พลังงานจากซากดึกดำบรรพ์

ขั้นนำเข้าสู่เนื้อหา  ถ่านหิน เกิดได้อย่าง และจัดเป็นเชื้อเพลิงได้หรือไม่เพราะอะไร

ขั้นสอน เทคนิคการสืบค้น (Discovery Learning)

ถ่านหิน เป็นส่วนที่หลงเหลือของพืชในอดีตที่เกิด ตาย สะสมตัวในสภาพภูมิประเทศแบบที่ลุ่มน้ำขัง (swamps) ทะเลสาบ และพรุ (ที่ลุ่มน้ำขังตลอดปี ประกอบด้วยซากพืชทับถมอยู่) การสะสมตัวของซากพืชซึ่งอาจมีตะกอนขนาดละเอียดเกิดร่วมด้วย และระยะเวลาในการเกิดถ่านหินนั้นนานนับล้านๆ ปี ทำให้ซากพืชถูกฝังตัวแปรเปลี่ยนสภาพไปเป็นพีท และเป็นถ่านหินชนิดต่างๆ ปัจจัยที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงประกอบด้วยอุณหภูมิและความดัน 

  เมื่อเวลาผ่านไปนานมากขึ้น (ระยะเวลานี้จะยาวนานเป็นล้านปีเพื่อให้พอเพียงในการเปลี่ยนซากพืชไปเป็นถ่านหิน) ความร้อนและความกดดัน จะเปลี่ยนสภาพซากพืชต่างๆ ให้เป็นถ่านหินชนิดต่างๆ ซึ่งแบ่งได้ตามคุณลักษณะเป็น พีท (peat) ลิกไนต์ (lignite) ซับทูมินัส (subbituminous) บิทูมินัส (bituminous) และแอนทราไซต์ (anthracite) รายละเอียดของถ่านหิน มีดังนี้
          พีท มีสีน้ำตาล และมีลักษณะของพืชหลงเหลืออยู่มาก มีน้ำประกอบอยู่ถึง 75% จัดเป็นระยะแรกของการเปลี่ยนแปลงของซากพืชไปเป็นถ่านหิน พีทสะสมตัวในความลึกที่ไม่มาก และมักมีอายุช่วงไม่ถึงล้านปี

ภาพ พีท
ที่มา : www.dep.state.fl.us/. ../rocks/peat.htm

           ลิกไนต์ จัดเป็นถ่านหินที่มีความร้อนต่ำ มีสีน้ำตาล อาจพบเศษไม้ปนอยู่ในเนื้อถ่านหิน ลิกไนต์มีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ถ่านหินสีน้ำตาล (brown coal) โดยทั่วไปมีน้ำประกอบอยู่ร้อยละ 45 โดยน้ำหนัก เมื่อนำตัวอย่างลิกไนต์มาทิ้งไว้ในอุณภูมิปกติ ลิกไนต์จะแตก และสลายตัว ถ่านหินโดยเฉพาะอย่างยิ่งลิกไนต์สามารถติดไฟได้เองเมื่อวางทิ้งไว้ในอากาศ กระบวนการนี้เรียกว่า “spontaneous combustion” การลุกไหม้ของถ่านหินเกิดขึ้นเนื่องจาก ถ่านหินทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนที่เกิดที่อุณหภูมิต่ำ (30-40 องศาเซลเซียส) ความร้อนที่เกิดขึ้นจะสะสมตัวอยู่ในถ่านหินและลุกไหม้เป็นไฟในที่สุด ค่าพลังงานความร้อนของลิกไนต์มีค่าโดยทั่วไป เป็น 3,900 กิโลแคลอรี่ต่อกิโลกรัม ซึ่งใกล้เคียงกับค่าความร้อนของถ่านไม้โดยทั่วไป

ภาพ ลิกไนต์
ที่มา : www.csulb.edu/.../lectures/ crustmaterials.html

  ซับบิทูมินัส เป็นถ่านหินค่าความร้อนปานกลาง มีสีน้ำตาลเข้มถึงดำมัน อาจพบลักษณะของพืชอยู่ในเนื้อถ่านหินชนิดนี้ โดยทั่วไปมีน้ำประกอบอยู่ร้อยละ 20-30 โดยน้ำหนัก เมื่อนำมาตั้งทิ้งไว้ซับบิทูมินัสจะสลายตัวและเกิดติดไฟได้เองเช่นเดียวกับลิกไนต์ ค่าความร้อนโดยทั่วไปของซับบิทูมินัส มีค่า 5,400 กิโลแคลอรี่ต่อกิโลกรัม

ภาพ:ซับบิทูมินัส 
ที่มา : www.australiancoal.com.au/ classification.htm

 บิทูมินัส เป็นถ่านหินค่าความร้อนสูง มีสีดำมัน โดยทั่วไปมีความแข็งมากกว่าซับบิทูมินัส และลิกไนต์ ถ่านหิน ชนิดนี้มีน้ำเป็นองค์ประกอบ อยู่ร้อยละ 5-15 โดยน้ำหนัก บิทูมินัส ถูกเรียกว่าเป็น ถ่านหินแข็ง (hard coal) หรือ ถ่านหินดำ (black coal) ค่าความร้อนโดยทั่วไปของบิทูมินัสมีค่า 6,700 กิโลแคลอรี่ต่อกิโลกรัม

ภาพบิทูมินัส
ที่มา : go.owu.edu/.../geog_111_lo/ geog_111_lo07.htm

  แอนทราไซต์ เป็นถ่านหินที่มีค่าความร้อนสูง มีสีดำแวววาว แอนทราไซต์ยังสามารถจำแนกได้เป็นชนิดย่อยได้อีก เนื่องจากแอนทราไซต์ มีความแข็งมาก แข็งที่สุดในพวกถ่านหิน จึงมีการเรียกแอนทราไซต์ ว่าเป็น ถ่านหินแข็ง (hard coal) เช่นเดียวกัน แต่ไม่ได้รับความนิยม   แอนทราไซต์เป็นถ่านหินที่ให้ค่าความร้อนโดยทั่วไป 7,700 กิโลแคลอรี่ต่อกิโลกรัม

ภาพ แอนทราไซต์
ที่มา : en.wikipedia.org/ wiki/Anthracite_coal

ภาพ:การลุกไหม้ของถ่านหิน ที่เกิดได้เองที่อุณหภูมิปกติ (เหมืองถ่านหิน ประเทศอินเดีย)

ขั้นสรุป- สู่ใจ     คำถาม เพื่อทดสอบการนำความร้ไปใช้ในการแก้ปัญหา 

 ถ่านหินชนิดต่างๆให้พลังงานแตกต่างกันเพราะอะไร

แหล่งข้อมูลและภาพ  en.wikipedia.org/ wiki/Anthracite_coal

ที่มา : https://www.sahavicha.com/?name=knowledge&file=readknowledge&id=1961