น้ำร้อนหรือน้ำเย็น อย่างไหนเป็นน้ำแข็งก่อนกัน

สวัสดีครับเพื่อนๆ สภาพอากาศหนาวเหน็บในแคนาดา ส่งผลกระทบต่อการเรียนการสอน เกิดไฟฟ้าดับเป็นบริเวณกว้าง สร้างความยุ่งเหยิงด้านการสัญจรทั้งทางอากาศและทางบก ขณะที่หน่วยงานรัฐบาลเตือนหากออกไปที่โล่งแจ้ง ผิวหนังอาจถูกหิมะกัดได้ภายใน 5 นาที

แต่ความหนาวเย็นสุดขั้วก็ทำให้หลายคนได้เรียนรู้ และหลายคนก็อยากรู้ว่าถ้าหากเราสาดน้ำขึ้นไปในอากาศที่ความเย็น -40 องศา น้ำที่สาดขึ้นไปจะกลายสภาพเป็นอย่างไร

เพื่อพิสูจน์ความหนาวแบบนี้ ได้กลายเป็นการทดลองที่ฮอตฮิตกันเหลือเกินช่วงนี้ ถึงแม้ผลที่ออกมาจะไม่ต่างกันนัก นั่นก็คือ น้ำเดือดกลายเป็นไอเย็นหรือละอองน้ำแข็งในทันที

ทำไมต้องใช้น้ำร้อน และระหว่างน้ำร้อนกับน้ำเย็น อย่างไหนจะกลายเป็นน้ำแข็งก่อนกัน? และนี่คือที่มาของความสงสัยว่าคำตอบคืออะไร ผมจึงได้ไปหาข้อมูลมาเล่าให้เพื่อนๆ ฟังครับ

หากสภาพแวดล้อมเท่ากัน อุณหภูมิที่ทำการทดลองเท่ากัน คำตอบที่ถูกคือ น้ำร้อนเป็นน้ำแข็งเร็วกว่าน้ำเย็น ทำไมจึงเป็นเช่นนั้นเพื่อนๆ เริ่มสงสัยกันแล้วใช่้หรือเปล่าครับ

สาเหตุการแข็งตัวและกลายเป็นน้ำแข็งของน้ำร้อนที่เร็วกว่าน้ำเย็นนั้นอยู่ที่การระเหยของน้ำ

Mpemba effect เป็นปฏิกิริยาที่อธิบายเรื่องนี้ การระเหยถือเป็นเหตุผลสำคัญ เนื่องจากการที่น้ำร้อนที่ใส่อยู่ในภาชนะแบบเปิดนั้น ปริมาณของน้ำจะลดลงเนื่องจากมีน้ำบางส่วนที่ระเหยออกไป จึงทำให้น้ำเหลือน้อยลง ในขณะที่น้ำเย็นยังคงเท่าเดิมเพราะไม่มีการระเหยของน้ำ ดังนั้น น้ำที่มีปริมาณน้อยกว่าจึงเป็นน้ำแข็งได้เร็วกว่านั่นเองครับ

อีกเหตุผลคือภายในน้ำร้อนการจางหายของก๊าซจะมีน้อยกว่า ซึ่งจะลดการสร้างความร้อนภายในตัว ในขณะที่น้ำเย็นมีการสร้างความร้อนขึ้นภายในตัว จึงทำให้น้ำร้อนเย็นตัวลงได้เร็วกว่าน้ำเย็น

สรุปให้เข้าใจง่ายขึ้น

น้ำร้อน ไอน้ำระเหยตัวออกไป จึงทำให้ มวลของน้ำน้อยลงกว่าน้ำเย็น ขณะต้มน้ำ ความร้อนได้ไล่ก๊าซต่างๆออกไปจากน้ำ ทำให้ไม่มีแก๊สขั้นระหว่างโมเลกุลน้ำแต่ละโมเลกุล ทำให้ความเย็นถ่ายเทได้ทั่วถึงเร็วกว่า น้ำร้อนมีความหนืดน้อยกว่าน้ำอุ่น จึงทำให้มีการไหลวนและแลกเปลี่ยนความเย็นได้ดีกว่า

หลายคนอาจจะยังข้องใจ ก็ลองนำน้ำร้อนใส่ภาชนะเปิด กับน้ำเย็น ไปไว้ในช่องแช่แข็งแล้วจับเวลากันดูครับ ว่าน้ำร้อนหรือน้ำเย็นจะเป็นน้ำแข็งก่อนกัน ก็เป็นเรื่องราวยอดฮิตที่กำลังนิยมเล่น ส่วนบ้านเราตอนนี้อุณหภูมิภาคกลางก็เริ่มกลับสู่สภาวะปกติ ก็ยังดีที่ปีนี้อากาศเย็นหลายวันหน่อย แล้วพบกันใหม่ครับ...mata

เขียนโดย พรชัย สังเวียนวงศ์ (mata)

ข้อมูลอ้างอิง

http://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect