การทดลอง
Mpemba Effect
น้ำร้อนแข็งตัวไวกว่าน้ำธรรมดาจริงหรือ
???
เพื่อนๆที่สนใจ
ทางด้านวิทยาศาสตร์
คงได้ยิน เรื่องราว
ของ Mpemba Effect
กันมาบ้างแล้ว
ปรากฏการณ์นี้
ตั้งตามชื่อของ Erasto
Mpemba
นักเรียนมัธยมชาว
แทนซาเนีย
ที่พบปรากฏการณ์นี้ในปี
1963
โดยพบว่าส่วนผสมของไอซ์ครีมที่ร้อน
แข็งตัวได้ไวกว่า
ส่วนผสมเดียวกันที่เย็นกว่า
เมื่อนำไปแช่ในตู้เย็น
และต่อมาเค้าได้นำ
ข้อสงสัยนี้ไปสอบถาม
Dr.Osborne
ซึ่งได้นำไปทำการทดลองกับน้ำ
และพบว่าน้ำ 100C
แข็งตัว ได้ไวกว่า
น้ำ 35C
เมื่อนำไปแช่ใน
ช่อง Freeze
ของตู้เย็นจริง
หลังจากนั้น
ก็มีผู้ทำการทดลอง
กันอีกหลายครั้งได้ผลต่างกัน
และมีหลายคนพบว่า
น้ำร้อนแข็งตัวได้ไว
กว่าน้ำเย็นจริง
ซึ่งค่อนข้าง
ขัดกับความรู้สึก
และหลักการถ่ายเทความร้อน
ทั่วไป และ
มีการตั้งสมมุติฐานถึงสาเหตุที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์นี้หลายอย่าง
ผมเอง เคยคิดว่า
การที่
น้ำร้อนที่นำไปแช่ไว้ในตู้เย็น
แล้วพบว่าแข็งตัวไวกว่า
น้ำที่เย็นกว่านั้น
อาจจะเป็นจากการที่
เมื่อนำน้ำร้อน
และภาชนะที่ร้อนไปวางในช่องฟรีซแล้ว
ความร้อนอาจจะทำให้น้ำแข็งที่เกาะ
บนช่องฟรีซ
บริเวณก้นภาชนะ
ถูกละลายออกไปในระยะแรกทำให้ภาชนะนั้นสัมผัสกับ
ตัวทำความเย็นได้ตรงๆ
ถ่ายเทความร้อนได้ดีกว่า
อันที่เป็นน้ำปกติที่มี
น้ำแข็ง (ซึ่งมีอุณหภูมิสูงกว่า
ตัวแผงทำความเย็น)
เป็นตัวกันไว้
หรืออาจจะมีปัจจัยอื่นๆ
มาเกี่ยวข้องด้วย
เมื่อมีโอกาสได้ไปเยือน
และทดสอบการบำบัดด้วย
Ice Lab ของ คุณหมอสมชาย
คุณหมอรุ่นน้องร่วมสถาบันผม
ที่เค้าเพิ่งเปิดแล็บนี้
ขึ้นเป็นครั้งแรกของไทย
ที่รพ.กรุงเทพพัทยา
โดยมีห้องเย็นที่
มีอุณหภูมิ - 10 C , - 60 C
และ - 110 C
ใช้ในการบำบัด
ก็เลยถือโอกาส
ขอยืมห้องเย็นนี้
ทดลองปรากฏการณ์
ทางวิทยาศสตร์ 2
อย่าง คือ Mpemba Effect และ
การพิสูจน์การสาดน้ำไปในห้องอุณหภูมิหนาวเย็นที่เราเคยเห็นกันในคลิปวีดีโอ
จากประเทศเมืองหนาวหลายอัน
ที่เค้าบอกว่า
ถ้าสาดน้ำร้อนไปในอากาศ
ขณะที่มีอุณหภูมิ
ราวๆ ลบ 20 - ลบ 40 C แล้ว
มันกลายเกล็ดน้ำแข็งก่อนตกถึงพื้น
การทดลองเรื่องการสาดน้ำ
หรือ
