Home arrow บทความวิทยาศาสตร์ arrow น้ำแข็งตัวในพริบตา
  
เมนูอื่นๆ
Home บทความวิทยาศาสตร์ เซ็นสมุดเยี่ยม
น้ำแข็งตัวในพริบตา PDF พิมพ์

     1. ใส่เกลือลงไปในน้ำเล็กน้อย   2. ใช้นิ้วปิดปลายด้านหนึ่งของหลอด  3. จุดไฟปลายหลอด  4. จุ่มหลอดลงไปในน้ำ  รอประมาณ 5 วินาที  ดึงหลอดออกช้าๆ  น้ำจะกลายเป็นน้ำแข็งทันที  ความลับอยู่ที่โซเดียมอะซีเตท   คลิกครับ 


วิทยาศาสตร์ในผลิตภัณฑ์ : ถุงประคบร้อน

คุณเคยใช้หรือรู้จักถุงประคบร้อนไหม? ถุงประคบร้อนเป็นนวัตกรรมอีกขั้นของกระเป๋าน้ำร้อน ในขณะที่กระเป๋าน้ำร้อนมีการใช้งานง่าย ๆ เพียงเทน้ำร้อนหรือน้ำเดือดลงในกระเป๋ายางก็นำไปใช้งานได้แล้ว แต่ถุงประกบร้อนกลับใช้งานได้ง่ายกว่านั้น! เพราะเพียงแค่บิดหรือพับแผ่นโลหะที่บรรจุในถุงเพียงครั้งเดียว ของเหลวในถุงก็แปรสภาพเป็นของแข็งอย่างรวดเร็วพร้อมกับให้ความร้อนออกมา..............ราวกับกลระดับเซียนของนักเล่นกล!

มีอะไรแฝงอยู่ในถุงประคบร้อนนั้นหรือ? ทำไมการบิดแผ่นโลหะถึงสามารถเปลี่ยนของเหลวให้กลายเป็นของแข็งได้? โลหะนั้นเป็นโลหะที่มีสมบัติพิเศษหรือเปล่า? หรือในถุงนั้นแฝงวงจรอะไรไว้เป็นพิเศษรึเปล่า? บทความนี้จะช่วยไขความลับเกี่ยวกับถุงประคบร้อนออกมา!

ถุงประคบร้อนบรรจุไว้ด้วยสารละลายของโซเดียมอะซีเตต (sodium acetate) สารละลายนี้มีจุดเยือกแข็ง (freezing point) ที่ 54°C โดยทั่วไปสารละลายโซเดียมอะซีเตตในถุงประคบร้อนจะอยู่ในสภาวะของเหลวที่อุณหภูมิห้อง เพราะสารละลายอยู่ในสภาวะที่เรียกว่า ของเหลวเย็นยิ่งยวด (supercooled liquid)


รูปแสดงการใช้งานถุงประคบร้อนโดยการกดแผ่นโลหะทำให้เกิดความร้อนขึ้น

แข็งตัวซึ่งช่วงนี้อุณหภูมิของน้ำจะคงที่ตลอด แต่หลังจากที่น้ำแข็งตัวหมดแล้ว อุณหภูมิของน้ำแข็งจะลดลงต่ำกว่าจุดเยือกแข็งลงไปจนเท่ากับอุณหภูมิของช่องแช่แข็ง แต่ทว่าบางครั้งน้ำอาจคงสภาพเป็นของเหลวได้โดยไม่เกิดการจับตัวแข็งเป็นน้ำแข็งแม้ว่าจะอยู่ในสภาวะแวดล้อมที่อุณหภูมิติดลบ ซึ่งเหตุปัจจัยที่ทำให้น้ำหรือของเหลวสามารถอยู่ในสภาวะอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งได้โดยไม่กลายเป็นของแข็งคือ น้ำหรือของเหลวนั้นต้องมีความบริสุทธิ์สะอาด ไม่มีฝุ่น ผง ตะกอนใด ๆ ที่จะทำให้เกิดผลึกได้ รวมถึงผิวของภาชนะที่ใช้บรรจุก็ต้องมีผิวเรียบ สะอาดไม่มีฝุ่น ผงตะกอนติดอยู่ด้วยเช่นกัน หากเราใส่อนุภาคขนาดเล็กลงไปในน้ำหรือของเหลวที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งหรือนำมาเขย่าจะทำให้โมเลกุลของน้ำหรือของเหลวนั้นเกิดผลึกขึ้น ผลึกที่เกิดจะขยายขนาดอย่างรวดเร็วทำให้ของเหลวสามารถเปลี่ยนสภาพเป็นของแข็งในเวลาที่เร็วมาก

ถุงประคบร้อน ก็อาศัยหลักการเดียวกันนี้สารละลายโซเดียมอะซีเตตอยู่ในสภาพของเหลวเย็นยิ่งยวดอยู่แล้ว เมื่อต้องการใช้งานถุงประคบร้อน เราเพียงแต่หักหรือบิดแผ่นโลหะที่อยู่ในถุงบรรจุสารละลายเพื่อทำให้ผลึกก่อตัวขึ้น โดยแผ่นโลหะทำหน้าที่เหมือนไกปืน การหักแผ่นโลหะคือ การเหนี่ยวไกให้เกิดการตกผลึกขึ้น และเช่นเดียวกับน้ำ ผลึกโซเดียมอะซีเตตจะเติบโตและเพิ่มขนาดอย่างรวดเร็วทำให้ของเหลวกลายสภาพเป็นของแข็ง สำหรับความร้อนที่เกิดขึ้นนั้น เนื่องจากสารละลายโซเดียมอะซีเตตมีจุดเยือกแข็งที่อุณหภูมิ 54 องศาเซลเซียส ดังนั้นการเกิดผลึกของสารละลายจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 54?C ซึ่งเป็นจุดเยือกแข็งของสารละลายเอง


