สรุป แก๊ส ม.6 พร้อมสูตร ข้อสอบและเฉลย

หน้าแรก
เนื้อหาวิชาการ
ฟิสิกส์
สรุป แก๊ส ม.6 พร้อมสูตร ข้อสอบและเฉลย

2 กรกฎาคม 2026
สรุปเนื้อหาฟิสิกส์

สำหรับน้อง ๆ ม.ปลายที่กำลังมองหาสรุปเนื้อหาแก๊ส ม.6 ไม่ควรพลาดบทความนี้เลยน้าา เพราะว่าพี่เตรียมสรุปความหมาย สมบัติของแก๊ส ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส กฎข้อที่หนึ่งของอุณหภูมิพลศาสตร์ เป็นต้น พร้อมมีตัวอย่างโจทย์ให้แต่ละหัวข้อด้วย และท้ายบทความมีแบบฝึกหัดและเฉลยแจกให้ไปฝึกเพิ่มเติมกันด้วยน้า

สนใจหัวข้อไหน ... กดอ่านเลย

แก๊สคืออะไร ?

แก๊ส (Gas) คือ สถานะหนึ่งของสสารที่มีลักษณะเด่นคือ อนุภาคองค์ประกอบ (โมเลกุลหรืออะตอม) จะอยู่ห่างกันมากเมื่อเทียบกับของแข็งและของเหลว อนุภาคเหล่านี้มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างกันน้อยมาก ทำให้สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระในทุกทิศทาง ด้วยเหตุนี้ แก๊สจึง ไม่มีรูปร่างและปริมาตรที่แน่นอน แต่จะฟุ้งกระจายและขยายตัวจนเต็มภาชนะที่บรรจุอยู่เสมอ ไม่ว่าภาชนะนั้นจะมีรูปร่างหรือขนาดเท่าใดก็ตาม โดยแก๊สจะมีสมบัติดังหัวข้อต่อไป

สมบัติของแก๊ส

การอธิบายพฤติกรรมของแก๊สจริงนั้นทำได้ยาก เนื่องจากโมเลกุลของแก๊สมีการสูญเสียพลังงานจลน์ระหว่างการชน มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล และมีขนาดใหญ่จนทำให้ปริมาตรของแก๊สไม่เท่ากับปริมาตรของภาชนะที่บรรจุ ดังนั้น เพื่อทำให้การอธิบายพฤติกรรมของแก๊สทำได้ง่ายขึ้น จึงได้มีการสร้างแบบจำลองแก๊สอุดมคติ ขึ้นมา ดังรูป

แก๊สอุดมคติ (ideal gas) คือ แก๊สที่มีสมบัติดังต่อไปนี้

ปริมาตรของอนุภาคเข้าใกล้ศูนย์ โมเลกุลของแก๊สมีขนาดที่เล็กจิ๋วมาก ๆ จนสามารถตัดเรื่องปริมาตรของตัวมันเองทิ้งไปได้เลย เมื่อนำไปเปรียบเทียบกับขนาดความจุของภาชนะที่มันบรรจุอยู่
ปราศจากแรงกระทำระหว่างกัน อนุภาคของแก๊สแต่ละตัวจะเป็นอิสระต่อกันโดยไม่มีแรงดึงดูดหรือแรงผลักใด ๆ ทั้งสิ้น แรงกระทำจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อพวกมันพุ่งชนกันเอง หรือกระแทกเข้ากับผนังของภาชนะเท่านั้น
เคลื่อนที่แบบไร้ระเบียบ (Random Motion) ทิศทางและอัตราเร็วในการวิ่งของแต่ละโมเลกุลนั้นคาดเดาไม่ได้และเป็นไปแบบสุ่ม โดยทุก ๆ อนุภาคมีโอกาสเท่าเทียมกันหมดที่จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางใดหรือด้วยระดับความเร็วเท่าใดก็ได้
เป็นการชนแบบยืดหยุ่นสมบูรณ์ (Elastic Collision) ทุกครั้งที่มีการกระแทก ไม่ว่าจะเป็นการชนกันเองระหว่างโมเลกุล หรือการวิ่งชนขอบภาชนะ พลังงานจลน์รวมของระบบจะไม่ลดลงหรือสูญหายไปไหนระหว่างกระบวนการชนนั้น

กฎของแก๊สอุดมคติ

กฎของบอยล์ (Boyle’s Law)

กฎนี้ค้นพบโดย โรเบิร์ต บอยล์ (Robert Boyle) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ เขาพบว่าเมื่อเราควบคุมให้ อุณหภูมิคงที่ ความดันของแก๊สจะแปรผกผันกับปริมาตร

กฎของชาร์ล (Charles’ Law)

ค้นพบโดย ชาก-อเล็กซองดร์-เซซา ชาร์ล $(Jacques-Alexandre-\text{César} Charles)$ นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส เขาพบว่าหากเราควบคุมให้ ความดันคงที่ ปริมาตรของแก๊สจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิสัมบูรณ์

กฎของเกย์-ลูสแซก (Gay-Lussac’s Law)

ค้นพบโดย โฌแซ็ฟ-ลุย เกลูว์ซัก (Joseph-Louis Gay-Lussac) นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส กฎนี้ระบุว่าหากเรากำหนดให้ ปริมาตรคงที่ ความดันของแก๊สจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิสัมบูรณ์

จากความสัมพันธ์ย่อยๆ ทั้ง 3 กฎ เมื่อนำมารวมกันจะทำให้เราได้สมการที่อธิบายความสัมพันธ์ของทั้ง ความดัน ปริมาตร และอุณหภูมิ ดังนี้

จากการทดลองใช้แก๊สชนิดต่าง ๆ ที่มีปริมาตรต่างกัน ค่าคงตัว $K_4$ จะแปรผันตรงกับจำนวนโมลของแก๊ส กล่าวได้ว่า สำหรับแก๊สชนิดหนึ่งสามารถเขียนแสดงความสัมพันธ์ได้ดังนี้

ตัวอย่างโจทย์กฎของแก๊สอุดมคติ

1. แก๊สชนิดหนึ่งมีปริมาตร $3.00$ ลูกบาศก์เมตร ที่อุณหภูมิ $27$ องศาเซลเซียส และความดัน $2.00$ บรรยากาศ จงหาปริมาตรของแก๊สจำนวนนี้ที่อุณหภูมิ $227$ องศาเซลเซียส และความดัน $5.00$ บรรยากาศ

วิธีทำ
หาปริมาตรของแก๊ส

ตอบ ปริมาตรใหม่ของแก๊สจำนวนนี้จะเท่ากับ 2.00 ลูกบาศก์เมตร

2.แก๊สอุดมคติชนิดหนึ่งบรรจุในถังขนาด $0.01$ ลูกบาศก์เมตร ที่อุณหภูมิ $100$ เคลวิน หากแก๊สมีความดัน $83,100$ พาสคัล จงหาว่าแก๊สในถังนี้มีจำนวนกี่โมล

(กำหนดให้ ค่าคงตัวของแก๊ส $R = 8.31 \text{ J/mol} \cdot \text{K}$ )

วิธีทำ
หาจำนวนโมลของแก๊สในถัง

ตอบ แก๊สในถังมีจำนวน $1$ โมล

ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส

ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส เป็นทฤษฎีที่ใช้อธิบายพฤติกรรมและสมบัติทางกายภาพของแก๊ส (เช่น ความดัน อุณหภูมิ และปริมาตร) โดยพิจารณาจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุลในระดับจุลภาค

พฤติกรรมหนึ่งที่สำคัญคือ ความดันของแก๊ส ซึ่งเกิดจากการที่โมเลกุลของแก๊สจำนวนมากเคลื่อนที่ชนผนังภาชนะอย่างต่อเนื่องทำให้เกิดแรงดลกระทำต่อพื้นที่ผนัง

เมื่อเราคำนวณผ่านโมเมนตัมของโมเลกุลที่เปลี่ยนไปในทั้ง 3 มิติ (แกน X, Y และ Z) จะสามารถสรุปความสัมพันธ์ระหว่างความดัน $(P)$ , ปริมาตร $(V)$ , จำนวนโมเลกุล $(N)$ , มวล $(m)$ และอัตราเร็วเฉลี่ยกำลังสอง $(\overline{v^2})$ ได้ดังสมการ

