Skip to content · ⁨ข้ามไปยังเนื้อหา⁩

States of matter · ⁨สถานะของสาร⁩

IGCSE Chemistry · ⁨Chemistry IGCSE⁩ · Topic 1 · ⁨หัวข้อ 1⁩

Video lesson for this topic · ⁨บทเรียนวิดีโอสำหรับหัวข้อนี้⁩ Open the video page · ⁨เปิดหน้าวิดีโอ⁩
13:32

สถานะของสสาร

นั่งอยู่ในห้องขณะที่มีใครสักคนชงกาแฟอยู่ข้างเคียง เมื่อไม่กี่วินาทีต่อมา คุณก็สามารถดมกลิ่นมันได้ แม้จะอยู่ข้ามห้องไปก็ตาม ทำไมถึงเป็นเช่นนั้น? ทุกสิ่งทุกอย่างรอบตัวคุณประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กมาก…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨การบรรยายภาษาอังกฤษ · คำบรรยายภาษาอังกฤษ + 中文 ลอยตัวบนภาพ⁩

1.1

The three states of matter · ⁨สภาวะของสสารทั้งสาม⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
Core Supplement
1 State the distinguishing properties of solids, liquids and gases
2 Describe the structures of solids, liquids and gases in terms of particle separation, arrangement and motion
3 Describe changes of state in terms of melting, boiling, evaporating, freezing and condensing 5 Explain changes of state in terms of kinetic particle theory, including the interpretation of heating and cooling curves
4 Describe the effects of temperature and pressure on the volume of a gas 6 Explain, in terms of kinetic particle theory, the effects of temperature and pressure on the volume of a gas
ไทย
แก่น เพิ่มเติม
1 ระบุคุณสมบัติเฉพาะของ ของแข็ง, ของเหลว และ แก๊ส
2 อธิบายโครงสร้างของของแข็ง, ของเหลว และแก๊ส ในแง่ของ ระยะห่างระหว่างอนุภาค, การจัดเรียง และ การเคลื่อนที่
3 อธิบาย การเปลี่ยนสถานะ ในแง่ของ การหลอมเหลว, การเดือด, การระเหย, การแข็งตัว และ การควบแน่น 5 อธิบายการเปลี่ยนสถานะในแง่ของ ทฤษฎีอนุภาคจลน์, รวมถึงการตีความ กราฟความร้อนและความเย็น
4 อธิบายผลของ อุณหภูมิ และ ความดัน ต่อ ปริมาตรของแก๊ส 6 อธิบายในแง่ของ ทฤษฎีอนุภาคจลน์ ว่าอุณหภูมิและความดันมีผลต่อปริมาตรของแก๊สอย่างไร

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English
Solid, liquid, gas: particle motion

Everything around you is made of tiny particles 粒子 — these can be atoms 原子, molecules 分子, or ions 离子. The kinetic particle theory 粒子动理论 says these particles are always moving. How close the particles are, how they are arranged, and how they move decides whether matter is a solid 固体, a liquid 液体, or a gas 气体.

Properties you can observe

You do not need a microscope to tell the three states apart. They behave in different ways:

  • A solid has a fixed shape and a fixed volume 体积. It does not flow and you cannot compress 压缩 it (squeeze it smaller).
  • A liquid has a fixed volume but no fixed shape. It flows and takes the shape of its container. It is almost impossible to compress.
  • A gas has no fixed shape and no fixed volume. It flows and spreads out to fill the whole container. A gas is easy to compress.

The table below sums up these properties. Density 密度 means how much mass 质量 is packed into a given volume.

Property Solid Liquid Gas
Shape fixed takes the shape of the container fills the whole container
Volume fixed fixed fills the whole container
Can it be compressed? no almost none yes, easily
Does it flow? no yes yes
Density high high low

The particle picture

The kinetic particle theory explains these properties by looking at three things: the separation 间距 of the particles (how far apart they are), their arrangement 排列 (the pattern), and their motion 运动 (how they move).

Solid Liquid Gas
Separation touching, very close close together far apart
Arrangement regular 规则 pattern random, no pattern random, no pattern
Motion vibrate 振动 about fixed positions move and slide past each other move quickly in all directions

Strong forces of attraction 引力 hold the particles together. In a solid these forces are strong enough to hold every particle in place, so a solid keeps its shape. In a liquid the forces are weaker, so particles can move around. In a gas the particles move so fast that the forces hardly act at all, so the gas spreads out.

ไทย
ของแข็ง, ของเหลว, ก๊าซ: การเคลื่อนที่ของอนุภาค

ทุกสิ่งรอบตัวคุณทำจาก อนุภาค เล็กมาก — ซึ่งอาจเป็น อะตอม, โมเลกุล, หรือ ไอออน ทฤษฎีอนุภาคจลน์ระบุว่าอนุภาคเหล่านี้มีการเคลื่อนไหวตลอดเวลา ความใกล้ชิดของอนุภาค รูปแบบการจัดเรียง และการเคลื่อนที่ของอนุภาคเป็นตัวกำหนดว่าสสารนั้นจะเป็น ของแข็ง, ของเหลว, หรือ ก๊าซ

คุณสมบัติที่คุณสังเกตได้

คุณไม่จำเป็นต้องใช้กล้องจุลทรรศน์เพื่อแยกแยะสภาวะทั้งสาม ออกจากกัน—they behaves differently:

  • ของแข็งมีรูปร่างตายตัวและมี ปริมาตร ที่แน่นอน มันไม่ไหลและไม่สามารถ บีบอัด ได้ (บีบให้เล็กลง)
  • ของเหลวมีปริมาตรที่แน่นอนแต่ไม่มีรูปร่างตายตัว มันไหลและ conform กับรูปร่างของภาชนะ几乎 impossible to compress.
  • ก๊าซไม่มีรูปร่างตายตัวและไม่มีปริมาตรที่แน่นอน มันไหลและกระจายตัวเต็มภาชนะ ก๊าซบีบอัดได้ง่าย

ตารางด้านล่างสรุปคุณสมบัติเหล่านี้ ความหนาแน่น หมายถึงปริมาณ มวล ที่อัดอยู่ในปริมาตรที่กำหนด

คุณสมบัติ ของแข็ง ของเหลว ก๊าซ
รูปร่าง ตายตัว conform กับรูปร่างภาชนะ เติมเต็มภาชนะทั้งหมด
ปริมาตร ตายตัว ตายตัว เติมเต็มภาชนะทั้งหมด
บีบอัดได้หรือไม่? ไม่ เกือบไม่ได้ ได้, ง่าย
ไหลได้หรือไม่? ไม่ ได้ ได้
ความหนาแน่น สูง สูง ต่ำ

ภาพของอนุภาค

ทฤษฎีอนุภาคจลน์อธิบายคุณสมบัติเหล่านี้โดยพิจารณาสามอย่าง: ระยะห่าง ของอนุภาค (ว่าอยู่ห่างกันเท่าไร), การจัดเรียง (รูปแบบ), และ การเคลื่อนที่ (วิธีการเคลื่อนที่)

ของแข็ง ของเหลว ก๊าซ
การแยกตัว สัมผัสกัน, ใกล้กันมาก อยู่ชิดกัน แยกห่างกัน
การจัดเรียง รูปแบบที่เป็นระเบียบ สุ่ม, ไม่มีรูปแบบ สุ่ม, ไม่มีรูปแบบ
การเคลื่อนที่ สั่น ในตำแหน่งคงที่ เคลื่อนที่และเลื่อนผ่านกัน เคลื่อนที่เร็วในทุกทิศทาง

แรงดึงดูด ที่แข็งแรงยึดอนุภาคไว้ด้วยกัน ในของแข็งแรงเหล่านี้มีมากพอที่จะยึดอนุภาคแต่ละตัวไว้ที่ตำแหน่ง ทำให้ของแข็งรักษารูปร่างไว้ ในของเหลวแรงอ่อนกว่า ดังนั้นอนุภาคจึงเคลื่อนที่ได้อิสระ ในก๊าซอนุภาคเคลื่อนที่เร็วมากจนแรงแทบจะไม่ทำงานเลย ทำให้ก๊าซกระจายตัว

แผนภาพอนุภาคของของแข็ง ของเหลว และก๊าซ: ของแข็งเป็นตารางจัดเรียงแบบเป็นระเบียบ, ของเหลวอยู่ใกล้กันแต่สุ่ม, ก๊าซกระจายตัว thưaๆ
อนุภาคจัดเรียงแน่นและเป็นระเบียบในของแข็ง หนาแน่นและไม่เป็นระเบียบในของเหลว และห่างกันมากในแก๊ส
Explore · ⁨สำรวจ⁩

