการเปลี่ยนแปลงของสาร =   ΔA***** ↔*****ΔB***** ↔*****ΔC***** ↔*****ΔD
********************************–Δt*************–Δt*************+Δt************+Δt

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี =   ΔA***** ↔*****ΔB***** ↔*****ΔC***** ↔*****ΔD
***************************-Δt************-3Δt************+2Δt***********+4Δt

หมายเหตุ: Δ = ผลต่าง, t = เวลา, + = การเพิ่มขึ้น, – = การลดลง

6. อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะเท่ากับอัตราการเปลี่ยนแปลงของโมลสารหารด้วยหารด้วยสัมประสิทธิ์จำนวนโมลของสารนั้นที่ได้จากการดุลสมการแล้ว

กฏอัตรา

กฏอัตรา คือ สมการที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีกับความเข้มข้นของสารตั้งต้นหรือสารที่เข้าทำปฏิกิริยา เช่น

2A + 3B + C = 2D

อัตรา (Rate) = -1  d(A) = -1  d(B) = –d(C) = -1  d(D)
**************   2    dt        3    dt         dt         2    dt

อัตราการเกิดปฏกิริยาเคมี (rate) = k(A)x (B)y (C)z

หมายเหตุ:
k = ค่าคงที่ของปฏิกิริยา (specific rate constant) และค่า k จะเปลี่ยนเมื่อ t เปลี่ยน โดยค่า k มีค่ามากแสดงถึงอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่ดี
x,y,z = ลำดับการเกิดปฏิกิริยาเมื่อเทียบกับความเข้มข้นของสาร A, B และC
(A) (B) (C) = ความเข้มข้นของสาร A, B และC หน่วย โมล/ลิตร
x + y + z = ลำดับรวมของปฏิกิริยา (order of reaction)

ทั้งนี้ ลำดับปฏิกิริยาจะหาได้จากการทดลองเท่านั้น โดยไม่มีความสัมพันธ์กับตัวเลขด้านหน้าของสารของสสมการเคมีที่ดุลแล้ว

ปัจจัยที่มีผลต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมี

1. ธรรมชาติของสารตั้งต้น และผลิตภัณฑ์
ความเร็วหรือช้าของการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะขึ้นอยู่กับสภาพธรรมชาติของสารเหล่านั้น เช่น สารประเภทไอออนิกที่เข้าทำปฏิกิริยากันจะเกิดความเร็วของปฏิกิริยาได้ดีกว่าสารที่เป็นโควาเลนท์ หรือสารทำปฏิกิริยาที่เป็นก๊าซจะทำปฏิกิริยาได้เร็วกว่าสารที่มีสถานะอื่น
2. ความเข้มข้นสารตั้งต้น และผลิตภัณฑ์
ความเร็วของปฏิกิริยาจะแปรผันตามความเข้มข้นของสารตั้งต้น และจะแปรผกผันกับความเข้มข้นของสารผลิตภัณฑ์ กล่าวคือ เมื่อปริมาณสารตั้งต้นมีมากอัตราการเกิดปฏิกิริยาก็จะเร็ว และเมื่อเวลาผ่านไปปริมาณสารตั้งต้นลดลง ปฏิกิริยาก็จะค่อยๆลดลงตามปริมาณผลิตภัณฑ์ที่เพิ่มขึ้น
3. พื้นที่ผิว
พื้นที่ผิวของสารจะเป็นจุดของการเกิดปฏิกิริยา หากสารมีพื้นที่ผิวมากก็จะทำให้เกิดปฏิกิริยาได้เร็วขึ้น เช่น การทำปฏิกิริยาของหินปูนกับกรดไฮโดรคลอริกจะได้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ หากหินปูนมีความละเอียดเป็นผงขนาดเล็ก มีพื้นที่ผิวมากก็ย่อมทำปฏิกิริยากับกรดไฮโดรคลอริกได้อย่างรวดเร็ว
4. อุณหภูมิ
อุณหภูมิถือเป็นปัจจัยหนึ่งที่ช่วยกระตุ้นความเร็วของการเกิดปฏิกิริยา เช่น การอุ่นน้ำมันด้วยความร้อนเพียงน้อยนิดจะทำให้น้ำมันอุ่นเท่านั้น แต่หากเพิ่มความร้อนจนทำให้น้ำมันกลายเป็นไอก็สามารถลุกติดไฟได้ง่าย
5. ความดัน
ความดันที่เกี่ยวข้องกับอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีมักพบมากในสารที่เป็นก๊าซ เพราะการเพิ่มความดันให้ก๊าซจะทำให้โมเลกุลของก๊าซเกิดการชนกันมากขึ้น

สมการเคมี

สมการเคมี (chemical equation) คือ สัญลักษณ์ที่เขียนขึ้นแทนปฏิกิริยาเคมีของการทำปฏิกิริยาเคมีของสารตั้งต้น ทำให้เกิดสารผลิตภัณฑ์ใหม่เมื่อเวลาผ่านไป

หลักการดุลสมการเคมี
1. เขียนสูตรเคมีของสารตั้งต้นไว้ด้านซ้ายมือ
2. เขียนสูตรเคมีของสารผลิตภัณฑ์ไว้ด้านขวามือ โดยใช้สัญลักษณ์ → คั่นกลาง
3. ระบุสถานะของสารตั้งต้น และสารผลิตภัณฑ์ในวงเล็บด้านหลังของสารนั้นๆ ได้แก่ (s) = ของแข็ง, (l) = ของเหลว, (g) = ก๊าซ และ (aq) = สารละลาย
4. ทำการดุลสมการเคมี โดยทำให้ตัวเลขอะตอมของทุกธาตุในด้านซ้ายมือ และด้านขวามือเท่ากันด้วยการเติมตัวเลขใดใส่ด้านหน้าของสารเหล่านั้นที่ เมื่อคูณกับจำนวนเลขอะตอมของแต่ละธาตุแล้วสามารถทำให้เลขอะตอมของธาตุด้าน ซ้ายมือ และขวามือเท่ากัน เช่น

2KMnO4 (s) + 16HCl (aq)       →       2KCl (aq) + 2MnCl (aq) + 8H2O (l) + 5Cl2 (g)

การทดสอบว่าการดุลสมการถูกต้องหรือไม่ เพื่อให้ทราบผลที่แน่ชัด และถูกต้องนั้น สามารถทดสอบด้วยวิธีการทดลองทางเคมี ที่เรียกว่า การไทเตรต (titration) เช่น การทำปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส ณ จุดที่ทำปฏิกิริยากันพอดีจะอยู่ที่จุดอุณหภูมิสูงสุด การทำปฏิกิริยาระหว่างหว่างออกซิเจน (O2) กับแมกนีเซียมซัลเฟต (MnSO4) และโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (2KOH) ในการฟิกออกซิเจนจนเกิดตะกอนน้ำตาลแดงของ 2MnO(OH)2

สมการเคมีที่สมดุลแล้วจะสามารถแสดงความสัมพันธ์ของปริมาณ สารในสมการ ได้แก่ จำนวนโมล จำนวนมวลสาร จำนวนโมเลกุล และจำนวนปริมาตร ตัวอย่างเช่น

ตัวอย่างที่ 1

****************2KMnO4 (s) + 16HCl (aq)       →       2KCl (aq) + 2MnCl (aq) + 8H2O (l) + 5Cl2 (g)

จำนนวนโมล:       2 โมล          16 โมล                          2โมล            2 โมล         8 โมล         5 โมล
จำนวนมวลสาร:   2×158 g   16×36.5 g                  2×74.5 g      2×126 g    8×18 g       5×71 g
จำนวนโมเลกุล:   2×6.02×1023 16×6.02×1023 2×6.02×1023 2×6.02×1023 8×6.02×1023 5×6.02×1023
ปริมาตรที่ STP: 2×22.4xdm3 16×22.4xdm3 2×22.4xdm3 2×22.4xdm3 8×22.4xdm3 5×22.4xdm3

ตัวอย่างที่ 2

************    ****Al (s)       +        6HCl (aq)       →        2AlCl (aq)      +       3H2 (g)

จำนนวนโมล:             1 โมล                   6 โมล                          2โมล                         3 โมล
จำนวนมวลสาร:      1×27 g               16×36.5 g                 2×62.5 g                   3×2 g
จำนวนโมเลกุล:     1×6.02×1023     6×6.02×1023        2×6.02×1023           3×6.02×1023
ปริมาตรที่ STP:     1×22.4xdm3     6×22.4xdm3          2×22.4xdm3            3×22.4xdm3

กฏทรงมวล

สิ่งแวดล้อม หมายถึง ส่วนที่อยู่ภายนอกขอบเขตการศึกษา เช่น ภาชนะ อุปกรณ์ เตรื่องมืดวัด อากาศโดยรอบ เป็นต้น
ระบบ หมายถึง ส่วนที่อยู่ภายในขอบเขตการศึกษาที่ประกอบด้วยก่อนการเปลี่ยนแปลง และหลังการเปลี่ยนแปลง ประกอบด้วย 2 ระบบ คือ
1. ระบบปิด คือ ระบบที่ไม่มีการถ่ายเทหรือแลกเปลี่ยนมวลสารกับสิ่งแวดล้อมทำให้มีปริมาณมวลสารในระบบเท่าเดิม
2. ระบบเปิด คือ ระบบที่มีการถ่ายเทหรือแลกเปลี่ยนมวลสารกับสิ่งแวดล้อมทำให้มีปริมาณมวลสารในระบบลดลงหรือเพิ่มขึ้น

หากมวลสารทำปฏิกิริยาในระบบปิดจะทำให้ปริมาณสารก่อนทำปฏิกิริยา และหลังทำปฏิกิรยามีปริมาณเท่ากัน สมมติฐานนี้ถูกอธิบายด้วยกฏของอองตวน-โลรอง ในปี พ.ศ. 2317 ที่ได้ทำการทดลองเผาสารในหลอดที่ปิดสนิท ซึ่งพบว่า มวลรวมของสารก่อนการเกิดปฏิกิริยา และหลังการเกิดปฏิกิริยามีปริมาณเท่ากัน จึงตั้งกฏนี้ว่า “กฏทรงมวล

ปริมาตรก๊าซในปฏิกิริยาเคมี

ก๊าซ มีสมบัติในการฟุ้งกระจาย และมีมวลน้อย ดังนั้น การวัดมวลสารโดยตรงจึงทำได้ยาก ปัจจุบันจึงนิยมวัดในหน่วยปริมาตรแทน โดยใช้กฎต่อไปในการอธิบาย

1. กฎของเกย์ลุสแซก
กฎ นี้เกิดขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2351 เมื่อ โซเซฟ ลุย เก ลุสแซก ได้ทำการวัดปริมาตรของก๊าซที่ทำปฏิกิริยากันพอดี ณ อุณหภูมิ และความดันเดียวกัน แล้วสรุปเป็นกฎการรวมปริมาตรของก๊าซว่า “ในปฏิกิริยาเคมีที่เป็นก๊าซ อัตราส่วนโดยปริมาตรของก๊าซที่ทำปฏิกิริยากันพอดี และปริมาตรของก๊าซที่เกิดปฏิกิริยา ณ อุณหภูมิ และความดันเดียวกันจะเป็นเลขจำนวนเต็มลงตัวน้อยๆ”

2. กฎอาโวกาโดร
ปี พ.ศ. 2354 อาเมเดโอ อาโวกาโดร ได้ศึกษากฎของเกย์ลุสแซก ได้อธิบายถึงอัตราส่วนโดยปริมาตรของก๊าซที่เข้าทำปฏิกิริยา และที่ได้จากปฏิกิริยาเป็นเลขจำนวนเต็มจำนวนน้อย อาจเนื่องจากปริมาตรของก๊าซมีความสัมพันธ์กับจำนวนอนุภาคที่รวมตัวกันเป็น สารประกอบอาโวกาโดร พร้อมเสนอสมมติฐานขึ้นว่า “ณ อุณหภูมิ และความดันเดียวกันก๊าซทุกชนิดที่มีปริมาตรเท่ากันจะมีจำนวนโมเลกุลเท่ากัน” เช่น

ปฏิกิริยาของก๊าซไฮโดรเจนกับออกซิเจนเกิดเป็นน้ำ

******H2    +    O2      =      H2O
**    2 cm3   +  1 cm3          2 cm3
**2n โมเลกุล     n โมเลกุล        2n โมเลกุล
**2 อะตอม       1 อะตอม         2 อะตอม

อ้างอิง http://www.siamchemi.com/%E0%B8%9B%E0%B8%8F%E0%B8%B4%E0%B8%81%E0%B8%B4%E0%B8%A3%E0%B8%B4%E0%B8%A2%E0%B8%B2%E0%B9%80%E0%B8%84%E0%B8%A1%E0%B8%B5/

สมการเคมี

สมการเคมี คือ  กลุ่มสัญลักษณ์ที่เขียนแทนปฏิกิริยาเคมี  ให้ทราบถึงการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เกิดขึ้นในระบบ  สมการเคมีประกอบด้วยสัญลักษณ์ แสดงสารตั้งต้น และผลิตภัณฑ์  เงื่อนไขแสดงปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้น  พร้อมด้วยลูกศรทิศทางแสดงของปฏิกิริยา

สารตั้งต้น                             ผลิตภัณฑ์

 

Zn (s)  +2HCl(aq)                        ZnCl2(aq)  +  H2(g)

 

สารที่เขียนทางซ้ายมือของลูกศร เรียกว่า สารตั้งต้น

สารที่เขียนทางขวามือของลูกศร เรียกว่า สารผลิตภัณฑ์

เครื่องหมาย + หมายถึงทำปฏิกิริยากัน

เครื่องหมาย                     แสดงการเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้นไปเป็นสารผลิตภัณฑ์

สมการเคมีมี  2  ประเภท   คือ

1.สมการโมเลกุล (Molecule equation)  เป็นสมการเคมีของปฏิกิริยาที่มารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์เป็นรูปอะตอม  หรือโมเลกุล  เช่น

2NaHCO3(s)                     Na2CO3(s)  +  H2O(l)  +  CO2(g)

2.สมการไอออนิก (Ionic equation) เป็นสมการเคมีของปฏิกิริยาที่สารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์  อย่างน้อง 1 ชนิดเป็นไอออน  เช่น

H+(aq)  +  OH-(aq)                      2H2O(l)

สมการเคมีที่สมบูรณ์  จะต้องมีจำนวนอะตอมของแต่ละธาตุ  ทางซ้ายและขวาเท่ากัน  เรียกว่า  สมดุลเคมี

 

การดุลสมการเคมี

วิธีการดุลสมการเคมีทั่วไป

ระบุว่าสารใดเป็นสารตั้งต้น และสารใดเป็นสารผลิตภัณฑ์

เขียนสูตรเคมีที่ถูกต้องของสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์ ซึ่งสูตรเคมีนี้จะไม่มีการเปลี่ยนแปลง

ดุลสมการโดยหาตัวเลขสัมประสิทธิ์มาเติมข้างหน้าสูตรเคมี เพื่อทำให้อะตอมชนิดเดียวกันทั้งซ้ายและขวาของสมการมีจำนวนเท่ากัน

ให้คิดไอออนที่เป็นกลุ่มอะตอมเปรียบเสมือนหนึ่งหน่วย ถ้าไอออนนั้นไม่แตกกลุ่มออกมาในปฏิกิริยา

ตรวจสอบอีกครั้งว่าถูกต้องโดยมีจำนวนอะตอมชนิดเดียวกันเท่ากันทั้งสองข้าง

EX.   อะลูมิเนียมซึ่งเป็นโลหะที่ว่องไวต่อปฏิกิริยากับกรด เมื่ออะลูมิเนียมทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริก จะเกิดแก๊สไฮโดรเจนและอะลูมิเนียมซัลเฟต  จงเขียนและดุลสมการของปฏิกิริยานี้

วิธีทำ       (1)  เขียนสูตรสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์  Al + H2SO4 —-> H2(g) + Al2(SO4)3

(2)  ดุลจำนวนอะตอม Al                2Al + H2SO4 —-> H2(g) + Al2(SO4)3

(3)  ดุลจำนวนกลุ่มไอออน SO42-        2Al + 3H2SO4 —-> H2(g) + Al2(SO4)3

(4)  ดุลจำนวนอะตอม H              2Al + 3H2SO4 —-> 3H2(g) + Al2(SO4)3

หลักในการเขียนสมการเคมี

ต้องเขียนสูตรเคมีของสารตั้งต้นแต่ละชนิดได้

ต้องทราบว่าในปฏิกิริยาเคมีหนึ่งเกิดสารผลิตภัณฑ์ใดขึ้นบ้าง และเขียนสูตรเคมีของสารผลิตภัณฑ์ได้

เมื่อเขียนสมการแสดงปฏิกิริยาเคมีได้แล้วให้ทำสมการเคมีให้สมดุลด้วยเสมอ คือทำให้จำนวนอะตอมของธาตุทุกชนิดทางซ้ายเท่ากับทางขวา โดยการเติมตัวเลขข้างหน้าสูตรเคมีของสารนั้นๆ เช่น

N2 + H2 —-> NH3 ไม่ถูกต้อง เพราะสมการนี้ไม่ดุล

 

N2 + 3H2 —-> 2NH3 ถูกต้อง เพราะสมการนี้ดุลแล้ว

ข้อควรจำ ในสมการเคมีที่ดุลแล้วนี้จะมี จำนวนอะตอม โมลอะตอม และมวลสารตั้งต้นเท่ากับของสารผลิตภัณฑ์เสมอ ส่วนจำนวนโมเลกุลหรือจำนวนโมลโมเลกุล หรือปริมาตรของสารตั้งต้นอาจเท่ากันหรือ ไม่เท่าหรือสารผลิตภัณฑ์ก็ได้(ส่วนใหญ่ไม่เท่ากัน)

ในการเขียนสมการเคมี ถ้าให้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น ควรบอกสถานะของสารแต่ล่ะชนิดด้วยคือถ้าเป็นของแข็ง (solid) ใช้ตัวอักษรย่อว่า “s” ถ้าเป็นของเหลว (liquid) ใช้อักษรย่อว่า “l” เป็นก๊าซ (gas) ใช้อักษรย่อว่า “g” และถ้าเป็นสารละลายในน้ำ (aqueous) ใช้อักษรย่อว่า “aq” เช่น

CaC2(s) + 2H2O(g) —-> Ca(OH)2(aq) + C2H2(g)

7.การเขียนสมการบางครั้งจะแสดงพลังงานขอปฏิกิริยาเคมีด้วยเช่น

2NH3(g) + 93(g) —-> N2(g) + 3H2(g) ปฏิกิริยาดูดพลังงาน = 93 kJ

 

CH4(g) + 2O2 —-> CO2(g) + 2H2O(l) + 889.5 kJ ปฏิกิริยาคายพลังงาน = 889.5

 

พิจารณาลักษณะของอะตอมของธาตุในสารตั้งต้นหรือในธาตุของผลิตภัณฑ์แล้ววิเคราะห์ลักษณะของการเปลี่ยนแปลง สูตรของสารตั้งต้นมาเป็นสูตรของผลิตภัณฑ์ อาจจำแนกประเภทของปฎิกิริยาเคมีได้เป็น 3 ประเภท ดังนี้

ปฎิกิริยาการรวมตัว (Combination)

 

ปฎิกิริยารวมตัวเกิดจากสารโมเลกุลเล็กกว่ารวมกันเป็นโมเลกุลใหญ่ หรือเกิดจากธาตุทำปฎิกิริยากับธาตุได้สารประกอบ ดังตัวอย่างต่อไปนี้

ตัวอย่างที่ 1 แก๊ซ H2 รวมกับแก๊ซ O2 ได้น้ำ (H2O)

2H2(g) + O2(g) —-> 2H2O(l)

ตัวอย่างที่ 2 2Al(s) + 3Cl2(g) —-> 2AlCl3

 

2.ปฎิกิริยาการแยกสลาย (Decomposition)

 

ปฎิกิริยาการแยกสลายเกิดจากสารโมเลกุลใหญ่แยกสลายให้สารโมเลกุลเล็กๆ ดังตัวอย่างต่อไปนี้

