รู้จักเทอร์โมมิเตอร์ วัดอุณหภูมิน้ำแข็ง/น้ำเดือด กลกระป๋องเอียง

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมได้ดูคลิปทำไมไม่ควรจุดไฟในปั๊มน้ำมัน ได้ดูเว็บไซต์ลมฟ้าอากาศชั้นยอด ดูคลิปหุ่นยนต์ค้างคาว ได้รู้จักเทอร์โมมิเตอร์ประเภทต่างๆ ได้สังเกตว่าเวลาของเหลวขยายตัวเป็นก๊าซจะเย็น ได้ดูการวัดอุณหภูมิน้ำแข็ง จับเวลาการต้มน้ำ และอุณหภูมิน้ำเดือด เด็กอนุบาลสามได้เรียนรู้กลตั้งกระป๋องเอียงๆไว้ไปเล่นกับพ่อแม่ครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “ความจุความร้อนของน้ำ การทรงตัว” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

สำหรับเด็กประถม ผมแนะนำให้รู้จักเว็บไซต์ Ventusky ที่มีข้อมูลลมฟ้าอากาศน่าสนใจของทั้งโลกเลยครับ เด็กๆสนใจว่าตรงไหนเย็นตรงไหนร้อน ที่ไหนลมแรง ฯลฯ หลังจากกดเล่นสักพักผมก็ฝากให้เด็กๆไปลองกดเล่นเองที่บ้านครับ

เว็บ Ventusky ครับ
เว็บ Ventusky ครับ

ต่อไปผมก็เอาคลิปวิดีโอปั๊มน้ำมันที่ถ่ายด้วยแสงอินฟราเรดมาดูครับ:

Thermal Video of Gas Fumes

การถ่ายภาพแสงอินฟราเรดเป็นการดูว่าตรงไหนร้อนตรงไหนเย็นครับ ตาเรามองไม่เห็นแสงอินฟราเรดเราเลยใช้เครื่องมือที่รับแสงอินฟราเรดได้มาถ่ายภาพให้แทน สีขาวๆที่เห็นคือบริเวณที่ร้อน สีดำๆคือบริเวณที่เย็น เราจะเห็นควันดำๆพุ่งออกมาแถวหัวจ่ายน้ำมันที่จุ่มไว้ในถังน้ำมันเต็มไปหมดครับ ควันดำๆคือไอน้ำมันที่ระเหยและเย็นครับ ไอพวกนี้ถ้าโดนไฟก็จะติดไฟได้ง่าย เราจึงไม่ควรทำอะไรที่มีเปลวไฟหรือประกายไฟแถวๆหัวจ่ายน้ำมันครับ

สำหรับเด็กประถมปลาย ผมให้เด็กดูคลิปหุ่นยนต์ค้างคาวที่บินด้วยการขยับปีกที่ทำจากยางซิลิโคนยืดหยุ่นด้วยรูปแบบการบินเหมือนค้างคาวจริงๆครับ

เป็นของแปลกดีครับ เอามาให้เด็กดูเพื่อเป็นแรงบันดาลใจเรื่องประดิษฐ์คิดค้นครับ

จากนั้นผมเอาเทอร์โมมิเตอร์มาให้เด็กๆดูสามแบบครับ มีแบบของเหลวขยายตัวที่ใช้แอลกอฮอล์สีแดงๆเป็นของเหลว แบบวัดความต้านทานโลหะมีตัวเลขดิจิตอล และแบบวัดปริมาณแสงอินฟราเรดครับ

เทอร์โมมิเตอร์ 3 แบบ
จากซ้ายไปขวา: เทอร์โมมิเตอร์แบบของเหลวขยายตัว (แอลกอฮอลล์สีแดง) แบบวัดความต้านทานไฟฟ้า และแบบวัดแสงอินฟราเรด

