คุยกับเด็กๆเรื่องฟ้าผ่า ไม้แป๊ะยุง กระโดดจากอวกาศ และกลขวดแตก

 

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

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

(คราวที่แล้วเรื่อง “ไปคุยกับเด็กๆเรื่องขนาดของสิ่งต่างๆ ภาค 2” อยู่ที่นี่ครับ)

เมื่อวันอังคารนี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรมครับ วันนี้เราดูวิดีโอใน YouTube กันและคุยกันว่าปรากฏการณ์ต่างๆที่เห็นเป็นอย่างไรครับ

วิดีโอแรกที่เราดูคืออันนี้ครับ เป็นภาพ slow-motion ของฟ้าผ่าระหว่างเมฆกับพื้น:

 

เราจะเห็นแสงวิ่งลงมาจากเมฆข้างบนลงสู่พื้นโดยแตกแยกเป็นกิ่งก้านสาขาเหมือนกิ่งหรือรากไม้ จนกระทั้งกิ่งเล็กๆกิ่งหนึ่งเข้าใกล้แผ่นดินพอ ก็จะเกิดแสงจ้าวิ่งจากพื้นดินขึ้นสู่ก้อนเมฆ

แสงที่เราเห็นเกิดจากกระแสไฟฟ้าวิ่งผ่าอากาศ ทำให้อากาศร้อน (เป็นพันๆองศาเซลเซียส) จนเปล่งแสงออกมา เรามีกระแสไฟฟ้าได้เพราะตอนที่ไอน้ำและหยดน้ำลอยขึ้นไปเป็นเมฆฝนจะเกิดการชนหรือเสียดสีกับอากาศทำให้มีประจุไฟฟ้าคล้ายกับการที่เราเอาลูกโป่งมาถูกับหัวเราให้เกิดไฟฟ้าสถิต เมฆฝนที่ทำให้มีฟ้าฝ่าก็มีไฟฟ้าสถิตมากมายจากการชนและเสียดสีเหมือนกัน

ประจุไฟฟ้าสะสมอยู่ห่างๆกันทำให้เกิดสนามไฟฟ้าในที่ต่างๆในบริเวณนั้น ถ้าสนามไฟฟ้าแรงพอ (ประมาณ 30,000โวลท์ต่อเซ็นติเมตร) อากาศบริเวณนั้นจะเริ่มนำไฟฟ้ายอมให้กระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านได้ ถ้ามีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมากพอ อากาศแถวนั้นก็จะร้อนและเรืองแสง

ในวิดีโอที่เราเห็นแสงวิ่งเป็นกิ่งก้านลงมากจากก้อนเมฆนั่นเป็นเพราะกระแสไฟฟ้าวิ่งในบริเวณที่มีสนามไฟฟ้าที่มีความเข้มต่างๆกัน เมื่อกิ่งก้านไหนมาแตะกับพื้นหรือของที่ติดกับพื้น กระแสไฟฟ้าจำนวนมากก็สามารถถ่ายเทผ่านกิ่งก้านนั้นทำให้เกิดแสงจ้ามากๆดังที่เราเห็น

ฟ้าร้องคือเสียงที่อากาศขยายตัวอย่างรวดเร็วจากความร้อนมหาศาลที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านอากาศนั่นเอง

สายล่อฟ้าคือแท่งโลหะที่นำไฟฟ้าได้ดีๆ (มักจะเป็นทองแดงขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 2-5 เซ็นติเมตร) ที่ไปใว้ในที่สูงๆ และเชื่อมต่อกับพื้นดินด้วยเส้นลวดทองแดงหรืออลูมิเนียมใหญ่ๆ ทำหน้าที่เป็นทางเดินให้ไฟฟ้าไหลลงจากเมฆลงไปที่พื้นดีๆ ไม่ไปไหลผ่านของอื่นๆที่อาจระเบิดหรือไหม้ไฟได้

หลังจากอธิบายเรื่องฟ้าผ่าอย่างนี้ไปแล้ว เด็กๆบางคนก็บอกว่ามันคล้ายๆไม้แป๊ะยุงใช่ไหมครับ ผมก็บอกว่าใช่แล้ว ไม้แป๊ะยุงทำงานด้วยการสร้างสนามไฟฟ้าระหว่างตะแกรงลวดอย่างน้อยสองชิ้น พอยุงเข้าไปพาดตะแกรงลวดไฟฟ้าก็จะไหลผ่านตัวมันทำให้มันตาย บางทียุงไม่ต้องพาดตะแกรงแต่ติดกับตะแกรงอันหนึ่งและอยู่ใกล้กับตะแกรงอีกอันก็ทำให้อากาศระหว่างยุงกับตะแกรงนำไฟฟ้าได้เหมือนฟ้าผ่า ทำให้มีกระแสไฟผ่านยุงและอากาศทำให้ยุงตายเหมือนกัน

