......นางสาวศรรตน คลายนล จดท าโดย

รหสนกศกษา 565050322-4 สาขาวชาการศกษาวทยาศาสตรและเทคโนโลย คณะศกษาศาสตร มหาวทยาลยขอนแกน

เซลลไฟฟาเคม : เซลลกลวานก เซลลถานไฟฉาย

(Galvanic cell : Dry cell)

คลงความร

เซลลไฟฟาเคม : เซลลกลวานก เซลลถานไฟฉาย

(Galvanic cell : Dry cell)

ปฏกรยาเคมหากใชการถายเทอเลกตรอนเปนเกณฑแลว ปฏกรยาเคมแบงเปน 2 ประเภท

1. ปฏกรยาทมการถายเท e- เรยกวา ปฏกรยารดอกซ (Redox Reaction) 2. ปฏกรยาทไมมการถายเท e- เรยกวา ปฏกรยานอนรดอกซ(Nonredox Reaction) ปฏกรยารดอกซ (Redox Reaction) หมายถง ปฏกรยาทเกยวกบการถายเท e- ซงประกอบดวย 2 ปฏกรยายอยๆ คอ ปฏกรยาออกซเดชน(Oxidation Reaction) และปฏกรยารดกชน(Reduction Reaction) โดยทงสองปฏกรยานจะตองเกดขนพรอมๆกนเสมอ ปฏกรยารดอกซจะเกยวของกบ ออกซเจน ไฮโดรเจน และอเลกตรอน

ภาพตวอยางแสดงเซลลกลวานก

ไฟฟาเคม (ElectroChemistry)

ประเภทของเซลลกลวานก (Galvanic cell)

เซลลกลวานกม 2 ชนดคอ 1. เซลลปฐมภม (pimary cell) เปนเซลลทผลตขนแลวสามารถใช

งานไดทนท เมอใชงานจนกระแสไฟฟาหมดแลวจะไมสามารถน ากลบมาใชไดอก หรอน ามาอดไฟใหมไมได ไดแก เซลลถานไฟฉาย, เซลลแอลคาไลน, เซลลปรอท, และเซลลเงน โดยทเซลลทงหมดจะมขวแอโนดเหมอนกน คอ สงกะส แตจะมขวแคโทคและสารละลายอเลกโทรไลตตางกน

2. เซลลทตยภม (secondary cell) เปนเซลลทผลตขนมาแลวตองน าไปอดไฟกอนใชงาน จงจะสามารถจายกระแสไฟฟาได เมอใชจนกระแสไฟฟาออนลง สามารถน าไปอดไฟไหมและใชงานไดอก ไดแก เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว, เซลลนกเกล-แคดเมยม, และเซลลโซเดยม-ซลเฟอร

เซลลถานไฟฉายหรอเซลลแหง (Dry cell) เปนเซลลกลวานกทดดแปลงใหน าไปใชไดสะดวกขน โดยไมใชอเลกโทรไลตทเปนของเหลว ถานไฟฉายทใชกนทวไปนน ประกอบกลองทบรรจท าดวยสงกะส ท าหนาทเปน “ขวแอโนด”(ขวลบ) ตรงกลางกลองสงกะสจะมแทงแกรไฟตท าหนาทเปน “ขวแคโทด”(ขวบวก) รอบๆ แทงแกรไฟตมของผสมหนดคลายกาว ประกอบดวย NH4Cl Mn02 ZnCl2 ผงถานและกาวคลกปนกน ของผสมนท าหนาทเปน อเลกโทรไลต ปฏกรยาทเกดขนทขวทงสองเปนดงน

แอโนด(-) : สงกะสจะถกออกซไดส Zn(s) Zn2+(aq) + 2e : E°

ox = +0.76 V แคโทด(+) : NH4+ จะถกรดวซ 2NH4

+(aq) + 2e 2NH3 + H2(g) : E°red = +0.74 V

----------------------------------------------------------------------------------------- ปฏกรยารวม :

Zn(s) + 2NH4+(aq) Zn2+(aq) + 2NH3(g) + H2(g) : E°

cell = +1.50 V

เซลลถานไฟฉาย (Dry cell)

การถายทอดอเลกตรอนระหวางสารทเขาท าปฏกรยาจะใหพลงงานออกมาในรปของพลงงานไฟฟา และในทางกลบกนกระแสไฟฟาจะท าใหเกดปฏกรยาเคมได ปรากฏการณดงกลาวสารถน ามาสรางเปนเซลลไฟฟาเคมได ซงเซลลไฟฟาเคมแบงออกเปน 2 ประเภท คอ 1. เซลลกลวานก (Galvanic cell) เปนเซลลไฟฟาเคมทเมอเกดปฏกรยาเคมแลวท าใหเกดกระแสไฟฟาขน หรอกลาววาเปนเซลลไฟฟาเคมทมการเปลยนพลงงานเคมเปนพลงงานไฟฟา 2. เซลลอเลกโตรไลต (Electrolytic cell) เปนเซลลไฟฟาเคมทตองผานกระแสไฟฟาจากภายนอกเขาไปภายในเซลลไฟฟาจงจะเกดปฏกรยาเคม หรอกลาววาเปนเซลลไฟฟาเคมทมการเปลยนพลงงานไฟฟาไปเปนพลงงานเคม

โดยเซลลไฟฟาเคมจะตองมขวไฟฟา(Electrode) ซงเปนของแขงและเปนโลหะ(ส าหรบการน าไฟฟา) มดวยกน 2 ขว คอ ขวแอโนด(Anode) จะเกดปฏกรยาออกซเดชน-------ใหเปน AN--OX ขวแคโทด(Cathode) จะเกดปฏกรยารดกชน-------ใหเปน RED—CAT อเลกตรอนจะไหลจากแอโนดไปยงแคโทดโดยผานลวดตวน าไฟฟา แตกระแสไฟฟาจะไหลจากแคโทดไปยงแอโนด แสดงวาศกยไฟฟาทแคโทดสงกวาแอโนด

เซลลไฟฟาเคม (ElectroChemistry cell)

Oxidation Reduction

วธจ างายๆ : An Ox & Red Cat

เซลลกลวานก (Galvanic cell)

เซลลกลวานก จากรปเซลลกลวานกประกอบดวย 2 ครงเซลล โดยแตละครงเซลล จะประกอบดวยขวไฟฟาทจมลงไปในสารละลาย แทงสงกะสและแทงทองแดงในเซลลเปนขวไฟฟาซงเรยกวา อเลกโทรด (electrode) ขวทเกดปฏกรยาออกซเดชน เรยกวา ขวแอโนด (anode,-) และขวทเกดปฏกรยารดกชน เรยกวา ขวแคโทด (cathode,+) ปฏกรยาออกซเดชนทแอโนด (Zn) : Zn(s) Zn2+(aq) + 2e- ปฏกรยารดกชนทแคโทด (Cu) : Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) - -ขวไฟฟา (electrode) 2 ขว ท าหนาท เปนทางเดนของ e- --สารละลายอเลกโทรไลต(electrolyte) ท าหนาทเปนแหลงของไอออน + และ – --สะพานเกลอ(salt bridge) คอ ตวเชอมวงจรภายในของแตละครงเซลลใหครบวงจร ท าใหไอออนในแตละครงเซลลสามารถไหลผานได และท าหนาทในการรกษาของไอออนของสารละลายอเลกโทรไลต เพอท าใหประจแตละครงเซลลสมดลกน

เซลลไฟฟาเคม :

เซลลกลวานก เซลลถานไฟฉาย (Galvanic cell : Dry cell)

สถานการณปญหา

เซลลไฟฟาเคม : เซลลกลวานก เซลลถานไฟฉาย

(Galvanic cell : Dry cell)

นายโจ , นายเจม ,และนายจม เปนเพอนสนทกนมาตงแตสมยเรยน

วนหนงพวกเขาไดมาพบกบโดยบงเอญในงานสมมนาแหงหนง นายโจเปน

ผเชยวชาญดานอปกรณอเลกทรอนกสตางๆ เมอเขาไดมาเจอกนกไดเลา

เรองราวเกา ๆ สมยเรยนชน ม.ปลาย อยางสนกสนาน และเรองหนงทเปนจด

ประกายใหนายโจสนใจอปกรณอเลกทรอนกสเหลานกคอ “ เจาถานไฟฉาย

กอนเลกๆ” ทมนถกทบจนแบนและเหนสวนประกอบดานในทงหมด นายจม

ยงจ าไดวา เพอนโจครงใครเกยวกบการคนหาค าตอบของกระบวนการหรอ

ปฏกรยาเคมทเกดขนใน “ถานไฟฉาย” มาก และเขากไมไดศกษาคนควา

ค าตอบเพยงแค ถานไฟฉายชนดเดยวเทานน แตขยายองคความรกวางไปถง

ถานเซลลชนดอนๆ ในขอบเขตความรของ “เซลลไฟฟาเคม” จนกระทงม

โอกาสไปศกษาตอและเปนผเชยวชาญในขณะน

นกเรยนคดวา “ถานไฟฉาย” จดเปนเซลลไฟฟาเคมประเภทใด

ภายใน “ถานไฟฉาย” มปฏกรยาใดเกดขนและสามารถท าใหอปกรณท างานได

อยางไร

สถานการณปญหา #1

1. ใหนกเรยนวเคราะหวา “เซลลถานไฟฉาย” จดเปน

เซลลไฟฟาเคมประเภทใด พรอมอธบายเหตผลประกอบ

2. ใหนกเรยนวเคราะหวา “เซลลถานไฟฉาย” มหลกการ

ท างานอยางไร

3. ใหนกเรยนยกตวอยาง “เซลลกลวานก” แตประเภท พรอม

ทงยกตวอยางการน าไปประยกตใชในงานดานตางๆ

4. ใหนกเรยนวเคราะหเกยวกบความรเรอง “ประเภทของ

เซลลกลวานก” วามความเกยวกบชวตประจ าวนของนกเรยนอยางไร

บาง จงอธบาย

ภารกจการเรยนร

นองมท , นองแมท ,และนายมน เปนพนองฝาแฝดกน ทกเชาทงจะตองถกปลก

ใหตนนอนเพอไปโรงเรยนดวยเสยงนาฬกาปลกนกขนทองตวเลก วนหนงทก

คนตนสายเพราะนาฬกาปลกนกขนทองไมท างาน นองแมทจงเกดความสงสย

ขนมาวา เอะ! นาฬกาปลกท างานไดอยางไรนะ(แตยงคงเกบค าถามนนไวในใจ)

และทกๆ เชาคณพอกบคณแมจะขบรถยนตไปสงหนนอยทง 3 คนทโรงเรยน

ขณะทนงรถไปโรงเรยนทกวน นองมทกเกดความสงสยวารถยนตของเรานมนวง

ไดอยางไรนะ(แตยงคงเกบค าถามนนไวในใจ) และสดทายนองมน เปนคนทชน

ชอบการใชอปกรณอเลกทรอนกสตางๆ มาก เธอจะขาดการตดตอกบเพอนผาน

ทางสงคมออนไลนไมได ไมวาจะเปนโทรศพทมอถอ คอมพวเตอรโนตบก หรอ

แทปเลต อยางใดอยางหนงจะตองตดตวเธอไปในทกๆ ททกเวลา เธอจงเกดความ

สงสยมากวาแลวอปกรณพวกนท างานไดอยางแหลงจายพลงงานมหลกการ

ท างานอยางไร วนหยดสดสปดาหวนหนงทง 3 คนไดมโอกาสพดคยปรกษากน

เกยวกบประเดนของเรองแหลงจายพลงงานทพวกเธอสนใจวา อปกรณเหลานซง

เกยวของกบชวตประจ าวนของเรา นน มหลกการท างานไดอยางไรบาง

นกเรยนคดวา “แหลงจายพลงงาน” ของโทรศพทมอถอ คอมพวเตอร

โนตบก รถยนต รถจกรยานยนต เกยวของกบเรองของไฟฟาเคมอยางไร

เซลลไฟฟาเคมมกประเภท อกทงหลกการท างานของเซลลไฟฟาเหลานจดเปน

ประเภทใด และท างานไดอยางไร

สถานการณปญหา #2 ภารกจการเรยนร

1. ใหนกเรยนวเคราะหวา “นาฬกาปลก อปกรณอลกทรอนกส

ตางๆ เชน โทรศพท คอมพวเตอรโนตบก” มแหลงจายพลงงานใน

รปแบบใดบาง เหมอนหรอตางกนอยางไร จงอธบาย

2. ใหนกเรยนวเคราะหวา “แหลงจายพลงงาน” แบงเปน

เซลลไฟฟาเคมกประเภท อะไรบาง พรอมอธบายเหตผลประกอบ

3. ใหนกเรยนอธบายหลกการท างานของเซลลไฟฟาเคมแตละ

ประเภท พรอมยกตวอยางประกอบ

4. ใหนกเรยนอธบายประโยชนของของเซลลไฟฟาเคมทพบ

เหนในชวตประจ าวนทนอกเหนอจากตวอยางมาอก 2 ตวอยาง พรอม

อธบายหลกการเบองตนประกอบดวย

ฐานการชวยเหลอ

กลยทธในการแกไขปญหา

1. นกเรยนท าการวเคราะหวา “ ค าส าคญของปญหา ” คออะไร?

2. นกเรยนท าการพจารณาหา “ ค าส าคญของปญหา ” วานาจะ

อยในหวขอใดของแหลงขอมลทจะท าการศกษา และมขอบเขตของ

เนอหาอยในสวนใดของหวขอเรองนน

3. จากสถานการณปญหาจะตองท าการวเคราะหวา “ นายโจ

ท าการคนหาค าตอบของกระบวนการหรอปฏกรยาเคมทเกดขนใน

“ถานไฟฉาย” ไดอยางไร รวมทงค าตอบอนๆ ทเขาไดศกษาคนควาใน

ขอบเขตความรของ “เซลลไฟฟาเคม” โดยเฉพาะในเรองของ “ประเภท

ของเซลลกลวานก ” และการน าความรเหลานไป “ ประยกตใช ” ใน

ชวตประจ าวนทเกยวของดวย

ฐานการชวยเหลอ

ดานกระบวนการ

1. นกเรยนสามารถเขาไปศกษาคนควาจากแหลงขอมล ซงเปนแหลงรวบรวมความรทเกยวของกบการน าความรในเรองของ “เซลลไฟฟาเคม” ไปประยกตใชในรปแบบของเซลลไฟฟาเคมชนดตางๆ 2. ฐานการชวยเหลอชวยใหนกเรยนไดแนวทางในการคนหาค าตอบได มอยดวยกน 4 ฐาน ไดแก ฐานความชวยเหลอความคดรวบยอด : ชวยใหนกเรยนเหนขอบเขตความคดรวบยอดใหเรองทท าการศกษาไดอยางเหมาะสม ฐานความชวยเหลอดานการคด : ชวยใหนกเรยนไดตรวจสอบวธการคดเกยวกบเซลลกลวานกทเปนเซลลถานไฟฉายทพบเหนและน ามาใชอยในชวตประจ าวน

ฐานความชวยเหลอดานกระบวนการ : ชวยแนะน านกเรยนเกยวกบการใชเซลลกลวานกแตละประเภทไดอยางเหมาะสมและปลอดภย ฐานความชวยเหลอดานกลยทธ : ชวยใหนกเรยนสามารถแกไขปญหาและน าไปสความรอบรจากภารกจนได

