Category Archives: มัธยม

education, science class, ภาษาไทย, มัธยม, สอนเด็กๆ

วิทย์ม.ต้น: ทำไมเหมืองถึงร้อน, หน่วยวัดอุณหภูมิ, ความร้อนใต้ดิน, ระเบิดนิวเคลียร์ vs. อุกกาบาต KT

Leave a comment

วิทย์ม.ต้นวันนี้เราคุยกันหลายเรื่องครับ

1. เด็กๆดูคลิปจาก Minute Earth ว่าทำไมเมื่อขุดลงไปใต้ดินลึกๆ เช่นในเหมือง อุณหภูมิถึงสูงขึ้น (ร้อนขึ้น) พบว่าเกิดจากการพาความร้อน (convection) โดยหินเหลวหนืดๆ จากความร้อนใจกลางโลกมาที่ใกล้ผิวโลก บางครั้งถ้าทะลุเปลือกโลกออกมาก็เป็นภูเขาไฟระเบิดได้

2. เราอาจใช้ความร้อนใต้ดินมาผลิตไฟฟ้าได้เช่นในประเทศ Iceland:

3. ใต้อุทยาน Yellowstone มีภูเขาไฟยักษ์อยู่ อาจจะระเบิดได้ถ้าความดันสูงเกินไป (แต่ไม่มีใครคาดว่าจะระเบิดในไม่กี่ปีนะครับ) มีแผนที่จะเอาพลังงานความร้อนมาใช้ ถ้าทำได้ดีอาจป้องกันการระเบิดได้และมีพลังงานฟรีๆมหาศาลมาใช้

4. พอเราพูดถึงอุณหภูมิ เราเลยทำความรู้จักหน่วยวัดอุณหภูมิหลักๆสามหน่วยคือองศาเซลเซียส (℃) องศาฟาเรนไฮต์ (℉) และเคลวิน (K) ให้สังเกตว่าเราไม่ใช้คำว่าองศาเคลวิน แต่ให้ใช้คำว่าเคลวินไปเลย

รู้ว่าที่แถวๆผิวโลกน้ำเหลวๆกลายเป็นน้ำแข็งที่อุณหภูมิ 0℃ หรือ 32℉ หรือ 273.15K และน้ำเดือดกลายเป็นไอที่อุณหภูมิ 100℃ หรือ 212℉ หรือ 373.15K

ถ้าความดันอากาศต่ำลง น้ำจะเดือดที่อุณหภูมิต่ำลง เช่นที่ยอดเขา น้ำเดือดที่อุณหภูมิไม่ถึง 100℃

รู้จักการแปลงระหว่างองศา

K = C + 273.15
F = (9/5) C + 32

หรือถามคอมพิวเตอร์ให้คำนวณให้

5. ศูนย์เคลวิน (0K = -273.15℃) เป็นอุณหภูมิต่ำสุดของสสาร เมื่อก่อนเชื่อว่าถ้าลดอุณหภูมิไปตรงนั้นได้ อะตอมจะหยุดนิ่ง แต่จริงๆแล้วอะตอมปฏิบัติตัวอีกแบบ ทำให้มีปรากฎการแปลกๆเช่นตัวนำไฟฟ้ายิ่งยวด (superconductivity)

6. อุณหภูมิเฉลี่ยในอวกาศไกลๆดาวฤกษ์จะประมาณ 3K (-273℃) ซึ่งเป็นอุณหภูมิของ CMB (Cosmic Microwave Background) ในห้องแล็บบนโลกนักวิทยาศาสตร์สามารถทำอุณหภูมิต่ำกว่านั้นได้ แค่นิดเดียวเหนือ 0K

7. เข้าใจกันว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่อมีระเบิดนิวเคลียร์ระเบิดกลางเมือง:

