1. ปฏิกิริยานิวเคลียร์ (Nuclear Reaction) คือ กระบวนการที่นิวเคลียสเกิดการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบ
ซึ่งเกิดจากการยิงด้วยนิวคลีออน หรือกลุ่มนิวคลีออน หรือรังสีแกมมา แล้วทำาให้มีนิวคลีออนเพิ่มเข้าไปในนิวเคลียส
หรือออกไปจากนิวเคลียสหรือเกิดการเปลี่ยนแปลงจัดตัวใหม่ภายในนิวเคลียส สามารถเขียนสมการของปฏิกิริยาได้
ดังนี้
หรือ
โดยที่ X เป็นนิวเคลียสที่เป็นเป้า , a คืออนุภาคที่วิ่งเข้าชนเป้า , b คืออนุภาคที่เกิดขึ้นใหม่หลังจากการชน
และ Y คือนิวเคลียสของธาตุใหม่หลังจากการชน
เช่น แสดงถึงว่า เป็นนิวเคลียสเป้าหมายที่ถูกยิง เป็นนิวเคลียสของธาตุใหม่
ที่เกิดขึ้น n คือนิวตรอนเป็นอนุภาคที่ใช้ในการยิง และ เป็นรังสีที่เกิดขึ้นใหม่ เป็นต้น
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ ส่วนมากเกิดจากการยิงอนุภาคแอลฟา โปรตอนและนิวตรอนเข้าไปในชน Nucleus
ทำาให้ Nucleus แตกออก ปฏิกริยานิวเคลียร์ มีส่วนสำาคัญคือ
ิ
1. ปฏิกิริยา Nuclear เกิดในนิวเคลียส ต่างจากปฏิกิริยาเคมี ซึ่งเกิดกับอิเลกตรอนภายในอะตอม
2. ปฏิกิริยา Nuclear ต้องใช้พลังงานเป็นจำานวนมากเพื่อจะทำาให้เกิดการเปลี่ยนแปลงนิวเคลียส
3. แรงจากปฏิกริยา Nuclear เป็นแรงแบบใหม่ เรียก แรงนิวเคลียร์ ซึ่งมีอันตรกริยาสูง และอาณาเขตกระทำาสั้น
ิ
มากและแรงนี้เกิดระหว่างองค์ประกอบของนิวเคลียสเท่านั้น
4. ในปฏิกริยานิวเคลียส เราสามารถนำากฎต่างๆ มาใช้ได้เป็นอย่างดี คือ กฎการคงที่ของพลังงาน กฎทรงมวล
ิ
และการคงที่ของประจุไฟฟ้า
ข้อควรจำา
1. ในสมการของปฏิกิริยานิวเคลียร์ทั้งหลายที่เกิดขึ้น ผลรวมของเลขอะตอมก่อนเกิดปฏิกิริยาและภายหลังปฏิกิริยา
ย่อมเท่ากัน และผลรวมของมวลอะตอมก่อนเกิดปฏิกริยาและภายหลังปฏิกิริยาย่อมเท่ากัน เช่น
ิ
ปฏิกิริยา
เขียนได้เป็น
เลขอะตอมคือ 7 + 2 = 8 + 1
มวลอะตอมคือ 14 + 4 = 17 + 1
2. ในปฏิกริยานิวเคลียร์นั้นพลังงาน หรือ มวล-พลังงาน (mass – energy) ก่อนปฏิกริยาและหลังปฏิกิริยาจะต้องเท่า
ิ ิ
กันเสมอ ซึ่งเป็นไปตามกฎทรงพลังงาน ดังเช่น ในการยิงอนุภาคโปรตอนไปยังนิวเคลียสของลิเทียมแล้วทำาให้เกิด
นิวเคลียสของฮีเลียม 2 นิวเคลียส ดังสมการ
โดยที่ มีมวล 7.0160 u มีมวล 4.0026 u
มีมวล 4.0026 u
มวลก่อนเกิดปฏิกริยา
ิ = 7.0160 u + 1.0078 u = 8.0238 u
มวลหลังเกิดปฏิกิริยา = 4.0026 u + 4.0026 u = 8.0052 u

2. มวลรวมก่อนเกิดปฏิกิริยามากกว่ามวลรวมหลังปฏิกิริยา = 8.0238 u - 8.0052 u = 0.0186 u
แต่มวลสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานได้โดย E = 0.0186 u × 931 MeV = 17.32 MeV