3. นกเรยนสามารถขอค าปรกษาจากอาจารยผสอน ผเชยวชาญ หรอแลกเปลยนความคดกบเพอนได

แหลงขอมล : หนงสอเรยน หนงสออานเพมเตม หองสมด อนเตอรเนต บทเรยนออนไลน

ฐานการชวยเหลอ

ดานการคดวเคราะห

1. นกเรยนลองคดวเคราะหวา “ ภารกจหลก ” คออะไร และนกเรยนจะตองน าความรทมอยในเรองใดมาท าการแกไขสถานการณปญหาเหลาน 2. เมอทราบภารกจหลกแลว นกเรยนจะตองทราบวามความรเพยงพอหรอไมในการแกไขปญหา หากไมเพยงพอจะตองท าการคนควาจากแหลงขอมลใด ซงเปนแหลงรวบรวมความรทเกยวของกบการน าความรในเรองของ “เซลลไฟฟาเคม” และการประยกตใชเซลล กลวานกในรปแบบของ “เซลลถานไฟฉาย” 3. คดวเคราะหหาวธทจะเปนแนวทางในการแกไขปญหาของภารกจเหลานใหส าเรจลลวงและมประสทธภาพในการเรยนรมากทสด และส าคญคอ จะตองอธบายถงสงทไดเรยนรและการน าไปประยกตใชในชวตประจ าวนได

จม , เจม ....พวกนายรจก

เซลลไฟฟาเคมชนดใดบาง?

ถานไฟฉายไงละ!!

เซลลไฟฟาเคม : เซลลกลวานก เซลลถานไฟฉาย

(Galvanic cell : Dry cell)

ชวง...ปรศนาชวนคด...???

นกเรยนเคยลองคดหรอไมวา....... ???

หากทงถานไฟฉายทเสอมประสทธภาพแลวไวในอปกรณของเรา นาน ๆ จะเกดหยดของเหลวเกาะบรเวณรอบกอนถานไฟฉาย นกเรยนคดวาของเหลวชนดนนคออะไร และจะมผลตออปกรณของเราหรอไม เพราะเหตใด?

เซลลถานไฟฉายทใชแลวจะเปนขยะทมอนตรายตอสงมชวตและสงแวดลอมหรอไม? และควรจะมวธการก าจดทถกตองไดอยางไรบาง?

เซลลไฟฟาเคม :

เซลลกลวานก เซลลถานไฟฉาย (Galvanic cell : Dry cell)

ฐานการชวยเหลอ

กลยทธในการแกไขปญหา

เซลลไฟฟาเคม : เซลลกลวานก เซลลถานไฟฉาย

(Galvanic cell : Dry cell)

เซลลไฟฟาเคม :

เซลลกลวานก เซลลถานไฟฉาย (Galvanic cell : Dry cell)

ฐานการชวยเหลอ

ดานกระบวนการ

เซลลไฟฟาเคม : เซลลกลวานก เซลลถานไฟฉาย

(Galvanic cell : Dry cell)

เซลลไฟฟาเคม :

เซลลกลวานก เซลลถานไฟฉาย (Galvanic cell : Dry cell)

ฐานการชวยเหลอ

ดานการคดวเคราะห

เซลลไฟฟาเคม : เซลลกลวานก เซลลถานไฟฉาย

(Galvanic cell : Dry cell)

เซลลไฟฟาเคม :

เซลลกลวานก เซลลถานไฟฉาย (Galvanic cell : Dry cell)

ฐานการชวยเหลอ

ความคดรวบยอด(1)

เซลลไฟฟาเคม : เซลลกลวานก เซลลถานไฟฉาย

(Galvanic cell : Dry cell)

เซลลไฟฟาเคม :

เซลลกลวานก เซลลถานไฟฉาย (Galvanic cell : Dry cell)

ฐานการชวยเหลอ

ความคดรวบยอด(2)

เซลลไฟฟาเคม : เซลลกลวานก เซลลถานไฟฉาย

(Galvanic cell : Dry cell)

เซลลไฟฟาเคม :

เซลลกลวานก เซลลถานไฟฉาย (Galvanic cell : Dry cell)

ปรศนาชวนคด...???