วัตถุประสงค์

1. เพื่อให้ผู้เรียนสามารถอธิบายการเกิดวัฏจักรของน้ำได้อย่างถูกต้อง

2.เพื่อให้ผู้เรียนบอกขั้นตอนของการเกิดวัฏจักรน้ำได้

3. ผู้เรียนสามารถระบุปรากฏการณ์ต่าง ๆ ในวัฏจักรน้ำได้

4. เพื่อให้ผู้เรียนเกิดการเรียนรู้ด้วยตนเอง และเข้าไปศึกษาทบทวนใน เรื่องวัฏจักรน้ำจาก WordPress โดยไม่จำกัดเวลา สถานที่ในการเรียน

การควบแน่น

การควบแน่น (condensation) คือ กระบวนการที่ก๊าซ แปรสภาพเป็นของเหลวการควบแน่นนั้น ส่วนใหญ่จะปรากฏให้เห็น ในการทดลองต่างๆที่เกี่ยวกับการควบแน่น และมักจะปรากฏในชีวิตประจำวัน เช่น การเกิดฝนนั่นเอง การควบแน่นนั้นเป็นปรากฏการณ์ที่ได้ให้เห็นกันบ่อยๆ การควบแน่นจะเกิดขึ้นในเมฆคิวมูโลนิมบัส เพราะในเมฆนั้นมีไอน้ำในอยู่ในเมฆมากและอุณหภูมิภายนอกนั้นสูงเลยเกิดกระบวนการควบแน่นขึ้นนั่นเอง

การควบแน่นแบบหยดน้ำ

ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในเมฆ

แกนการเกิดการควบแน่น

การะเหย

การระเหย (Evaporation)
ก่อนที่จะทราบความหมายของการระเหย ควรจะทราบความหมายของคำว่าการกลายเป็นไอก่อน
การกลายเป็นไอ (Vaporization) หมายถึง การที่ของเหลวเปลี่ยนสถานะกลายเป็นไอ เมื่อของเหลวได้รักพลังงานความร้อนพอที่จะทำให้โมเลกุลมีพลังงานจลน์สูงพอจนเอาชนะแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลได้ โมเลกุลก้อจะหลุดออกจากของเหลวกลายเป็นไอ ในทางตรงกันข้ามถ้าไอคายพลังงานความร้อนออกมา โมเลกุลก็จะมีพลังงานจลน์น้อยลง ทำให้โมเลกุลเคลื่อนที่ช้าลง ทำให้เกิดแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลมากขึ้น และในที่สุดจะสามารถทำให้โมเลกุลรวมกันเป็นสารในสถานะของเหลว การที่สารเปลี่ยนสถานะจากไอหรือแก็สเป็นของเหลว เรียกว่า การควบแน่น หรือการกลั่นตัว (Condensation)

การระเหย (Evaporation) หมายถึง การที่ของเหลวเปลี่ยนสถานะจากของเหลวกลายเป็นไออย่างช้าๆ และเกิดขึ้นเฉพาะผิวหน้าของของเหลวเท่านั้น นอกจากนั้นการระเหยยังสามารถเกิดได้ทุกๆ อุณหภูมิที่ยังมีของเหลวนั้นอยู่ เช่น น้ำสามารถระเหยได้ที่อุณหภูมิ 0-100๐C ที่ความดัน 1 บรรยากาศ

