ป็อปคอร์นพุ่งตัวจากกระทะได้อย่างไร

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ ขอบคุณภาพประกอบจาก https://graphic.in.th

เมล็ดป็อปคอร์นที่นอนนิ่งอยู่บนกระทะสามารถดีดตัวสูง หลุดจากจุดเดิม และบางเม็ดหมุนกลางอากาศได้ในพริบตา เสียง “ป๊อป” จึงไม่ได้เป็นเพียงเสียงเปลือกแตก แต่เกิดขึ้นในช่วงที่เมล็ดกำลังเปลี่ยนร่างอย่างรุนแรง

ภายในเมล็ดมีน้ำอยู่ร่วมกับแป้งและเนื้อเมล็ดที่แน่น เปลือกแข็งด้านนอกทำหน้าที่กักไอน้ำไว้เหมือนภาชนะรับแรงดันขนาดจิ๋ว พออุณหภูมิสูงเกิน 100 องศาเซลเซียส น้ำเริ่มเดือด แต่ไอน้ำยังหนีออกไปไม่ได้ จึงสะสมแรงดันขึ้นเรื่อย ๆ

เมล็ดเล็ก ๆ ที่ทำงานเหม้อแรงดัน

งานทดลองที่ตีพิมพ์ในวารสาร Journal of the Royal Society Interface พบว่าป็อปคอร์นจากตัวอย่างที่ทดสอบเริ่มป๊อปเกือบพร้อมกันใกล้ 180 องศาเซลเซียส ที่ 170 องศา มีเมล็ดป๊อปเพียง 17 จาก 50 เมล็ด แต่ที่ 180 องศาเพิ่มเป็น 48 จาก 50 เมล็ด

ผู้วิจัยประเมินว่าเปลือกเมล็ดแตกเมื่อแรงดันภายในอยู่ราว 10 บาร์ ไม่ใช่เพราะเมล็ดได้รับความร้อนจนไหม้ แต่เพราะเปลือกทนแรงดันไอน้ำไม่ไหว พอเกิดรอยแตก ไอน้ำและแป้งร้อนที่อ่อนตัวแล้วจะพุ่งออกมาพร้อมกัน

จุดที่ทำให้มันกระโดดคือ “ขาแป้ง” แป้งที่พุ่งออกมาก้อนแรกไม่ได้ฟูเป็นดอกป็อปคอร์นทันทีทั้งหมด ส่วนหนึ่งยืดออกไปแตะกระทะก่อน แล้วถูกอัดตัวจากแรงกระแทกเหมือนสปริงสั้น ๆ จากนั้นขาแป้งดีดกลับ ส่งเมล็ดให้พุ่งขึ้นและหมุนได้

ภาพช้าจับจังหวะตีลังกาได้

การถ่ายด้วยกล้องความเร็วสูง 2,900 เฟรมต่อวินาทีเห็นลำดับชัดเจน: เปลือกเริ่มแตก แป้งเริ่มขยาย ขาแป้งกดลงบนแผ่นร้อน แล้วเมล็ดจึงเด้งขึ้น การกระโดดเกิดหลังขาแป้งสัมผัสพื้น ไม่ได้เกิดจากไอน้ำพ่นออกมาแบบจรวด

เมล็ดที่ศึกษาเคลื่อนที่สูงได้ตั้งแต่ไม่กี่มิลลิเมตรถึงหลายเซนติเมตร การคำนวณจากการทดลองให้พลังงานการกระโดดราว 20 ไมโครจูล และเมล็ดบางชิ้นหมุนได้ราว 19 รอบต่อวินาที จึงเห็นเป็นท่าพลิกตัวสั้น ๆ ก่อนกลายเป็นป็อปคอร์นสีขาวฟู

แล้วเสียง “ป๊อป” มาจากไหน

เสียงดังไม่ได้ตรงกับจังหวะเด้งกระแทกกระทะ นักวิจัยบันทึกเสียงพร้อมวิดีโอแล้วพบว่าเสียงเริ่มหลังการแตกอีกระลอกประมาณ 6 มิลลิวินาที และเกิดก่อนเมล็ดกระโดด สมมติฐานที่สอดคล้องกับภาพและเสียงคือการปลดปล่อยไอน้ำแรงดันสูงไปกระตุ้นโพรงภายในเมล็ดให้สั่นคล้ายห้องก้องเสียงขนาดเล็ก

เพราะเหตุนี้ เมล็ดที่ป๊อปสมบูรณ์จึงต้องมีทั้งน้ำในปริมาณพอดี เปลือกที่ยังปิดสนิท และความร้อนถึงจุดแตก ถ้าเปลือกร้าวอยู่ก่อน ไอน้ำค่อย ๆ รั่วออก แรงดันไม่พอจะดันแป้งให้ฟูหรือสร้างขาแป้งสำหรับดีดตัว เมล็ดนั้นก็มักเหลือแข็งอยู่ก้นถุง

ป็อปคอร์นหนึ่งเม็ดจึงมีทั้งหม้อแรงดันจิ๋ว การขยายตัวของแป้ง และสปริงชั่วคราวที่เกิดขึ้นในเวลาไม่กี่ร้อยส่วนของวินาที เสียงที่ได้ยินจึงเป็นสัญญาณของการแตกตัว ขณะที่การกระโดดมาจากขาแป้งที่มันสร้างขึ้นเองบนกระทะ