เรียนรู้เรื่องการเผาไหม้ อากาศร้อน และกลลูกโป่งลนไฟ

 

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://witpoko.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่อง “อัลตร้าซาวด์ดูเส้นเลือดที่คอและดูหัวใจเต้นกับเด็กประถมและกลถุงพลาสติกไม่รั่วสำหรับเด็กอนุบาล” ครับ)

วันอังคารที่ผ่านมานี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนเฟิร์น และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้สำหรับเด็กประถมจะเป็นเรื่องการเผาไหม้ การขยายตัวของอากาศร้อน การหดตัวของอากาศเย็น อากาศร้อนลอยสูงขึ้น ส่วนเด็กอนุบาลได้ดูกลลูกโป่งลนไฟครับ

สำหรับเด็กประถมผมทำการทดลองทบทวนความจำโดยการเอาขวดน้ำพลาสติกขนาด 1.5 ลิตรมาใส่น้ำร้อนเล็กน้อย ปิดฝา แล้วเขย่าๆให้ทั่วๆจนขวดและอากาศภายในร้อน ขวดจะบวมเป่งขึ้นเนื่องจากอากาศภายในขวดร้อนขึ้นและขยายตัว เมื่อเปิดฝาจะได้ยินเสียงฟี้ดเบาๆเนื่องจากอากาศร้อนในขวดหนีออกไป จากนั้นก็เทน้ำร้อนทิ้งแล้วปิดฝาขวดให้แน่น เมื่อวางไว้สักครู่ขวดและอากาศในขวดก็จะเย็นลง อากาศที่เย็นลงก็จะหดตัวมีขนาดเล็กลง ทำให้ขวดที่ปิดแน่นบีบตัวมีขนาดเล็กลงด้วย ถ้าเปิดฝาขวดเราจะได้ยินเสียงอากาศจากภายนอกวิ่งเข้าไปในขวดดันให้ขวดกลับมามีขนาดเท่าเดิม นี่คือวิดีโอคลิปการทดลองครับ:

จากนั้นเราก็ทำการทดลองต่อว่าอากาศร้อนๆที่ขยายตัวเนี่ย มันจะมีความหนาแน่นน้อยลง แล้วมันก็จะลอยขึ้นสูง วิธีทดลองก็คือจุดเทียนแล้วเอาฟอยล์อลูมิเนียมมาห่อเป็นกรวยรูปทรงเหมือนกระโจมเล็กๆ แล้วครอบลงไปบนเทียนไขที่จุดไฟอยู่ โดยให้ด้านล่างมีช่องให้อากาศไหลเข้าและส่วนบนมีรูให้อากาศไหลออกได้ แล้วเราก็เอาฟอยล์อลูมิเนียมมาตัดเป็นสี่เหลี่ยมขนาดประมาณ 0.5 ซ.ม. x 3 ซ.ม. มาเจาะรูตรงกลางด้วยดินสอกด บิดฟอยล์ให้เป็นรูปใบพัด แล้วเอาไปอังตรงรูด้านบนของกระโจมอลูมิเนียม เราก็จะเห็นใบพัดหมุนเพราะอากาศร้อน(ที่ถูกเทียนเผา)ลอยขึ้นมาปะทะนั่นเอง วิดีโอคลิปครับ:

อันนี้คือเด็กๆเล่นกันเองครับ:

จากนั้นผมก็เอาเทียนมาจุด แล้วครอบด้วยขวดโหลแก้ว ทิ้งไว้สักพักเทียนก็ค่อยๆหรี่และดับลง ผมถามเด็กๆว่าทำไมเทียนถึงดับ มีเด็กบางคนบอกว่าออกซิเจนหมด คำตอบนี้เป็นคำตอบที่คนส่วนใหญ่เข้าใจกัน แต่มันผิดครับ ความจริงยังมีออกซิเจนเหลืออยู่ในขวดโหลที่เทียนดับ เราสามารถทำการทดลองเพื่อแสดงให้ดูว่าเทียนที่ดับมันไม่ได้ดับเพราะไม่มีออกซิเจนดังนี้ครับ