ตัวอย่างที่ 1 แยกน้ำด้วยกระแสไฟฟ้าให้แก๊ซ O2 และ H2

2H2O(l) —-> 2H2(g) + O2(g)

ตัวอย่างที่ 2 เผาหินปูนด้วยแคลเซียมคาร์บอนเนต (CaCO3) จะได้แคลเซียมออกไซต์ (CaO)

และแก๊สคาร์บอนได้ออกไซต์ (CO2)

เผา

CaCO3(s) —-> CaO(s) + CO2(g)

 

3.ปฎิกิริยาการแทนที่ (Replacement)

 

ปฎิกิริยาการแทนที่เป็นปฏิกิริยาที่สารหนึ่งเข้าไปแทนที่สารในอีกสารหนึ่ง

เช่น Zn(s) + CuSO 4 —-> ZnSO 4 + Cu

4.)ปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยน  มีหลายประเภทเช่น

ปฏิกิริยาตะกอน เป็นปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนชนิดหนื่งที่เมื่อแยกเขียนเป็นสมการไออนิคจะพบว่ามีการตกตะกอนเช่น

Ba(CN)2(aq) + Na2CO3(aq)                      BaCO3(s) + 2NaCN(aq)

Pb(NO3)2(aq) + 2KI (aq)                       PbI2(s) + KNO3 (aq)

 

ปฏิกิริยาสะเทิน (Neutralization Reaction) เป็นปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนประเภทหนึ่ง เกิดกับปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบส ได้เกลือกันน้ำ เช่น

HCl(aq) +NaOH(aq)                              NaCla(q) +  H2O()

ปฏิกิริยาการเกิดแก๊ส (Gas Forming Reaction) เป็นปฏิกิริยาเคมี ที่เกิดผลิตภัณฑ์เป็นแก๊สสารตั้งต้น มักเป็นปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนระหว่างกรดหรือเบสกับสารเคมีอื่น

ปฏิกิริยารีดอกซ์ (Redox Reaction) เป็นปฏิกิริยาที่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนกันหรือเป็นปฏิกิริยาที่มีการเปลี่ยนเลขออกซิเดชันของธาตุทั้งเพิ่มและลดในปฏิกิริยาเดียวกัน

 

อ้างอิง https://enchemcom1s.wordpress.com/%E0%B8%AA%E0%B8%A1%E0%B8%81%E0%B8%B2%E0%B8%A3%E0%B9%80%E0%B8%84%E0%B8%A1%E0%B8%B5-chemical-equation/

สารประกอบและธาตุ

สารประกอบและธาตุ

  ธาตุและสารประกอบ
การแบ่งสารตามองค์ประกอบทางเคมี แบ่งได้ดังนี้
        1. ธาตุ (Element)  หมายถึง  สารบริสุทธิ์เนื้อเดียวที่มีองค์ประกอบอย่างเดียว  ธาตุไม่สามารถจะนำมาแยกสลายให้กลายเป็นสารอื่นโดยวิธีการทางเคมี  ธาตุมีทั้งสถานะที่เป็นของแข็ง  เช่น  ธาตุสังกะสี(Zn)   ตะกั่ว(Pb)  เงิน (Ag) และดีบุก (Sn) ,   เป็นของเหลว เช่น ปรอท (Hg)    เป็นก๊าซ   เช่น  ไนโตรเจน (N2)   ฮีเลียม (He)  ออกซิเจน (O2)     ไฮโดรเจน (H2)  เป็นต้น ธาตุยังแบ่งออกเป็น โลหะ อโลหะ และกึ่งโลหะ ตามสมบัติที่แตกต่างกันออกไป
        ธาตุโลหะ (metal) จะเป็นธาตุที่มีสถานะเป็นของแข็ง (ยกเว้นปรอท ที่เป็นของเหลว  ) มีผิวที่มันวาว  นำความร้อน และไฟฟ้าได้ดี  มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง (ช่วงอุณหภูมิระหว่างจุดหลอมเหลวกับจุดเดือดจะต่างกันมาก)   ได้แก่  โซเดียม (Na),   เหล็ก (Fe) , แคลเซียม (Ca) , ปรอท (Hg),  อะลูมิเนียม (Al), แมกนีเซียม (Mg) ,  สังกะสี (Zn) , ดีบุก (Sn)  ฯลฯ
        ธาตุอโลหะ    มีได้ทั้งสามสถานะ  สมบัติส่วนใหญ่จะตรงข้ามกับอโลหะ  เช่น ผิวไม่มันวาว ไม่นำไฟฟ้า ไม่นำความร้อน จุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำ  เป็นต้น   ได้แก่  คาร์บอน( C ) , ฟอสฟอรัส (P) ,กำมะถัน (S) โบรมีน (Br),  ออกซิเจน (O2) ไฮโดรเจน (H2),  คลอรีน (Cl2) ,  ฟลูออรีน (F2) เป็นต้น
                ธาตุกึ่งโลหะ (metalloid)  ได้แก่  โบรอน (B) ,  ซิลิคอน ( Si) ,   เป็นต้น
        2. สารประกอบ (compound) หมายถึง “สารบริสุทธิ์เนื้อเดียวที่เกิดจากธาตุตั้งแต่สองชนิดขึ้นไปเป็นองค์ประกอบ”  สารประกอบเกิดจากการรวมตัวของธาตุโดยวิธีการทางเคมี สามารถแยกสลายให้เกิดเป็นสารใหม่หรือกลับคืนเป็นธาตุเดิมได้  สารประกอบจะมีสมบัติเฉพาะตัวที่แตกต่างจากธาตุเดิม เช่น   น้ำ  มีสูตรเคมีเป็น H2O น้ำเป็นสารประกอบที่เกิดจากธาตุไฮโดรเจน(H) และออกซิเจน (O)  แต่มีสมบัติแตกต่างจากไฮโดรเจนและออกซิเจน  น้ำตาลทรายประกอบด้วยธาตุคาร์บอน ( C ),ไฮโดรเจน (H) ,และออกซิเจน (O) เป็นต้น
                สารประกอบชนิดหนึ่ง ๆ จะต้องมีอัตราส่วนของธาตุที่เป็นองค์ประกอบคงที่  เช่นน้ำ ประกอบด้วยธาตุไฮโดรเจน และออกซิเจน โดยมีอัตราส่วนโดยมวลของ  H : O = 1 : 8  คาร์บอนไดออกไซด์ประกอบด้วยธาตุคาร์บอนและออกซิเจนโดยมีอัตราส่วนโดยมวลของ  C : O = 3 : 8  เป็นต้น
                สารประกอบมีทั้งสถานะที่เป็นของแข็ง  ของเหลว  และก๊าซ  เช่น  กลูโคส (C6H12O6) หินปูน (CaCo3 ) เป็นของแข็ง  เอธานอล (C2H5OH) และอะซิโตน (CH3COCH3)   เป็นของเหลว   มีเธน (CH4)  และ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2)  เป็นก๊าซ  เป็นต้น
        3. ของผสม (Mixture)  หมายถึง  สารที่ไม่บริสุทธิ์ซึ่งเกิดจากสารบริสุทธิ์ตั้งแต่  2  ชนิดขึ้นไปผสมกัน อาจจะเป็นการผสมกันระหว่างธาตุกับธาตุ  สารประกอบกับสารประกอบ  หรือธาตุกับสารประกอบก็ได้  เช่น อากาศเป็นของผสมระหว่างก๊าซไนโตรเจน  ออกซิเจน  และก๊าซอื่นๆ  เล็กน้อย  พริกกับเกลือ  เป็นของผสมระหว่างพริกกับเกลือ  น้ำเกลือเป็นของผสมระหว่าง น้ำกับเกลือ  และทองเหลือง ซึ่งเป็นของผสมระหว่างทองแดง (Cu)  กับสังกะสี (Zn)  เป็นต้น
 