โดยพลังงานที่ให้ออกมาอยู่ในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ออกมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ จึงเรียก ว่าพลังงานนิวเคลียร์ ดัง
นั้นเขียนสมการข้างต้นใหม่ได้ว่า
ปฏิกิริยานิวเคลียร์บางปฏิกิริยาต้องดูดพลังงานเข้าไปจึงจะเกิดปฏิกิริยาขึ้นได้ เช่น ปฏิกิริยา เขียน
เป็นสมการได้
โดยที่ มีมวล = 14.003074 u มีมวล = 4.002603 u
มีมวล = 18.005677 u มีมวล = 1.007825 u
มวลก่อนเกิดปฏิกริยา
ิ = 14.003074 u + 4.002603 u = 18.005677 u
มวลหลังเกิดปฏิกิริยา = 18.005677 u + 1.007825 u = 18.006958 u
ผลต่างของพลังงานก่อนเกิดปฏิกิริยากับหลังเกิดปฏิกริยามีค่าดังนี้
ิ
E = (18.005677 u – 18.006958 u) × 931MeV = -1.193 MeV
ดังนั้น เพื่อทำาให้เกิดปฏิกริยานิวเคลียร์นี้ขึ้นจะต้องให้พลังงานแก่
ิ โดยเขียนเป็นสมการได้
สรุปปฏิกิริยานิวเคลียร์
1. การหานิวเคลียสของธาตุจากปฏิกิริยา ใช้หลักดังนี้
ผลรวมของประจุทางซ้ายมือและขวามือของสมการมีค่าเท่ากัน
จำานวนนิวคลีออนทางซ้ายมือและขวามือของสมการมีค่าเท่ากัน
2. การคำานวณพลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ มีหลักดังนี้
ถ้ามวลรวมก่อนเกิดปฏิกิริยา > มวลรวมหลักเกิดปฏิกิริยา ; ปฏิกิริยานี้จะคายพลังงาน
ถ้ามวลรวมก่อนเกิดปฏิกิริยา < มวลรวมหลังเกิดปฏิกริยา ; ปฏิกิริยานี้จะดูดพลังงาน
ิ
พลังงานที่คายหรือดูดจะหาได้จาก ผลต่างของมวลรวมก่อนทำาปฏิกริยากับหลังทำาปฏิกิริยาคูณด้วย 931
ิ
โดยมวลอยู่ในหน่วย amu และพลังงานอยู่ในหน่วย MeV
มวลที่ใช้อาจเป็นมวลนิวเคลียสโดยตรง หรือ มวลอะตอมก็ต้องเป็นมวลอะตอมหมดจะปนกันไม่ได้
นิวเคลียสก็ต้องเป็นนิวเคลียสหมด หรือมวลอะตอมก็ต้องเป็นมวลอะตอมหมดจะปนกันไม่ได้

3. ท่านอธิบายเป็นภาษาอังกฤษ สรุปได้วา จากทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ มวลและพลังงานเป็นหนึ่งเดียวกัน ไม่อาจ
่
แยกจากกันได้ ตามสมการที่ว่า พลังงานเท่ากับมวลคูณด้วยความเร็วแสงยกกำาลังสอง ซึ่งคอคโรส กับวอลตัน
ได้เคยทำาการทดลองเร่งอนุภาคไว้เมื่อปี 1932
เครื่องเร่งอนุภาคของคอคโรสกับวอลตัน
คอคโรสกับวอลตันได้สร้างแบบจำาลองของเครื่องเร่งอนุภาคไว้เมื่อปี ค.ศ. 1932 เพื่อศึกษาปฎิกริยา
ิ
นิวเคลียร์เบื้องต้น เครื่องเร่งอนุภาคของทั้งสองประกอบด้วย หม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูง และวงจรเพิ่มแรงดัน
แหล่งกำาเนิดอิออนจะให้อิออนผ่านเข้าทางเครื่องเร่ง และจะถูกเร่งผ่านท่อ ออกมาเป็นลำาอิออนดังรูป
พลังงาน (Energy) หมายถึง “ความสามารถในการทำางาน” พลังงานที่
เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของสารเรียกว่า พลังงานจลน์ (Kinetic
