วันนี้มาเรียน SAT Chemistry กับเรื่อง Energy Change กันครับ การเปลี่ยนแปลงทางเคมีเสมอ เกิดจากมุมมองอันประกอบไปด้วย

1. ระบบ (System) คือ สิ่งที่เราให้ความสนใจ และ
2. สิ่งแวดล้อม (Surroundings) คือ สิ่งที่อยู่นอกเหนือขอบเขตที่เราสนใจ

ตัวอย่าง ในบทเรียน SAT Chemistry จะมีเรื่องการละลายของน้ำแข็ง (ระบบ คือ น้ำแข็ง และ สิ่งแวดล้อม คือ อากาศภายนอกหรือสิ่งอื่นที่ไม่ใช่น้ำแข็ง) ในวิชา SAT Chemistry เคมี ความรู้แขนงนี้ถูกต่อยอด ด้วยการนำหลักการทางความร้อนมาใช้พบว่า การเปลี่ยนแปลงทางเคมี โดยส่วนมากแล้ว จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงพลังงานตามมาเสมอ

เมื่อติว SAT Chemistry เราจะต้องเรียนรู้เรื่องการเปลี่ยนแปลงพลังงาน ที่เกิดขึ้นได้ทั้งหมด 2 แบบ ได้แก่

1. การคายพลังงาน (ภาพด้านซ้ายมือ) เกิดขึ้นเมื่อระบบปล่อยพลังงานออกมาสู่สิ่งแวดล้อม ทำให้พลังงานภายในระบบลดลง ส่งผลให้พลังงานของระบบ ณ จุดสุดท้าย มีค่าน้อยกว่า พลังงานของระบบ ณ จุดเริ่มต้น หรือ เขียนในรูปสูตรคำนวณได้ว่า E_final – E_initial = ∆E < 0 (ติดลบ)

ปฏิกิริยาเคมีที่มีการคายความร้อน จะเรียกว่า Exothermic reaction ตัวอย่าง การเผาไหม้เชื้อเพลิง, การต้มน้ำให้เดือด

2. การดูดพลังงาน (ภาพด้านขวามือ) เกิดขึ้นเมื่อระบบได้รับพลังงานจากสิ่งแวดล้อม ทำให้พลังงานภายในระบบเพิ่มขึ้น ส่งผลให้พลังงานของระบบ ณ จุดสุดท้าย มีค่ามากกว่า พลังงานของระบบ ณ จุดเริ่มต้น หรือ เขียนในรูปสูตรคำนวณได้ว่า E_final – E_initial = ∆E > 0 (เป็นบวก)

ปฏิกิริยาเคมีที่มีการดูดความร้อน จะเรียกว่า Endothermic reaction ตัวอย่าง การละลายน้ำตาล, การแช่ไอศกรีมในตู้เย็น

ข้อเสนอแนะ ∆E = 0 หมายความว่า ระบบไม่มีการเปลี่ยนแปลงพลังงาน

หลายคนที่อ่านมาถึงตรงนี้จะรู้สึกว่า ทำไมเนื้อหาง่ายมากแบบนี้จึงอยู่ในบทเรียน SAT Chemistry ดังนั้นจึงขอตั้งคำถามเพื่อวัดความเข้าใจ

เช่น เด็กโดนน้ำร้อนลวก เป็นการเปลี่ยนแปลงแบบดูดหรือคายความร้อน ? คำตอบที่ถูกต้อง คือ โจทย์ให้ข้อมูลไม่เพียงพอ

1. ถ้าสนใจเด็กเป็นหลัก แสดงว่า เด็ก คือ ระบบ และ น้ำร้อน คือ สิ่งแวดล้อม

เด็กได้รับความร้อนจากน้ำ แสดงว่าระบบได้รับความร้อน จึงเป็นกลไกการดูดความร้อน

2. ถ้าสนใจน้ำร้อนเป็นหลัก แสดงว่า น้ำร้อน คือ ระบบ และ เด็ก คือ สิ่งแวดล้อม

เด็กได้รับความร้อนจากน้ำ แสดงว่าสิ่งแวดล้อมได้รับความร้อนจากระบบ จึงเป็นกลไกการคายความร้อน

อย่างไรก็ตาม คำถามในข้อสอบวิชาเคมีย่อมสนใจ สารเคมีเป็นหลัก ดังนั้น น้ำร้อน จึงเป็นระบบ ทำให้คำตอบที่ถูกต้องมากกว่า คือ

กลไกการคายความร้อน

นอกจากนี้ในข้อสอบและบทเรียน SAT Chemistry นิยมใช้แผนภาพประกอบ

จากภาพทางด้านบนเห็นชัดได้ว่า น้ำเป็นระบบ (System) โดยทั้งสองภาพแสดงการเปลี่ยนแปลงทางความร้อน อันได้แก่

1. การตั้งน้ำร้อนทิ้งไว้ให้กลายเป็นน้ำอุ่นที่อุณหภูมิห้อง

กลไกทางความร้อน พบว่าเป็น กลไกการคายความร้อน

2. การตั้งน้ำเย็นที่มีน้ำแข็งทิ้งไว้ให้กลายเป็นน้ำอุ่นที่อุณหภูมิห้อง

กลไกทางความร้อน พบว่าเป็น กลไกการดูดความร้อน

ข้อสรุป จำไว้ว่า “ระบบร้อนขึ้น คือ ดูด ส่วนระบบเย็นลง คือ คาย”

เพียงเท่านี้เนื้อหาเรียน SAT Chemistry เรื่อง Energy change ก็ไม่ใช่เนื้อหายากอีกต่อไป