ถุงประคบร้อนรูปหัวใจ จุดดำคือ แผ่นโลหะที่ใช้เริ่มการเกิดผลึก

ถุงประคบร้อนที่แข็งเป็นก้อนแล้วสามารถนำกลับมาใช้งานได้ใหม่โดยนำไปต้มหรือแช่ในน้ำร้อน เพื่อให้สารละลายโซเดียมอะซีเตดที่แข็งตัวอยู่นั้นหลอมเหลวหมดอย่างสมบูรณ์ (มิฉะนั้นผลึกที่เหลืออยู่จะทำให้เกิดผลึกใหม่และกลับสภาพเป็นของแข็งอีกครั้ง) หลังจากที่ของเหลวเย็นตัวลง อุณหภูมิของมันจะลดต่ำลงจนผ่านจุดเยือกแข็งและลดลงจนเท่ากับอุณหภูมิห้องอันเป็นการกลับไปอยู่ในสภาพของเหลวเย็นยิ่งยวดอีกครั้งซึ่งเป็นสถานะที่พร้อมใช้งานต่อไป

แผนภาพแสดงการเปลี่ยนสถานะของโซเดียมอะซีเตดในถุงประคบร้อน

ทั้งหมดนั้นคือ คำอธิบายถึงเบื้องหลังความมหัศจรรย์เล็ก ๆ ของถุงประคบร้อนซึ่งเป็นสิ่งที่น่าพิศวงไม่ใช่น้อย


Views: 24698

ความคิดเห็นแรก

Only registered users can write comments.
Please login or register.

Powered by AkoComment Tweaked Special Edition v.1.4.6
AkoComment © Copyright 2004 by Arthur Konze - www.mamboportal.com
All right reserved

< ก่อนหน้า   ถัดไป >
ขณะนี้มี 25 บุคคลทั่วไป ออนไลน์
สถิติผู้เยี่ยมชม
ผู้เยี่ยมชม: 9783390  คน
หนังสืออิเล็กทรอนิกส์
ฟิสิกส์ 1 (ภาคกลศาสตร์)
ฟิสิกส์ 1 (ความร้อน)
ฟิสิกส์ 2
กลศาสตร์เวกเตอร์
โลหะวิทยาฟิสิกส์
เอกสารคำสอนฟิสิกส์ 1
ฟิสิกส์ 2 (บรรยาย)
ฟิสิกส์พิศวง
สอนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
ทดสอบออนไลน์
วีดีโอการเรียนการสอน
แผ่นใสการเรียนการสอน
เอกสารการสอน PDF
หน้าแรกในอดีต

ทั่วไป
การทดลองเสมือน
บทความพิเศษ
ตารางธาตุ(ไทย1)
พจนานุกรมฟิสิกส์
ลับสมองกับปัญหาฟิสิกส์
ธรรมชาติมหัศจรรย์
สูตรพื้นฐานฟิสิกส์
การทดลองมหัศจรรย์
กิจกรรมการทดลองทางวิทยาศาสตร์

บททดสอบ
แบบฝึกหัดกลาง
แบบฝึกหัดโลหะวิทยา
แบบทดสอบ
ความรู้รอบตัวทั่วไป
อะไรเอ่ย ?
ทดสอบ(เกมเศรษฐี)
คดีปริศนา
ข้อสอบเอนทรานซ์
เฉลยกลศาสตร์เวกเตอร์
แบบฝึกหัดออนไลน์

สรรหามาฝาก
คำศัพท์ประจำสัปดาห์
ความรู้รอบตัว
การประดิษฐ์แของโลก
ผู้ได้รับโนเบลสาขาฟิสิกส์
นักวิทยาศาสตร์เทศ
นักวิทยาศาสตร์ไทย
ดาราศาสตร์พิศวง
สุดยอดสิ่งประดิษฐ์
การทำงานของอุปกรณ์ทางฟิสิกส์
การทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ

การเรียนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
การวัด
เวกเตอร์
การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ
การเคลื่อนที่บนระนาบ
กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
การประยุกต์กฎของนิวตัน
งานและพลังงาน
การดลและโมเมนตัม
การหมุน
สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง
การเคลื่อนที่แบบคาบ
ความยืดหยุ่น
กลศาสตร์ของไหล
กลไกการถ่ายโอนความร้อน
เทอร์โมไดนามิก
คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร
คลื่น
การสั่น และคลื่นเสียง
ไฟฟ้าสถิต
สนามไฟฟ้า
ความกว้างของสายฟ้า
ตัวเก็บประจุ
ศักย์ไฟฟ้า
กระแสไฟฟ้า
สนามแม่เหล็ก
การเหนี่ยวนำ
ไฟฟ้ากระแสสลับ
ทรานซิสเตอร์
สนามแม่เหล็กไฟฟ้า
แสงและการมองเห็น
ทฤษฎีสัมพัทธภาพ
กลศาสตร์ควอนตัม
โครงสร้างของอะตอม
นิวเคลียร์

สมัครสมาชิก
เพื่อรับเอกสารเพิ่ม!