สิ่งรอบตัวทุกอย่างเป็นสสาร เด็ก ๆ รู้ไหมว่าความจริงแล้วน้ำแข็งในแก้วคืออะไร น้ำในขวดคืออะไร สิ่งเหล่านี้สามารถอธิบายให้เข้าใจได้ง่าย ๆ ด้วยคำว่า “สถานะของสาร” เรียนรู้วิทยาศาสตร์เบื้องต้นกับเรากันเถอะ
สสาร คืออะไร
“สสาร (matter)” หรือ “สาร” สิ่งที่มีมวล และต้องการที่อยู่ รวมถึงสามารถจับต้องได้ สสารเป็นสิ่งที่อยู่รอบตัวเรา เพราะสามารถอยู่ได้ในหลายสถานะ หลายรูปแบบ ไม่ว่าจะเป็นน้ำ, อากาศ, ดิน, ตึก หรือสิ่งมีชีวิตทุกอย่าง ล้วนแต่เป็นสสารด้วยกันทั้งหมด ซึ่งจะแบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ แบบที่เป็นของธรรมชาติ และแบบที่มนุษย์สร้างขึ้นมา โดยสสารประกอบไปด้วยอนุภาคเล็ก ๆ ที่รวมตัวกัน (ให้หนูน้อยคิดภาพจุดเล็ก ๆ หลายจุดที่เอามาวางรวมกันจนใหญ่ขึ้น กลายเป็นสิ่งของต่าง ๆ รอบตัวเรา แต่เราแค่มองไม่เห็นจุดนั้นเท่านั้นเอง)
บทความที่เกี่ยวข้อง : ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ดาบ 2 คม ที่มีทั้งโทษ และประโยชน์ต่อเรา
วิดีโอจาก : Lipda Pola
สถานะของสาร มีอะไรบ้าง
การรวมตัวของอนุภาคเล็ก ๆ จนก่อเกิดเป็นสาร หรือสสารนั้น จะเกิดขึ้นได้ 3 สถานะหลัก ๆ เบื้องต้น (Phase of Matter) ได้แก่ ของแข็ง, ของเหลว และแก๊ส ซึ่งสามารถพบได้รอบตัวเรา และสถานะทั้ง 3 นี้สามารถเปลี่ยนสถานะได้ด้วย ถ้าหนูน้อยสงสัยเราจะอธิบายเพิ่มเติมให้ฟัง ตามนี้เลย
1.สถานะของแข็ง (Solid)
ให้เด็ก ๆ คิดว่าของแข็งก็คือของแข็ง ซึ่งจะมีปริมาณคงที่ รูปร่างไม่เปลี่ยนแปลง ไม่ว่าจะหยิบไปไว้ตรง จับไปใส่อะไรรูปร่างจะยังคงเดิม เนื่องจากมีจุดอนุภาคจำนวนมากเกาะตัวกันอย่างหนาแน่น หนาแน่นจนแทบไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ เป็นที่มาว่าทำไมของแข็งจึงแข็งทำลายได้ยาก ตัวอย่างของสถานะของแข็ง ได้แก่ อิฐ, เหล็ก, ทองแดง, เงิน, พลาสติก หรือน้ำแข็ง เป็นต้น
2.สถานะของเหลว (Liquid)
มีปริมาตรที่คงที่เหมือนกับของแข็ง คือ มีน้ำหนักเท่าเดิม แต่รูปร่างนั้นแหลกเหลวไปมา รูปร่างจะเปลี่ยนไปตามภาชนะที่บรรจุของเหลว เนื่องจากอนุภาคของเหลวไม่ได้หนาแน่นแบบของแข็งนั่นเอง เพื่อให้เข้าใจได้ง่าย ให้เด็ก ๆ นึกถึง “น้ำ” ที่เรานำไปใส่แก้ว สามารถใส่ได้ 1 แก้ว แต่พอเอาไปเทใส่เหยือกจะได้แค่ครึ่งเหยือกเท่านั้น นอกจากน้ำแล้วของเหลวก็ยังมีน้ำมัน หรือแอลกอฮอล์ เป็นต้น
3.สถานะแก๊ส (Gas)
มีความรวดเร็ว และมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า มีปริมาณ และรูปร่างที่ไม่คงที่มากกว่าของเหลวเสียอีก เนื่องจากอนุภาคแทบจะไม่ยึดเหนี่ยวกันเลย ทำให้เราสามารถเดินผ่าน เดินทะลุไปได้ ทำให้รูปร่างเปลี่ยนไปตามภาชนะเช่นกัน หากไม่มีภาชนะจะล่องลอยไปมาอย่างอิสระ ไม่ได้อยู่นิ่งกับที่เหมือนของแข็ง และของเหลว เช่น แก๊สออกซิเจน หรือ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ที่ใช้ในกระบวนการหายใจของคน และพืช เป็นต้น
รู้ไหมสถานะสามารถเปลี่ยนกันไปมาได้ด้วยนะ
สถานะของแข็ง ของเหลว และแก๊ส อาจสามารถเปลี่ยนจากอีกแบบไปเป็นอีกแบบได้ด้วย ไม่จำเป็นคงสถานะไว้ตลอด ให้เด็ก ๆ นึกภาพของแข็งอย่าง “น้ำแข็ง” ที่โดนความร้อน หรือปล่อยทิ้งไว้จนกลายเป็น “น้ำ” ซึ่งเป็นของเหลวนั่นเอง โดยสิ่งที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนสถานะได้ มีอยู่หลายวิธี ได้แก่
- การหลอมเหลว (Melting) : เป็นการเพิ่มความร้อนให้ของแข็ง ทำให้อนุภาคที่หนาแน่นภายในของแข็งมีการเปลี่ยนแปลงไป จากตอนแรกที่หนาแน่นแทบไม่ขยับ กลายเป็นเริ่มเคลื่อนที่ และอยู่ห่างกันมากขึ้น ฟังดูคล้ายกับของเหลวใช่ไหม เพราะว่าเมื่อเพิ่มความร้อนให้ของแข็งไปเรื่อย ๆ ก็จะกลายเป็นของเหลวนั่นเอง เช่น น้ำแข็ง ตามที่เราเคยยกตัวอย่างไป
- กลายเป็นไอ (Evaporation) : เมื่อของแข็งถูกความร้อนจนเหลวได้ แล้วถ้าของเหลวถูกความร้อนมากจะเป็นอย่างไร หากของเหลวถูกความร้อนจะทำให้อนุภาคห่างมากขึ้นเช่นกัน เมื่อห่างมากขึ้นเรื่อย ๆ จะคล้ายแก๊ส ทำให้ของเหลวเมื่อโดนความร้อนจะกลายเป็นสถานะแก๊สในที่สุด โดยเราจะเลือกอุณหภูมิที่ทำให้เกิดขั้นตอนนี้ว่า “จุดเดือด (Boiling Point)”
- การควบแน่น (Condensation) : หากเด็ก ๆ กำลังสงสัยว่าแก๊สจะกลายเป็นอย่างอื่นได้ไหม แน่นอนว่าได้ด้วยกระบวนการควบแน่น คือลดอุณหภูมิลง และเพิ่มความดันให้กับแก๊ส จนอนุภาคใกล้ชิดกันมากขึ้น และกลายเป็นของเหลวในที่สุดนั่นเอง
- แข็งตัว (Fleezing) : เป็นการเปลี่ยนจากของเหลวมาเป็นของแข็ง ด้วยการให้อนุภาคของเหลวมีการคายความร้อนออกมา จนเริ่มมีการจับตัวกันเป็นผลึกมากขึ้น และจะกลายเป็นของแข็งในที่สุด เหมือนกับการที่เรานำน้ำไปใส่ช่องน้ำแข็งในตู้เย็น น้ำจะถูกทำให้คายความร้อน เพราะความเย็น และแข็งตัวเป็นน้ำแข็งในที่สุด
- การระเหิด (Sublimation) : เป็นกระบวนการที่ของแข็งเปลี่ยนเป็นแก๊สโดยไม่เป็นของเหลวก่อน จากการดูดความร้อนเข้าไปถึงระดับหนึ่ง ปกติแล้วของแข็งที่จะสามารถทำแบบนี้ได้จะเป็นสารเฉพาะเท่านั้น เช่น การบูรกับเกลือแกง เป็นต้น และยังสามารถทำให้แก๊สกลายเป็นของแข็ง โดยไม่ต้องเป็นของเหลวก่อน โดยใช้ความเย็น การทำแบบนี้เรียกว่า “การระเหิดกลับ (Deposition)”
เราได้ประโยชน์อะไรจากการเปลี่ยนแปลงของสสาร ?
หลังจากรู้จักกับสสารในสถานะต่าง ๆ และได้เห็นแล้วว่า มีการเปลี่ยนสถานะกันไปมาได้ ผ่านกระบวนการต่าง ๆ ค่อนข้างอิสระเลย แล้วเราจะได้อะไรจากการทำแบบนั้น ทุกวันนี้เราทำไปเพื่อประโยชน์อะไรบ้าง มาดูกัน
- เมื่อของแข็งกลายเป็นของเหลวอยู่รอบตัวเรามากกว่าที่คิด ไม่ว่าจะเป็นการทำให้น้ำแข็งละลายเพื่อกินน้ำ, การหล่อเทียน หรือการนำของแข็งมาละลายใส่แม่พิมพ์เพื่อทำงานต่อไปนั่นเอง
- การทำให้ของเหลวเป็นของแข็งเป็นสิ่งที่เราเห็นได้ชัดเจนที่สุด คือ การทำน้ำให้กลายเป็นน้ำแข็ง เพื่อให้เราได้ดื่มน้ำเย็น ๆ กัน หรือการทำไอศกรีม เป็นต้น
- เมื่อทำให้ของเหลวกลายเป็นแก๊ส จะทำให้เกิดประโยชน์ เช่น การใช้สารเคมีช่วยทำให้เกิดฝนเทียม เพื่อแก้ปัญหาในช่วงหน้าแล้งฝน
- การเปลี่ยนของสารจากของแข็งเป็นแก๊ส จะเห็นได้จากการทำการระเหิดของลูกเหม็น เพื่อให้เกิดการดับกลิ่น หรือทำให้มีกลิ่นหอม เป็นต้น
- การเปลี่ยนสถานะจากของเหลวกลายเป็นแก๊ส เช่น การต้มน้ำให้เดือดเพื่อฆ่าเชื้อโรค เป็นต้น
การเปลี่ยนสถานะของสสาร อาจมีความซับซ้อนมากกว่านี้ บทความนี้เป็นการอธิบายให้เด็ก ๆ พอเข้าใจในระดับประถมศึกษาเท่านั้น
บทความอื่น ๆ ที่น่าสนใจ
ห่วงโซ่อาหาร คืออะไร สำคัญกับระบบนิเวศแค่ไหน ความรู้เสริมสำหรับหนูน้อย
ระบบสุริยะ คืออะไร? เรียนรู้เรื่องราวของดาวเคราะห์ เสริมพัฒนาการเด็ก
รุ้งกินน้ำ เกิดจากอะไร ? การเกิดรุ้งกินน้ำ ปรากฏการณ์ธรรมชาติที่เด็ก ๆ ควรรู้ !
ที่มาข้อมูล : scimath,TruePlookpanya, 3