ลูกเหม็นหายไปด้วยการระเหิด

กระบวนการที่ลูกเหม็นในตู้เสื้อผ้าค่อย ๆ เล็กลงจนหายไป ทั้งที่ไม่เห็นมีของเหลวไหลออกมา เรียกว่า “การระเหิด” เป็นการเปลี่ยนสถานะจากของแข็งไปเป็นแก๊สโดยตรง โดยไม่ผ่านสถานะของเหลวก่อน

จุดที่ทำให้การระเหิดต่างจากการหลอมเหลวอย่างชัดเจน คือเส้นทางการเปลี่ยนสถานะ ถ้าน้ำแข็งวางไว้จนกลายเป็นน้ำ นั่นคือการหลอมเหลว เพราะของแข็งเปลี่ยนเป็นของเหลว แต่ลูกเหม็นสามารถปล่อยโมเลกุลออกจากผิวของก้อนเข้าสู่อากาศได้เรื่อย ๆ ก้อนจึงเล็กลงโดยไม่เกิดแอ่งของเหลวให้เห็น

ลูกเหม็นที่จำหน่ายในท้องตลาดอาจผลิตจากสารต่างชนิดกัน ตัวอย่างสารที่พบในการใช้งานลักษณะนี้ ได้แก่ แนฟทาลีนหรือพาราไดคลอโรเบนซีน สารเหล่านี้มีความดันไอในสภาวะปกติมากพอที่จะค่อย ๆ เปลี่ยนจากของแข็งเข้าสู่สถานะแก๊ส กลิ่นที่สัมผัสได้จึงเป็นหลักฐานหนึ่งว่าโมเลกุลของสารกระจายอยู่ในอากาศ ไม่ได้หมายความว่าก้อนของแข็งหายไปโดยไม่มีสิ่งใดเกิดขึ้น

ลองสังเกตลูกเหม็นที่เก็บไว้นานหลายสัปดาห์ จะเห็นว่ารูปร่างยังเป็นก้อน แต่ขนาดและมวลลดลงเรื่อย ๆ พื้นตู้ไม่ได้เปียกและไม่มีของเหลวจากลูกเหม็นสะสมอยู่ กระบวนการเกิดขึ้นบริเวณผิวของก้อน โมเลกุลบางส่วนมีพลังงานเพียงพอที่จะหลุดออกจากโครงสร้างของของแข็งแล้วกระจายเข้าสู่อากาศ เมื่อเกิดเช่นนี้ต่อเนื่อง ก้อนจึงค่อย ๆ เล็กลงจนแทบไม่เหลือให้เห็น

คำว่า “ระเหิด” จึงไม่เหมือนกับคำว่า “ระเหย” การระเหยหมายถึงของเหลวเปลี่ยนเป็นแก๊ส เช่น น้ำในจานที่วางทิ้งไว้ค่อย ๆ ลดลง ส่วนน้ำแข็งที่ละลายเป็นน้ำก่อนแล้วน้ำจึงระเหย ต้องผ่านสองขั้นตอน คือหลอมเหลวและระเหย แต่การระเหิดข้ามสถานะของเหลวไปเลย

ตัวอย่างที่ช่วยจำได้ง่ายอีกชนิดคือคาร์บอนไดออกไซด์แข็งหรือดรายไอซ์ เมื่ออยู่ในสภาพแวดล้อมทั่วไปจะเปลี่ยนจากของแข็งเป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรง จึงไม่เหลือของเหลวคาร์บอนไดออกไซด์เป็นแอ่งอยู่บนโต๊ะภายใต้ความดันบรรยากาศปกติ หลักการเปลี่ยนสถานะส่วนนี้คล้ายกับสิ่งที่สังเกตได้จากลูกเหม็น แม้สารและเงื่อนไขทางกายภาพของทั้งสองตัวอย่างจะแตกต่างกัน

อุณหภูมิ การไหลเวียนของอากาศ และพื้นที่ผิวมีผลต่ออัตราที่สารออกจากก้อน หากสภาพแวดล้อมเอื้อต่อการถ่ายเทโมเลกุลออกจากบริเวณรอบผิวได้ดี กระบวนการก็สามารถเกิดได้เร็วขึ้น นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมลูกเหม็นจึงไม่ได้มีขนาดคงเดิมตลอดเวลาที่เก็บไว้

ในทางกลับกัน แก๊สบางชนิดสามารถเปลี่ยนกลับเป็นของแข็งได้โดยไม่ผ่านของเหลว กระบวนการทิศทางตรงข้ามนี้เรียกว่า “การระเหิดกลับ” ตัวอย่างที่มักใช้ในการเรียนเรื่องสถานะของสสารคือการเกิดผลึกของสารบางชนิดจากไอภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม

ดังนั้น หากคำถามถามว่า “ลูกเหม็นค่อย ๆ เล็กลงจนหายไป โดยไม่กลายเป็นของเหลวก่อน เรียกว่าอะไร” คำตอบตรงที่สุดคือ “การระเหิด” จำสั้น ๆ ได้ว่า ของแข็ง → แก๊ส โดยตรง = การระเหิด ส่วน ของเหลว → แก๊ส = การระเหย ความแตกต่างเพียงเส้นทางเดียวนี้เป็นหัวใจของคำถามเรื่องการเปลี่ยนสถานะของสสารประเภทนี้