8. พลังงานอุกกาบาตที่ชนโลกเมื่อ 65 ล้านปีที่แล้ว (KT extinction event) ที่ทำให้ไดโนเสาร์สูญพันธุ์ มีพลังงานมากกว่าระเบิดนิวเคลียร์นับพันล้านเท่า

education, science class, ภาษาไทย, มัธยม, สอนเด็กๆ

วิทย์ม.ต้น: ใช้สเปรดชีตเป็นเครื่องคิดเลขเปรียบเทียบขนาดสิ่งต่างๆและวาดกราฟ

Leave a comment

วันนี้เราฝึกใช้สเปรดชีตเป็นเครื่องคิดเลขช่วยคำนวณสิ่งต่างๆกันต่อครับ

  1. เด็กม.2 หัดคำนวณความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรสองตัว x และ y โดยให้สเปรดชีตคำนวณและวาดกราฟให้ดู ให้ลองวาด y=3x, y=x^(1/2), y = -2x, y = 3x+2, y = -2x+5, x = y^(1/2), xy = 5, และ y = 5x^2 ตัวอย่างสเปรดชีตอยู่ที่นี่ครับ

2. เด็กม.1 ได้ดูคลิปดาวหาง NEOWISE ที่เห็นการเคลื่อนที่ของมันเทียบกับแบ็คกราวด์ดาวที่อยู่ไกลๆครับ เห็นดาวเทียมวิ่งผ่านไปมาด้วย

ผมเล่าให้ฟังด้วยว่าหางของดาวหางคืออะไร (ข้อมูลจากที่นี่ครับ หรือภาษาไทยที่นี่ครับ)

มีภาพอื่นๆที่เด็กๆยังไม่ได้ดูในห้องเรียน ถ่ายในประเทศไทยเผยแพร่โดย NARIT (สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ) ด้วยครับ:

#ดาวหางนีโอไวส์ อวดหางยาวในคืนเข้าใกล้โลกที่สุด #TeamNARIT เก็บภาพ “ดาวหางนีโอไวส์” คืนใกล้โลกที่สุด มาฝากคนไทยครับ…

Posted by NARIT สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ on Thursday, July 23, 2020

3. เด็กม.1 ได้ดูภาพดวงจันทร์และสิ่งอื่นๆที่ผมถ่ายด้วยกล้อง Nikon P1000 ในอัลบั้ม Moon and Other Heavenly Bodies ครับ:

Posted by Pongskorn Saipetch on Sunday, July 5, 2020

4. สืบเนื่องจากวิดีโอที่เด็กๆได้ดูเมื่อวันพุธเรื่อง “วิทย์ม.ต้น: ขนาดอะตอม, ข้อมูลต่อเนื่องสี่พันล้านปีใน DNA, การคัดเลือกพันธ์ VS. ความน่าจะเป็น”:

ผมให้เด็กๆคำนวณเองโดยหาข้อมูลจากอินเทอร์เน็ตว่าอะตอมมีขนาดประมาณเท่าไร (เช่นจาก Wolfram Alpha หรือจาก Wikipedia) และเทียบขนาดกับกำปั้นแบบในวิดีโอว่า ถ้าขยายขนาดอะตอมให้มีขนาดเท่ากับลูกหิน (ประมาณ 1 cm) กำปั้นจะใหญ่ประมาณโลกจริงไหม เด็กๆกรอกข้อมูลกันในสเปรดชีตให้ช่วยคิด หัดรู้จัก prefix พวก เซ็นติ = 10^-2, พิโค = 10^-12, กิโล = 10^3, ฯลฯ ตัวอย่างสเปรดชีตอยู่ที่นี่และที่นี่ครับ

เด็กๆรู้จักหนังสือ Cell Biology by the Numbers เพื่อรู้จักขนาด ปริมาตรเซลล์ต่างๆในร่างกายเรา เซลล์สเปิร์มเล็กมากเมื่อเทียบกับเซลล์ไข่ ไมโตคอนเดรียของเรามักจะมาจากแม่ทั้งหมด:

จากหนังสือ Cell Biology by the Numbers

การบ้านศุกร์หน้าของเด็กๆคือให้ไปเปรียบเทียบขนาดปลายนิ้ว เซลล์ โปรตีน อะตอม ที่วิดีโอเปรียบเทียบไว้ว่าจริงหรือไม่

biology, education, evolution, science class, ภาษาไทย, มัธยม, สอนเด็กๆ

วิทย์ม.ต้น: ขนาดอะตอม, ข้อมูลต่อเนื่องสี่พันล้านปีใน DNA, การคัดเลือกพันธ์ vs. ความน่าจะเป็น

1 Comment

วิทย์ม.ต้นวันนี้เราคุยกันหลายเรื่องครับ

1. เรื่องแรกคือเรื่องอะตอม ดูคลิปข้างล่างกัน ให้เข้าใจโดยประมาณว่าอะตอมเล็กแค่ไหน เช่นความหนาเส้นผมเท่ากับอะตอมคาร์บอนเรียงกัน 500,000 อะตอม หรือถ้าดูอะตอมในกำปั้นแล้วขยายให้อะตอมมีขนาดเท่ากับลูกหิน กำปั้นจะขยายใหญ่เท่าโลก มีการเปรียบเทียบขนาดปลายนิ้ว vs. เซลล์ vs. โปรตีน vs. อะตอมกัน

รู้จักโปรตอน นิวตรอน อิเล็กตรอน, โปรตอนกับนิวตรอนจับกันด้วยแรงนิวเคลียร์เข้ม (strong interaction)

รู้จักแรงพื้นฐานทั้งสี่ในธรรมชาติที่มีแรงโน้มถ่วง (gravity), แรงทางไฟฟ้าแม่เหล็ก (electromagnetism), แรงนิวเคลียร์เข้ม (strong interaction), แรงนิวเคลียร์อ่อน (weak interaction)

ในชีวิตประจำวันเราจะรู้สึกถึงแรงโน้มถ่วง (เช่นน้ำหนักของเรา ของตกลงพื้นโลก ดวงจันทร์โคจรรอบโลก โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ ดวงอาทิตย์โคจรกับดาวอื่นๆในทางช้างเผือก กาแล็กซีหลายๆอันโคจรใกล้กันและตกเข้าหากัน) รู้สึกแรงทางไฟฟ้าแม่เหล็ก (ทำไมเราถึงเดินทะลุกำแพงไม่ได้ ทำไมเราถึงนั่งอยู่บนพื้นได้ไม่ตกทะลุลงไป ทำไมเราผลักจับดันดึงของต่างๆได้ ทำไมของต่างๆมีแรงเสียดทาน ทำไมโปรตีนถึงพับเป็นรูปทรงเฉพาะเจาะจง ทำไมสมองถึงสั่งงานส่วนต่างๆของร่างกายได้ ฯลฯ)

แรงนิวเคลียร์ทั้งสองจะเกี่ยวกับการเปลี่ยนชนิดธาตุจากธาตุหนึ่งไปอีกธาตุหนึ่ง จะเกี่ยวกับการส่องสว่างของดาวที่รวมธาตุเบาๆเป็นธาตุหนักๆแล้วร้อนจนเปล่งแสง หรือสารกัมมันตภาพรังสีสลายตัวเป็นธาตุอื่นๆ ฯลฯ

ได้รู้จักว่าโปรตอนและนิวตรอนก็มีส่วนประกอบภายในเรียกว่าควาร์กที่จับตัวกันด้วยกลูออน ตามความเข้าใจปัจจุบัน เราเข้าใจว่าอนุภาคตระกูลควาร์กและตระกูลอิเล็คตรอนเป็นของที่แบ่งแยกต่อไปไม่ได้แล้ว เราเรียกพวกนี้ว่า Elementary particles

ได้รู้ว่าขนาดของนิวเคลียสเล็กมากเมื่อเทียบกับขนาดอะตอม รู้จักดาวนิวตรอนเมื่ออะตอมยุบตัวไปรวมกับนิวเคลียสเพราะน้ำหนักที่สูงมาก

2. ดูคลิปและคุยกันเรื่องสารพันธุกรรม (DNA) ของเรา ที่เป็นโมเลกุลยาวๆ หน้าตาเหมือนบันไดลิงที่บิดตัว ขั้นบันไดแต่ละอันเป็นสารเคมีที่บันทึกรูปแบบข้อมูลไว้ สารพันธุกรรมของเรามีขั้นบันไดประมาณสามพันล้านขั้น

