p19

 คุณสามารถเห็นจุดหลอมเหลว และอุณหภูมิจุดเดือดสำหรับธาตุต่างๆ  ภายในตารางธาตุนี้   ถ้าเป็นสีน้ำเงิน  แสดงว่าธาตุนั้นอยู่ในสถานะของแข็ง   สีเหลืองอยู่ในสถานะของเหลว   และสีแดงอยู่ในสถานะแก๊ส   ส่วนช่องไหนถ้าเป็นสีขาวแสดงว่า ธาตุนั้นมีไอโซโทปที่ไม่เสถียร   และยังไม่ทราบอุณหภูมิของการเปลี่ยนเฟส

             ในห้องทดลองเสมือนจริงนี้   เรากำหนดให้อุณหภูมิห้องเท่ากับ  298 K   =   25 ^o C  คุณสามารถปรับอุณหภูมิได้ด้วยตนเอง  โดยกดที่ลูกศรของคียบอร์ด  ("<--- "  : อุหภูมิลดลงครั้งละ  15 K  ,   "---->"  อุหภูมิเพิ่มขึ้นครั้งละ  15 K )   หรือจะใช้เมาส์ลากตัวเลื่อนก็ได้เช่นเดียวกัน  กดที่รูปภาพหรือที่นี่เพื่อเข้าห้องทดลอง

คำถาม

• อุหภูมิที่ธาตุต่างๆ เป็นแก๊สทั้งหมด = ___________________K
• ที่อุหภูมิห้อง ธาตุที่อยู่ในสถานะแก๊ส มี    1.____________   2.______________ 3.______________  4.______________  5.______________  6.______________  7._____________  8.____________  9.____________  10.____________
• ที่อุณหภูมิห้อง  ธาตุที่อยู่ในสถานะของเหลว มี  1.____________   2.____________
• ที่อุณหภูมิ  1900 K   ธาตุทรานสิชั่นที่อยู่ในสถานะของเหลว มี  1.____________   2.______________ 3.______________  4.______________  5.______________  6.______________  7._____________ 
• อุณหภูมิหลอมเหลวของเหล็ก =___________________K

เมื่ออุกาบาต?...ถล่มโลก

     จากกรณีที่มีข่าวอุกกาบาตยักษ์จะถล่มโลกในวันที่ 1 ก.พ. 2562 นั้น ทำให้แฟน หลายท่านสนใจและไต่ถามมาว่า ถ้าหากเกิดขึ้นจริงแล้วจะสร้างความพินาศแก่โลกได้มาน้อยสักเท่าใด ทีมงาน จึงได้ค้นคว้าหาข้อมูลภัยพิบัติที่เคยเกิดจากเทหวัตถุในอวกาศพุ่งชนโลก มาให้อ่านกันในหนนี้ครับ

     โดยทั่วไปแล้ว ตามหลักวิทยาศาสตร์โลกเรามีเกราะป้องกันอย่างดี นั่นคือ อากาศที่ห่อหุ้มอยู่วัตถุใดๆ จากอวกาศที่พุ่งลงมายังโลกด้วยความเร็วสูง ยิ่งจะเสียดสีกับอากาศจนร้อนจัด และถูกเผาไหม้มลายไปก่อนจะตกกระทบพื้นโลก ดาวตกหรือผีพุ่งไต้ที่เราเป็นเป็นแสงสว่างพุ่งวาบนั่นละครับเป็นตัวอย่าง

     แต่ถ้าหากว่า วัตถุหรืออุกกาบาตนั้นมีขนาดใหญ่มหึมา การเผาไหม้จะทำลายไม่หมดและเหลือเป็นก้อนโลหะเมื่อนั้นก็อาจก่ออันตรายแก่โลกได้ ดังเช่นหลุมอุกกาบาตขนาดมโหฬาร ชื่อ บาร์ริงเจอร์ (Barringer crater) ที่เป็นร่องรอยปรากฏอยู่ในอริโซนาเดี๋ยวนี้  อ่านต่อครับ

แสงมหัศจรรย์

             แสงแวบวาบของดาวตกหรือที่เรียกว่า ผีพุ่งใต้  เป็นภาพที่น่าตื่นตะลึงที่สุดภาพหนึ่งในท้องฟ้า  แสงนี้มิได้มาจากดาวแต่เกิดจากลูกอุกกาบาต  ซึ่งเป็นก้อนหินหรือก้อนโลหะจากอวกาศที่ผ่านชั้นบรรยากาศของโลก  ขณะวัตถุนี้พุ่งลงมาด้วยความเร็วสูงมาก  อากาศเบื้องหน้าที่ประทะกับอุกกาบาตจะถูกอัดด้วยคลื่นสั่นสะเทือน  เกิดลุกไหม้  ทำให้ผิวชั้นนอกของอุกกาบาตร้อนขึ้นจนลุกเป็นไฟ  และหลอมละลายในที่สุด  แก๊สที่ลุกโพลงและวัตถุที่หลอมละลายจะถูกเหวี่ยงออกจากอุกกาบาตในระหว่างนี้  ทำให้มองเห็นเป็นลูกไฟพุ่งผ่านไปในท้องฟ้า  อ่านต่อครับ

โครงสร้างอิเล็กตรอนของโลหะ
 

ถึงแม้โลหะจะมีอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ได้เป็นจำนวนมากก็ตามแต่ขณะอุณหภูมิปกติมีอิเล็กตรอนเพียงไม่กี่ตัว เท่านั้นที่มีพลังงานเพียงพอที่จะ แตกตัวเป็นอิสระจากการดึงดูดขอไฟฟ้าซึ่งยึดมั่นไว้ภายในวัสดุการให้ ความร้อน แก่โลหะสูงพอประมาณ (เย็นกว่าไส้หลอดไฟ)ทำให้อิเล็กตรอนภายใน ตัวมันมีพลังงานที่แตกต่างกัน อย่างมากมาย ดังนั้น อิเล็กตรอนจำนวนมากจึงสามารถหนีหลุดออกไปสู่ที่ว่างได้ ครั้นเมื่อเป็นอิสระแล้วและ ถ้าเกิดขึ้น ในสูญญากาศซึ่งไม่มีอะไรขวางกั้น ไฟฟ้าหรือสภาวะแม่เหล็กจะดำเนินการให้กลายเป็นกระแสไฟฟ้าที่ ควบคุมได้ เรื่องนี้เป็นหลักการพื้นฐานของหลอด วิทยุ ซึ่งครั้งหนึ่งเคยนันบว่าสำคัญยิ่ง ในด้านอิเล็กทรอนิกส์  และ  สำหรับหลอดรังสีแคโทดยังคงถือกันว่าทำให้เกิดภาพโทรทัศน์ที่ดีที่สุด
 

 
 
 

 

---

วิถีทางเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน
 
 

อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าและสร้างสนามแม่เหล็กขึ้นได้ สนามแม่เหล็กอื่น จะส่งผลกับสนามนี้และทำให้เกิดทางเดิน เปลี่ยนแปลงไปจากรูปเกลียวขดแบบที่ใช้ใน แมกนิตรอน ไปเป็นเส้นตรงแบบที่ใช้ในไคลส์ตรอนกำลังสูง (Klystron)
 

 
 
 

 

---

แสงออโรราเหนือ
 

ภาพท้องฟ้ายามราตรีอันน่าตื่นตานี้จะพบเห็นกันได้ที่บริเวณใกล้ขั้วโลกปรากฎการณ์นี้เกิดจาก อิเล็กตรอนและโปรตอนที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกมา ไปกระทบกับชั้นบรรยากาศระดับสูง แล้วถูกกักไว้ในสนามแม่เหล็กโลก

 

 

 

 

 

 

---

 โทรทัศน์สมัยเริ่มแรก

กล้องโทรทัศน์อาศัยเลนส์กราดเก็บภาพแล้วจึงเปลี่ยนภาพ ไปเป็นสัญญาณข้อมูลส่งไปทางสายเคเบิล เพื่อให้ได้รายละเอียดและการเคลื่อนไหวที่ตรงตามความเป็นจริง ทั้งหมดนี้จะต้องเป็นไปอย่าง รวดเร็ว ในช่วง ทศวรรษ 1930 ขณะที่มีการพัฒนาโทรทัศน์อยู่ก็ทำได้ เพียงแค่ลำของอิเล็กตรอน ที่สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วพอเท่านั้น
 

 
 
 
 

 

---

การสร้างภาพ
 ในกล้องโทรทัศน์อีมิตรอน (Emitron) เครื่องนี้มีลำอิเล็กตรอนสำหรับ กราดเก็บภาพ ที่ยิงออกมาจาก "ปีน"ที่ปลายหลอดเอียงและสนาม แม่เหล็ก จะคอยควบคุมให้มันกราด ไปบนเพลตภาพ การยิงลำแสงไปบนสนามแม่เหล็กในช่วงเวลาสั้น ๆจะมีผลให้เบนลำ อิเล็กตรอนแนวตรงจาก แนวหนึ่งไปสู่อีกแนวหนึ่ง ถ้าเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็ก ในแบบอย่างที่เหมาะสมแล้วจะทำให้ลำอิเล็กตรอนกราดอยู่ภายในกรอบ พื้นที่สี่ เหลี่ยมผืนผ้า เพลตภาพถูกปิดทับด้วยเม็ดกลมขนาดเล็กจิ๋วมากหลายพันเม็ด ซึ่งประกอบด้วยโลหะผสมของเงินและซีเซียมและมีชั้นฉนวนบาง ๆคั้นแยกจากเพลต โลหะด้านหลัง ทั้งหมดนี้ประกอบกันเป็น ตัวเก็บประจุชนิดไวแสง ซึ่งจะทำหน้าที่ประจุแสงของภาพ ไว้ขณะที่ลำอิเล็กตรอน สัมผัสตัวเก็บ ประจุแต่ละตัวทำให้ครบวงจร มันจะคายประจุแต่ละตัวทำให้ครบวงจร มันจะคายประจุส่งกระแสไปยังเครื่องขยาย กระแสไหลมากขึ้น เมื่อภาพสว่างมากขึ้น

---

แบบจำลองของแก๊สในอุดมคติ

จาวาแอพเพล็ตแสดงแบบจำลองทางจุลภาคของแก๊สในอุดมคติ ความดันของแก๊ส จะดันลูกสูบของกระบอกสูบ ซึ่งเป็นผลจากการชนของโมเลกุลของแก๊สกับลูกสูบ 

ในแบบจำลองนี้

1. โมเลกุลเป็นไปตามกฎของนิวตัน

2. โมเลกุลเคลื่อนที่ในทุกทิศทุกทางและสม่ำเสมอ

3. ไม่มีการชนระหว่างโมเลกุล

4. โมเลกุลชนกับผนังของลูกสูบเป็นแบบยืดหยุ่น   คุณสามารถเปลี่ยนค่าพารามิเตอร์ได้ดังนี้

1. N ; จำนวนโมเลกุลทั้งหมด

2. P ; ความดันของระบบ

3. v; ความเร็วของโมเลกุลแต่ละตัว

4. ความกว้างของกระบอกสูบ(คลิกที่ขอบของลูกสูบ และลากเพื่อเปลี่ยนความกว้างของลูกสูบ) ปริมาตรของกระบอกสูบ จะปรับเองอัตโนมัติตามค่าพารามิเตอร์ข้างบน ภาพเคลื่อนไหวจะหยุดลงเมื่อคลิกเมาส์ค้าง และจะเคลื่อนไหวต่อเมื่อปล่อยเมาส์ จงหาความสัมพันธ์ระหว่าง 1. จำนวนโมเลกุลทั้งหมด N กับ ปริมาตร V 2. ความดันของระบบ P กับปริมาตร V 3. ความเร็วของโมเลกุล v กับปริมาตร V  กดที่นี่หรือที่รูปภาพเพื่อเข้าสู่การทดลอง

---

เซลเชื้อเพลิงทำงานอย่างไร?

     คุณคงเคยได้ยินความมหัศจรรย์ และพลังงานของเซลเชื้อเพลิงกันมาบ้างแล้ว  บางท่านคงจะได้เห็นมาจากโทรทัศน์ บางท่านอาจจะได้ยินข่าวสารนี้มาจากวิทยุ  ไม่ว่าจะมาทางใดก็ตามเทคโนโลยีนี้มีความน่าสนใจมากๆ  เพราะเป็นแหล่งพลังงานที่มีความสะอาด  ไม่ก่อให้เกิดมลภาวะ   และให้ประสิทธิภาพสูงกว่าพลังงานจากแหล่งอื่นๆ    พลังงานนี้คืออะไร  เหมือนกับการเผาไหม้เชื้อเพลิงอย่างเช่น น้ำมัน หรือไม่ หรือถ้าไม่เหมือนมันมีความแตกต่างกันอย่างไร ? 

 

รถทดลองที่ใช้พลังงานจากเซลเชื้อเพลิง

แผ่นเซลเชื้อเพลิงที่ยอมให้โปรตอนผ่าน(Proton exchange  membrane  fuel cell ) 

     ภายในแผ่นเซล PEM  นี้ จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีง่ายๆขึ้น  ภาพที่ปรากฎข้างล่างนี้เป็นภาพตัดของแผ่นเซล PEM  ช่วยให้คุณเห็นชิ้นส่วนภายในอย่างละเอียด

   

    รูปที่ 1  ภาพตัดของเซล  PEM

 กดที่นี่หรือที่รูปภาพ เพื่อดูการทำงานของเซลเชื้อเพลิง

---

 

การทดลองเรื่อง เครื่องจักรสันดาปภายใน และกระบวนการความร้อนคงที่

กระบวนการความร้อนคงที่

     กระบวนการความร้อนคงที่   สำหรับแก๊สอุดมคติ    Q = 0  

     วาดกราฟระหว่าง  P  กับ  V   เส้นกราฟที่ได้ขณะกำลังอยู่ในช่วงขยายตัว  เส้นกราฟจะตกลงเร็วกว่า  เมื่อเทียบกับกราฟ   PV   =  คงที่

     จากกฎข้อที่หนึ่งของเทอร์โมไดนามิก  จะได้

    สำหรับช่วงการอัด   

     สำหรับช่วงการขยายตัว

   

กดที่รูปภาพหรือที่นี่เพื่อเข้าสู่การทดลอง

---

 

 ในห้องทดลองเสมือนนี้   เป็นการทดลองคลื่นสถิตในเส้นเชือก  โดยเราสามารถเปลี่ยนแรงตึงเชือก  FT    หรือมวลของเส้นเชือกต่อหน่วยความยาว  m/L     และความถี่  f

        กราฟแนวนอนในรูปภาพแสดงความถี่   f1  ,  f2   , f3   ซึ่งจะต้องสอดคล้องกับค่า  FT  กับ มวลของเส้นเชือกต่อหน่วยความยาว  เพื่อจะให้เกิดการกำทอน และคลื่นสถิต   โดยเป็นไปตามสมการ

     กำหนดค่าเริ่มต้นให้  =  100   g/m    และ   FT  =  1.0  N   เปลี่ยนค่า  f  จนได้ค่า   f  =  1.6 Hz   สังเกตว่าเกิดอะไรขึ้น       ต่อไปเปลี่ยนความถี่ขึ้นเป็น   f2  =  Nf1  = 2f1  =  3.2  Hz  กดที่นี่หรือที่รูปภาพเพื่อเข้าสู่การทดลอง

---

   ในห้องทดลองนี้  ประกอบด้วยเด็กซนผู้หนึ่ง  กับกระดิ่งอีกอันหนึ่ง  ให้เด็กเป็นผู้สังเกต  ส่วนกระดิ่งเป็นแหล่งกำเนิดเสียง   ทั้งคู่เคลื่อนที่อยู่ในแนวเส้นตรงเดียวกัน  แหล่งกำเนิดเสียงมีความถี่  f_s  และความถี่ที่ผู้สังเกตได้ยินเป็น  f_o

     กำหนดให้  ทิศทางการเคลื่อนที่ไปทางขวาเป็นบวก  และทางซ้ายเป็นลบ   เริ่มต้นด้วย  v_o   =    4.0  m/s  และ    v_s  =   10.0   m/s    และ   fs  =   200  Hz   กดปุ่ม  RUN     แหล่งกำเนิดเสียงจะเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าผู้สังเกต  ดังนั้นระยะของผู้สังเกตหรือเด็กกับแหล่งกำเนิดเสียงจะห่างเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ  และความถี่ที่ได้ยิน  fo > fs   โดยมี   Df =  fo - fs <  0  กดที่รูปภาพหรือที่นี่เพื่อเข้าสู่การทดลอง

คลื่นกระแทก

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

ภาพประจำสัปดาห์