เราเอาเทียนมาสองแท่ง แท่งหนึ่งยาวกว่า แท่งหนึ่งสั้นกว่า จุดเทียนทั้งสองแล้วเอาขวดโหลแก้วมาครอบ เราจะเห็นว่าเทียนแท่งที่ยาวกว่าจะดับก่อนแต่เทียนแท่งที่สั้นกว่ายังติดไฟอยู่ได้ ถ้าเทียนดับเพราะไม่มีออกซิเจน เทียนทั้งสองแท่งควรจะดับพร้อมๆกันครับ

เหตุที่เทียนแท่งยาวดับก่อนก็เพราะว่าเมื่อเทียนมีการเผาไหม้ เนื้อเทียนที่มีส่วนประกอบของคาร์บอนก็จะเผาไหม้โดยรวมกับออกซิเจนกลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ โดยปกติก็าซคาร์บอนไดออกไซด์จะมีความหนาแน่นมากกว่าอากาศที่มีอุณหภูมิเท่ากัน แต่เนื่องจากมันเป็นผลจากการเผาไหม้มันจึงร้อนมาก มีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศที่เย็นกว่า มันจึงลอยขึ้นไปที่สูง ไปสะสมที่ส่วนบนของขวดโหลแก้วมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อมันสะสมจนล้อมรอบเปลวไฟของเทียนที่สูงกว่า มันจะผลักดันออกซิเจนไม่ให้สามารถเข้ามาเผาไหม้เนื้อเทียนได้ เทียนจึงดับ เทียนแท่งที่อยู่ต่ำกว่ายังสามารถติดไฟอยู่ได้เพราะก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ยังลงมาไม่ถึง

ปรากฎการณ์นี้เป็นเหตุผลที่ว่าเวลาไฟไหม้ เราควรจะพยายามหนีโดยคลานหนีต่ำๆ เพราะในบริเวณที่สูงๆมักจะมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซพิษอื่นๆร้อนๆสะสมอยู่ ถ้าหัวเราอยู่ที่สูงก็อาจขาดออกซิเจนและหมดสติหนีไฟไม่ได้

ผมเสริมว่ามีการเผาไหม้หลายๆอย่างที่ไม่ต้องใช้ออกซิิเจนจากอากาศ เพราะเราสามารถมีสารเคมีที่มีออกซิเจนเป็นส่วนประกอบ เมื่อผสมกับเชื้อเพลิง แล้วมีความร้อนเริ่มต้นพอ สารเคมีก็จะปล่อยออกซิเจนออกมารวมตัวกับเชื้อเพลิง เกิดการเผาไหม้ได้ ตัวอย่างก็เช่นเชื้อเพลิงแข็งในจรวด หรือเครื่องยนต์จรวดที่มีเชื้อเพลิงเหลวและมีออกซิเจนเหลว หรือสิ่งที่เรียกว่าเทอร์ไมต์ที่สร้างจากผงสนิมเหล็ก (เหล็กที่มีออกซิเจนติดอยู่) และผงอลูมิเนียม (ที่จะเป็นเชื้อเพลิง) เมื่อได้รับความร้อนเริ่มต้นเพียงพอ เหล็กก็จะปล่อยออกซิเจนมารวมกับอลูมิเนียมแล้วปล่อยความร้อนออกมากลายเป็นการเผาไหม้ เทอร์ไมต์เผาไหม้ที่ความร้อนสูงมากประมาณ 2,500 องศาเซลเซียส และเมื่อเริ่มเผาไหม้จะไม่สามารถดับได้ง่ายๆดังในคลิปนี้ครับ:

สำหรับเด็กอนุบาล ผมทำการทดลองจุดเทียนสองเล่มให้เด็กดูเพื่อบอกเด็กๆเกี่ยวกับการหนีไฟ จากนั้นเราก็ทำการทดลองลูกโป่งลนไฟกัน เราเอาลูกโป่งสองลูกมาลนไฟดูครับ ลูกหนึ่งมีแต่อากาศที่เราเป่าเข้าไปข้างใน อีกลูกเราใส่น้ำไว้ในลูกโป่งด้วย เชิญดูคลิปเลยครับ:

เราพบว่าลูกโป่งที่ไม่มีน้ำใส่ไว้พอถูกไฟก็แตกอย่างรวดเร็ว เพราะยางถูกไฟก็มีอุณหภูมิสูงขึ้นจนเปลี่ยนสภาพและฉีกขาดออกจากกัน แต่สำหรับลูกโป่งที่ใส่น้ำไว้ เราสามารถลนไฟไว้ได้นานๆโดยที่มันไม่แตกเลย  แต่ถ้าเราเอาไฟไปถูกยางตรงที่ไม่มีน้ำหล่อเลี้ยงไว้ ยางตรงนั้นก็จะขาดออกทำให้ลูกโป่งแตกเหมือนกัน

สาเหตุที่ลูกโป่งที่มีน้ำหล่อเลี้ยงอยู่ทนไฟอยู่ได้นานๆก็เพราะน้ำสามารถดูดซับความร้อนได้เยอะ เมื่อเราเอาไฟไปลนลูกโป่ง ยางของลูกโป่งก็จะร้อนขึ้น แต่เนื่องจากยางมีความบางและอยู่ติดกับน้ำ ความร้อนส่วนใหญ่ก็ถูกน้ำรับเอาไปหมด น้ำจะอุ่นขึ้นนิดหน่อยแต่อุณหภูมิไม่สูงพอที่จะทำให้ยางขาดได้  (แต่ถ้าเราใช้ยางที่หนาๆกว่าลูกโป่ง มันก็เป็นไปได้ว่ายางจะไหม้ไฟนะครับ เนื่องจากยางหนาทำให้ส่งถ่ายความร้อนไปยังน้ำที่อยู่ด้านตรงข้ามกับไฟไม่ทัน ยางด้านที่ใกล้ไฟอาจจะมีอุณหภูมิสูงเกินไปทำให้ติดไฟได้)

หลักการที่ว่าน้ำสามารถดูดซับความร้อนได้เยอะถูกใช้ในหม้อน้ำรถยนต์ ที่เราใช้น้ำไปดึงความร้อนออกมาจากเครื่องยนต์ที่เผาเชื้อเพลิงอยู่ แล้วมาระบายความร้อนที่รังผึ้งที่ใช้พัดลมเป่าให้ความร้อนออกไปกับอากาศที่ไหลผ่าน ถ้าระบบหม้อน้ำเสีย เครื่องยนต์ก็จะร้อนจัด จนละลายและหยุดทำงาน  นอกจากนี้น้ำยังเป็นตัวควบคุมอุณหภูมิไม่ให้กระโดดไปมาเร็วๆด้วย เช่นในทะเลทรายที่น้ำน้อย ตอนกลางวันก็ร้อนจัด กลางคืนก็หนาว ในที่ที่มีน้ำเยอะๆ น้ำจะช่วยดูดซับเอาความร้อนไปในตอนกลางวัน และปล่อยความร้อนออกมาในตอนกลางคืน ทำให้ไม่ร้อนไม่หนาวต่างกันเกินไป

ต่อไปนี้คือบรรยากาศและบันทึกการเรียนรู้ของเด็กๆครับ อัลบั้มเต็มอยู่ที่นี่นะครับ

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7 thoughts on “เรียนรู้เรื่องการเผาไหม้ อากาศร้อน และกลลูกโป่งลนไฟ”

  1. เยี่ยมไปเลยครับ การทดลองเจ๋งมากๆ ผู้ใหญ่ก็ดูได้นะนี่

  2. ขอบคุณที่มาแบ่งปันนะค่ะ เย็นนี้จะเอาไปทดลองเล่นกับลูกๆเลยค่ะ
    ตามมาจาก ted talk รู็สึกตื่นเต้น

    1. ขอบคุณที่ติดตามนะครับ ขอให้สนุกนะครับ 🙂

    2. ดีใจที่ชอบนะครับ ขอโทษที่ครับพึ่งเห็นข้อความ 🙂

  3. สุดยอดครับบบ..อยู่กับเด็ก.แบบนี้..ไม่เครียด

Leave a Reply

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