logo IPST4 IPST4
  • วีดิทัศน์
  • คลังภาพ
  • บทความ
  • โครงงาน
  • บทเรียน
  • แผนการสอน
  • E-Books
    • คู่มือครู
    • คู่มือการใช้หลักสูตร
    • ชุดสื่อ 60 พรรษา
    • หนังสือเรียน
    • Ebook อื่นๆ
  • Apps
  • เกี่ยวกับ scimath
  • ติดต่อเรา
  • สรุปข้อมูล
  • แผนผังเว็บไซต์
ลงชื่อเข้าสู่ระบบ
ลงชื่อเข้าสู่ระบบ
  • สมัครสมาชิก
  • ลืมรหัสผ่าน
  • วีดิทัศน์
  • คลังภาพ
  • บทความ
  • โครงงาน
  • บทเรียน
  • แผนการสอน
  • E-Books
    • คู่มือครู
    • คู่มือการใช้หลักสูตร
    • ชุดสื่อ 60 พรรษา
    • หนังสือเรียน
    • Ebook อื่นๆ
  • Apps
  • เกี่ยวกับ scimath
  • ติดต่อเรา
  • สรุปข้อมูล
  • แผนผังเว็บไซต์
ลงชื่อเข้าสู่ระบบ
ลงชื่อเข้าสู่ระบบ
  • สมัครสมาชิก
  • ลืมรหัสผ่าน
  • learning space
  • ระบบอบรมครู
  • ระบบการสอบออนไลน์
  • ระบบคลังความรู้
  • สสวท.
  • สำนักงานสลากกินแบ่ง
  • วีดิทัศน์
  • คลังภาพ
  • บทความ
  • โครงงาน
  • บทเรียน
  • แผนการสอน
  • E-Books
    • คู่มือครู
    • คู่มือการใช้หลักสูตร
    • ชุดสื่อ 60 พรรษา
    • E-Books อื่นๆ
  • Apps
ลงชื่อเข้าสู่ระบบ
ลงชื่อเข้าสู่ระบบ
  • สมัครสมาชิก
  • ลืมรหัสผ่าน
ค้นหา
    
ค้นหาบทความ
กลุ่มเป้าหมาย
ระดับชั้น
สาขาวิชา/กลุ่มสาระวิชา
การกรองเปลี่ยนแปลง โปรดคลิกที่ส่งเมื่อดำเนินการเสร็จ
เลือกหมวดหมู่
    
  • บทความทั้งหมด
  • ฟิสิกส์
  • เคมี
  • ชีววิทยา
  • คณิตศาสตร์
  • เทคโนโลยี
  • โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ
  • วิทยาศาสตร์ทั่วไป
  • สะเต็มศึกษา
  • อื่น ๆ

การขยายตัวจากความร้อนกับฝาขวดแยมที่เปิดไม่ออก

โดย :
พรรณพร กะตะจิตต์
เมื่อ :
วันศุกร์, 28 กันยายน 2561
Hits
30695

          บางครั้งคุณอาจพบว่าการทำอาหารว่างอย่างขนมปังทาแยมเป็นเรื่องที่ยุ่งยากและเสียเวลาอย่างมาก ไม่ใช่เพราะขนมปังที่หมดอายุและต้องออกไปซื้อที่ซูเปอร์มาเก็ตนอกบ้าน แต่เป็นเพราะฝาขวดแยมที่ปิดสนิทและต้องใช้ความพยายามอย่างหนักที่จะเปิดมันออก อย่างไรก็ตามความรู้เกี่ยวกับฟิสิกส์กับน้ำร้อนในปริมาณเล็กน้อยสามารถช่วยแก้ปัญหาข้างต้นได้ และนี่คือข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังการเปิดฝาขวดแยม (ที่แสนยากเย็น)