energy) พลังงานที่มีอยู่ในตัวของสารขณะอยู่นิ่งเรียกว่า พลังงานศักย์
(Potential energy)
ประเภทของพลังงาน พลังงานมีใต้ปลายรูปแบบ เช่น พลังงาน
ความร้อน พลังงานแสง พลังงานเสียง พลังงานไฟฟ้า และพลังงานเคมี
เป็นต้น
กฎทรงพลังงาน หรือกฎการคงที่ชองพลังงาน (Conservation
of energy) กล่าวว่า “ พลังงานไม่มีการสูญหายหรือสร้างขึ้นใหม่ แต่
สามารถเปลี่ยนจากรูปหนึ่งไปเป็นอีกรูปหนึ่งได้” เช่น เปลี่ยนพลังงานเคมี
ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานกลและเปลี่ยน
พลังงงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานความร้อน เป็นต้น
ความสัมพันธ์ระหว่างสารกับพลังงาน

4. เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงสมบัติของสาร จะมีพลังงานเข้ามาเกี่ยวข้อง
ด้วยเสมอ เช่น เมื่อมีการเปลี่ยนแปลง มวล ปริมาตร หรือความดันของสาร
จะมีการเปลี่ยนแปลงพลังงานควบคู่กันไป
ไอน์สไตน์ได้เสนอความสัมพันธ์ระหว่างมวลของสารกับพลังงานไว้
ดังนี้
E = mc2
เมื่อ E = พลังงาน
m = มวลของสาร
c = ความเร็วของแสงในสูญญากาศ
จากสมการจะเห็นได้ว่ามวลของสารและพลังงานมีส่วนสมพันธ์
กัน เมื่อมวลของสารเปลี่ยนแปลงไปเพียงเล็กน้อย จะทำาให้พลังงาน
เปลี่ยนแปลงไปเป็นจำานวนมาก
1. ระบบกับการเปลี่ยนแปลง
ระบบ (System) หมายถึง สิ่งต่างๆ ที่อยู่ภายในขอบเขตที่ต้องการศึกษา
เช่น สารที่นำามาใช้
สิ่งแวดล้อม (Surrounding) หมายถึง สิ่งต่างๆ ที่อยู่นอกขอบเขตที่จะ
ศึกษา เช่น อุปกรณ์อากาศ
ภาวะของระบบ หมายถึง สมบัติต่างๆของสารกับปัจจัยที่มีผลต่อ
สมบัติของระบบ
ประเภทของระบบ แบ่งเป็น 3 ประเภท โดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงมวลกับ
พลังงานระหว่างระบบกับสิ่งแวดล้อม
ก. ระบบเปิด ( Open System ) หมายถึง ระบบที่มวลของสาร
และพลังงานสามารถถ่ายเทไปมาได้ระหว่างระบบกับสิ่งแวดล้อม กล่าว
ได้ว่าในระบบเปิดทั้งมวลและพลังงานของระบบจะไม่คงที่ เช่น การต้มนำ้า
ในกาอุณหภูมิองนำ้าและมวลของนำ้าในกาจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา จึงจัด
ว่าเป็นระบบเปิด
ข. ระบบปิด ( Closed system ) หมายถึง ระบบที่พลังงานสามารถ
ถ่ายเทไปมาระหว่างระบบกับสิ่งแวดล้อมได้ แต่ไม่มีการถ่ายเทมวล กล่าว
ได้ว่าระบบปิด มวลของสารในระบบจะคงที่ แต่พลังงานในระบบจะ

5. เปลี่ยนแปลง เช่น นำ้าในขวดที่ปิดฝาสนิท นำ้าบางส่วนกลายเป็นไอ
เพราะได้รับพลังงานจากสิ่งแวดล้อม แต่ไอนำ้ายังคงอยู่ในขวดทำาให้มวล
ของระบบคงที่ จึงจัดว่าเป็นระบบปิด
ค. ระบบอิสระ ( Isolated system ) หมายถึง ระบบที่ไม่มีการ