ไม้แป๊ะยุง

จากนั้นผมก็ให้เด็กๆดูวิดีโอสองอันนี้ที่เป็นการบันทึกการกระโดดจากบอลลูนสูงจากโลกขึ้นไป 39 กิโลเมตร ตกลงมาจนวิ่งเร็วกว่าเสียง แล้วกางร่มลงเดินบนพื้นอย่างสวยงาม:

ผมถามเด็กๆว่าชุดที่คุณ Felix Baumgartner ใส่ต้องมีความพิเศษอย่างไรบ้าง โดยถามนำว่าที่สูงๆอากาศเป็นอย่างไร หนาวไหม จะหายใจได้ไหม โดยให้เด็กๆคิดเทียบกับเวลาเขาขึ้นไปบนภูเขา

เด็กๆเริ่มเดาได้ว่าที่สูงๆคงจะเย็นและหายใจยากกว่าบนพื้น ผมจึงบอกว่าใช่แล้วที่สูง 39 กิโลเมตรจะเย็นมาก เย็นเกือบๆ -60 องศาเซลเซียส และความดันต่ำมากเหมือนไม่มีอากาศ ดังนั้นชุดที่ใส่จะต้องกันความเย็นและใส่อากาศเพื่อใช้หายใจไปด้วย (ในขวดออกซิเจน) ชุดต้องปรับความดันให้สูงพอด้วย เพราะถ้าความดันต่ำไป ก๊าซต่างๆที่ละลายอยู่ในเลือดจะกลายเป็นฟองทำให้เจ็บและตายได้ (เป็นปรากฏการณ์คล้ายๆกับที่นักดำน้ำลึกๆรีบขึ้นมาที่ผิวน้ำอย่างรวดเร็ว ตอนดำน้ำลึกๆ ความดันรอบๆสูงมาก เวลานักดำน้ำหายใจ ก๊าซต่างๆก็ละลายอยู่ในเลือดได้มาก พอขึ้นสู่ผิวน้ำอย่างรวดเร็ว ความดันลดลงอย่างรวดเร็ว ทำให้ก๊าซออกมาเป็นฟองในเลือด อุดตันเส้นเลือดทำให้บาดเจ็บและตายได้)

นอกจากนี้เด็กๆได้สังเกตรูปทรงของบอลลูนตอนปล่อยที่พื้นและตอนลอยขึ้นไปสูงๆ พบว่าตอนอยู่ที่พื้นลูกบอลลูนยังไม่พองเป็นวงกลมเต็มที่ แต่พอลอยไปที่สูงๆความดันภายนอกต่ำ ทำให้ลูกบอลลูนพองตัวกลมๆมากขึ้น

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการกระโดดครั้งนี้หาได้ที่นี่และที่นี่นะครับ

พอเราได้พูดเรื่องความดันต่ำและฟองในของเหลว ผมจึงให้เด็กๆดูกลขวดแตกที่เกิดจากหลักการที่เกี่ยวเนื่องกันครับ:

กลที่ว่าเกิดขึ้นจากการที่เราทุบขวดแรงๆ ขวดจึงเคลื่อนที่ลงข้างล่างอย่างรวดเร็ว น้ำที่ใส่ในขวดมีความเฉื่อยจึงเคลื่อนที่ลงตามขวดไม่ทัน ทำให้เกิดช่องว่างระหว่างน้ำและก้นขวดเป็นบริเวณคล้ายๆสูญญากาศมีความดันต่ำ น้ำบริเวณนั้นจึงกลายเป็นก๊าซเกิดฟองขึ้นมา เมื่อเวลาผ่านไปแป๊บนึง (เป็นเศษส่วนพันของวินาที) น้ำก็จะวิ่งเข้าไปเติมเต็มที่บริเวณฟองเหล่านั้นด้วยความเร็วสูงมาก น้ำจึงชนก้นขวดอย่างแรง ทำให้ก้นขวดแตก

ถ้าเราใส่น้ำโซดาหรือน้ำอัดลมแทนน้ำ หรือไม่ใส่อะไรเลย ขวดจะไม่แตก เพราะถ้าใส่น้ำอัดลมไว้ เมื่อเกิดบริเวณความดันต่ำ ก๊าซในน้ำอัดลมจะหลุดออกมาจากน้ำเข้าไปบริเวณนั้นแล้วเป็นฟองลอยออกไป น้ำจึงไม่กระแทกก้นขวดแรงๆ

ภาพบรรยากาศและบันทึกการเรียนรู้ครับ อัลบั้มเต็มอยู่ที่นี่ครับ

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

One thought on “คุยกับเด็กๆเรื่องฟ้าผ่า ไม้แป๊ะยุง กระโดดจากอวกาศ และกลขวดแตก”

Leave a Reply

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