เทอร์โมมิเตอร์แบบของเหลวขยายตัวใช้หลักการที่ว่าของเหลวส่วนใหญ่จะมีปริมาตรเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่ม และหดตัวเมื่ออุณหภูมิลด เมื่อใส่ของเหลวไว้ในหลอดแคบๆปริมาตรที่เปลี่ยนไปตามอุณหภูมิก็จะทำให้ระดับของเหลวในหลอดขยับให้เห็นง่ายๆ ในที่นี้เราใช้ของเหลวที่ทำจากแอลกอฮอล์ย้อมสีแดงครับ ของเหลวอื่นๆที่เห็นบ่อยๆก็แบบใช้ปรอทที่หมอใช้ ปรอทเป็นโลหะเหลวที่อุณหภูมิห้อง มีพิษต่อร่างกายถ้าไปสัมผัสหรือหายใจเข้า จึงค่อยๆเลิกใช้ในเครื่องมือแพทย์ไปเรื่อยๆครับ

เทอร์โมมิเตอร์แบบของเหลวขยายตัว
เทอร์โมมิเตอร์แบบของเหลวขยายตัว อันนี้ของเหลวคือแอลกอฮอล์สีแดง

แบบที่สองคือคือแบบวัดความต้านทานไฟฟ้าที่เปลี่ยนไปตามอุณหภูมิ ความต้านทานที่วัดได้ก็ถูกใช้คำนวณว่าอุณหภูมิควรจะเป็นเท่าไร แล้วก็แสดงผลบนจอครับ

เทอร์โมมิเตอร์แบบวัดความต้านทานไฟฟ้า
เทอร์โมมิเตอร์แบบวัดความต้านทานไฟฟ้า หัวสีเงินๆคือส่วนที่ไปจุ่มหรือแตะอะไรที่เราต้องการวัดอุณหภูมิครับ

ตัวสุดท้ายคือแบบวัดปริมาณแสงอินฟราเรดที่วัตถุปล่อยออกมา วัตถุร้อนก็ปล่อยมามาก วัตถุเย็นก็ปล่อยมาน้อย เครื่องจะคำนวณว่าปริมาณแสงอินฟราเรดที่ตรวจจับได้มาจากของอุณหภูมิเท่าไรครับ

เทอร์โมมิเตอร์แบบวัดแสงอินฟราเรด
เทอร์โมมิเตอร์แบบวัดแสงอินฟราเรดครับ
เทอร์โมมิเตอร์แบบวัดแสงอินฟราเรด ช่องกลมๆใหญ่ๆด้านล่างคือข่องที่ตรวจจับแสงอินฟราเรด ช่องเล็กๆข้างบนเป็นช่องปล่อยแสงเลเซอร์เพื่อเล็งว่าวัดอุณหภูมิที่ไหนครับไม่ได้เป็นตัววัดอะไร
เทอร์โมมิเตอร์แบบวัดแสงอินฟราเรด ช่องกลมๆใหญ่ๆด้านล่างคือข่องที่ตรวจจับแสงอินฟราเรด ช่องเล็กๆข้างบนเป็นช่องปล่อยแสงเลเซอร์เพื่อเล็งว่าวัดอุณหภูมิที่ไหนครับไม่ได้เป็นตัววัดอะไร

หลังจากเด็กๆรู้จักเทอร์โมมิเตอร์แล้ว เราก็ลองวัดอุณหภูมิของน้ำแข็งกันครับ ก่อนอื่นถามเด็กๆว่ารู้ไหมว่าน้ำแข็งอุณหภูมิเท่าไร บางคนบอกว่า 0 องศาเซลเซียส ผมจึงบอกว่าน้ำแข็งปกติจะเย็นกว่า 0 องศาอีก เพราะที่ 0 องศาแปลว่ามันกำลังละลายเป็นน้ำอยู่ พอเราวัดจริงๆก็ได้ประมาณ -2 องศาเซลเซียสครับ ถ้าเราไปวัดน้ำแข็งที่พึ่งออกมาจากช่องฟรีซตู้เย็นจะพบว่าเป็น -5, -10, หรือ -15 องศาเซลเซียสได้ ขึ้นกับความเย็นของตู้เย็น