ถ่ายเทมวลและพลังงานระหว่างระบบกับสิ่งแวดล้อม กล่าวได้ว่าในระบบ
อิสระทั้งมวลและพลังงานของระบบจะมีค่าคงที่ เช่น นำ้าที่บรรจุอยู่ใน
กระติกนำ้าอย่างดีที่มีฉนวนหุ้ม จะไม่มีการถ่ายเทพลังงานและไม่มีการ
เปลี่ยนแปลง มวล ของนำ้า จึงจัดว่าเป็นระบบอิสระ
2. การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับระบบ
การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับระบบ หมายถึง การเปลี่ยนแปลง
สมบัติข้อใดข้อหนึ่ง ได้แก่ การเปลี่ยนแปลงมวล ปริมาตร พลังงานความ
ดัน และชนิดของสารในระบบ
การเปลี่ยนแปลงพลังงานของระบบ แบ่งออกเป็น 2 ประเภท
1. การเปลี่ยนแปลงประเภทดูดพลังงาน ( Endothermic change )
คือ การเปลี่ยนแปลงที่ระบบดูดความร้อนจากสิ่งแวดล้อมเข้าสู่ ระบบ
ทำาให้ระบบมีพลังงานเคมีเพิ่มขึ้น ถ้าสัมผัสระบบจะรู้สึกเย็น อุณหภูมิสิ่ง
แวดล้อมตำ่ากว่าเดิม เช่น การระเหยของแอลกอฮอล์บนผิวหนัง
การเปลี่ยนแปลงประเภทดูดพลังงานสามารถเขียนด้วยสมการ ดังนี้
สารตังต้น + พลังงาน
้ = สาร
ผลิตภัณฑ์
A + 50 kJ B
หรือ A B ; H = +50 kJ
2. การเปลี่ยนแปลงประเภทคายพลังงาน (Exothermic change) คือ
การเปลี่ยนแปลงที่ระบบคายพลังงานไปสู่สิ่งแวดล้อม ทำาให้ระบบมี
พลังงานตำ่าลง ถ้าสัมผัสจะรู้สึกร้อน อุณหภูมิสิ่งแวดล้อมจะสูงขึ้น เช่น การ
ลุกไหม้ของเทียนไข
การเปลี่ยนแปลงประเภทคายพลังงานสามารถเขียนด้วยสมการ ดังนี้

6. X Y + 80 kJ
หรือ X Y ; H = -80 kJ
การเปลี่ยนแปลงของสารในระบบ มี 2 ประเภทคือ
1. การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ มี 2 ชนิด คือ
การเปลี่ยนสถานะ
การเกิดสารละลาย
2. การเปลี่ยนแปลงทางเคมี คือ การเกิดปฏิกิริยาเคมีได้สารใหม
ตาราง เปรียบเทียบข้อแตกต่างระหว่างการเปลี่ยนแปลงทาง
กายภาพ และการเปลี่ยนแปลงทางเคมี่
การเปลี่ยนแปลงทาง
การเปลี่ยนแปลงทางเคมี
กายภาพ
1. ไม่มีสารใหม่เกิดขึ้น 1. มีสารใหม่เกิดขึ้น
2. สถานะรูปร่าง ลักษณะภายนอกบาง 2. องค์ประกอบภายในเนื้อสารเปลี่ยนไป ซึ่ง
ประการของสารเปลี่ยนไป แต่ไม่เปลี่ยนองค์ ทำาให้รูปร่าง
ประกอบภายใน
ลักษณะภายนอกเปลี่ยนไปด้วย
3. เปลี่ยนไปแล้ว สามารถทำาให้กลับเป็น
สารเดิมได้ไม่ยาก 3. เปลี่ยนไปแล้ว ทำาให้กลับคืนมาเป็นสาร
เดิมได้ยากหรือ
4. ไม่เกี่ยวข้องกับความร้อนภายในของสาร
ไม่ได้เลย
5. ตัวอย่าง : การเดือดของนำ้าเป็นไอ นำ้า
4. เกี่ยวข้องกับพลังงานความร้อนภายใน

7. ของสาร (มีความร้อนเกิดขึ้น หรือลดลงได้)
แข็งหลอมละลาย
5. ตัวอย่าง : การเผาถ่าน การเกิดสนิมเหล็ก
ไส้ไม้เกิดขี้เลื่อย การระเหิดของการบูร การ
ผลไม้สุก
ละลายนำ้าตาลเป็น
การหมักนำ้าตาลด้วยยีสต์เกิดแอลกอฮอล์การ
นำ้าเชื่อม
ย่อยอาหาร