ข้อมูลที่บันทึกไว้ใน DNA ของเรานั้นสืบเนื่องกลับไปได้สี่พันล้านปีตั้งแต่ยุคที่บรรพบุรุษของเราคือโมเลกุลที่มีคุณสมบัติทำสำเนาตัวเองได้

บรรพบุรุษทุกตนของเราย้อนกลับไปสี่พันล้านปีต่างก็สามารถรอดตายนานพอที่จะแพร่พันธุ์ทั้งสิ้น

ความรู้เกี่ยวกับการวิวัฒนาการผมเคยบันทึกไว้บ้างที่นี่ครับ

ขบวนการวิวัฒนาการจะเกิดได้ด้วยสี่ข้อนี้ครับ:

  1. ลูกๆคล้ายๆพ่อแม่ (คือมีการสืบทอดพันธุกรรม)
  2. ลูกๆไม่เหมือนกันหมดทุกตัว (คือมีความหลากหลายทางพันธุกรรม)
  3. โอกาสรอดชีวิตและแพร่พันธุ์ของลูกแต่ละตัวไม่เท่ากัน ลูกที่สามารถสืบพันธุ์ได้ก็จะเป็นพ่อแม่ในรุ่นต่อไป (คือมีการคัดเลือกพันธุ์)
  4. วนข้อ 1-3 หลายๆรอบ เป็นร้อยเป็นพัน…เป็นล้านรอบ

3. เราดูคลิปว่าตาวิวัฒนาการอย่างไรครับ สัตว์ต่างๆมีตาหลากหลายแบบที่เกิดจากการวิวัฒนาการขึ้นมาหลายๆครั้งในประวัติศาสตร์ เราดูคลิปอธิบายการวิวัฒนาการของตา จากเซลล์ที่รับแสงได้อยู่บนผิวแบนๆรู้แต่ว่ามืดและสว่าง กลายเป็นเซลล์รับแสงอยู่ในรอยบุ๋มลงไปที่รับรู้ทิศทางของแสง จนกระทั้งเป็นตาแบบกล้องรูเข็มและตาที่มีเลนส์อยู่ด้านหน้าแบบตาพวกเราที่สามารถมองเห็นภาพได้ครับ:

วิวัฒนาการของตา
โดย By Matticus78 at the English language Wikipedia, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2748615

4. เราเล่นทอยลูกเต๋า โดยอยากตัวเลขสูงๆเช่น 6 หมดเลยทั้ง 4 ลูก แต่เปรียบเทียบสองวิธี วิธีแรกคือทอยลูกเต๋า 4 ลูกพร้อมๆกันทุกครั้ง แบบที่สองคือถ้าลูกเต๋าอันไหนออก 6 แล้วเราก็เก็บไว้ (เหมือนมีการคัดเลือกข้อมูลในพันธุกรรมที่ได้คะแนนสูงๆในการเอาตัวรอดและแพร่พันธุ์เก่ง) และทอดลูกที่เหลือไปเรื่อยๆ จะพบว่าแบบที่สองที่จำลองการคัดเลือกข้อมูลในพันธุกรรมจะเร็วกว่ามากๆ ยิ่งจำนวนลูกเต๋ามากเท่าไรแบบที่สองก็จะยิ่งเร็วกว่าแบบที่หนึ่ง เด็กๆทดลองกับลูกเต๋า 10 ลูก (ใน DNA ของเรา เราอาจประมาณหยาบๆว่ามีลูกเต๋าหลักหมื่นหรือแสนลูก)

5. เวลาที่เหลือผมให้เด็กๆรู้จักปลา Anglerfish ที่ตัวผู้จะหลอมตัวไปกับตัวเมียเมื่อเจอกันครับ เป็นวิธีแพร่พันธุ์ในน้ำลึกมืดๆที่ตัวผู้กับตัวเมียไม่ค่อยจะได้เจอกันบ่อยๆ