States of matter · ⁨สถานะของสาร⁩

Heat the box and watch the particles break free: a vibrating solid melts to a flowing liquid, then spreads out as a gas. Same particles — just more energy. · ⁨ให้ความร้อนกับกล่องแล้วดูอนุภาคหลุดออก: ของแข็งที่สั่นสะเทือนจะหลอมเหลวกลายเป็นของเหลวไหล ไหลกระจายตัวเป็นแก๊ส อนุภาคเดิม — เพียงแต่มีพลังงานมากขึ้น ⟦⟧.⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
particles/ˈpɑːtɪklz/ อนุภาค
atoms/ˈætəmz/ อะตอม
molecules/ˈmɒlɪkjuːlz/ โมเลกุล
ions/ˈaɪɒnz/ ไอออน
kinetic particle theory/kɪˈnetɪk ˈpɑːtɪkl ˈθɪəri/ ทฤษฎีอนุภาคจลน์
compress/kəmˈpres/ อัด
density/ˈdensɪti/ ความหนาแน่น
mass/mæs/ มวล
separation/ˌsepəˈreɪʃn/ การแยกสาร
arrangement/əˈreɪndʒmənt/ การจัดวาง
motion/ˈməʊʃn/ การเคลื่อนที่
regular/ˈreɡjʊlə/ สม่ำเสมอ
vibrate/vaɪˈbreɪt/ สั่นสะเทือน
forces of attraction/ˈfɔːsɪz ɒv əˈtrækʃn/ แรงดึงดูด
melting/ˈmeltɪŋ/ การหลอมละลาย
freezing/ˈfriːzɪŋ/ การแช่แข็ง
evaporating/ɪˈvæpəreɪtɪŋ/ การระเหย
boiling/ˈbɔɪlɪŋ/ จุดเดือด
condensing/kənˈdensɪŋ/ การควบแน่น
melting point/ˈmeltɪŋ pɔɪnt/ จุดหลอมเหลว
boiling point/ˈbɔɪlɪŋ pɔɪnt/ จุดเดือด
1.1

Changes of state · ⁨การเปลี่ยนสถานะ⁩

English

When you heat or cool a substance, it can change from one state to another. You must know the name of each change.

Change What happens Name
solid → liquid melting 熔化 melting
liquid → solid freezing 凝固 freezing
liquid → gas (at the surface, below the boiling point) evaporating 蒸发 evaporation
liquid → gas (all through the liquid) boiling 沸腾 boiling
gas → liquid condensing 凝结 condensation

A pure solid melts at one fixed temperature, the melting point 熔点. A pure liquid boils at one fixed temperature, the boiling point 沸点. The same substance freezes at its melting point and condenses at its boiling point.

A few substances change straight from solid to gas without melting first. This is called sublimation 升华. In the photo below, warmed solid iodine in a beaker turns directly into a purple gas; the gas then cools on the round flask of ice above and turns back into a solid.

Explaining changes of state with the particle theory

Each change of state is really a change in the energy 能量 of the particles.

  • When you heat a solid, the particles gain energy and vibrate faster. At the melting point the particles have enough energy to break away from their fixed places and slide around — the solid melts.
  • When you heat a liquid, the particles move faster. At the boiling point they have enough energy to fully escape the forces of attraction and become a gas.
  • Cooling does the opposite. The particles lose energy, move more slowly, and the forces of attraction pull them back together.

During a change of state the energy goes into breaking the forces of attraction, not into making the particles move faster. This is why the temperature stays the same while a substance is melting or boiling.

Heating and cooling curves

A heating curve 加热曲线 is a graph of temperature against time as you heat a substance steadily. A cooling curve 冷却曲线 is the same graph as the substance cools.

On a heating curve there are two flat (level) parts:

  • The first flat part is at the melting point. Here solid and liquid are both present. The heat energy breaks the forces holding the solid together, so the temperature does not rise.
  • The second flat part is at the boiling point. Here liquid and gas are both present, and the temperature again stays constant.

A cooling curve is the reverse. It has a flat part at the boiling point (the gas condenses) and a flat part at the melting point (the liquid freezes). As the particles slow down, thermal energy 热能 is released to the surroundings.

ไทย
ลูกน้ำแข็งละลายในแก้ว
น้ำแข็งละลายเป็นน้ำ: การเปลี่ยนสถานะเมื่อของแข็งถูกทำให้ร้อน

เมื่อคุณให้ความร้อนหรือทำให้เย็นสารหนึ่ง มันสามารถเปลี่ยนจากสภาวะหนึ่งไปยังอีกสภาวะหนึ่ง คุณต้องรู้ชื่อของการเปลี่ยนแปลงแต่ละชนิด

การเปลี่ยนแปลง เกิดอะไรขึ้น ชื่อ
ของแข็ง → ของเหลว ละลาย การละลาย
ของเหลว → ของแข็ง แข็งตัว การแข็งตัว
ของเหลว → ก๊าซ (ที่พื้นผิว, ต่ำกว่าจุดเดือด) ระเหย การระเหย
ของเหลว → ก๊าซ (ทั่วทั้งของเหลว) เดือด การเดือด
ก๊าซ → ของเหลว ควบแน่น การควบแน่น

ของบริสุทธิ์จะละลายที่อุณหภูมิตายตัวหนึ่ง ซึ่งเรียกว่า จุดหลอมเหลว ของบริสุทธิ์จะเดือดที่อุณหภูมิตายตัวหนึ่ง ซึ่งเรียกว่า จุดเดือด สารเดียวกันจะแข็งตัวที่จุดหลอมเหลวและควบแน่นที่จุดเดือด

ของแข็ง, ของเหลว และก๊าซ เชื่อมต่อกันด้วยลูกศร: การละลายและการเดือดไปทางหนึ่ง, การแข็งตัวและการควบแน่นย้อนกลับ
การให้ความร้อน: ของแข็ง → ของเหลว → ก๊าซ; การทำให้เย็นจะย้อนกลับทุกการเปลี่ยนแปลง

สารบางชนิดเปลี่ยนตรงจากของแข็งเป็นก๊าซโดยไม่ละลายก่อน นี่คือ การระเหยด ในภาพด้านล่าง แร่ไอโอดีนแข็งที่ถูกทำให้ร้อนใน beker เปลี่ยนเป็นก๊าซสีม่วงโดยตรง; จากนั้นก๊าซจะเย็นลงบนขวดกลมที่มีน้ำแข็งด้านบนและกลับกลายเป็นของแข็งอีกครั้ง

beker ของแร่ไอโอดีนแข็งบนเตาความร้อนเต็มไปด้วยก๊าซไอโอดีนสีม่วงสดใส, พร้อมขวดที่มีน้ำแข็งวางอยู่บน頂 where the gas turns back to a solid
ไอโอดีนของแข็งที่อุ่นขึ้นเปลี่ยนเป็นแก๊สสีม่วงโดยตรง (การระเหิด)
ก้อนน้ำแข็งแห้งปล่อยควันขาวหนาเมื่อเปลี่ยนเป็นก๊าซโดยตรง
ตัวอย่างในชีวิตประจำวัน: น้ำแข็งแห้งคือคาร์บอนไดออกไซด์แข็ง และมันก็ระเหยดเช่นกัน — มันไม่เคยทิ้งแอ่งน้ำ

อธิบายการเปลี่ยนสถานะด้วยทฤษฎีอนุภาค

การเปลี่ยนสถานะแต่ละชนิดแท้จริงแล้วเป็นการเปลี่ยนแปลงใน พลังงาน ของอนุภาค

  • เมื่อคุณให้ความร้อนของแข็ง อนุภาคจะได้รับพลังงานและ สั่น เร็วขึ้น ที่จุดหลอมเหลว อนุภาคจะมีพลังงานเพียงพอที่จะหลุดออกจากตำแหน่งเดิมและเลื่อนรอบๆ — ของแข็งละลาย
  • เมื่อคุณให้ความร้อนของเหลว อนุภาคเคลื่อนที่เร็วขึ้น ที่จุดเดือด они имеют достаточно энергии чтобы逃脱 attractive forces иกลายเป็นก๊าซ
  • การทำให้เย็นทำในทางตรงกันข้าม อนุภาคสูญเสียพลังงาน เคลื่อนที่ช้าลง และแรงดึงดูดดึงพวกเขากลับมา together again

ระหว่างการเปลี่ยนสถานะ พลังงานจะถูกนำไป用於การ overcome attractive forces, ไม่ใช่用于ทำให้อนุภาคเคลื่อนที่เร็วขึ้น นี่คือเหตุผลที่อุณหภูมิคงที่ขณะสารกำลังละลายหรือเดือด

