หน้าแรก ตรวจหวย เว็บบอร์ด ควิซ Pic Post แชร์ลิ้ง หาเพื่อน Chat หาเพื่อน Line Page อัลบั้ม คำคม Glitter เกมถอดรหัสภาพ คำนวณ การเงิน ราคาทองคำ กินอะไรดี
ข้อตกลงการใช้บริการนโยบายความเป็นส่วนตัวนโยบายเนื้อหานโยบายการสร้างรายได้About Usติดต่อเว็บไซต์แจ้งเนื้อหาไม่เหมาะสม
เว็บบอร์ด บอร์ดต่างๆค้นหาตั้งกระทู้

หนังยางไม่ได้แค่ยืดได้ — ลองดึงเร็ว ๆ แล้วแตะริมฝีปาก มันจะอุ่นขึ้นจริง

เขียนโดย พีรพัฒน์ พีพี

หนังยางเป็นของที่เราใช้กันจนแทบไม่เคยคิดว่ามันมีอะไรน่าสนใจ

แต่ถ้าหยิบหนังยางเส้นค่อนข้างใหญ่ขึ้นมา แตะไว้ใกล้ริมฝีปาก แล้ว ยืดมันออกเร็ว ๆ เราอาจรู้สึกว่าหนังยางอุ่นขึ้นเล็กน้อย

จากนั้น ถ้าค้างไว้สักพักให้มันกลับมาใกล้อุณหภูมิห้อง แล้วปล่อยให้หดกลับเร็ว ๆ หนังยางจะรู้สึก เย็นลง

สิ่งที่เกิดขึ้นไม่ได้มาจากการเสียดสีอย่างเดียว แต่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกส์ของยางโดยตรง

ตอนยืด เราไม่ได้แค่ดึงยางให้ยาวขึ้น

ยางประกอบด้วยสายพอลิเมอร์ยาวจำนวนมาก เมื่ออยู่ในสภาพคลายตัว สายเหล่านี้ขด งอ และจัดตัวได้หลายรูปแบบ

แต่เมื่อเราดึงหนังยาง สายพอลิเมอร์จำนวนหนึ่งจะถูกบังคับให้เรียงตัวไปตามทิศทางที่ดึงมากขึ้น

จากเดิมที่โมเลกุลมีรูปแบบให้เลือกได้มาก พอยืดออก รูปแบบการจัดตัวเหล่านั้นก็ลดลง

ในภาษาของฟิสิกส์ เราบอกว่า configurational entropy ของยางลดลงเมื่อถูกยืด

แล้วทำไมยืดเร็ว ๆ ถึงรู้สึกอุ่น?

เมื่อเราดึงยางอย่างรวดเร็ว เรากำลังทำงานกับมัน และสายพอลิเมอร์ก็เปลี่ยนจากสภาพที่ยุ่งเหยิงไปสู่สภาพที่เป็นระเบียบมากขึ้น

ถ้ากระบวนการเกิดเร็วพอจนความร้อนยังไม่มีเวลาถ่ายเทออกไปมาก อุณหภูมิของหนังยางจะสูงขึ้นชั่วคราว

University of Washington ใช้ปรากฏการณ์นี้เป็นการสาธิตเรื่อง entropy โดยให้ลองยืดหนังยางแล้วแตะกับริมฝีปาก ซึ่งบริเวณนี้ไวต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิมากกว่าปลายนิ้ว จึงสังเกตได้ง่ายกว่า

แต่พอปล่อยกลับเร็ว ๆ มันกลับเย็นลง

ถ้ายืดหนังยางค้างไว้ก่อน จนความร้อนที่เพิ่มขึ้นค่อย ๆ ถ่ายออกและอุณหภูมิกลับมาใกล้ห้อง แล้วจึงปล่อยให้มันหดกลับอย่างรวดเร็ว จะเกิดเหตุการณ์ในทิศทางตรงข้าม

สายพอลิเมอร์กลับไปอยู่ในสภาพที่ขดและจัดตัวได้หลากหลายขึ้น ทำให้ configurational entropy เพิ่มขึ้น และอุณหภูมิของยางลดลงชั่วคราว

จึงเป็นเหตุผลที่เราสามารถรู้สึกถึงทั้ง ความอุ่นตอนยืด และ ความเย็นตอนปล่อยกลับ ได้จากยางเส้นเดียวกัน

ถ้าลองแล้วไม่รู้สึก ไม่ได้แปลว่าปรากฏการณ์ไม่มี

การเปลี่ยนอุณหภูมิไม่ได้รุนแรงถึงขั้นร้อนหรือเย็นจัด

ถ้ายืดช้าเกินไป ความร้อนก็มีเวลาถ่ายเทกับอากาศระหว่างที่เรากำลังดึง จนความต่างของอุณหภูมิสังเกตได้ยาก

ส่วนตอนทดสอบความเย็น ควรยืดค้างไว้สักพักก่อน เพื่อให้อุณหภูมิกลับมาใกล้สภาพแวดล้อม แล้วจึงปล่อยให้หดกลับเร็ว ๆ

หนังยางเส้นใหญ่และยังอยู่ในสภาพดีมักสังเกตผลได้ง่ายกว่าเส้นเล็กหรือยางที่เสื่อมสภาพแล้ว

ยางจึงไม่เหมือนสปริงโลหะธรรมดาเสียทีเดียว

เวลาเรานึกถึงความยืดหยุ่น เรามักคิดถึงวัตถุที่ถูกดึงแล้วสะสมพลังงานก่อนเด้งกลับ

แต่สำหรับยาง การจัดเรียงตัวของสายพอลิเมอร์และ entropy มีบทบาทสำคัญมากด้วย

นี่เป็นเหตุผลหนึ่งที่ยางมีพฤติกรรมทางความร้อนแปลกกว่าวัสดุทั่วไป และยังสามารถแสดงพฤติกรรมที่ดูสวนทางกับของแข็งหลายชนิด เช่น เมื่อยางที่กำลังถูกดึงได้รับความร้อน มันสามารถออกแรงหดตัวมากขึ้นได้

