มาเล่นจำลองบ้านใต้ดินของปิโตรเลียมกันเถอะ
ตั้งกระทู้ใหม่
ติ๊กต่อก ติ๊กต่อก
โอเค!! ถ้ายังนึกไม่ออกก็ไม่ต้องเสียเวลานึก เพราะวันนี้เรามีความตั้งใจมาชวนน้องๆ มาเล่นจำลองบ้านปิโตรเลียมกันอยู่แล้ว แต่ก่อนที่จะไปถึงขั้นนั้นเรามาทำความรู้จักกับบ้านปิโตรเลียมให้ดีก่อนดีกว่า
บ้านปิโตรเลียม มีชื่อทางวิชาการว่า แหล่งกักเก็บปิโตรเลียม (Petroleum Trap) จำไว้เลยว่าปิโตรเลียมจะเกิดขึ้นได้ต้องมีปัจจัยต่างๆ ดังนี้ (ไม่มีไม่ได้!!!) นั่นก็คือ ต้องมีหินต้นกำเนิด (Source Rocks) ซึ่งเป็นหินดินดาน (Shale) ที่มีซากพืช ซากสัตว์ทับถมกันนั่นแหล่ะ เมื่อผ่านเวลา ผ่านความร้อนและแรงกดดันมากๆ ก็จะกลายเป็นปิโตรเลียม คือ ก๊าซธรรมชาติและน้ำมันนั่นเอง และเมื่อถูกชั้นหินกดทับมากๆ เข้า ก็จะบีบให้ปิโตรเลียมหนีขึ้นสู่ด้านบนไปสะสมอยู่ในหินกักเก็บปิโตรเลียม หรือบางแห่งเรียกว่า หินอุ้มปิโตรเลียม (Reservoir Rock) จากปิโตรเลียมในหินกักเก็บปิโตรเลียมนี้หากไม่มีสิ่งใดกีดขวางก็จะซึมเล็ดลอดขึ้นสู่พื้นผิวและระเหยหายไปในที่สุด ดังนั้นการเกิดปิโตรเลียมต้องมีหินปิดกั้นปิโตรเลียม (Cap Rock) มาปิดกั้นไว้ จนเกิดเป็น แหล่งกักเก็บปิโตรเลียม (Petroluem Trap) ขึ้น ที่สำคัญหินต่างๆ เหล่านี้ต้องอยู่ด้วยกันในลักษณะที่เป็นโครงสร้างที่ช่วยให้ปิโตรเลียมถูกกักเก็บไว้ได้ด้วยนะ ไม่งั้นก็เล็ดลอดขึ้นสู่ผิวดินอยู่ดี
แหล่งกักเก็บปิโตรเลียมสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ
1. แหล่งกักเก็บปิโตรเลียมที่เกิดจากโครงสร้างทางธรณีวิทยา (Structural Trap)
เป็นลักษณะโครงสร้างที่เกิดจากการเปลี่ยนรูปของชั้นหิน เช่น การพับ (Folding) หรือการแตก (Faulting) หรือทั้งสองอย่างที่เกิดขึ้นกับหินกักเก็บปิโตรเลียม (Reservoir Trap) และหินปิดกั้นปิโตรเลียม (Cap Rock) ที่มักจะสะสมน้ำมันไว้ ได้แก่
1.1 ชั้นหินกักเก็บปิโตรเลียมโครงสร้างรูปโค้งประทุนคว่ำ (Anticline Trap) เกิดจากการหักงอของชั้นหิน ทำให้ชั้นหินมีรูปร่างโค้งคล้ายกระทะคว่ำหรือหลังเต่า น้ำมันและก๊าซธรรมชาติจะไหลขึ้นไปสะสมตัวอยู่บริเวณจุดสูงสุดของโครงสร้างและมีหินปิดกั้นวางตัวทับอยู่ด้านบน โครงสร้างแบบนี้ถือว่ามีประสิทธิภาพในการกักเก็บน้ำมันได้ดีที่สุด จากสถิติทั่วโลกพบว่า กว่า 80% ของน้ำมันดิบทั่วโลกถูกกักเก็บอยู่ภายใต้โครงสร้างแบบกระทะคว่ำนี้
1.2 ชั้นหินกักเก็บปิโตรเลียมโครงสร้างรูปรอยเลื่อนของชั้นหิน (Fault Trap) เกิดจากการหักงอของชั้นหิน ทำให้ชั้นหินเคลื่อนไปคนละแนว ซึ่งทำหน้าที่ปิดกั้นการเคลื่อนตัวของปิโตรเลียมไปสู่ที่สูงกว่า แหล่งน้ำมันและก๊าซธรรมชาติในประเทศไทยมักพบในโครงสร้างกักเก็บชนิดนี้
1.3 ชั้นหินกักเก็บปิโตรเลียมโครงสร้างรูปโดม (Salt Dome Trap) เกิดจากชั้นหินถูกดันให้โก่งตัวด้วยแร่เกลือจนเกิดลักษณะคล้ายกับโครงสร้างกระทะคว่ำอันใหญ่ และปิโตรเลียมจะมาสะสมตัวในชั้นหินกักเก็บปิโตรเลียมบริเวณรอบๆ โครงสร้างรูปโดม ตัวอย่างเช่น แหล่งน้ำมันในอ่าวเปอร์เซีย และตอนกลางของประเทศโอมาน เป็นต้น
2. แหล่งกักเก็บปิโตรเลียมแบบเนื้อหินเปลี่ยนแปลง (Stratigraphic Trap)
โดยอาจเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของหินอุ้มปิโตรเลียมเสียเอง ซึ่งเกิดขึ้นในลักษณะที่แนวหินอุ้มปิโตรเลียมดันออกไปเป็นแนวขนานเข้าไปแนวหินทึบ ทำให้เกิดเป็นแหล่งกักเก็บ หรืออาจเกิดขึ้นจากหินอุ้มปิโตรเลียมเปลี่ยนสภาพและองค์ประกอบกลายเป็นหินทึบขึ้นมา และหุ้มส่วนที่เหลือกลายเป็นแหล่งกักเก็บไว้
ถ้ายังไม่เข้าใจที่กล่าวมาข้างบน ไม่เป็นไร เรามาดูการทดลองง่ายๆ เพื่อดูว่าบ้านปิโตรเลียมเป็นยังไงกันดีกว่า
*บอกไว้ก่อนเลยว่า ถ้าเด็กๆ จะทำตามต้องอยู่ในการดูแลของผู้ปกครองนะคะ และต้องระวังการทดลองในส่วนที่ต้องใช้เปลวไฟด้วยค่ะ
ก่อนอื่นเลยเราต้องมีอุปกรณ์จำลองบ้านก่อน ซึ่งอุปกรณ์เหล่านี้หาไม่ยากเลย แค่เข้าครัว รื้อหลังบ้านก็ได้แล้ว
1. แผ่นใยขัด (หรือสก็อตไบรท์ที่รู้จักกันนั่นแหละ ขอคุณแม่มาเล่นสักชิ้นคงไม่เป็นไรเนอะ)
2. โฟมแข็ง (โฟมรองทีวี รองหน้าจออะไรก็ได้ รื้อมาจากหลังบ้าน)
3. แก้วน้ำ
4. น้ำมันพืช (ปรี่เข้าครัว บอกคุณแม่ว่าขอยืมน้ำมันพืชมาเสริมสร้างทักษะหน่อยนะคะ
5. โซดา (อันนี้ลงทุนหน่อยเดินไปร้านสะดวกซื้อ)
6. ปิโตรเลียม เจลลี่ (วาสลีนกระปุกนั่นเอง)
เมื่ออุปกรณ์ครบก็ได้เวลามาสร้างบ้านจำลองปิโตรเลียมกันดีกว่า
ตัดโฟม และ แผ่นใยขัดให้มีลักษณะเป็นวงกลมตามขนาดของแก้ว โดยที่เราจะให้โฟมแทนหินแน่น และแผ่นใยขัดแทนหินที่มีรูพรุน
นำปิโตรเลียมเจลลี่มาทาแก้วน้ำ ไม่ต้องทาไปถึงก้นแก้วนะ ทาแค่ครึ่งแก้วก็พอ แล้วก็เทโซดาลงไปในแก้ว โดยเราจะให้น้ำโซดาเนี่ยทำหน้าที่เป็นน้ำที่อยู่ใต้ดิน
เทน้ำมันพืชลงไปในแก้ว ให้น้ำมันพืชแทนน้ำมันดิบ
นำแผ่นใยขัดใส่ลงในแก้วกดลงไป ซึ่งการกดดันจะเป็นการจำลองความดันที่เกิดจากน้ำหนักของชั้นหินต่างๆ พอมาถึงตรงนี้อยากให้น้องๆ ได้สังเกตว่าน้ำมันเคลื่อนตัวไปยังไง
นำโฟมใส่ลงไปในแก้วแล้วออกแรงกดซ้ำ จากนั้นก็สังเกตอีกทีว่าน้ำมันเคลื่อนตัวไปยังไง
ทีนี้เราก็จุดเทียน ลนให้ความร้อนกับแก้วประมาณ 5 นาที โดยเราจะใช้ความร้อนจากเปลวเทียนแทนความร้อนจากใต้ดินจากนั้นสังเกตการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นภายในแก้ว
ดับเทียนแล้วสังเกตการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในแก้ว
ผลการทดลอง
1. หลังจากที่เทโซดาและน้ำมันพืชลงในแก้ว จะเห็นว่าน้ำมันพืชและโซดามีการแยกชั้นอย่างชัดเจน และก๊าซจากโซดาก็จะไหลผ่านชั้นน้ำมันขึ้นมาด้านบน และเมื่อกดแผ่นใยขัดลงไปในแก้ว น้ำมันจะเคลื่อนตัวไหลซึมผ่านแผ่นใยขัดขึ้นมาด้านบน
2. เมื่อกดแผ่นโฟมลงไปในแก้ว จะค่อนข้างกดยากเพราะมีความดันอากาศอยู่ภายในแก้ว จึงต้องใช้แรงกดเพิ่มขึ้น และเมื่อกดลงไปจนถึงชั้นแผ่นใยขัดที่มีน้ำมันซึมผ่าน น้ำมันพืชจะไม่ไหลซึมผ่านแผ่นโฟมขึ้นมาด้านบน และสังเกตว่าภายในแก้วเริ่มมีชั้นโซดา ชั้นน้ำมัน และชั้นก๊าซ ให้เห็นชัดเจนขึ้น
3. เมื่อแก้วได้รับความร้อน จะสังเกตเห็นได้ว่าชั้นโซดา เริ่มมีการปล่อยก๊าซขึ้นมาเร็วขึ้น ส่งผลให้ชั้นก๊าซเริ่มขยายตัวหนามากขึ้น แต่ในส่วนของชั้นน้ำมันยังมีปริมาณเท่าเดิม
สรุปผลการทดลอง
เราเรียนรู้อะไรจากการทดลองนี้กันบ้าง
1. เราได้ทราบว่าปิโตรเลียมที่อยู่ใต้ดินจะถูกกักเก็บอยู่ในโครงสร้างที่เป็นชั้นหินที่มีลักษณะต่างกันซึ่งประกอบด้วย หินกักเก็บปิโตรเลียม (ฟองน้ำ) และหินปิดกั้นปิโตรเลียม (โฟม)
2. หินกักเก็บปิโตรเลียมมีลักษณะเป็นรูพรุน (เช่นเดียวกับฟองน้ำ) ยอมให้น้ำมันและก๊าซซึมผ่านไปได้
3. หินปิดกั้นปิโตรเลียมเป็นหินทึบ (เช่นเดียวกับโฟม) ไม่ยอมให้ทั้งน้ำมันและก๊าซซึมผ่านไป
4. ของเหลวและก๊าซในแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมจะมีการเรียงตัวกันตามความหนาแน่น ได้แก่ ชั้นน้ำอยู่ล่างสุด เหนือขึ้นไปคือน้ำมัน และก๊าซธรรมชาติอยู่บนสุด
5. ในสภาวะที่มีความร้อนสูงกว่า จะเกิดเป็นก๊าซธรรมชาติมากกว่าน้ำมันดิบ
เป็นไงบ้างคะน้องๆ พอเห็นภาพบ้านของปิโตรเลียมหรือแหล่งกักเก็บปิโตรเลียมชัดเจนขึ้นบ้างมั้ย แต่ขอบอกไว้ตรงนี้เลยว่า ซากพืช ซากสัตว์ที่ทับถมกันเมื่อนับล้านๆ ปีที่แล้ว ไม่ได้กลายเป็นปิโตรเลียมแล้วถูกกักเก็บอยู่ในแหล่งกักเก็บรอให้เราขุดเจาะขึ้นมาใช้ทั้งหมด เนื่องจากบางครั้งก็ขาดปัจจัยสำคัญบางข้อดังที่กล่าวมาข้างบน ทำให้มีการเล็ดลอดขึ้นสู่พื้นผิวโลกแล้วก็สลายไป ดังนั้น เราในฐานะคนรุ่นใหม่ต้องรู้จักใช้พลังงานฟอสซิลเหล่านี้อย่างรู้คุณค่า เพราะต้องใช้เวลานับล้านๆ ปีในการเกิดเป็นปิโตรเลียมค่ะ
Credit: http://irrigation.rid.go.th/rid14/water/library/shelf/data/page/science/science_16.html
แม่หนูเป็นวิศวะ
21 ก.ย. 59 เวลา 15:25 น.
17,522
views
3 ความคิดเห็น
เห็นภาพเลย
ดูในคลิปอ่ะ เห็นเลยตอนที่โซดาเดือดปุดๆ ก๊าซแยกชั้นชัดเจน เห็นภาพแบบนี้ดีงามมากฮะ
รายชื่อผู้ถูกใจความเห็นนี้ คน
แจ้งลบความคิดเห็น
คุณต้องการจะลบความคิดเห็นนี้หรือไม่ ?