กราฟการให้ความร้อนและการทำให้เย็น

กราฟการให้ความร้อน คือกราฟของอุณหภูมิเทียบกับเวลา當你 steadily heat a substance. กราฟการทำให้เย็น คือกราฟเดียวกันเมื่อสารเย็นลง

บนกราฟการให้ความร้อนจะมีสองส่วนราบ (ระดับ):

  • ส่วนราบแรกอยู่ที่ จุดหลอมเหลว此处ของแข็งและของเหลวอยู่ร่วมกัน พลังงานความร้อนทำลายแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาค ทำให้อุณหภูมิไม่เพิ่มขึ้น
  • ส่วนราบที่สองอยู่ที่ จุดเดือด此处ของเหลวและแก๊สอยู่ร่วมกัน และอุณหภูมิต่อให้คงที่

กราฟความเย็นเป็นภาพกลับด้าน มีส่วนราบที่จุดเดือด (แก๊สควบแน่น) และส่วนราบที่จุดหลอมเหลว (ของเหลวแข็งตัว) เมื่ออนุภาคเคลื่อนที่ช้าลง พลังงานความร้อนจะถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม

กราฟการให้ความร้อนของอุณหภูมิเทียบกับเวลา, สูงขึ้นแล้วราบที่จุดหลอมเหลว, สูงขึ้นแล้วราบที่จุดเดือด, จากนั้นสูงขึ้นอีกครั้ง
อุณหภูมิคงที่ที่จุดหลอมเหลวและจุดเดือดขณะแรงดึงดูดถูกทำลาย
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Heating a substance through its states · ⁨การให้ความร้อนแก่สารผ่านสถานะต่างๆ⁩

Step up the temperature. Adding heat gives the particles more energy until they break free — and the temperature pauses at each change of state while the energy does that work. · ⁨เพิ่มอุณหภูมิขึ้น การเพิ่มความร้อนให้พลังงานแก่อนุภาคจนพวกเขาหลุดออก — และอุณหภูมิจะหยุดนิ่งในช่วงการเปลี่ยนสถานะแต่ละครั้งขณะที่พลังงานทำงานนั้น ⟦⟧.⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
solid/ˈsɒlɪd/ ของแข็ง
liquid/ˈlɪkwɪd/ ของเหลว
gas/ɡæs/ แก๊ส
sublimation/ˌsʌblɪˈmeɪʃn/ การแปลงสภาพ (Sublimation)
energy/ˈenədʒi/ พลังงาน
heating curve/ˈhiːtɪŋ kɜːv/ กราฟความร้อน
cooling curve/ˈkuːlɪŋ kɜːv/ กราฟความเย็น
thermal energy/ˈθɜːml ˈenədʒi/ 热能
1.1

Gases: temperature, pressure and volume · ⁨แก๊ส: อุณหภูมิ ความดัน และปริมาตร⁩

English

A gas pushes on the walls of its container. This push, spread over the area of the wall, is the pressure 压强 of the gas. Pressure comes from the gas particles hitting the walls.

Effect of temperature

If you heat a fixed mass of gas while keeping the pressure the same, its volume increases.

Using the particle theory: heating gives the particles more kinetic energy 动能, so they move faster. They hit the walls harder and more often. To keep the pressure the same, the gas must take up more space, so the volume gets bigger.

If instead the volume is fixed (a sealed, rigid container), heating the gas makes the pressure rise, because the faster particles collide 碰撞 with the walls harder and more often.

Effect of pressure

If you increase the pressure on a fixed mass of gas while keeping the temperature the same, its volume decreases. Squeezing the gas into a smaller space means the particles hit the walls more often, which is what a higher pressure means.

ไทย

แก๊สผลักผนังภาชนะ แรงผลักนี้กระจายบนพื้นที่ของผนังคือ ความดัน ของแก๊ส ซึ่งเกิดจากอนุภาคแก๊สชนกับผนัง

ผลของอุณหภูมิ

หากคุณให้ความร้อนแก๊สที่มีมวลคงที่โดยรักษาความดันไว้เท่าเดิม ปริมาตรจะเพิ่มขึ้น

แก๊สที่ถูกทำให้ร้อน: อนุภาคเคลื่อนที่เร็วขึ้นใช้พื้นที่มากขึ้นที่ความดันคงที่
แก๊สที่ถูกความร้อน: อนุภาคเคลื่อนที่เร็วขึ้นกระจายตัวและใช้พื้นที่มากขึ้น

โดยใช้ทฤษฎีอนุภาค: การให้ความร้อนเพิ่ม พลังงานจลน์ ให้แก่อนุภาค ทำให้เคลื่อนที่เร็วขึ้น ชนผนังแรงขึ้นและบ่อยขึ้น เพื่อรักษาความดันให้คงที่ แก๊สต้องใช้พื้นที่มากขึ้น ดังนั้นปริมาตรจึงใหญ่ขึ้น

หากในทางกลับกันปริมาตรคงที่ (ภาชนะปิดทึบแข็ง), การให้ความร้อนแก๊สจะทำให้ความดันเพิ่มขึ้น เพราะอนุภาคที่เคลื่อนที่เร็วขึ้น ชน กับผนังแรงขึ้นและบ่อยขึ้น

ผลของความดัน

หากคุณเพิ่มความดันต่อแก๊สที่มีมวลคงที่โดยรักษาอุณหภูมิไว้เท่าเดิม ปริมาตรจะลดลง การบีบแก๊สให้อยู่ในพื้นที่เล็กกว่าหมายความว่าอนุภาคชนกับผนังบ่อยขึ้น ซึ่งเป็นความหมายของความดันที่สูงขึ้น

ที่อุณหภูมิเดียวกัน การบีบแก๊สให้อยู่ในปริมาตรเล็กกว่าทำให้อนุภาคอยู่ใกล้กันมากขึ้นจนชนกับผนังบ่อยขึ้น ซึ่งคือความดันที่สูงขึ้น
การบีบแก๊สให้อยู่ในปริมาตรเล็กกว่าทำให้อนุภาคชนกับผนังบ่อยขึ้น จึงทำให้ความดันเพิ่มขึ้น
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Gases, pressure & volume · ⁨แก๊ส ความดัน & ปริมาตร⁩

p = k / V

Squeeze the volume and the pressure rises (Boyle's law). · ⁨บีบ ปริมาตร แล้ว ความดัน จะเพิ่มขึ้น (กฎของโบয়েล) ⟦⟧.⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
volume/ˈvɒljuːm/ ปริมาตร
pressure/ˈpreʃə/ ความดัน
kinetic energy/kɪˈnetɪk ˈenədʒi/ พลังงานจลน์
collide/kəˈlaɪd/ ชนกัน
1.2

Diffusion · ⁨การแพร่ (Diffusion)⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
Core Supplement
1 Describe and explain diffusion in terms of kinetic particle theory 2 Describe and explain the effect of relative molecular mass on the rate of diffusion of gases
ไทย
แก่น เพิ่มเติม
1 อธิบายและอธิบาย การแพร่กระจาย ในแง่ของ ทฤษฎีอนุภาคจลน์ 2 อธิบายและอธิบายผลของ มวลโมเลกุลสัมพัทธ์ ต่อ อัตราการแพร่กระจาย ของแก๊ส

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English
Diffusion: random motion, one-way flow

Diffusion 扩散 is the spreading of particles from a region where they are crowded to a region where they are spread out — that is, from high concentration 浓度 to low concentration. It happens because particles are always moving in random directions.

Diffusion explains why you can smell food from across a room: the smell particles move and mix with the air until they reach your nose. Diffusion happens in gases and in liquids, but not in solids, because solid particles cannot move from place to place.

Rate of diffusion and molecular mass

Lighter gas particles move faster than heavier ones at the same temperature. So a gas with a smaller relative molecular mass 相对分子质量 (a smaller mass for each molecule) has a faster rate 速率 of diffusion.

A classic experiment shows this. Cotton wool soaked in ammonia 氨气 ($\text{NH}_3$) is put at one end of a long glass tube. Cotton wool soaked in hydrogen chloride 氯化氢 ($\text{HCl}$) is put at the other end. Both gases diffuse along the tube and meet to form a white ring of ammonium chloride 氯化铵 ($\text{NH}_4\text{Cl}$).

$$\text{NH}_3 + \text{HCl} \rightarrow \text{NH}_4\text{Cl}$$

Ammonia has $M_r = 17$ and hydrogen chloride has $M_r = 36.5$. Ammonia is lighter, so it diffuses faster and travels further along the tube. The white ring forms nearer the hydrogen chloride end.