เปรียบเทียบสมบัติของธาตุ และสารประกอบ
ธาตุ       
1. ประกอบด้วยอะตอมชนิดเดียว2. แยกออกโดยวิธีเคมีไม่ได้3. อาจแยกออกโดยวิธีนิวเคลียร์4. เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์   สารประกอบ   
1. ประกอบด้วยอะตอมตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไป2. แยกออกโดยวิธีเคมีได้3. แยกง่ายกว่าธาตุ4. เขียนแทนด้วยสูตร
อ้างอิง http://www.kr.ac.th/ebook2/narumon/03.html

การแยกสารผสม

การแยกสาร

การแยกสาร หมายถึง
การที่แยกสารที่ผสมกันตั้งแต่ ๒ ชนิดขึ้นไปออกจากกัน เพื่อนำสารที่ได้นั้นไปใช้ประโยชน์ตามต้องการ ซึ่งสามารถจำแนกได้คือ การแยกสารเนื้อผสม และการแยกสารเนื้อเดียว

การแยกสารเนื้อผสม

ผลการค้นหารูปภาพสำหรับ การแยกสารผสม
สารเนื้อผสม หมายถึง สารที่มีลักษณะเนื้อสารไม่ผสมกลมกลืนกันเป็นเนื้อเดียวกันเกิดจาก
สารอย่างน้อย 2 ชนิดขึ้นไปมาผสมกันโดยเนื้อสารจะแยกกันเป็นส่วน ๆ

การแยกสารเนื้อผสมอาจใช้วิธีการต่าง ๆ เช่น การกรอง การใช้กรวยแยก การใช้อำนาจแม่เหล็ก การระเหิด การระเหยจนแห้ง ซึ่งเป็นการแยกสารโดยวิธีทางกายภาพทั้งสิ้น สารที่แยกได้จะมีสมบัติเหมือนเดิม

1. การกรอง
เป็นวิธีการแยกสารออกจากกันระหว่างของแข็งกับของเหลว หรือใช้แยกสารแขวนลอยออกจากน้ำ ซึ่งใช้กันมากในทางเคมี โดยเฉพาะในห้องปฏิบัติการที่กรองสารในปริมาณน้อย ๆ การกรองนั้นจะต้องเทสารผ่านกระดาษกรอง อนุภาคของแข็งที่ลอดผ่านรูกระดาษกรองไม่ได้จะอยู่บนกระดาษกรอง ส่วนน้ำและสารที่ละลายน้ำได้จะผ่านกระดาษกรองลงสู่ภาชนะ