จากนั้นเราก็ทดลองต้มน้ำด้วยเตาแก๊สกันครับ เราใช้น้ำ 300 กรัม (ประมาณหนึ่งแก้วน้ำ) ใส่ในหม้ออลูมินเนียม แล้วต้มด้วยไฟอ่อนสุดของเตาที่ใช้ แล้วจับเวลากัน ข้อมูลที่ได้เป็นกราฟอย่างนี้ครับ:

กราฟต้มน้ำของประถมต้น
กราฟต้มน้ำของประถมต้น ใช้น้ำ 300 กรัม ไฟอ่อนสุดของเตา
กราฟต้มน้ำของประถมปลาย
กราฟต้มน้ำของประถมปลาย ใช้น้ำ 300 กรัม ไฟอ่อนสุดของเตา

พบว่าน้ำเราเดือดเป็นฟองปุดๆทั่วไปประมาณ 96-99 องศาเซลเซียสครับ เราน่าจะใช้การทดลองแบบนี้เปรียบเทียบการนำและส่งผ่านความร้อนของภาชนะต่างๆดูได้ในอนาคตครับ

พอดับไฟ ผมเอากระป๋องแก๊สที่ใช้ต้มน้ำมาให้เด็กๆจับครับ ปรากฎว่ามันเย็นมาก สาเหตุที่เป็นอย่างนั้นก็เพราะว่ากระป๋องแก๊สบรรจุบิวเทนความดันสูง ความดันมากจนบิวเทนเป็นของเหลว เมื่อมันออกมาจากกระป๋องเป็นแก๊สติดไฟ มันขยายตัวมากทำให้อุณหภูมิของมันลดลงมากๆครับ เป็นเรื่องปกติที่พวกแก๊สเมื่อขยายตัวจะเย็นลงครับ

สำหรับเด็กอนุบาลสามผมตั้งกระป๋องเอียงๆไว้อย่างนี้ครับ:

ตั้งกระป๋องเอียงๆไว้ แล้วให้เด็กพยายามทำตาม

ตั้งกระป๋องเอียงๆไว้ แล้วให้เด็กพยายามทำตาม

จากนั้นผมก็แจกกระป๋องเปล่าๆให้เด็กๆพยายามตั้งให้เอียงๆกัน ซึ่งแน่นอนตั้งอย่างไรก็ล้มลงเพราะวิธีตั้งมันเป็นกลแบบหนึ่ง พอเด็กๆทำไม่สำเร็จผมก็เฉลยวิธีทำให้เด็กฟังเพื่อเอาไปเล่นกับพ่อแม่ครับ

วิธีทำก็คือใส่น้ำเข้าไปในกระป๋องบ้าง ประมาณ 1/8-1/4 กระป๋อง  แล้วจับกระป๋องเอียงให้ก้นที่ตัดเฉียงๆของมันทาบกับพื้น น้ำจะเป็นตัวถ่วงให้มันตั้งอยู่ได้ครับ พอเฉลยเสร็จผมก็ใส่น้ำเข้าไปทีละนิดให้เด็กๆเห็นว่าถ้าใส่น้ำน้อยไปกระป๋องก็ล้ม ถ้าใส่มากไปกระป๋องก็ล้ม ต้องใส่น้ำอยู่ประมาณพอดีๆแล้วจะตั้งกระป๋องได้

จากนั้นเด็กๆก็ทดลองตั้งกระป๋องกันเองครับ:

 

 

One thought on “รู้จักเทอร์โมมิเตอร์ วัดอุณหภูมิน้ำแข็ง/น้ำเดือด กลกระป๋องเอียง”

Leave a Reply

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