วันนี้ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากล จากนั้นได้เรียนรู้เรื่องฉนวนความร้อนโดยเอามือไปใส่ในถุงพลาสติกสองชั้นที่มีอากาศคั่นอยู่ภายในระหว่างชั้นนอกและชั้นใน แล้วจุ่มไปในน้ำร้อนและน้ำเย็น ได้ดูคลิปแอโรเจล สำหรับประถมปลายได้ดูคลิปจุ่มมือในตะกั่วหลอมเหลวร้อนจัดและเดินลุยไฟแต่ไม่เกิดอันตรายเพราะไอน้ำหรือขี้เถ้าเป็นฉนวนความร้อน
(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)
ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เรื่องย้ายไฟจากเทียนและเปลี่ยนสาวเป็นเสือครับ:
กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ
จากนั้นเราคุยกันเรื่องฉนวนความร้อนครับ (เพื่อทำการทดลองต่อเนื่องจากสัปดาห์ที่แล้วเรื่องผิวหนัง) ให้เด็กๆดูรูปเหล่านี้:
![](https://i0.wp.com/4.bp.blogspot.com/-a2GTmWqXoLs/TgnfkX4C9oI/AAAAAAAAF9s/mhcdMDaj9Lk/s1600/1+X9890164-14%252B%25E0%25B8%25AB%25E0%25B8%25A1%25E0%25B8%25B5%25E0%25B8%2582%25E0%25B8%25B1%25E0%25B9%2589%25E0%25B8%25A7%25E0%25B9%2582%25E0%25B8%25A5%25E0%25B8%2581%252B%2528Polar%252BBear%2529.jpeg)
![](https://i0.wp.com/3.bp.blogspot.com/-u5WK7z7EaOY/TgnfmR8YGyI/AAAAAAAAF9w/mgUmKjtia7M/s1600/2+mallard_duck.jpeg)
![](https://i0.wp.com/4.bp.blogspot.com/-5Tmpeji0BSY/TgnfnGELqFI/AAAAAAAAF90/vkZ2dL5wF1w/s1600/3+m_Joon_Kook_Ji_Yeon_in_2009_Omphalos_Winter_Wear_Collections_30102009212757.jpeg)
![](https://i0.wp.com/4.bp.blogspot.com/-g4FkyUXcxSw/Tgnfn3NdHgI/AAAAAAAAF94/IJNDDSa3aUM/s1600/4+175.jpeg)
![](https://i0.wp.com/4.bp.blogspot.com/-y07i0iL1N0Y/TgnwRBOM_PI/AAAAAAAAF-A/74NbCP10ufE/s1600/5+spd_20081021203356_b.jpeg)
ผมบอกเด็กๆว่าของเหล่านี้มีอะไรที่เหมือนกันอย่างหนึ่ง คือของเหล่านี้มีการเก็บกักอากาศไว้เป็นชั้นกั้นรอบๆตัวมัน อากาศจะไม่ค่อยยอมให้ความร้อนไหลผ่าน ขนหมีและขนเป็ดจะฟูๆเก็บกักอากาศไว้ภายใน เสื้อกันหนาวแล้วผ้านวมก็ฟูๆเก็บกักอากาศไว้ข้างใน โฟมในกระติกก็เป็นพลาสติกฟูๆที่เก็บกักอากาศไว้ข้างในเนื้อโฟม เมื่อมีอากาศอยู่รอบๆ ความร้อนก็ไหลจากด้านหนึ่งผ่านอากาศไปอีกด้านหนึ่งยาก ด้านไหนร้อนก็ร้อนอยู่นาน (เช่นร่างกายหมีและเป็ดเพราะการรักษาร่างกายให้อบอุ่นเป็นเรื่องสำคัญสำหรับสัตว์เลือดอุ่นอย่างสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและนก) ด้านไหนเย็นก็เย็นอยู่นาน (เช่นกระติกใส่น้ำแข็ง)
วัสดุใดยอมให้ความร้อนผ่านได้ยากๆ เราเรียกวัสดุนั้นว่าฉนวนความร้อน เช่น อากาศ(ไม่มีลม) ไม้ โฟม พลาสติก แอโรเจล
วัสดุใดยอมให้ความร้อนผ่านได้ง่ายๆ เราเรียกวัสดุนั้นว่าตัวนำความร้อน เช่น เพชร โลหะเงิน ทองแดง ทอง อลูมิเนียม เหล็ก