หนังยางเส้นเดียว จึงเป็นการทดลองเทอร์โมไดนามิกส์ในมือเรา

ความน่าสนใจไม่ได้อยู่แค่ว่าหนังยางยืดแล้วเด้งกลับได้

แต่ทุกครั้งที่เราดึงมัน เรากำลังเปลี่ยนวิธีจัดตัวของสายพอลิเมอร์จำนวนมหาศาล และการเปลี่ยนในระดับโมเลกุลนั้นเชื่อมโยงกับอุณหภูมิที่เราสัมผัสได้จริง

ของธรรมดาเส้นเล็ก ๆ จึงทำให้เรา “รู้สึก” ถึงเรื่อง entropy และเทอร์โมไดนามิกส์ได้ โดยแทบไม่ต้องใช้อุปกรณ์ทดลองอะไรเลย

แหล่งที่มา:
University of Washington — Entropy of a Rubber Band
อ้างอิง: https://chem.washington.edu/lecture-demos/entropy-rubber-band

The Feynman Lectures on Physics — The Laws of Thermodynamics
อ้างอิง: https://www.feynmanlectures.caltech.edu/I_44.html
⚠ แจ้งเนื้อหาไม่เหมาะสม 
พีรพัฒน์ พีพี's profile
มีผู้เข้าชมแล้ว 60 ครั้ง
เขียนโดย พีรพัฒน์ พีพี
พีรพัฒน์ พีพี | นักเขียนเรื่องใกล้ตัวและมุมที่คนมักมองข้าม
ชอบหยิบสิ่งธรรมดามาตั้งคำถาม แล้วค้นให้ลึกจนเจอคำตอบที่ทำให้รู้สึกว่า “อ๋อ ที่แท้เป็นแบบนี้”
เล่าเรื่องให้เข้าใจง่าย มีที่มา และแยกข้อเท็จจริงออกจากความคิดเห็น
เป็นกำลังใจให้เจ้าของกระทู้โดยการ VOTE และ SHARE
5 VOTES (5/5 จาก 1 คน)
VOTED: พีรพัฒน์ พีพี
Hot Topic ที่น่าสนใจอื่นๆ
รู้จัก อำเภอที่เล็กที่สุดในประเทศไทย ดังมาก นักท่องเที่ยวเพียบเก๋งขาวไล่ยิงกระบะผัวเมียเจ็บหนีขึ้นโรงพัก ถูกจับแล้ว1 พร้อมกับอาวุธปืนลูกซองยาว แต่ยังปากแข็งปฏิเสธ ส่วนอีก 1 ผู้การฯเมืองคอน สั่งไล่ล่าหนังดังสัญชาติไทย ที่ถูกนำไปสร้างใหม่เป็นภาพยนตร์ตะวันตกมนุษย์ตายจากโรค HIV ปีละเท่าไหร่? ตัวเลขล่าสุดจากทั่วโลกและไทยเลขเด็ด "คำชะโนด" งวดวันที่ 16 ตุลาคม 69..เลขเด่น 7 มาแรง!ตลาดน้ำอันดับ 1 ของไทย ที่มีขนาดใหญ่และมีชื่อเสียงมากที่สุดเลข 6 ถูกย้ำถึง 5 จุด! แกะใบ “นกตาทิพย์” 16 ต.ค. 69 จาก 61-64-67-69 มีจุดไหนต้องจับตาโรงแรมขนาดยักษ์ที่ใหญ่ที่สุด มีห้องพักมากสุดอันดับ 1 ในไทยอำเภอเดียวพื้นที่ใหญ่กว่ากรุงเทพฯ เกือบ 3 เท่า แต่ทำไมคนกลับไม่ค่อยรู้จักดุ่ย ภรัญฯ เปิดชุดเลข 16 ต.ค. 69 ทำไม 22 โผล่ซ้ำ? ส่อง 189-922-160 มีอะไรให้จับตาเลขเด็ดปฏิทิน "หลวงพ่อรวย" งวดวันที่ 16 ตุลาคม 69..เลขเด่นมาแรง แซงทุกสำนัก!ปูแดงเกาะคริสต์มาส การอพยพครั้งยิ่งใหญ่ที่เปลี่ยนทั้งเกาะให้กลายเป็นทะเลสีแดง
Hot Topic ที่มีผู้ตอบล่าสุด
โรงแรมขนาดยักษ์ที่ใหญ่ที่สุด มีห้องพักมากสุดอันดับ 1 ในไทย
กระทู้อื่นๆในบอร์ด สาระ เกร็ดน่ารู้
ตะลึงทั้งเมือง! ขุดรีโนเวท "ลิฟต์โรงแรม" แต่กลับเจอโบราณสถานโรมันอายุ 2,000 ปี ซ่อนอยู่ใต้ดิน!🍅 ทำไมล้างกล่องพลาสติกจนสะอาดแล้ว แต่คราบส้มจากซอสมะเขือเทศยังติดอยู่?ลืมการขุดดินแบบเดิมๆ! เมื่อนักโบราณคดีใช้ "Big Data" ร่วมกับ "โดรน" เปิดแผนที่ลับจักรวรรดิอินคาเล็กที่สุดในโลก! ค้นพบฟอสซิล "ไข่ไดโนเสาร์" จิ๋วเท่าเหรียญบาท อายุ 80 ล้านปีที่เมืองจีน
ตั้งกระทู้ใหม่