จรวดเชื้อเพลิงแข็ง! อากาศขยายตัวหดตัวตามความร้อนเย็น

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://witpoko.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ สำหรับบันทึกการสอนต่างๆในอดีตเข้าไปดูที่ http://atriumtech.com/sci_kids/ นะครับ

(คราวที่แล้วเรื่อง “ดูปล่อยยาน Orion ถ่ายภาพ Time-lapse รวมคลื่น สนุกกับที่ปั๊มส้วม” ครับ)

วันอังคารที่ผ่านมานี้ผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรมและอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เด็กประถมได้ดูคลิปคนติดปีกมีเครื่องยนต์ทำให้บินได้ (Jetman) ได้ดูภาพเปรียบเทียบขนาดของยานอวกาศและจรวดต่างๆ ได้ดูของเล่นจรวดอัดลมจากร้านไดโซะเพื่อเข้าใจความดันในการขับดัน เด็กประถมต้นได้สังเกตการหดและขยายตัวของอากาศในขวดพลาสติกปิดแน่นและขวดโหลแก้วปิดด้วยฟิล์มพลาสติกเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง เด็กประถมปลายได้ประดิษฐ์จรวดเชื้อเพลิงแข็งจากหัวไม้ขีดไฟ ฟอยล์อลูมิเนียม และไม้เสียบลูกชิ้น เด็กอนุบาลสามได้เรียนรู้เรื่องการระเหยของแอลกอฮอล์บนแขนจะดูดความร้อนจากแขนทำให้รู้สึกเย็น และได้สังเกตุการขยายและหดตัวของอากาศในขวดพลาสติกปิดแน่น

สำหรับเด็กประถม ผมให้ดูคลิปวิดีโอนี้ก่อนครับ:

เด็กๆตื่นเต้นกันมากว่าคนสามารถติดปีกติดเครื่องยนต์ไอพ่นบินกันแล้วครับ ผมเปิดคลิปให้ดูเพื่อเป็นแรงบันดาลใจให้เด็กคิดประดิษฐ์นู่นนี่ครับ

จากนั้นเด็กๆก็ได้ดูเปรียบเทียบขนาดจรวดต่างๆที่  NASA สร้างและกำลังพัฒนาครับ:

Previewเด็กๆจำจรวด Delta IV Heavy  ที่เคยเห็นสัปดาห์ที่แล้วตอนดูคลิปทดสอบยาน Orion และจรวด Saturn V ที่ส่งยาน Apollo ไปดวงจันทร์ด้วยครับ

เด็กๆได้ดูขนาดเปรียบเทียบขนาดยานส่ง จรวด ยานอวกาศ และสถานีอวกาศในภาพนี้ครับ:

spacecraft ผมเอาจรวดอัดลมของเล่นที่ซื้อมาจากร้านไดโซะให้เด็กๆดูครับ หน้าตามันเป็นอย่างนี้ครับ:

DSC00271 DSC00408ตัวจรวดทำด้วยโฟม มีรูที่ก้น ส่วนหัวตันครับ ฐานปล่อยเป็นกระบอกสูบลมที่เราสามารถบีบไล่อากาศให้ออกมาได้ ผมเอาจรวดเสียบกับฐานแบบตื้นๆ แบบปานกลาง และแบบลึกสุด จะพบว่าแบบลึกสุดจะทำให้จรวดพุ่งไปไกลสุดครับ เนื่องจากตอนเราบีบอากาศที่ฐานความดันอากาศจะมีระยะทางผลักดันจรวดได้ยาวที่สุดเมื่อเราเสียบจรวดให้ลึกที่สุดครับ

จากนั้นเด็กประถมต้นได้สังเกตการทดลองเกี่ยวกับการขยายตัวและหดตัวของอากาศตามอุณหภูมิครับ

ผมเอาขวดน้ำพลาสติกขนาด 1.5 ลิตรที่ปิดฝาแต่แบนๆมาให้เด็กดูว่าสามารถทำให้ขวดเป็นอย่างนี้ได้ไหม เด็กๆก็ตอบว่าก็ดูดอากาศออกขวดก็น่าจะแบนๆ ผมถามต่อว่าถ้าเราไม่ดูดจะได้ไหม พอเด็กคิดสักพักแล้วยังคิดไม่ออกผมก็เลยทำให้ดูครับ

