นิตยสาร สสวท. ฉบับที่ 232 กันยายน - ตุลาคม 2564

44 นิตยสาร สสวท.ิ ต ผู้เขียนขอยกตัวอย่างการออกแบบการทดลองการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่่� งทำได้หลายวิธีขึ้นอยู่่ับเครื่องใช้ไฟฟ้า ภาชนะบรรจุน้ำ และอุปกรณ์การติดตามผลการทดลองที่่ักเรียนมี เช่น การจับเวลาที่ใช้ในการต้มน้ำจนถึงอุณหภูมิที่่้องการ (หรือเมื่อเครื่องใช้ไฟฟ้าเกิดการตัดไฟ) หรืออาจเลือกใช้วิธีการวัดอุณหภูมิของน้ำจากการให้ความร้อนในเวลาที่เท่ากัน ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน (Energy Efficiency) สามารถคำนวณได้จากการใช้พลังงานของเครื่องใช้ไฟฟ้า (Total Energy Input) และพลังงานที่ใช้ในการให้ความร้อนกับน้ำ (Useful Energy Input) ดังสมการ กระติกน้ำร้อนไฟฟ้ายี่่้อหนึ่ง ขนาด 1.6 L กำลังไฟฟ้า 610 W มีฉลากประหยัดไฟระบุค่าประสิทธิภาพ การใช้พลังงาน 95.90% เมื่อทำการทดลองต้มน้ำ 0.8 L (โดยประมาณ) พบว่าใช้เวลา 5 นาที 26 วินาที กระติกน้ำร้อนตัดการให้ความร้อน การวัดอุณหภูมิของน้ำทำโดยการใช้ Infrared Thermometer พบว่า น้ำก่อนต้มมีอุณหภูมิ 30.8 °C และน้ำในกระติกน้ำร้อนขณะที่่ัดไฟ มีอุณหภูมิ 87.0 °C Energy Efficiency (%) = x 100% ตั อ่ างกา คำำ �น ณ Total Energy Output Useful Energy Input โดย การใช้พลังงานของเครื่องใช้ไฟฟ้า (Total Energy Input) คำนวณหามาจาก w = Pt พลังงานไฟฟ้า (จูล) = กำลังไฟฟ้า (วัตต์) x เวลา (วินาที) และพลังงานที่ใช้ในการให้ความร้อนกับน้ำ (Useful Energy Output) คำนวณมาจาก Q = mc∆t เมื่อ c คือ ความร้อนจำเพาะของน้ำ (มีค่า 4.184 J/g °C) Q คือ พลังงานที่ให้ความร้อนกับน้ำ หน่วยเป็นจุล (J) m คือ มวลของน้ำ หน่วยเป็นกรัม (g) ∆t คือ ผลต่างของอุณหภูมิเริ่มต้นและอุณหภูมิสิ้นสุด (°C) อุปกรณ์ กำลังไฟฟ้า (W) เวลาที่ใช้ (s) Input Energy (J) ปริมาตรน้ำ (mL) อุณหภูมิเริ่มต้น (°C) อุณหภูมิสิ้นสุด (°C) Output Energy (J) Energy Efficiency (%) กระติกน้ำร้อนไฟฟ้า 1.6 L 610 326 198,860 800 30.8 87.0 188,113 94.6 Total Energy Input (J) = 610 W x 326 วินาที = 198,860 J Useful Energy Output (J) = 800g x 4.184 J/g °C x (87-30.8 °C) = 188,113 J Energy Efficiency (%) = (118,113 x100)/198,860 = 94.6% เมื่อนักเรียนคำนวณค่าประสิทธิภาพการใช้พลังงานได้แล้วสามารถนำไป เปรียบเทียบกับค่าที่บอกบนฉลากของเครื่องใช้ไฟฟ้า หรือเปรียบเทียบระหว่าง อุปกรณ์ต่างๆ ที่่ักเรียนใช้ทำการทดลอง