$PV = \frac{1}{3}Nm\overline{v^2}$

จากความสัมพันธ์ดังกล่าว หากนำสมการความดันนี้ไปเปรียบเทียบกับกฎของแก๊สอุดมคติ $(PV = Nk_BT)$ ก็จะช่วยให้เราสามารถคำนวณหาพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลแก๊สแต่ละตัว ได้ดังสมการ

ซึ่งความเชื่อมโยงของพลังงานจลน์นี้เองที่นำไปสู่การบอกค่าอัตราเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลแก๊ส เนื่องจากในความเป็นจริง โมเลกุลของแก๊สแต่ละตัวจะเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วที่แตกต่างกัน ในทางฟิสิกส์จึงนิยมใช้ค่าอัตราเร็วเฉลี่ยรวมในรูปแบบที่เรียกว่า $v_{rms}$ (Root Mean Square speed) หรืออัตราเร็วอาร์เอ็มเอส ซึ่งหาได้จากการนำสมการความสัมพันธ์ของพลังงานจลน์มาจัดรูปใหม่ ได้ดังสมการ

ตัวอย่างโจทย์ของทฤษฎีจลน์ของแก๊ส

1.จงหาพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลของแก๊สที่ $20^\circ\text{C}$

วิธีทำ
หาพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลของแก๊ส

ตอบ พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลของแก๊สที่ $20^\circ\text{C}$ มีค่าประมาณ $6.07 \times 10^{-21}$ จูล

2.แก๊สอาร์กอน (Ar) เป็นแก๊สเฉื่อยที่มีสมบัติใกล้เคียงแก๊สอุดมคติ หากมวลของแก๊สอาร์กอน $1$ อะตอม มีค่าประมาณ $6.64\times 10^{-26}$ กิโลกรัม จงคำนวณหาอัตราเร็วอาร์เอ็มเอสของแก๊สอาร์กอนที่อุณหภูมิ $27^\circ\text{C}$ (กำหนดให้ ค่าคงตัวโบลต์ซมันน์ $k_B = 1.38 \times 10^{-23} \text{ J/K}$ )

วิธีทำ
คำนวณหาอัตราเร็วอาร์เอ็มเอสของแก๊สอาร์กอน

ตอบ อัตราเร็วอาร์เอ็มเอสของแก๊สอาร์กอนที่อุณหภูมิ $27^\circ\text{C}$ มีค่าประมาณ $432.49$ เมตรต่อวินาที

กฎข้อที่หนึ่งของอุณหภูมิพลศาสตร์

กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ เป็นการประยุกต์ใช้หลักการตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน (Law of Conservation of Energy) เพื่อนำมาใช้อธิบายพฤติกรรมของระบบแก๊ส โดยมีใจความสำคัญว่า พลังงานความร้อนที่ระบบถ่ายโอน จะเท่ากับผลรวมของการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในระบบกับงานที่เกี่ยวข้องกับระบบ สามารถเขียนเป็นความสัมพันธ์หลักได้ดังนี้

เพื่อให้การนำสมการไปประยุกต์ใช้เป็นไปอย่างถูกต้อง ควรทำความเข้าใจความหมายและเงื่อนไขของตัวแปรทั้ง 3 ดังนี้
ความร้อน $Q$ คือ พลังงานความร้อนที่ถ่ายโอนเข้าหรือออกจากระบบ

พลังงานภายในระบบ $U$ คือ ผลรวมของพลังงานจลน์ของโมเลกุลแก๊สทั้งหมด ซึ่ง แปรผันตรงกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ $T$ หากอุณหภูมิเปลี่ยน พลังงานภายในก็จะเปลี่ยน $(\Delta U)$ ดังสมการ

งานที่ทำโดยแก๊ส $(W)$ คือ งานที่เกิดจากแก๊สออกแรงดันผนังภาชนะ (เช่น ลูกสูบ) ให้เคลื่อนที่ ส่งผลให้ ปริมาตร $V$ ของแก๊สเกิดการเปลี่ยนแปลง ดังสมการ

ในการนำความสัมพันธ์ดังกล่าวไปใช้วิเคราะห์สถานการณ์จริง การพิจารณาเครื่องหมายของตัวแปรถือเป็นหัวใจสำคัญอย่างยิ่ง กล่าวคือ หากระบบได้รับความร้อน $Q$ จะมีค่าเป็นบวก แต่ถ้าคายความร้อนจะเป็นลบ ในทำนองเดียวกัน หากพลังงานภายในเพิ่มขึ้นซึ่งสะท้อนให้เห็นจากอุณหภูมิที่สูงขึ้น $(\Delta U)$ ก็จะเป็นบวก แต่ถ้าอุณหภูมิลดลงก็จะเป็นลบ สำหรับส่วนของงาน หากปริมาตรแก๊สขยายตัวดันสิ่งแวดล้อม $W$ จะมีค่าเป็นบวก (แก๊สทำงาน) แต่หากปริมาตรหดตัวจากการถูกสิ่งแวดล้อมกระทำ $W$ จะมีค่าเป็นลบ ซึ่งสามารถสรุปดังรูป

ตัวอย่างโจทย์ของกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์

แก๊สอุดมคติจำนวนหนึ่งบรรจุอยู่ในกระบอกสูบที่สามารถขยายตัวได้คล่อง เมื่อระบบได้รับความร้อนจากภายนอก $4,500$ จูล พบว่าแก๊สเกิดการขยายตัวและทำงานดันลูกสูบ $1,800$ จูล จงหาพลังงานภายในของแก๊สนี้ที่เปลี่ยนแปลงไป

วิธีทำ
หาพลังงานภายในของแก๊สนี้ที่เปลี่ยนแปลงไป

ตอบ พลังงานภายในของระบบเพิ่มขึ้น $2,700$ จูล

รวมสูตร แก๊ส ม.6

ติว A-Level ฟิสิกส์กับ SmartMathPro

พี่ขอแนะนำตัวช่วยอย่าง คอร์สเตรียมสอบมหาลัยฯ ของ SmartMathPro เลยย มีให้เลือกมากมายทั้งสนาม TGAT / TPAT หรือ A-Level และสอนโดยติวเตอร์ที่มีความเชี่ยวชาญในแต่ละวิชาด้วย

โดยในแต่ละคอร์สจะสอนปูพื้นฐานแบบละเอียด อิงตาม Test Blueprint ปีล่าสุด (ใครที่พื้นฐานไม่แน่นก็สามารถเรียนได้) พร้อมพาตะลุยโจทย์แบบไต่ระดับ ตั้งแต่โจทย์ซ้อมมือไปจนถึงข้อสอบเก่าหรือโจทย์ที่ใกล้เคียงกับข้อสอบจริง แถมยังแจกเทคนิคในการทำข้อสอบที่จะช่วยให้น้อง ๆ ทำข้อสอบได้เร็วขึ้นและช่วยเพิ่มโอกาสในการอัปคะแนนให้อีกด้วย สำหรับน้อง ๆ คนไหนที่สมัครตอนนี้ รับฟรี Unseen Mock Test ชุดพิเศษ และสิทธิพิเศษต่าง ๆ ประจำเดือน ถ้าใครสนใจ คลิก เข้ามาดูรายละเอียดแต่ละคอร์สได้เลยยย

ข้อสอบแก๊สพร้อมเฉลย

เฉลยโจทย์แก๊ส ข้อที่ 1

ตอบ 1. ความดันจะเพิ่มขึ้น $373.5$ กิโลพาสคัล

เนื่องจากปริมาตร $(V)$ และจำนวนโมล $(n)$ คงที่ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความดันจะต้องเพิ่มขึ้น
ตามความสัมพันธ์ $P \propto T$
เราสามารถหาความดันที่เปลี่ยนแปลง $(\Delta P)$ ได้จากสมการแก๊สอุดมคติ $PV=nRT$ โดยพิจารณาเฉพาะส่วนที่เปลี่ยนแปลง (ปริมาตรคงที่) จะได้สมการ

เฉลยโจทย์แก๊ส ข้อที่ 2

ตอบ 4. พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลแก๊สหลังจากเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจะมีค่าเท่ากับ $6k_BT_1$

วิธีทำ
หาอุณหภูมิใหม่ $(T_2)$ จากอัตราเร็วที่เปลี่ยนไป
จากสูตรอัตราเร็วอาร์เอ็มเอสของแก๊ส

จากสูตรจะเห็นได้ว่า $v_{rms}$ แปรผันตรงกับรากที่สองของอุณหภูมิ $(v_{rms} \propto \sqrt{T})$ หรือสามารถเขียนในรูปของอุณหภูมิได้ว่า $T \propto v_{rms}^2$ จะได้