เทน้ำแล้วกลายเป็นน้ำแข็ง
อันนี้ ต้องบอกว่า
ถ้าใช้ Foggy
ฉีดน้ำเป็นฝอยละอองน้ำ
มันกลายเป็นเกล็ดหิมะทั้งหมด
ทั้งน้ำเย็นและน้ำร้อน
เหมือนกับพวกทำหิมะเทียม
ทั่วไป
แต่พอ
ใช้ลักษณะการเท
หรือ พรมน้ำ
โดยใช้น้ำร้อนอุณหภูมิ
ราวๆ 70 C
จากที่สูงประมาณ 1.50
เมตรลงพื้น
ตอนลอยตกลงพื้น
แม้ห้องจะมีอุณหภูมิต่ำถึง
-110 C นั้น
น้ำก็ยังมีลักษณะเป็นหยดน้ำไม่แข็งตัว
แต่ไปกระจายแตกและแข็งตัวเป็นเกล็ดเล็กๆเมื่อกระทบพื้นแล้ว
ไม่เป็นเกล็ดน้ำแข็ง
ในอากาศเหมือนในคลิป
(แต่ถ้า
คลิปการสาดน้ำร้อน
แล้วเป็นน้ำแข็งนั่นเป็นจริง
อาจจะเกี่ยวข้องกับกระแสลมด้วย
ก็ได้ ที่ถ้ามีลม
มันก็ดึงความร้อนออกไปจากน้ำได้ไว
และแข็งตัวได้ง่ายกว่า
ซึ่งในห้องนี้แม้อุณหภูมิต่ำกว่า
แต่ไม่มีลม
การทดลอง
สังเกตุดู Mpemba Effect
อันนี้คือการทดลองที่ยังค้างคาใจ
ว่า น้ำร้อน จะ
แข็งตัวได้ไว
กว่าน้ำเย็น
จริงหรือ????
น้ำร้อนที่ใช้
ได้จากกระติกน้ำร้อน
วัดอุณหภูมิได้ 70C(ไม่ได้น้ำเดือดมาใช้
แต่ก็ถือได้ว่าร้อนต่างกัน
มากชัดเจน)
ส่วนน้ำเย็น
ใช้น้ำธรรมดา
อุณหภูมิราวๆ (25C)
โดยใช้น้ำ
อย่างล่ะสองแก้ว
ปริมาณเท่ากัน
เทใส่แก้วกระดาษ
ความลึกของน้ำ
ประมาณแก้วล่ะ 1.5 ซม.
ตั้งแก้วทั้งหมดทิ้งไว้ใน
Ice Lab (ห้องเย็น
อุณหภูมิ ลบ 110 C )
ผลปรากฏ
ว่า
ระยะแรกเมื่อเข้าห้องเย็น
น้ำร้อนจะมี
ละอองไอน้ำลอยเหนือถ้วย
มากกว่าแก้วธรรมดามาก
(น่าจะเป็นจากไอน้ำบางส่วนละเหยจากน้ำร้อนมากระทบไอเย็น
กลั่นตัวเป็นละอองน้ำให้เห็น)
และเมื่อตั้งทิ้งไว้
พบว่าน้ำปกติเริ่มแข็งตัวเร็วกว่าน้ำร้อน
โดยน้ำทั้งหมดจะเริ่มแข็งตัวที่ผิวหน้า
และ เป็นวงแหวน
รอบๆแก้ว(ด้านที่สัมผัสกับแก้ว
แข็งตัวก่อน)
ก่อนที่จะแข็งตัวลามเข้ามาตรงส่วนกลาง
จนในที่สุด
ก็แข็งตัวทั้งหมด
โดยน้ำปกติ
ใช้เวลาประมาณ 10
นาที ใน
ขณะที่น้ำร้อน
ใช้เวลาประมาณ 13
นาที
คลิคชมภาพวีดีโอ
การทดลองครั้งนี้ได้เลยครับ
ต้องขอโทษด้วยที่
ภาพวีดีโอ
ไม่ชัดนัก
เนื่องจากไม่สามารถเข้าไปถ่ายในห้องอุณหภูมิ
ต่ำขนาดนั้นได้
เนื่องจากกล้องไม่ทำงาน(รองเท้ายางปกติ
ยังกรอบๆเลย อิๆ)
ส่วนคน
ตัวปล่าวๆกับกางเกง
เสื้อกล้ามและถุงมือ
รองเท้านี่
นี่ทนได้ ราวๆ