Worked example. Bromine ($M_r = 160$) and ammonia ($M_r = 17$) are released at the same moment from opposite ends of a long tube. Which travels further before they meet? Compare the relative molecular masses. Ammonia's $M_r$ is far smaller, so its molecules move faster at the same temperature and it diffuses more quickly. Ammonia therefore travels the greater distance, and the two gases meet nearer the bromine end. The rule is always "lighter means faster" - argue from $M_r$, never from how big the formula looks on paper.

ไทย
การแพร่กระจาย: การเคลื่อนที่แบบสุ่ม, กระแสการไหลทางเดียว

การแพร่คือการกระจายตัวของอนุภาคจากบริเวณที่หนาแน่นไปยังบริเวณที่บาง—that คือ จาก ความเข้มข้นสูงไปต่ำ เกิดขึ้นเนื่องจากอนุภาคเคลื่อนที่ไปในทิศทางสุ่มตลอดเวลา

อนุภาคที่หนาแน่นด้านหนึ่งของกล่องกระจายออกไปตามเวลาจนเติมเต็มกล่องอย่างสม่ำเสมอ เคลื่อนที่จากความเข้มข้นสูงไปต่ำ
อนุภาคแพร่จากความเข้มข้นสูงไปต่ำจนกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ

การแพร่อธิบายได้ว่าทำไมคุณจึงสามารถดมกลิ่นอาหารได้จากระยะไกลในห้อง: อนุภาคกลิ่นเคลื่อนที่และผสมกับอากาศจนถึงจมูกของคุณ การแพร่เกิดขึ้นในแก๊สและของเหลว แต่ไม่เกิดขึ้นในของแข็ง เนื่องจากอนุภาคของแข็งไม่สามารถเคลื่อนที่เปลี่ยนตำแหน่งได้

อัตราการแพร่และมวลโมเลกุล

อนุภาคแก๊สที่มีน้ำหนักเบากว่าเคลื่อนที่เร็วกว่าอนุภาคหนักกว่าที่อุณหภูมิเดียวกัน ดังนั้นแก๊สที่มี มวลโมเลกุลสัมพัทธ์ น้อยกว่า (มวลของแต่ละโมเลกุลน้อยกว่า) จะมี อัตราการแพร่ ที่เร็วขึ้น

การทดลองคลาสสิกแสดงให้เห็นสิ่งนี้ สำลีชุบ แอมโมเนีย ($\text{NH}_3$) วางที่ปลายหนึ่งของหลอดแก้วยาว สำลีชุบ ไฮโดรเจนคลอไรด์ ($\text{HCl}$) วางที่อีกปลายทั้งสองแก๊สแพร่ไปตามหลอดและพบกันเพื่อสร้างวงแหวนสีขาวของ แอมโมเนียมคลอไรด์ ($\text{NH}_4\text{Cl}$)

$$\text{NH}_3 + \text{HCl} \rightarrow \text{NH}_4\text{Cl}$$

แอมโมเนียมี $M_r = 17$ และไฮโดรเจนคลอไรด์มี $M_r = 36.5$ แอมโมเนียมีน้ำหนักเบากว่าดังนั้นจึงแพร่เร็วขึ้นและเดินทางไกลกว่าตามหลอด วงแหวนสีขาวจึงเกิดขึ้นใกล้ปลายไฮโดรเจนคลอไรด์มากขึ้น

หลอดแก้วยาวที่มีแอมโมเนียแพร่เข้ามาทางซ้ายและไฮโดรเจนคลอไรด์ทางขวา; พวกเขาพบกันเพื่อสร้างวงแหวนสีขาวใกล้ปลายไฮโดรเจนคลอไรด์มากขึ้น
แอมโมเนีย ($M_r=17$) มีน้ำหนักเบากว่าดังนั้นจึงแพร่เร็วและไกลกว่า; วงแหวนสีขาวเกิดขึ้นใกล้ปลาย HCl มากขึ้น

ตัวอย่างคำนวณ. บรอมีน ($M_r = 160$) และแอมโมเนีย ($M_r = 17$) ปล่อยออกมาพร้อมกันจากปลายตรงข้ามของหลอดยาว哪一种เดินทางไกลกว่าก่อนจะพบกัน? เปรียบเทียบมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ มวลโมเลกุลของแอมโมเนีย $M_r$ น้อยกว่ามาก ดังนั้นโมเลกุลของมันจึงเคลื่อนที่เร็วขึ้นที่อุณหภูมิเดียวกันและแพร่เร็วขึ้น ดังนั้นแอมโมเนียจึงเดินทางระยะทางมากกว่า และการพบกันของแก๊สทั้งสองจะอยู่ใกล้ปลาย บรอมีน มากกว่า กฎคือ "เบา意味著เร็ว" - อธิบายจาก $M_r$ ไม่ใช่จากขนาดของสูตรบนกระดาษ