8475 1

ภาพที่ 1 ขวดแยม
ที่มา https://unsplash.com ,Bernard Tuck

               จากคุณสมบัติของวัสดุที่ขยายตัวเนื่องจากความร้อนที่แตกต่างกันทำให้เราทราบว่า ฝาโลหะจะมีอัตราการขยายตัวจากความร้อนได้รวดเร็วกว่าขวดแยมที่ทำจากแก้ว ดังนั้นเมื่อนำขวดแยมแช่ลงในน้ำร้อนโดยคว่ำขวดแก้วให้ด้านของฝาโลหะจุ่มลงไป จะทำให้โลหะขยายตัวได้มากกว่าฝาขวดแก้ว เป็นผลให้เราสามารถเปิดฝาขวดออกได้ง่ายขึ้น  อย่างไรก็ดีสิ่งที่น่าสนใจคือ การขยายตัวเนื่องจากความร้อน   

การขยายตัวเนื่องจากความร้อน

               โดยส่วนใหญ่แล้ว วัสดุจะขยายตัวที่อุณหภูมิสูงและหดตัวที่อุณหภูมิต่ำ ดังนั้นปรากฏการณ์ที่วัสดุขยายตัวเมื่อสัมผัสกับความร้อนจึงถูกเรียกว่า การขยายตัวเนื่องจากความร้อน (Thermal Expansion)

               วัสดุทุกชนิดจะประกอบไปด้วยส่วนประกอบพื้นฐานที่เรียกว่าอะตอม ทั้งนี้อะตอมนับล้านจะรวมตัวกันเป็นโมเลกุล และวัสดุต่างๆ
จะประกอบด้วยโมเลกุลจำนวนมาก ในวัสดุที่มีสถานะเป็นของแข็ง โมเลกุลเหล่านี้จะถูกจัดให้อยู่เป็นรูปแบบเฉพาะที่เรียกว่า โครงสร้างผลึก (Crystal structure) โดยแต่ละโมเลกุลจะดึงดูดกันด้วยแรงยึดเหนี่ยวที่เรียกว่า แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล (intermolecular forces) เป็นผลให้โมเลกุลภายในโครงสร้างของของแข็งมีการสั่นสะเทือนอย่างต่อเนื่องและไม่สามารถเคลื่อนที่ได้

8475 2

ภาพที่ 2 ตัวอย่างการเรียงตัวของโมเลกุลของในโครงสร้างผลึกของโซเดียมคลอไรด์ที่เป็นของแข็ง
ที่มา https://en.wikipedia.org/wiki/File:Sodium-chloride-3D-ionic.png

               ความร้อน (Heat) คือ พลังงานภายในของระบบ (Internal energy) ที่สามารถส่งผ่านความร้อนจากแหล่งที่มีอุณหภูมิสูงกว่าไปสู่แหล่งที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าในกระบวนการถ่ายเทพลังงาน (Energy transfer) ดังนั้นเมื่อวัสดุถูกให้ความร้อนหรือรับความร้อนจากแหล่งต่างๆ เช่น น้ำร้อน โมเลกุลของวัสดุจะดูดซับพลังงานความร้อนไว้และมีการสั่นสะเทือนมากขึ้น เป็นผลให้ทุกโมเลกุลต้องการพื้นที่มากขึ้นเพื่อรองรับการขยายตัวของวัสดุ

               โลหะเป็นวัสดุที่มีโครงสร้างผลึกที่โมเลกุลภายในมีตำแหน่งที่เฉพาะเจาะจง จึงทำให้ความร้อนสามารถกระจายตัวได้อย่างเท่าเทียมกันมากกว่าวัสดุชนิดอื่นๆ  และมีการขยายตัวในอัตราที่คงที่ ในขณะที่แก้วเป็นวัสดุที่มีโครงสร้างที่เปราะบางกว่า โครงสร้างผลึกของแก้วจะเรียงตัวกันอย่างไม่เป็นระเบียบหรือที่เรียกว่า โครงสร้างอสัณฐาน (Amorphous structure) จึงทำให้เป็นอุปสรรคต่อการกระจายตัวของความร้อนทั่ววัสดุ ทั้งนี้ฝาโลหะและขวดแก้วมีคุณสมบัติในการดูดซับปริมาณของพลังงานความร้อนที่แตกต่างกัน จึงทำให้มีอัตราการขยายตัวในที่แตกต่างกัน และด้วยโลหะเป็นตัวนำความร้อนที่ดีกว่าจึงทำให้สามารถดูดซับพลังงานความร้อนจากน้ำร้อนได้ง่ายกว่าแก้วที่เป็นตัวนำความร้อนที่ไม่ดี ส่งผลให้เกิดช่องว่างระหว่างฝาขวดและปากขวดแก้วที่ขยายตัวได้ช้ากว่า เราจึงเปิดฝาขวดแยมที่เป็นโลหะออกได้ง่ายขึ้น อย่างไรก็ดีสิ่งที่ต้องระวังคือ ฝาโลหะที่ร้อน ดังนั้นจึงควรใช้ฝาคลุมที่บริเวณฝาก่อนเปิด

สาระน่ารู้

               ปริมาณที่บ่งบอกถึงขอบเขตที่วัสดุสามารถขยายตัวเมื่อได้รับความร้อนเรียกว่า ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (Coefficient of thermal expansion) ซึ่งโดยปกติแล้วอลูมิเนียมที่มักถูกนำมาใช้เพื่อทำฝาขวดจะมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนอยู่ที่ 23 ×10-6 ต่อองศาเซลเซียสนั่นหมายความว่า อะลูมิเนียมจะขยายตัว 0.000023 เท่าในทุกครั้งที่อุณหภูมิเพิ่มขึ้นหนึ่งองศาเซลเซียส ในทางกลับกัน แก้วมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนเพียง 9 × 10-6 ต่อองศาเซลเซียสซึ่งเป็นค่าที่ต่ำกว่าอลูมิเนียมมาก            

แหล่งที่มา

Namrata Dave. (2017, July 20). How Does Hot Water Help To Remove A Metal Lid From A Glass Jar?. Retrieved April 19, 2018, from https://www.scienceabc.com/eyeopeners/how-does-hot-water-help-to-remove-a-metal-lid-from-a-glass-jar.html

Thermal Expansion: How to Loosen a Jar Lid. Retrieved April 19, 2018, from http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/jarlid.html

Thermal expansion.  Retrieved April 19, 2018,  from https://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_expansion

 

หัวเรื่อง และคำสำคัญ
ขยายตัว, ความร้อน, Heat, แยม, ฟิสิกส์, น้ำร้อน, เปิดฝา, อุณหภูมิ, โลหะ, ขวดแก้ว, วัสดุ, อะตอม, แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล, intermolecular, forces, โครงสร้างผลึก, Crystal structure, แรงยึดเหนี่ยว
ประเภท
Text
ประเภท แบ่งตามผลผลิต สสวท.
บทความ
รูปแบบการนำเสนอ แบ่งตามผลผลิต สสวท.
สื่อสิ่งพิมพ์ในรูปแบบดิจิทัล
ลิขสิทธิ์
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)
วันที่เสร็จ
วันอาทิตย์, 22 กรกฎาคม 2561
ผู้แต่ง หรือ เจ้าของผลงาน
พรรณพร กะตะจิตต์
สาขาวิชา/กลุ่มสาระวิชา
ฟิสิกส์
ระดับชั้น
ม.4
ม.5
ม.6
ช่วงชั้น
ประถมศึกษาตอนปลาย
มัธยมศึกษาตอนต้น
มัธยมศึกษาตอนปลาย
กลุ่มเป้าหมาย
ครู
นักเรียน
บุคคลทั่วไป
  • 8475 การขยายตัวจากความร้อนกับฝาขวดแยมที่เปิดไม่ออก /article-physics/item/8475-2018-07-18-04-07-32
    เพิ่มในรายการโปรด
  • ให้คะแนน
    Average rating
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • Share
    • Tweet
    • Share

คุณอาจจะสนใจ
แม้แต่หนูยังหลีกเลี่ยงที่จะทำร้ายกันและกัน
แม้แต่หนูยังหลีกเลี่ยงที่จะทำร้ายกันและก...
Hits ฮิต (5838)
ให้คะแนน
“Empathy” การเอาใจใส่ หรือการเห็นอกเห็นใจผู้อื่นคืออะไร? การเห็นอกเห็นใจผู้อื่นถ้าพูดให้ง่ายก็คือกา ...
เหตุผลที่สัตว์เลี้ยงจำนวนมากมีน้ำหนักเกิน
เหตุผลที่สัตว์เลี้ยงจำนวนมากมีน้ำหนักเกิ...
Hits ฮิต (17588)
ให้คะแนน
“อ้วนยังไงก็รัก” คำพูดนี้มักหลุดออกมาจากปากของเจ้าของสัตว์เลี้ยงเสมอเมื่อพวกเขาคุยเล่นกับสัตว์เลี้ย ...
รู้จักกับนักวิทย์-คณิต จากทุกมุมโลก ตอนที่ 18 Louis Pasteur
รู้จักกับนักวิทย์-คณิต จากทุกมุมโลก ตอนท...
Hits ฮิต (13825)
ให้คะแนน
กลับมาพบกันอีกครั้งกับบทความซีรี่ส์ส์ชุดรู้จักกับนักวิทย์-คณิตจากทุกมุมโลก กลับมาคราวนี้ขอนำเสนอให้ ...
ค้นหาบทความ
กลุ่มเป้าหมาย
ระดับชั้น
สาขาวิชา/กลุ่มสาระวิชา
การกรองเปลี่ยนแปลง โปรดคลิกที่ส่งเมื่อดำเนินการเสร็จ
  • บทความทั้งหมด
  • ฟิสิกส์
  • เคมี
  • ชีววิทยา
  • คณิตศาสตร์
  • เทคโนโลยี
  • โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ
  • วิทยาศาสตร์ทั่วไป
  • สะเต็มศึกษา
  • อื่น ๆ

SciMath ใช้คุกกี้ เพื่อจัดการข้อมูลส่วนบุคคล และพัฒนาประสบการณ์การใช้งานให้กับผู้ใช้
ข้อตกลงและเงื่อนไขการใช้งาน และ นโยบายความเป็นส่วนตัว

ตกลง
  • เกี่ยวกับ SciMath
  • ติดต่อเรา
  • สรุปข้อมูล
  • แผนผังเว็บไซต์
  • คำถามที่พบบ่อย
Scimath คลังความรู้

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) กระทรวงศึกษาธิการ เป็นหน่วยงานของรัฐที่ไม่แสวงหากำไร ได้จัดทำเว็บไซต์คลังความรู้ SciMath เพื่อส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยีทุกระดับการศึกษา โดยเน้นการศึกษาขั้นพื้นฐานเป็นหลัก หากท่านพบว่ามีข้อมูลหรือเนื้อหาใด ๆ ที่ละเมิดทรัพย์สินทางปัญญาปรากฏอยู่ในเว็บไซต์ โปรดแจ้งให้ทราบเพื่อดำเนินการแก้ปัญหาดังกล่าวโดยเร็วที่สุด

The Institute for the Promotion of Teaching Science and Technology (IPST), Ministry of Education, a non-profit organization under the Thai government, developed SciMath as a website that provides educational resources in Science, Mathematics and Technology. IPST invites visitors to use its online resources for personal, educational and other non-commercial purpose. If there are any problems, please contact us immediately.

Copyright © 2018 SCIMATH :: คลังความรู้ SciMath. Terms and Conditions. Privacy. , All Rights Reserved. 
อีเมล: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. (ให้บริการในวันและเวลาราชการเท่านั้น)