การใช้ทฤษฎีจลน์อธิบายปรากฏการณ์การระเหย

จากทฤษฎีจลน์ โมเลกุลของของเหลวเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา และเกิดการชนกันเอง ในการชนโมเลกุลของของเหลวจะมีการถ่ายเทพลังงานให้แก่กัน ภายหลังการชน บางโมเลกุลของของเหลวจะมีพลังงานจลน์น้อยลง และบางโมเลกุลมีพลังงานจลน์เพิ่มขึ้น ถ้าโมเลกุลที่มีพลังงานจลน์เพิ่มขึ้นอยู่ที่ผิวหน้าของของเหลวหรือสารรถเคลื่อนที่มาอยู่ที่ผิวหน้าได้ และสามารคเอาชนะแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลก้อจะหลุดออกจากผิวหน้าของของเหลวกลายเป็นไอ ซึ่งเรียกว่า การระเหย เนื่องจากโมเลกุลที่มีพลังงานจลน์สูงกลายเป็นไอ จึงทำให้พลังงานจลน์เฉลี่ยของของเหลวลดลง ของเหลวก้อจะดูดพลังงานจากสิ่งแวดล้อมเข้ามาแทนที่พลังงานที่เสียไปกับโมเลกุลที่กลายเป็นไอ และการระเหยเป็นปรากฏการณ์ซึ่งเกิดขึ้นไดทั้งอุณหภูมิสูงและอุณหภูมิต่ำ ตัวอย่างเช่น เมื่อเทเอทิลแอลกอฮอล์ใส่มือจะรู้สึกเย็น ทั้งนี้เพราะว่าเอทิลแอลกอฮอล์มีจุดเดือดต่ำระเหยได้ง่าย จึงดูดพลังงานความร้อนจากมือเราไปช่วยในการระเหย ทำให้มือเราเย็นลง

ปัจจัยที่มีผลต่อการระเหย

1. อุณหภูมิ
– ที่อุณหภูมิสูง ของเหลวจะระเหยได้มาก
– ที่อุณหภูมิต่ำ ของเหลวจะระเหยได้น้อย
2. ชนิดของของเหลว
– ของเหลวที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลมาก จะระเหยได้ยาก จึงระเหยได้น้อย
– ของเหลวที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลน้อย จะระเหยได้ง่าย จึงระเหยได้มาก
3. พื้นที่ผิวของของเหลว
– ของเหลวที่มีพื้นที่ผิวสัมผัสมาก จะระเหยได้มาก
– ของเหลวที่มีพื้นที่ผิวสัมผัสน้อย จะระเหยได้น้อย
4. ความดันบรรยากาศ
– ที่ความดันบรรยากาศสูง ของเหลวจะระเหยได้ยาก จึงระเหยได้น้อย
– ที่ความดันบรรยากาศต่ำ ของเหลวจะระเหยได้ง่าย จึงระเหยได้มาก
5. อากาศเหนือของเหลว
– บริเวณที่มีอากาศถ่ายเทหรือมีลมพัดตลอดเวลา ของเหลวจะระเหยได้มาก
– บริเวณที่ไม่มีอากาศถ่ายเทหรือไม่มีลมพัดตลอดเวลา ของเหลวจะระเหยได้น้อย
6. การคนหรือกวน เมื่อมีการคนหรือกวนของเหลวของเหลวนั้นก็จะระเหยได้เร็วขึ้น ดังนั้น ของเหลวหนึ่งๆ จะระเหยกลายเป็นไอได้เร็วขึ้นก็ต่อเมื่อ

– พื้นที่ผิวของของเหลวนั้นเพิ่มขึ้น
– ของเหลวนั้นมีอุณหภูมิสูงขึ้น
– ความดันของบรรยากาศเหนือของเหลวลดลง
– อากาศเหนือของเหลวมีการถ่ายเทตลอดเวลา เพื่อป้องกันการอิ่มตัวของไอ
– เมื่อมีการคนหรือกวนของเหลวนั้น