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Diffusion · ⁨การแพร่กระจาย (Diffusion)⁩

Release the cloud and the particles spread on their own from the crowded corner until they fill the box evenly — diffusion, sped up by heat. · ⁨ปล่อยเมฆและอนุภาคจะกระจายตัวเองจากมุมที่หนาแน่นไปจนเติมเต็มกล่องอย่างสม่ำเสมอ — การแพร่ ซึ่งเร่งความเร็วด้วยความร้อน ⟦⟧.⁩

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Diffusion · ⁨การแพร่กระจาย (Diffusion)⁩

Set the concentration on each side. Particles spread from high to low concentration until evenly mixed. · ⁨ตั้งความเข้มข้นในแต่ละด้าน อนุภาคกระจายจาก สูงไปต่ำ จนผสมกันสม่ำเสมอ⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
diffusion/dɪˈfjuːʒn/ การแพร่
concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ ความเข้มข้น
relative molecular mass/ˈrelətɪv məˈlekjʊlə mæs/ มวลโมเลกุลสัมพัทธ์
rate/reɪt/ อัตราส่วน
ammonia/æˈməʊnɪə/ แอมโมเนีย
hydrogen chloride/ˈhaɪdrədʒn ˈklɔːraɪd/ ไฮโดรเจนคลอไรด์
ammonium chloride/æˈməʊnɪəm ˈklɔːraɪd/ แอมโมเนียมคลอไรด์
Watch lesson · ⁨ดูบทเรียน⁩
1.2

Exam tips · ⁨ข้อแนะนำสำหรับการสอบ⁩

English
  • During melting and boiling the temperature stays constant (the flat parts of a heating curve), because the energy breaks the forces between particles instead of making them move faster.
  • Evaporation happens only at the surface and at any temperature; boiling happens throughout the liquid at one fixed temperature.
  • Explain gas behaviour with the particle theory: heating a gas at fixed volume raises the pressure because the particles hit the walls harder and more often — the particles themselves do not get bigger.
  • Diffusion is faster for lighter particles (smaller $M_r$) and cannot happen in solids. In the ammonia/hydrogen chloride tube the lighter ammonia travels further, so the white ring forms nearer the HCl end.
ไทย
  • ระหว่าง การหลอมเหลว และ การเดือด อุณหภูมิคงที่ (ส่วนราบของกราฟ升温) เนื่องจากพลังงานทำลายแรงระหว่างอนุภาคแทนที่จะทำให้เคลื่อนที่เร็วขึ้น
  • การระเหย เกิดขึ้นเฉพาะที่พื้นผิวและที่อุณหภูมิใดๆ; การเดือด เกิดขึ้นทั่วทั้งของเหลวที่อุณหภูมิคงที่หนึ่ง
  • อธิบายพฤติกรรมของแก๊สด้วยทฤษฎีอนุภาค: การให้ความร้อนแก๊สที่ปริมาตรคงที่ทำให้ความดันเพิ่มขึ้นเพราะอนุภาคชนกับผนังแรงขึ้นและบ่อยขึ้น—not because the particles themselves get bigger.
  • การแพร่ เร็วขึ้นสำหรับอนุภาคที่มีน้ำหนักเบากว่า (มวล $M_r$ น้อยกว่า) และไม่เกิดขึ้นในของแข็ง ในหลอดแอมโมเนีย/ไฮโดรเจนคลอไรด์ แอมโมเนียที่มีน้ำหนักเบากว่าเดินทางไกลกว่า ดังนั้นวงแหวนสีขาวจึงเกิดขึ้นใกล้ปลาย HCl มากขึ้น

Interactive lessons on this topic · ⁨บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที⁩

Past Papers · ⁨ข้อสอบย้อนหลัง⁩

More topics in IGCSE Chemistry · ⁨Chemistry IGCSE⁩ · ⁨หัวข้อเพิ่มเติมใน IGCSE Chemistry · ⁨Chemistry IGCSE⁩⁩

Log in or create account · ⁨เข้าสู่ระบบหรือสร้างบัญชี⁩

IGCSE, A-Level & AP