2. การใช้กรวยแยก
เป็นวิธีที่ใช้แยกสารเนื้อผสมที่เป็นของเหลว 2 ชนิดที่ไม่ละลายออกจากกัน โดยของเหลวทั้งสองนั้นแยกเป็นชั้นเห็นได้ชัดเจน เช่น น้ำกับน้ำมัน เป็นต้น การแยกโดยวิธีนี้จะนำของเหลวใส่ในกรวยแยก แล้วไขของเหลวที่อยู่ในชั้นล่างซึ่งมีความหนาแน่นมากกว่าชั้น
บนออกสู่ภาชนะจนหมด แล้วจึงค่อย ๆ ไขของเหลวที่ที่เหลือใส่ภาชนะใหม่
3. การใช้อำนาจแม่เหล็ก
เป็นวิธีที่ใช้แยกองค์ประกอบของสารเนื้อผสมซึ่งองค์ประกอบหนึ่งมีสมบัติในการถูกแม่เหล็กดูดได้ เช่น ของผสมระหว่างผงเหล็กกับผงกำมะถัน โดยใช้แม่เหล็กถูไปมาบนแผ่นกระดาษที่วางทับของผสมทั้งสอง แม่เหล็กจะดูดผงเหล็กแยกออกมา
4. การระเหิด
คือ ปรากฏการณ์ที่สารเปลี่ยนสถานะจากของแข็งกลายเป็นก๊าซหรือไอโดยไม่เปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวก่อน ใช้แยกสารเนื้อผสมที่เป็นของแข็งออกจากกัน โดยของแข็งชนิดหนึ่งมีสมบัติระเหิดได้ เช่น ลูกเหม็น พิมเสน น้ำแข็งแห้ง การบูรกับเกลือแกง เมื่อให้ความร้อนการบูรจะกลายเป็นไอแยกออกจากเกลือแกง ดักไอของการบูรด้วยภาชนะที่เย็นจะได้การบูรเป็นของแข็งแยกออกมา
5. การใช้มือหยิบออกหรือเขี่ยออก
ใช้แยกของผสมเนื้อผสม ที่ของผสมมีขนาดโตพอที่จะหยิบออกหรือเขี่ยออกได้ เช่น ข้าวสารที่มีเมล็ดข้าวเปลือกปนอยู่
6. การตกตะกอน
ใช้แยกของผสมเนื้อผสมที่เป็นของแข็งแขวนลอยอยู่ในของเหลว ทำได้โดยนำของผสมนั้นวางทิ้งไว้ให้สารแขวนลอยค่อย ๆ ตกตะกอนนอนก้น ในกรณีที่ตะกอนเบามากถ้าต้องการให้ตกตะกอนเร็วขึ้นอาจทำได้โดย ใช้สารตัวกลางให้อนุภาคของตะกอนมาเกาะ เมื่อมีมวลมากขึ้น น้ำหนักจะมากขึ้นจะตกตะกอนได้เร็วขึ้น เช่น ใช้สารส้มแกว่ง อนุภาคของสารส้มจะทำหน้าที่เป็นตัวกลางให้โมเลกุลของสารที่ต้องการตกตะกอนมาเกาะ ตะกอนจะตกเร็วขึ้น

การแยกาสารเนื้อเดียว

สารเนื้อเดียว เป็นสารทีเกิดขึ้นโดยทั่วไป มองเห็นเป็นเนื้อเดียวกันโดยตลอด แบ่งเป็นพวก ได้แก่ ธาตุ สารละลาย และสารประกอบ ในการแยกสารเนื้อเดียวที่อยู่ในรูปของสารละลายนั้น สามารถทำได้โดยวิธีการดังต่อไปนี้

1. การระเหยจนแห้ง
ใช้ในกรณีที่ตัวถูกละลายเป็นของแข็งและตัวทำละลายเป็นของเหลว หรือของแข็งละลายในของเหลว เช่น เมื่อนำเกลือแกงซึ่งเป็นของแข็งมาละลายในน้ำจะได้ของผสมเนื้อเดียวกัน เรียกว่า สารละลายเกลือแกง ในกรณีที่เราต้องการแยกเกลือแกงและน้ำออกจากสาระลายเกลือแกงทำได้โดยการนำสารดังกล่าวมาให้ความร้อน เพื่อระเหยตัวละลาย ในที่นี้คือน้ำออกไป สิ่งที่เหลืออยู่ในภาชนะคือตัวถูกละลาย ที่เป็นของแข็งในที่นี้คือ เกลือแกง
ผลการค้นหารูปภาพสำหรับ การแยกสารเนื้อเดียว

2. โครมาโตกราฟี (Chromatography)
เป็นเทคนิคการแยกสารเนื้อเดียวออกจากกันให้เป็นสารบริสุทธิ์ โดยอาศัยหลักการที่ว่า “สารแต่ละชนิดมีความสามารถในการละลายต่างกัน และถูกดูดซับต่างกัน จึงทำให้สารแต่ละชนิดแยกออกจากกันได้” ดังนั้นการแยกสารด้วยเทคนิคโครมาโตกราฟี จึงต้องอาศัยสมบัติของสารดังนี้