ผมจุดไฟอุ่นอากาศในขวดให้ร้อนๆแล้วรีบปิดฝาขวดให้แน่น แล้วรอสักพัก ขวดจะเริ่มแบนๆลงเรื่อยๆครับ สำหรับเด็กอนุบาลสาม ผมใส่น้ำร้อนจัดนิดหน่อยเข้าไปในขวด ปิดฝา แล้วเขย่าให้น้ำกระเด็นไปทั่วๆภายในขวด เปิดฝาเทน้ำทิ้ง แล้วปิดฝาแน่นครับ ขวดก็จะแบนเหมือนกัน

ผมเอาโหลแก้วอีกอันมา อุ่นอากาศข้างในให้ร้อนๆ แล้วปิดปากโหลด้วยฟิล์มใสห่ออาหารให้แน่น พอรอสักพัก ฟิล์มใสก็จะเว้าเข้าไปในโหลครับ

DSC_9989
ขวดมันจะแบนๆแบบนี้ครับ

DSC_9988  DSC00327ผมถามเด็กๆว่าทำไมถึงเป็นอย่างนี้ เด็กๆเสนอไอเดียหลายอย่าง ผมค่อยๆช่วยแนะไปโดยถามไปเรื่อยๆว่าเวลาอากาศในขวดร้อนมันขยายตัวหรือหดตัว พอเด็กตอบว่าขยายตัว ผมก็ถามต่อว่าแล้วมันไปไหน เด็กๆตอบว่าก็ออกมานอกขวด ผมถามต่อว่าพอเราปิดฝาแน่นแล้วอากาศก็จะเข้าออกขวดไม่ได้ใช่ไหม คราวนี้พอรอสักพักอากาศในขวดมันเย็นลง มันจะหดตัวหรือขยายตัว พอเด็กบอกว่าหดตัวผมก็บอกว่าใช่แล้ว พออากาศในขวดหดตัว มันก็ดึงขวดให้หดตามลงมา (เพราะความดันอากาศภายนอกเยอะกว่า)

สำหรับเด็กประถมปลาย หลังจากดูคลิปวิดีโอ Jetman และขนาดจรวดและยานอวกาศแล้ว ผมให้เด็กๆหัดประดิษฐ์ “จรวดเชื้อเพลิงแข็ง” กันครับ วิธีทำดังคลิปข้างล่าง เราเตรียมที่ดับเพลิงไว้พร้อมด้วยครับ เด็กๆบอกว่าสนุกมาก:

สำหรับเด็กๆอนุบาลสาม ผมแนะนำให้รู้จักการทดลองที่ว่าการระเหยทำให้ผิวหนังเย็นครับ เด็กๆยื่นแขนให้ผมทาด้วยสำลีชุบแอลกอฮอล์ล้างแผลแล้วเด็กๆก็เป่า เด็กๆตื่นเต้นที่รู้สึกเย็นมากครับ ผมอธิบายให้เด็กๆฟังโดยถามว่าตอนแรกเด็กๆเห็นแอลกอฮอล์เหลวๆเป็นน้ำบนแขน แล้วพอเป่าสักพักแขนก็จะแห้ง แอลกอฮอล์หายไปไหน เด็กๆบางคนบอกว่ามันระเหย (เปลี่ยนจากของเหลวไปเป็นก๊าซ) ไปในอากาศ ผมบอกว่าใช่แล้วแอลกอฮอล์เหลวๆกลายเป็นไอลอยไปในอากาศ และการที่จะเป็นไออย่างนี้แอลกอฮอล์ต้องดูดความร้อนจากรอบๆตัวมันมาใช้ เนื่องจากมันติดกับแขนของเด็กๆ มันจึงดูดความร้อนจากแขน ทำให้เด็กๆเย็นครับ

DSC_9945
ทาแล้วเป่าทำนองนี้ครับ

พอเล่นอย่างนี้เสร็จ เด็กๆก็ได้ดูขวดแบนจากการหดตัวของอากาศภายในเหมือนเด็กประถมต้นครับ

ต่อไปนี้คือบรรยากาศและบันทึกการเรียนรู้ของเด็กๆครับ อัลบั้มเต็มอยู่ที่นี่นะครับ

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *