เค้�าโค้รงโค้รงงานวิทยาศาสตร� เร��อง ภาชนะอ� �นอาหารจากปฏิกรยาเค้มี�

ระหวิ�างโพแตสเซี�ยมีไฮดรอกไซีด�ก&บน()า

โรงเร�ยนบดนทรเดชา ( สงห� สงหเสน�)เค้�าโค้รงโค้รงงานวิทยาศาสตร�

เร��อง ภาชนะอ� �นอาหารจากปฏิกรยาเค้มี�ระหวิ�างโพแตสเซี�ยมีไฮดรอกไซีด�ก&บน()า

โดยนางสาวิก�ส�มีา ยอดเสาด�

นางสาวิภ&ทรพรรณ เร�อนนาค้นางสาวิสรเลิศ แซี�ลิ�มี

ค้ร,ท��ปร-กษา นางสาวิเอกอนงค้� แก�วิด�

นายธรรมีธ�ร� โพธพ�รน&นท� นายอตร&ฐ มีากส�วิรรณ�

รายงานน�)เป1นส�วินหน-�งของรายวิชา วิ 30290 โค้รงงาน วิทยาศาสตร� 1

ตามีหลิ&กส,ตรห�องเร�ยนพเศษวิทยาศาสตร�ของ สสวิท. โรงเร�ยนบดนทรเดชา ( สงห� สงหเสน�)

ภาค้เร�ยนท�� 2 ช&)นมี&ธยมีศ-กษาป3ท�� 5 ป3การศ-กษา 2553

ท��มีาแลิะค้วิามีส(าค้&ญ

ปั�จจ�บั�นน�มน�ษย์ ต้�องการความสะดวกสบัาย์ในการด�ารงชี�ว�ต้มากขึ้�น จ�งได�ม�การพั�ฒนาเทคโนโลย์�ต้'างๆขึ้�นมามากมาย์ เพั)*อรองร�บัความต้�องการเหล'า น�นท�าให�ได�ร�บัความสะดวกสบัาย์อย์'างท�*ต้�องการ ซึ่�*งก-รวมถึ�งในการเด�นทาง ซึ่�*ง

จ�าเปั/นต้�องน�าอาหารและเคร)*องด)*มส�าเร-จร1ปัต้�ดต้�วไปัและไม'สามารถึปัระกอบั อาหารโดย์ว�ธี�การห�งต้�มแบับัท�*วไปัได� คณะผู้1�จ�ดท�าจ�งม�ความเห-นว'าหากม�อ�ปักรณ

ท�*สามารถึท�าให�อ�ณหภู1ม�เพั�*มส1งขึ้�นได�โดย์ไม'ต้�องใชี�ไฟฟ7าก-จะสะดวกในการปัร�ง อาหารและเคร)*องด)*มส�าเร-จร1ปัด�งกล'าวน�นได� จ�งได�ค�ดค�นภูาชีนะอ�'นอาหารโดย์

อาศั�ย์การคาย์ความร�อนจากปัฏิ�ก�ร�ย์าระหว'างโพัแทสเซึ่�ย์มไฮดรอกไซึ่ด และน�าขึ้�นโดย์ใส'น�าลงไปัในโพัแทสเซึ่�ย์มไฮดรอกไซึ่ด จะเก�ดปัฏิ�ก�ร�ย์าเคม�และคาย์ความร�อนออกมาในปัร�มาณท�*มากพัอท�*จะสามารถึน�าความร�อนท�*ได�น� นไปัใชี�ในการปัร�ง

อาหารและเคร)*องด)*มส�าเร-จร1ปัน�นได� โดย์ไม'ต้�องย์�'งย์ากในการใชี�ไฟฟ7า และความ ร�อนท�*ได�ย์�งอาจน�ามาใชี�ปัระโย์ชีน อ)*นได�อ�กด�วย์ เชี'น การอ�'นอาหารและเคร)*องด)*มท�*

ปัร�งไว�เปั/นเวลานานแล�ว เปั/นต้�น

จ�ดมี��งหมีายของการศ-กษาเพั)*อสร�างภูาชีนะอ�'นอาหารจากปัฏิ�ก�ร�ย์าเคม�ระหว'างโพัแทสเซึ่�ย์มไฮดร

อกไซึ่ด ก�บัน�าโดย์ไม'ต้�องใชี�ไฟฟ7าขอบเขตการศ-กษา

ความร�อนท�*น�าไปัอ�'นอาหารได�มาจากปัฏิ�ก�ร�ย์าระหว'างโพัแทสเซึ่�ย์มไฮดรอกไซึ่ด ก�บัน�า สมีมีตฐาน

โพัแทสเซึ่�ย์มไฮดรอกไซึ่ด ท�าปัฏิ�ก�ร�ย์าก�บัน�า เก�ดความร�อน ท�*สามารถึท�าให�น�าร�อนขึ้�นได�

ต&วิแปรต&วิแปรอสระ ปัร�มาณโพัแทสเซึ่�ย์มไฮดรอกไซึ่ด และน�าต&วิแปรตามี อ�ณหภู1ม�ท�*ส1งขึ้�นจากปัฏิ�ก�ร�ย์าเคม�ต&วิแปรค้วิบค้�มี ปัร�มาต้รขึ้องน�าท�*ต้�ม ชีน�ดว�สด�ท�*ใชี�ท�าภูาชีนะ ร1ปัทรงและขึ้นาดภูาชีนะ

เอกสารท��เก��ยวิข�อง โพแทสเซี�ยมีไฮดรอกไซีด�

โพัแทสเซึ่�ย์มไฮดรอกไซึ่ด หร)อด'างคล� เปั/นสารปัระกอบัไฮดรอกไซึ่ด ขึ้องโพัแทสเซึ่�ย์ม ม�ส1ต้รโมเลก�ลว'า KOH ชี)*อต้าม IUPAC Potassium hydroxide

และ ชี)*ออ)*น ได�แก' Caustic potash , Potash lye , Potassia และPotassium hydrate ค้วิามีร�อนของการลิะลิาย เม)*อละลาย์สารในน�า สารละลาย์อาจเย์-นลงหร)อร�อนขึ้�นจากเด�ม แสดงว'าม�การ

เปัล�*ย์นแปัลงทางความร�อนเก�ดขึ้�น เอนท&ลิพ�ของสารลิะลิาย หร�อ ค้วิามีร�อน ของสารลิะลิาย ค้�อ ค้วิามีร�อนท��ค้ายออกมีา ห�อ ด,ดกลิ�น เมี��อสาร 1 โมีลิลิะลิาย

ในต&วิท(าลิะลิายตามีจ(านวินโมีลิท��ก(าหนด ความร�อนขึ้องสารละลาย์ม�ค'า เปัล�*ย์นแปัลงไปัต้ามปัร�มาณขึ้องต้�วท�าละลาย์ หร)อ ความเขึ้�มขึ้�นขึ้องสารละลาย์น�น

สารลิะลิายท��เกดอ�ณหภ,มีต(�ากวิ�าเดมี แสดงวิ�าการลิะลิายน�)เป1นกระบวินการด,ดค้วิามีร�อน( endothermic) แต้'ถึ�า สารลิะลิายน&)นมี�อ�ณหภ,มีส,งกวิ�าเดมี แสดง

วิ�าสารลิะลิายน&)นเป1นกระบวินการ ค้ายค้วิามีร�อน(exothermic) ค้วิามีร�อนท��ด,ด เข�าไป หร�อ ค้ายออกมีาในการเกดสารลิะลิาย เร�ยกวิ�า ค้วิามีร�อนของการ ลิะลิาย (heat of solution) ค'าน�บัอกให�ทราบัว'า สารละลาย์ม�พัล�งงานต้�*ากว'า หร)อ ส1งกว'า ต้�วท�าละลาย์ และ ต้�วถึ1กละลาย์ก'อนท�*จะผู้สมก�นมากน�อย์เพั�ย์งใด ในโครง

งานฉบั�บัน� ความร�อนขึ้องการละลาย์จะเก�ดขึ้�นเม)*อน�าน�าเทใส'ลงไปัในโพัแทสเซึ่�ย์ม ไฮดรอกไซึ่ด เม)*อสารท�ง 2 ท�าปัฏิ�ก�ร�ย์าก�นจะเก�ดความร�อนออกมา สารละลาย์น�นม�

อ�ณหภู1ม�ส1งขึ้�นกว'าเด�ม ท�าให�สร�ปัได�ว'า สารละลาย์น� เปั/นกระบัวนการคาย์ความร�อน

เทอร�โมีไดนามีกส�เค้มี� เทอร โมไดนาม�กส หร)อ อ�ณหพัลศัาสต้ร (thermodynamics) เปั/น

ว�ทย์าศัาสต้ร ท�*กล'าวถึ�งความร�อนและกฎต้'างๆ ท�*เก�*ย์วขึ้�องก�บัการเปัล�*ย์นร1ปั พัล�งงาน โดย์เน�นความส�มพั�นธี ระหว'างสมบั�ต้�มห�พัภูาค หร)อ สมบั�ต้�ท�*ว�ดได�จาก

การทดลองโดย์ต้รง เชี'น ความด�น ปัร�มาต้ร และ อ�ณหภู1ม� ขึ้องระบับัท�*สมด�ล เทอร โมไดนาม�กส เคม�เปั/นการน�าหล�กการขึ้องเทอร โมไดนาม�กส มาใชี�ก�บัระบับัท�*เก�ดการเปัล�*ย์นแปัลงทางเคม� ส�*งท�*ต้�องศั�กษาค)อ ระบับั (system) ค)อ ส�*งท�*เราก�าล�งศั�กษา และ ส�*งแวดล�อม(surroundings) ค)อ ส�*งต้'างๆท�*อย์1'นอกจากส�*งท�*เราก�าล�งศั�กษา อาจกล'าวได�ว'า

ระบับัถึ1กห'อห��มด�วย์ส�*งแวดล�อม ก-ได� เราจ�าแนกระบับัออกเปั/น 3 ปัระเภูท 1. ระบับัโดดเด�*ย์ว (isolated system) หมาย์ถึ�ง ระบับัท�*ไม'ม�การแลก

เปัล�*ย์นพัล�งงาน หร)อ มวลสารก�บัส�*งแวดล�อม เชี'น น�าในขึ้วดท�*ปั=ดจ�กสน�ทและม� ฉนวนห��ม สามารถึหน�ออกจากขึ้วด หร)อ แลกเปัล�*ย์นความร�อนก�บัส�*งแวดล�อมได�

2. ระบับัปั=ด (closed system) หมาย์ถึ�ง ระบับัท�*สามารถึแลกเปัล�*ย์นพัล�งงานก�บั ส�*งแวดล�อมได� แต้'แลกเปัล�*ย์นมวลสารไม'ได� เชี'น น�าในขึ้วดน�าท�*ปั=ดสน�ทแต้'ไม'ม�

ฉนวนห��ม อาจร�บัหร)อคาย์ความร�อนก�บัส�*งแวดล�อมได� 3. ระบับัเปั=ด (open system) หมาย์ถึ�ง ระบับัท�*สามารถึแลกเปัล�*ย์นท�ง

พัล�งงาน และ มวลสารก�บัส�*งแวดล�อมได� เชี'น น�าในขึ้วดท�*ไม'ม�จ�กปั=ด อาจระเหย์ ออกได� และ อาจร�บัหร)อคาย์ความร�อนก�บัส�*งแวดล�อมได� เพัราะไม'ม�ฉนวนห��มจ�ง

สามารถึถึ'าย์เทความร�อนจากส�*งแวดล�อมส1'ระบับัได�

ถึ�าการเปัล�*ย์นแปัลงเก�ดขึ้�นในระบับัโดย์ไม'ม�การถึ'าย์เทความร�อนระหว'างระบับั ก�บัส�*งแวดล�อม เร�ย์กกระบัวนการน�ว'า กระบัวนการ แอเด�ย์แบัต้�ก (adiabatic)

เชี'น ปัฏิ�ก�ร�ย์าท�*ท�าให�ระเบั�ด ซึ่�*งเก�ดเร-วมากจนไม'สามารถึถึ'าย์เทความร�อนได� ในการท�าโครงงานคร�งน�คณะผู้1�จ�ดท�าใชี�ระบับัท�*เปั/นระบับัปั=ด สามารถึ

ถึ'าย์เทความร�อนก�บัส�*งแวดล�อมได� ต้ามเทอร โมไดนาม�กส   กฎข�อท�� 1 ของเทอร�โมีไดนามีกส�

ในการเปัล�*ย์นแปัลงท�งทางกาย์ภูาพัและเคม� พัล�งงานจะเก�ดขึ้�นหร)อหาย์ไปัเอง ไม'ได� แต้'อาจเปัล�*ย์นร1ปัได� เร�ย์กว'า กฎขึ้�อท�* 1 ขึ้องเทอร โมไดนาม�กส เม)*อเขึ้�ย์น

เปั/นสมการ จะได�ว'า E = q ₊ w เม)*อ q ค)อ พัล�งงานในร1ปัขึ้องความร�อน และ w ค)อ งาน

สมการน� หมาย์ความว'า พัล�งงานอาจเขึ้�าส1'ระบับั หร)อ ออกจากระบับัได�ใน 2 ร1ปั แบับัเท'าน�น ด�งน� พัล�งงานภูาย์ในขึ้องระบับัอาจเปัล�*ย์นร1ปัไปัเปั/นความร�อน

และ/ หร)อ งาน หร)อ เปัล�*ย์นร1ปัมาจากความร�อนและงานก-ได� โครงงานน�จะใชี� การถึ'าย์เทความร�อนจากส�*งแวดล�อมก-ค)อ โพัแทสเซึ่�ย์มไฮดรอกไซึ่ด ท�า

ปัฏิ�ก�ร�ย์าก�บัน�า เม)*อเก�ดความร�อนก-จะถึ'าย์เทให�แก'ระบับั ซึ่�*งค)อ ภูาชีนะท�*ใส' อาหาร

ปฏิกรยาเค้มี�K( OH)(aq) + H₂O(aq) ---------> K⁺(aq) + OH‾(aq)

วิธ�ด(าเนนงานวิ&สด�อ�ปกรณ�

1. ภูาชีนะเทอร มอส 2 ชี�น2. โพัแทสเซึ่�ย์มไฮดรอกไซึ่ด 3. น�า4. ชี�อนต้�กสาร5. อาหาร(ท�*ต้�องการอ�'น)

สารเค้มี� โพัแทสเซึ่�ย์มไฮดรอกไซึ่ด และ น�า

ข&)นตอนการทดลิอง 1. เต้ร�ย์มภูาชีนะท�*สามารถึทนความร�อนและก�กเก-บัความร�อนได� เชี'น กระปั>อง

อะล1ม�เน�ย์ม โดย์ม� ล�กษณะเปั/นทรงกระบัอก ความส1งปัระมาณ 20 เซึ่นต้�เมต้ร ม�เส�นผู้'านศั1นย์ กลาง

ปัระมาณ 15 เซึ่นต้�เมต้รน�ามาด�ดแปัลงให�ม�ล�กษณะด�งน� 

ป�7มีค้วิบ

ค้�มีการเป8ด-ป8ด

ช�องบรรจ�สาร

เกลิ�ยวิ เป8ด-ป8ด

ช�องถ่�ายสาร

ช�องบรรจ�อาหาร

2. ทดลอง ด�งน�บั�กเกอร ปัร�มาณ KOH (g)/น�า 100(mL) อ�ณหภู1ม�ท�*ว�ดได�

(°C)อ�ณหภู1ม�ท�*เพั�*มขึ้�น

(°C)

1 10 55 25

2 20 80 50

3 30 85 55

*หมาย์เหต้� อ�ณหภู1ม�เร�*มต้�นก'อนท�าปัฏิ�ก�ร�ย์าว�ดได� 31°C ท�กบั�กเกอร และ จ�บัเวลา 5 นาท�เท'าก�น

แผนการด(าเนนงาน

พ.ศ. 2554

มี�.ค้.

เมี.ย. พ.ค้. มี.ย. ก.ค้. ส.ค้. ก.ย.

ศั�กษาและรวบัรวมขึ้�อม1ลเร)*อง ปัฏิ�ก�ร�ย์า ระหว'าง Mg(OH)₂ ก�บั H₂O และ ออกแบับัภูาชีนะอ�'นอาหาร

ท�าภูาชีนะอ�'นอาหารต้ามล�กษณะท�*ก�าหนด

ทดลองใชี�ภูาชีนะอ�'นอาหาร

เก-บัขึ้�อม1ลและปัร�บัปัร�งภูาชีนะ

น�าไปัทดลองใชี�อ�กคร�ง

เขึ้�ย์นราย์งานโครงงานว�ทย์าศัาสต้ร

แผนการปฏิบ&ตงาน

ผลิท��ค้าดวิ�าจะได�ร&บ ม�ภูาชีนะอ�'นอาหารจากปัฏิ�ก�ร�ย์าเคม�ระหว'างโพัแทสเซึ่�ย์มไฮดรอกไซึ่ด ก�บั น�า แทนการต้�มน�าด�วย์ไฟฟ7า

เอกสารอ�างอง กฤษณา ชี�ต้�มา. หลิ&กเค้มี�ท&�วิไป เลิ�มี1. พั�มพั คร�งท�*11 . โรงพั�มพั จ�ฬาลงกรณ มหาว�ทย์าล�ย์:จ�ฬาลงกรณ มหาว�ทย์าล�ย์, 2536 หน�า 192-193Raymond Chang . เค้มี�1 Chemistry . ร.ศั.ดร.นราดล ไชีย์ค�า ผู้1�แปัลและเร�ย์บัเร�ย์ง, ร.ศั.ดร.พั�รพัรรณ พั�นธี�ม นาว�น ผู้1�แปัลร'วม, ผู้.ศั.ดร.ล�ดดาว�ลย์ ผู้ด�งทร�พัย์ ผู้1�แปัลร'วม . ส�าน�กพั�มพั ท�อปั จ�าก�ด, 2546 . คณะอน�กรรมการปัร�บัปัรงหล�กส1ต้รว�ทย์าศัาสต้ร สาขึ้าเคม� ต้ามโครงการปัร�บัปัร�งหล�กส1ต้รว�ทย์าศัาสต้ร ระด�บัมหาว�ทย์าล�ย์.เค้มี� เลิ�มี 1.โรงพั�มพั ห�างห��นส'วนจ�าก�ด โงพั�มพั ชีวนพั�มพั .ส�าน�กพั�มพั ชีวนพั�มพั , 2537 .http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B9%82%E0%B8%9E%E0%B9%81%E0%B8%97%E0%B8%AA%E0%B9%80%E0%B8%8B%E0%B8%B5%E0%B8%A2%E0%B8%A1%E0%B9%84%E0%B8%AE%E0%B8%94%E0%B8%A3%E0%B8%AD%E0%B8%81%E0%B9%84%E0%B8%8B%E0%B8%94%E0%B9%8C (23 ม�ถึ�นาย์น 2554 )