2.1 สารต่างชนิดกันมีความสามารถในการละลายในตัวทำละลายชนิดเดียวกันได้ดี ไม่เท่ากัน สารที่ละลายได้ดีจะเคลื่อนที่ไปได้เร็ว
2.2 สารต่างชนิดกันถูกดูดซับโดยตัวดูดซับได้ดีไม่เท่ากันสารที่ถูกดูดซับได้ดีจะเคลื่อนที่ได้ช้า
2.3 สารที่ละลายในตัวทำละลายได้ดี และถูกดูดซับน้อยจะเคลื่อนที่ได้เร็วไปได้ไกล
2.4 สารที่ละลายในตัวทำละลายได้น้อยและถูกดูดซับมากจะเคลื่อนที่ช้าไปได้ไม่ไกล
ประโยชน์ของโครมาโตกราฟี
1. ใช้ในการแยกสารเนื้อเดียวที่มีส่วนผสมหลาย ๆ ชนิด ให้ได้เป็นสารบริสุทธิ์
2. ใช้ในการวิเคราะห์หาปริมาณและชนิดของสาร
3. ใช้ทดสอบหรือแยกสารตัวอย่างที่มีปริมาณน้อย ๆ ได้
4. ใช้แยกสารได้ทั้งสารที่มีสีและไม่มีสี
3. การกลั่น
เป็นกระบวนการที่ทำให้ของเหลวได้รับความร้อนจนกลายเป็นไอ ทำให้แยกตัวทำละลายและตัวถูกละลายที่ต่างก็เป็นของเหลวออกจากกันได้โโยอาศัยความแตกต่างกันของจุดเดือด การกลั่นจะใช้ได้ผลต่อเมื่อตัวทำละลายและตัวถูกละลายเดือดที่อุณหภูมิต่างกันค่อนข้างมาก(ต่างกันอย่างน้อย 20 ๐C) เช่น การแยกน้ำจากน้ำทะเล การแยกน้ำจากน้ำคลอง การแยกน้ำจากน้ำเกลือ หรือน้ำเชื่อม เป็นต้น

4. การตกผลึก
เป็นกระบวนการแยกของแข็งที่ละลายในตัวทำละลายที่เป็นของเหลว โดยทำให้สารละลายอิ่มตัวที่อุณหภูมิสูง แล้วปล่อยให้สารละลายเย็นลง ของแข็งจะตกผลึกออกมา

อ้างอิง https://sites.google.com/site/dakdeecharwdong/bth-thi-2-sar-ni-chiwit-praca-wan/3-kar-yaek-sar-neux-phsm-laea-sar-neux-deiyw

โครงสร้างโลก

คลื่นปฐมภูมิ (P wave) เป็นคลื่นตามยาวที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลาง โดยอนุภาคของตัวกลางนั้นเกิดการเคลื่อนไหวแบบอัดขยายในแนวเดียวกับที่คลื่นส่งผ่านไป คลื่นนี้สามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่เป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซ เป็นคลื่นที่สถานีวัดแรงสั่นสะเทือนสามารถรับได้ก่อนชนิดอื่น โดยมีความเร็วประมาณ 6 – 8 กิโลเมตร/วินาที คลื่นปฐมภูมิทำให้เกิดการอัดหรือขยายตัวของชั้นหิน ดังภาพที่ 3
  คลื่นทุติยภูมิ (S wave) เป็นคลื่นตามขวางที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลางโดยอนุภาคของตัวกลางเคลื่อนไหวตั้งฉากกับทิศทางที่คลื่นผ่าน มีทั้งแนวตั้งและแนวนอน คลื่นชนิดนี้ผ่านได้เฉพาะตัวกลางที่เป็นของแข็งเท่านั้น ไม่สามารถเดินทางผ่านของเหลว คลื่นทุติยภูมิมีความเร็วประมาณ 3 – 4 กิโลเมตร/วินาที คลื่นทุติยภูมิทำให้ชั้นหินเกิดการคดโค้ง
ขณะที่เกิดแผ่นดินไหว (Earthquake) จะเกิดแรงสั่นสะเทือนหรือคลื่นซิสมิคขยายแผ่จากศูนย์เกิดแผ่นดินไหวออกไปโดยรอบทุกทิศทุกทาง เนื่องจากวัสดุภายในของโลกมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน และมีสถานะต่างกัน คลื่นทั้งสองจึงมีความเร็วและทิศทางที่เปลี่ยนแปลงไปดังภาพที่ 4 คลื่นปฐมภูมิหรือ P wave สามารถเดินทางผ่านศูนย์กลางของโลกไปยังซีกโลกตรงข้ามโดยมีเขตอับ (Shadow zone) อยู่ระหว่างมุม 100 – 140 องศา แต่คลื่นทุติยภูมิ หรือ S wave ไม่สามารถเดินทางผ่านชั้นของเหลวได้ จึงปรากฏแต่บนซีกโลกเดียวกับจุดเกิดแผ่นดินไหว โดยมีเขตอับอยู่ที่มุม 120 องศาเป็นต้นไป

ภาพคลื่นปฐมภูมิ (P wave) และคลื่นทุติยภูมิ (S wave)

ภาพการเดินทางของ P wave

และ S wave ขณะเกิดแผ่นดินไหว

1 2