สองสามนาที
ก็แย่แล้ว
เลยต้องใช้ถ่ายผ่านช่องหน้าต่าง
สังเกตุการณ์
ซึ่งเป็นกระจกหนา 6
ชั้นแทน
ทำให้ไม่ค่อยชัดมาก
แต่พอสังเกตุได้
อันนี้ภาพนิ่ง
เมื่อตอนเริ่มแช่ใหม่ๆ
ทั้งสี่ถ้วยยัง
ไม่แข็งตัว
เห็นขอบวงๆที่แก้วนั่นเป็นระดับผิวน้ำกับก้นแก้ว
ด้านขวาสองถ้วย
นั่นเป็นน้ำร้อนจะเห็นไอน้ำลอยขึ้นชัดเจน
(ปล.ในคลิปเห็นชัดกว่า
) 
อันนี้หลังจากแช่
ไป 11 นาที (ตรงกับ
ปลายๆคลิป
ที่ตัดต่อ
มาจากคลิปสั้นๆ
ที่บันทึกไว้
ในช่วงราวๆ 15 นาที)
จะเห็นว่า
ด้านน้ำเย็นแข็งตัวเป็นน้ำแข็งเกือบหมดแล้ว
ส่วนด้าน
น้ำร้อนยังไม่แข็ง(จริงเริ่มมีเกล็ดน้ำแข็งก่อตัวแถวขอบริม
กับผิวหน้าบ้างแล้ว
แต่ดูไม่ค่อยชัด
จากฝ้าหมอก)
อันนี้
ทั้ง 4 ถ้วย
ที่แข็งตัวหมดแล้ว (
แอบฝ่าความหนาว
เข้าไป
เก็บกวาดมาอีกรอบ
หลังจากที่ เข้าไปทดสอบห้อง
Lab สองรอบ รอบแรก
อยู่ได้ 2 นาที
รอบที่สอง
แค่นาทีเดียว :P
การทดลองครั้งนี้
ไม่มี Memba Effect เกิดขึ้น
ตามที่มีคนเคยพูดถึงไว้
ว่าน้ำร้อนจะแข็งตัวได้
ไวกว่า
น้ำเย็นเมื่อนำไปแช่แข็ง
เชิญเพื่อนๆวิเคราะห์
และ
สรุปกันได้ตามชอบนะครับ
โดยส่วนตัวผมเอง
ผม ไม่ค่อยเชื่อ Mpemba
เท่าไร
คิดว่ามันน่าจะมีช่องโหว่
ที่เราไม่ได้ควบคุมทำให้
มันเกิดผล ของ Mpemba Effect หรือป่าว(ตัวอย่างเช่นการละลายของน้ำแข็งก้นภาชนะที่ผมว่าไว้ข้างบน)
ใครว่างๆ
ถ้าอยู่ที่หนาว
หรือ เมืองหนาว
ที่อุณหภูมิติดลบมากๆ
ลองทดสอบ
กันหลายๆอุณหภูมิ
หลายๆสถานะการณ์
หลายๆแบบ
มาแลกเปลี่ยนกันครับ
โดยเฉพาะ
น้ำที่อุณหภูมิ 35 C
และ 5 C ที่มีผู้สังเกตุว่า
จะเห็นปรากฏการณ์นี้ได้ชัดขี้น
ถ้าได้ทดลองใหม่
ผมอยากออกแบบการทดลอง
ให้ควบคุมตัวแปร
พิสูจน์หลายๆด้าน
เช่นใช้น้ำ
อุณหภูมิ 3 ระดับ 5C , 35C
และ 100C
เปรียบเทียบผล
น้ำร้อน 100C
ที่คนสงสัยว่า
น่าจะมีบางส่วนระเหยไปขณะแช่ทำให้ปริมาตรน้อยลง
เลยแข็งตัวได้ไว
เราอาจจะเพิ่มถ้วยน้ำร้อนนี้
ให้มีถ้วยที่มี
ปริมาตร มากกว่า
ถ้วยอื่นเล็กน้อย
และ น้อยกว่า
ถ้วยอื่นเล็กน้อยไว้เปรียบเทียบกัน
และ
หลังจากแข็งตัวแล้ว
ก็นำมาชั่ง
เปรียบเทียบอีกทีว่า
มีการสูญเสียน้ำไปจากการระเหยมากจนส่งผล
ต่อการแข็งตัวหรือไม่
เป็นต้น