การเกิดฝน

ฝนตกเกิดจาก น้ำโดนความร้อนของแสงจากดวงอาทิตย์หรือความร้อนอื่นใดที่ใช้ในการต้มน้ำ จนทำให้ระเหยกลายเป็นไอน้ำ ลอยขึ้นไปในอากาศ เมื่อไอน้ำมากขึ้นจะรวมตัวกันเป็นละอองน้ำเล็กๆ ปริมาณของละอองน้ำยิ่งมากขึ้นเรื่อยๆก็จะรวมตัวกันเป็นเมฆฝน พอมากเข้าอากาศไม่สามารถพยุงละอองน้ำเหล่านี้ต่อไปได้ น้ำก็จะหล่นลงมายังผืนโลกให้เราเรียกขานกันว่าฝนตก วัฏจักรของน้ำที่เกิดขึ้น เป็นอย่างนี้มาตลอดตั้งแต่โลกใบกลมของเราเกิดขึ้นมา และคงดำเนินต่อไปเรื่อยๆชั่วกัปกัลป์
ฝนที่ตกลงมานั้นเป็นส่วนหนึ่งที่สำคัญของวัฏจักรของอุทกวิทยา ซึ่งน้ำจากผิวน้ำในมหาสมุทรระเหยกลายเป็นไอ ควบแน่นเป็นละอองน้ำในอากาศ ซึ่งรวมตัวกันเป็นเมฆ และในที่สุดตกลงมาเป็นฝน ไหลลงสู่แม่น้ำ ลำคลอง ไปสู่ทะเล มหาสมุทร และวนเวียนเช่นนี้เป็นวัฏจักรไม่สิ้นสุด
ปริมาณน้ำฝนนั้นวัดโดยใช้ มาตรวัดน้ำฝน โดยเป็นการวัดความลึกของน้ำที่ตกลงมาสะสมบนพื้นผิวเรียบ สามารถวัดได้ละเอียดถึง 0.25 มิลลิเมตร หรือ 0.01 นิ้ว บางครั้งใช้หน่วย ลิตรต่อตารางเมตร (1 L/m? = 1 mm)
เกิดจากอนุภาคของไอน้ำขนาดต่างๆในก้อนเมฆเมื่อมีขนาดใหญ่ขึ้นจนไม่สามารถลอยตัวอยู่ในก้อนเมฆได้ก็จะตกลงมาเป็นฝน ฝนจะตกลงมายังพื้นดินได้นั้นจะต้องมีเมฆเกิดในท้องฟ้าก่อน เมฆมีอยู่หลายชนิด มีเมฆบางชนิดเท่านั้นที่ทำให้มีฝนตก เราทราบแล้วว่าไอน้ำจะกลั่นตัวเป็นเมฆก็ต่อเมื่อมีอนุภาคกลั่นตัวเล็กๆอยู่เป็นจำนวนมากเพียงพอและไอน้ำจะเกาะตัวบนอนุภาคเหล่านี้รวมกันทำให้เกิด เป็นเมฆ เมฆจะกลั่นตัวเป็นน้ำฝนได้ก็ต้องมีอนุภาคแข็งตัว(Freezing nuclei) หรือเม็ดน้ำขนาดใหญ่ซึ่งจะดึงเม็ดน้ำขนาดเล็กมารวมตัว กันจนเป็นเม็ดฝน สภาวะของน้ำที่ตกลงมาจากท้องฟ้าอาจเป็นลักษณะของฝน,ฝนละอองหิมะหรือลูกเห็บซึ่งเรารวมเรียกว่าน้ำฟ้าจะตกลง มาในลักษณะไหนขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของอากาศในพื้นที่นั้นๆ น้ำฟ้าต้องเกิดจากเมฆ ไม่มีเมฆไม่มีน้ำฟ้าแต่เมื่อมีเมฆไม่จำเป็นต้องมีน้ำฟ้า เสมอไปเพราะเมฆหลายชนิดที่่ลอยอยู่เฉยๆไม่ตกลงมา มีเมฆบางชนิดเท่านั้นที่ทำให้เกิดน้ำฟ้า
โดยปกติแล้ว ฝนจะมีค่า pH ต่ำกว่า 6 เล็กน้อย เนื่องมาจากการรับเอาคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศเข้ามาซึ่งทำให้ส่งผลเป็นกรดคาร์บอนิก ในพื้นที่ที่เป็นทะเลทรายนั้นฝุ่นในอากาศจะมีปริมาณแคลเซียมคาร์บอเนตสูง ซึ่งส่งผลต่อต้านความเป็นกรด ทำให้ฝนนั้นมีค่าเป็นกลาง หรือ แม้กระทั่งเป็นเบส ฝนที่มีค่า pH ต่ำกว่า 5.6 นั้นถึอว่าเป็น ฝนกรด (acid rain)

ความหมาย

ความหมายวัฏจักรน้ำ คือ การหมุนเวียนเปลี่ยนแปลงของน้ำซึ่งเป็นปรากฏการณ์ ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ โดยเริ่มต้นจากน้ำในแหล่งน้ำต่าง ๆ เช่น ทะเล มหาสมุทร แม่น้ำ ลำคลองหนอง บึง ทะเลสาบ จากการคายน้ำของพืช จากการขับถ่ายของเสียของสิ่งมีชีวิต และจากกิจกรรมต่าง ๆ ที่ใช้ในการดำรงชีวิตของมนุษย์ ระเหยขึ้นไปในบรรยากาศ กระทบความเย็นควบแน่นเป็นละอองน้ำเล็ก ๆ เป็นก้อนเมฆ ตกลงมาเป็นฝนหรือลูกเห็บสู่พื้นดินไหลลงสู่แหล่งน้ำต่าง ๆ หมุนเวียนอยู่เช่นนี้เรื่อยไป

การเกิดวัฎจักรของน้ำตามธรรมชาติแบ่งออกเป็น 4 ขั้นตอน

1. การระเหย (evaporation)
หมายถึง การที่น้ำในแหล่งน้ำ เช่น แม่น้ำ ทะเล และมหาสมุทร ฯลฯ กลายเป็นไอเมื่อได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์

2. การควบแน่น (condensation)
หมายถึง การที่ไอน้ำในบรรยากาศเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวในรูปของเมฆเมื่อได้รับความเย็น

3. การเกิดฝนตก (precipitation)
หมายถึง ปรากฏการณ์ของการเกิดการรวมตัวของน้ำในอากาศ เกิดเป็นฝนและหิมะตกสู่พื้นโลก ซึ่งส่วนใหญ่ตกลงสู่พื้นที่มหาสมุทร นอกจากนั้นตกลงมาในรูปของฝนและหิมะและบางส่วนก็ซึมลงดินและไหลลงสู่แหล่งน้ำต่างๆ

4. การรวมตัวของน้ำ (collection)
หมายถึง การที่น้ำไหลรวมกันสู่แหล่งน้ำ เช่น แม่น้ำ ทะเล หรือ มหาสมุทร ที่เป็นแหล่งอุปโภคและบริโภคของมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ต่อไป

การรวมตัวของน้ำ

คือ การที่น้ำไหลรวมกันสู่แหล่งน้ำ เช่น แม่น้ำ ทะเล หรือ มหาสมุทร ที่เป็นแหล่งอุปโภคและบริโภคของมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ต่อไป
ก็เกิดจากการหมุนเวียนของน้ำนั้นเอง

ความร้อนจากดวงอาทิตย์ทำให้เกิดการระเหยของน้ำจากแหล่งน้ำ กลายเป็นไอน้ำขึ้นสู่บรรยากาศ ถูกกระทบด้วยความเย็นเกิดการควบแน่นจับกันเป็นก้อนเมฆ ตกลงมาเป็นฝนไหลลงสู่แหล่งน้ำต่างๆ และจะมีการวนแบบนี้ไปเรื่อยๆ

เฉลยแบบฝึกหัด

เฉลยแบบฝึกหัด
คำชี้แจง ให้นักเรียนบอกหมายเลขแต่ล่ะตำแหน่ง ว่าเป็นขั้นตอนใดของการเกิดวัฎน้ำ

จุดที่ 1. ดวงอาทิตย์
จุดที่ 2. ก้อนเมฆ
จุดที่ 3. ไอน้ำ
จุดที่ 4. ฝน
จุดที่ 5. ระเหย

แบบฝึกหัด

แบบฝึกหัด
คำชี้แจง ให้นักเรียนบอกหมายเลขแต่ล่ะตำแหน่ง ว่าเป็นขั้นตอนใดของการเกิดวัฎน้ำ

จุดที่ 1. ……….. จุดที่ 4. ……….
จุดที่ 2. ……….. จุดที่ 5. ……….
จุดที่ 3. ………

ความหมาย