จากนั้นพวกเราก็ทำการทดลองกักเก็บอากาศไว้รอบๆมือของเราแล้วจุ่มไปในน้ำร้อนหรือเย็น และเปรียบเทียบกับมือเปล่าๆที่จุ่มในน้ำร้อนหรือเย็น วิธีทำคือเอาพลาสติกกันกระแทก (bubble wrap) มาห่อมือแล้วเอาถุงพลาสติกมาคลุม แล้วไปจุ่มในน้ำร้อนหรือน้ำเย็น จะไม่รู้สึกว่าเป็นน้ำร้อนหรือน้ำเย็น เพราะอากาศในพลาสติกกันกระแทกเป็นฉนวนความร้อนที่ดี
อีกวิธีหนึ่งก็คือเอาถ้วยพลาสติกสองขนาดมาซ้อนกันให้มีอากาศอยู่ระหว่างถ้วย แล้วสวมมือในถ้วยด้านใน อากาศระหว่างถ้วยก็ทำหน้าที่เป็นฉนวนความร้อนด้วย
หลังจากเด็กๆได้ทำการทดลองเองกันทุกคนแล้ว ผมก็ให้เด็กๆดูวิดีโอคลิปของฉนวนกันความร้อนที่เรียกว่าแอโรเจล (aerogel) ซึ่งก็คือโฟมที่ทำด้วยทรายแทนที่จะเป็นพลาสติก (โฟมปกติจะทำด้วยพลาสติก) ในวิดีโอคลิป แอโรเจลใช้กันไฟจากท่อพ่นไฟโดยที่อีกข้างหนึ่งยังเย็นพอที่คนจะถือได้ครับ
แอโรเจลเป็นวัสดุที่มหัศจรรย์มาก มีน้ำหนักเบา กันความร้อนได้ดีมาก รับแรงกดได้มาก (แต่เปราะเมื่อถูกหัก) ที่เว็บนี้มีวิธีทำเองด้วยครับ
สำหรับประถมปลาย ผมให้ดูคลิปเหล่าการเดินลุยไฟที่เดินได้เพราะขี้เถ้าเป็นฉนวนความร้อน:
และการทดลอง(ที่อันตรายที่สุดถ้าพลาด) ดูว่าเอามือของเราไปจุ่มในตะกั่วเหลวร้อนๆได้หรือไม่ ถ้าได้ทำอย่างไร:
ปรากฏว่าทำได้ครับถ้าตะกั่วเหลวนั้นร้อนมากๆ (ตะกั่วเริ่มเป็นของเหลวที่ประมาณ 330 องศาเซลเซียส ในการทดลองเขาต้มตะกั่วจนร้อนประมาณ 450 องศาเซลเซียส) แล้วเอามือจุ่มน้ำให้เปียก แล้วจุ่มลงไปในตะกั่วแป๊บเดียวแล้วดึงออก (ถ้าตะกั่วไม่ร้อนมากพอ เวลาเอามือไปจุ่ม ตะกั่วจะเย็นลงพอเพียงที่จะเป็นของแข็งแล้วติดนิ้วขึ้นมาทำให้เป็นอันตราย)
สาเหตุที่สามารถจุ่มนิ้วเข้าไปในตะกั่วเหลวร้อนมากๆแล้วไม่เป็นอันตรายก็เพราะน้ำที่ติดนิ้วอยู่จะโดนความร้อนจากตะกั่วจนกลายเป็นไอน้ำ เจ้าไอน้ำจะเป็นตัวกั้น เป็นฉนวนความร้อนป้องกันไม่ให้ความร้อนจากตะกั่วทำอันตรายนิ้วได้ แต่ถ้าแช่ไว้นานๆน้ำก็จะระเหยเป็นไอหมดและนิ้วก็จะไหม้ได้
ปรากฏการณ์นี้เป็นเรื่องเดียวกับเวลาเราหยดน้ำไปบนกระทะร้อนๆแล้วหยดน้ำลอยอยู่บนกระทะได้นานๆ เราจะสังเกตได้ว่าเวลากระทะร้อนแต่ยังไม่ร้อนมากพอ เมื่อเราหยดน้ำลงไปน้ำจะฟู่ๆแล้วระเหยหายไปอย่างรวดเร็ว นี่เป็นเพราะความร้อนจากกระทะทำให้หยดน้ำส่วนที่ติดกับกระทะร้อนกลายเป็นไอ แต่เมื่อกระทะร้อนขึ้นมากๆ ไอน้ำที่เกิดขึ้นจะเกิดขึ้นเร็วพอและมากพอที่จะกลายเป็นชั้นไอน้ำรองรับหยดน้ำให้ลอยอยู่เหนือกระทะนานๆเนื่องจากชั้นไอน้ำนำความร้อนได้ช้ากว่าเวลาหยดน้ำติดกับกระทะตรงๆ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า “ปรากฏการณ์ลีเดนฟรอสท์” (Leidenfrost Effect)
มีคลิปลีเดนฟรอสท์ที่น่าสนใจแต่ไม่ได้ให้เด็กดูเพราะเวลาหมด เลยมาบันทึกไว้ตรงนี้เผื่อมีคนสนใจครับ:
ปรากฎว่าถ้าทำพื้นผิวให้หยักๆเป็นฟันเลื่อย จะสามารถบังคับให้หยดน้ำเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่ต้องการด้วยครับ
มีคนทำให้หยดน้ำวิ่งเป็นวงกลมด้วยครับ: