ผู้ที่ค้นพบ “กาลักน้ำ” เป็นคนแรก คือ “คเทซิบิอัส” ฮีโร่แห่ง อะเล็กซานเดรีย ราว 1,500 ปี ก่อนคริสตกาล โดยกาลักน้ำเป็นวิธีการหนึ่งที่ทำให้ของเหลวไหลได้อย่างต่อเนื่อง จากที่สูงไปสู่ที่ต่ำโดย ผ่านท่อ, หลอด นะคะ Show . เด็กๆ สังเกตได้จากเวลาที่เราล้างตู้ปลาที่บ้าน ซึ่งวิธีนี้ จะช่วยให้เราถ่ายเทของเหลวจากแหล่งหนึ่ง ไปอีกแหล่งหนึ่งได้อย่างง่าย ๆ แล้วไม่เปลืองเวลาด้วยค่ะ . . เดี๋ยวเรามาดูกันดีกว่าค่ะ ว่าอุปกรณ์และวิธีทดลอง มีขั้นตอนอะไรบ้าง . อุปกรณ์สามารถหาได้จาก ในบ้านของเด็กๆ นะคะ :
1. แก้วน้ำ/ภาชนะที่สำหรับใส่น้ำ 2. หลอดพลาสติก/สายยาง
วิธีทดลอง : การทำกาลักน้ำ
เริ่ม…..
1. ใส่น้ำเต็มแก้ว 1 ใบ อีกใบหนึ่งเป็นแก้วเปล่า
2. ใส่น้ำให้เต็มหลอด โดยการจุ่มหลอดให้จมลงในแก้วทั้งหลอด รอจนไม่มีฟองอากาศออกมาจากหลอด แล้วใช้มือปิดปลายหลอดทั้งสองข้างเอาไว้ให้แน่นก่อน
3. วางแก้วที่มีน้ำเต็มแก้ว ให้อยู่สูงกว่าแก้วน้ำเปล่า และนำปลายหลอดข้างใดข้างหนึ่ง ใส่ลงไปในภาชนะที่ต้องการจะถ่ายเทน้ำออก
4. นำปลายหลอดอีกข้างหนึ่ง ใส่ไว้ในภาชนะที่ว่างเปล่า และจะต้องต่ำกว่าภาชนะที่จะถ่ายน้ำออก นะคะ แค่นี้เด็กๆ ก็จะสามารถถ่ายน้ำออกจากภาชนะได้อย่างง่ายดาย
หลักการของกาลักน้ำ : ใช้แรงดันของอากาศ เป็นตัวช่วยในการถ่ายเทของเหลวตามแรงโน้มถ่วง . สรุปผลการทดลอง : โดยปกติโมเลกุลของน้ำจะมีแรงยึดเหนี่ยวกัน และ มักจะไหลจากที่สูงลงมาที่ต่ำเสมอ เมื่อเราจุ่มหลอดลงไปในแก้ว น้ำก็จะไหลเข้ามาในหลอดแทนที่อากาศ และเมื่อเรางอปลายหลอด ที่มีน้ำอยู่ ให้อยู่ในระดับต่ำกว่าระดับในขวด จึงเกิดแรงดันทำให้น้ำไหลอย่างต่อเนื่อง นั่นเอง . . สนุกกันมั๊ย ค่ะ เด็ก ๆ สำหรับวิธีการทดลอง “กาลักน้ำ” สามารถนำไปในชีวิตประจำวันได้ค่ะ อย่างน้อยเวลาที่คุณพ่อคุณแม่ ให้ช่วยล้างตู้ปลา พี่ก็หวังว่า เด็กๆ คงจะไม่ปฏิเสธการล้างตู้ปลา กัน นะคะ "แก้วลักน้ำ" เกมการทดลองสนุก ๆ ที่จะพาคุณไปเรียนรู้เรื่อง แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล และความดันอากาศ รวมถึงหลักการของกาลักน้ำ โดยสามารถทำเล่นเองได้ที่บ้าน หรือจัดเป็นคาบเรียนออนไลน์ก็ได้เช่นกัน อุปกรณ์ที่ต้องใช้
Level 1 ขั้นเล่นสนุกและมั่วขั้นแรก เริ่มจากเล่นเกมสนุก ๆ ที่ใช้แก้วน้ำสูงเท่ากัน 2 ใบ และหลอดที่ตัดไว้ 1 อัน ดังรูป นำแก้ว 2 ใบมาวางชิดกัน เติมน้ำให้เต็มเพียง 1 แก้ว แล้วให้นักเรียนทำยังไงก็ได้ ให้น้ำไหลผ่านหลอดจากแก้วที่มีน้ำเต็ม ไปยังแก้วที่ไม่มีน้ำอยู่เลย ลองให้เวลานักเรียนลองผิดลองถูกเองก่อนสัก 5 - 10 นาที ขั้นที่สอง ให้นักเรียนศึกษาหลักการของกาลักน้ำ (กาลักน้ำ เป็นเครื่องมือง่าย ๆ ที่อาศัยแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของของเหลวเพื่อถ่ายเทของเหลวจากที่สูงลงไปสู่ที่ต่ำอย่างต่อเนื่องโดยผ่านตัวกลาง ซึ่งก็คือท่อ หลอด หรือสาย โดยที่จุดสูงสุดคือท่อตัวกลางนี้อยู่สูงกว่าระดับของเหลวทั้งสองข้าง โดยกาลักน้ำระบบใหญ่ ๆ อาจจะต้องใช้พลังงานในตอนเริ่มต้น เพื่อดึงของเหลวให้เต็มท่อ แต่ในระบบเล็ก ๆ อย่างเช่นการใช้หลอดแทนท่อนี้ เพียงแค่เติมน้ำให้เต็มหลอดก่อนก็เพียงพอ) ขั้นที่สาม ให้นักเรียนลองกลับไปทำขั้นแรกอีกครั้ง แต่ตอนนี้นักเรียนจะรู้แล้วว่า ต้องทำให้น้ำเต็มหลอดก่อน โดยต้องอุดปลายไว้ไม่ให้น้ำไหลออกมา ก่อนที่จะจุ่มลงไปในแก้วน้ำ ซึ่งถึงตอนนี้ น้ำก็จะไหลไปยังอีกแก้วได้แล้ว Level 2 ขั้นทดลองอย่างมีหลักการหลังจากรู้หลักการเบื้องต้นแล้ว ครูตั้งคำถามต่อว่า แล้วน้ำจะหยุดไหลเมื่อไหร่กันนะ? มันเกี่ยวกับความสูงของน้ำ ความสูงแก้ว ความยาวหลอด หรืออะไรกันแน่ ให้นักเรียนเริ่มทดลองไปเรื่อย ๆ เพื่อทดสอบสมมติฐานต่าง ๆ รอบนี้ให้เวลามากหน่อย สัก 15 - 20 นาที โดยรอบนี้สามารถใช้อุปกรณ์ได้ทุกอย่างที่เตรียมมา ทั้งแก้วความสูงต่างกัน หลอดหลายแบบ จะเอาหลอดมาต่อกัน หรือยังไงก็ได้ โดยยังกำหนดให้ตั้งแก้วไว้ที่พื้นระดับเท่ากันอยู่ ซึ่งเมื่อทำไปเรื่อย ๆ จะเริ่มสังเกตเห็นว่า น้ำจะหยุดไหลเมื่อระดับความสูงของน้ำฝั่งต้นน้ำลดมาจนเท่าระดับปากหลอดด้านแก้วที่รับน้ำ แสดงว่าระดับน้ำฝั่งต้นน้ำ ต้องสูงกว่าปากท่ออีกฝั่งเสมอ แล้วจะเกิดอะไรขึ้น ถ้าเราลองให้นักเรียนเติมน้ำเข้าไปเพิ่มที่ฝั่งต้นน้ำอยู่ตลอด เพื่อให้มันสูงกว่าปากท่ออยู่เสมอ ปรากฏว่า น้ำฝั่งรับกลับเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จนสุดท้าย เราสามารถทำให้น้ำเต็มแก้วได้ทั้งสองฝั่ง การทดลองนี้ จะพิสูจน์หลักการที่ว่า ทำไมกาลักน้ำต้องกำหนดให้ปลายท่อนอกอ่างที่เราจะรับน้ำต้องอยู่ต่ำกว่าก้นอ่างฝั่งต้นน้ำนั่นเอง ซึ่งสามารถอธิบายด้วยหลักของ "ความดันอากาศ" ที่ระดับความสูงต่าง ๆ Level 3 สร้างกาลักน้ำที่สมบูรณ์ด้วยอุปกรณ์ทั้งหมดที่เตรียมมาหลังจากที่เราเข้าใจหลักการทั้งหมดแล้ว รอบนี้จะให้นักเรียนทำอย่างไรก็ได้ ให้น้ำไหลมาฝั่งที่รับให้เต็มแก้ว โดยที่เราไม่ต้องคอยเติมน้ำอยู่ตลอด สุดท้ายการที่นักเรียนจะทำได้นั้น ต้องเข้าใจหลักการของ Level 1 และ 2 ที่เกิดจากการเรียนรู้ของนักเรียนเอง โดยเฉลยก็คือ นักเรียนต้องต่อหลอดให้ยาวขึ้น และยกระดับก้นแก้วฝั่งต้นน้ำให้สูงขึ้น เพื่อให้ปากท่อด้านนอกที่คอยรับน้ำอยู่ต่ำกว่าก้นแก้วฝั่งต้นน้ำนั่นเอง และอย่าลืมว่าต้องเติมน้ำให้เต็มหลอดก่อนเหมือนเดิมด้วย! รวมถึงปริมาตรแก้วฝั่งต้นน้ำต้องมากกว่าอีกแก้วที่คอยรับน้ำด้วยนะ ไม่งั้นน้ำก็จะไม่เต็ม/ล้นแก้วสักที ข้อควรระวัง: โต๊ะเปียกแน่นอนครับ น้ำล้นแก้ว 555 อ้างอิงจาก rmutphysics.com/charud/scibook/physcis-for-everyday/physics-for-everydayuse-content/21-40/indexcontent35.htm อธิบายไว้ว่า "กาลักน้ำดูดน้ำขึ้นมายังจุด C ได้ เนื่องจากระยะห่างระหว่างผิวน้ำในอ่าง A ถึงตำแหน่ง C น้อยกว่าจากตำแหน่ง C ถึงผิวน้ำในอ่าง B นั่นคือ h1 < h2 แม้ว่าผิวน้ำในอ่าง A และ B จะได้รับแรงดันอากาศ ( แรงดันบรรยากาศ ) P0 เหมือนกัน แต่เนื่องจากแรงดันของของเหลวแปรผันโดยตรงกับความสูง ดังนั้นแรงดันภายในสายยางจากจุด c ไปยังจุด b จึงมากกว่าแรงดันจากจุด c ไปยังจุด a ทำให้แรงดันในสายยางทั้งสองข้างไม่สมดุลกันดังนั้นน้ำจากอ่าง A จึงไหลลงไปในอ่าง B อย่างต่อเนื่อง เนื่องจากปลายสายยางข้างที่น้ำออก ยังคงอยู่ต่ำกว่าปลายสายยางข้างที่น้ำเข้าโดยไม่เป็นการฝืนกฎที่ว่าน้ำย่อมไหลสู่ที่ต่ำเสมอ" กระบวนการหลัง ๆ จะค่อนข้างซับซ้อนหน่อยนะครับ จริง ๆ เล่นแค่ Level 1 นักเรียนก็สนุกมากแล้ว แต่ถ้าอยากให้นักเรียนเกิดการเรียนรู้ด้วยตนเองมากที่สุด ก็ค่อย ๆ เพิ่มระดับความยากมาจน Level 3 ได้เลยครับ รับรองว่า นักเรียนเข้าใจคอนเซ็ปต์อย่างถ่องแท้แน่นอน หลักการของ กาลักน้ำ เป็นอย่างไรประโยชน์ของกาลักน้ำ คือ ช่วยให้เราถ่ายเทของเหลวจากแหล่งหนึ่งไปอีกแหล่งหนึ่งได้อย่างง่าย ๆ และประหยัดมาก เช่น การดูดน้ำออกจากเขื่อนที่กำลังจะเต็ม โดยการใช้ท่อเหล็กขนาดใหญ่ หรือการดูดน้ำจากถังหนึ่งไปยังอีกถังหนึ่งโดยใช้ท่อพลาสติกเล็ก ๆ เป็นต้น การถ่ายน้ำจากตู้ปลา เป็นตัวอย่างของกาลักน้ำแบบง่าย ๆ
Siphon มีหน้าที่อะไรบ้างsiphon (พหูพจน์ siphons) กาลักน้ำ (ชีววิทยา) อวัยวะในระบบทางเดินหายใจของแมลงบางชนิด เช่น ลูกน้ำ เหลือบ เป็นต้น มีลักษณะอย่างท่อ ทำหน้าที่ช่วยหายใจในขณะที่แมลงอยู่ในน้ำ
ทำไมถึงเรียกว่ากาลักน้ำรากศัพท์แก้ไข กา (“นกชนิดหนึ่งสีดำทั้งตัว”) + ลัก (“ขโมย”) + น้ำ (“สารชนิดหนึ่ง”)
|
หลักการ ทาง วิทยาศาสตร์ ของ กาลักน้ำ
กระทู้ที่เกี่ยวข้อง
ลิขสิทธิ์ © 2024 moicapnhap Inc.
