การควบแน่น ของสสารหมายถึงอะไร และสามารถเกิดกระบวนการควบแน่นได้อย่างไร

การควบแน่น (Condensation)

การควบแน่น (Condensation) คือกระบวนการหนึ่งในการเปลี่ยนแปลงสถานะทางกายภาพของสสาร

เป็นกระบวนการที่สสารเปลี่ยนจากสถานะก๊าซเป็นของเหลว การควบแน่นยังเป็นกระบวนการที่สำคัญยิ่งในวัฏจักรน้ำ (Water Cycle) ซึ่งก่อให้เกิดเมฆและฝนในชั้นบรรยากาศโลก รวมถึงเป็นจุดเริ่มต้นของการนำน้ำกลับลงสู่พื้นดินอีกครั้ง

ในวัฏจักรน้ำ การควบแน่นหมายถึงการเปลี่ยนแปลงสถานะจากไอน้ำ (Vapor) เป็นน้ำในสถานะของเหลวเนื่องจากการเย็นตัวลงหรือสูญเสียพลังงานความร้อนส่งผลให้อนุภาคในองค์ประกอบของไอน้ำหรือสสารในสถานะของก๊าซเคลื่อนที่ได้ช้าลงเกิดแรงดึงดูดหรือแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลมากขึ้นจนเกิดเป็นหยดน้ำ การควบแน่นจึงถือเป็นกระบวนการตรงกันข้ามกับ “การระเหย” (Vaporization) หรือกระบวนการการเปลี่ยนสถานะของสสารจากของเหลวไปเป็นก๊าซ

การควบแน่นสามารถเกิดขึ้นได้จากอากาศเย็นลงจนถึงจุดน้ำค้าง(Dew Point) และเมื่ออากาศอิ่มตัว(Saturated) จากการสะสมไอน้ำในปริมาณมากจนไม่สามารถกักไอน้ำไว้ได้อีกการควบแน่นจึงก่อให้เกิดการก่อตัวของเมฆและฝนในชั้นบรรยากาศโลก รวมถึงหมอกบนพื้นดินอีกด้วย

น้ำค้าง, การควบแน่น, ควบแน่น,
น้ำค้างตามใบหญ้า

จุดน้ำค้าง (Dew Point)

จุดน้ำค้างหมายถึงจุดของอุณหภูมิที่ก่อให้เกิดการกลั่นตัวของไอน้ำ เนื่องจากในอากาศมีไอน้ำปริมาณมากและอุณหภูมิของอากาศลดต่ำลง จึงก่อให้เกิดการกลั่นตัวของหยดน้ำหรือน้ำค้างตามธรรมชาติ การก่อตัวของหยดน้ำจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของอากาศสามารถพบเห็นได้ทั่วไปในชีวิตประจำวัน เช่น ละอองน้ำที่เกาะตามหน้าต่างรถยนต์ และสนามหญ้าในช่วงเช้ามืด

นอกจากนี้ จุดน้ำค้างยังเป็นตัวตรวจวัดความชื้นหรือ “ความชื้นสัมพัทธ์” (Relative Humidity) ในอากาศที่มีประสิทธิภาพ เมื่อจุดน้ำค้างมีค่าสูงแสดงว่าในอากาศมีไอน้ำปริมาณมาก แต่เมื่ออุณหภูมิ ณ จุดน้ำค้างมีค่าเท่ากันกับอุณหภูมิของอากาศ แสดงให้เห็นว่าในขณะนั้น อากาศอิ่มตัวจากไอน้ำในปริมาณมาก ส่งผลให้ความชื้นสัมพัทธ์มีค่าสูงสุด (100 เปอร์เซ็นต์)

การอิ่มตัว (Saturation) และการเกิดเมฆ

เมฆ (Cloud) เป็นการรวมตัวกันของหยดน้ำปริมาณมากในชั้นบรรยากาศโลกจากโมเลกุลของไอน้ำที่กระจัดกระจายอยู่ทั่วไปในอากาศ เมื่อเกิดการรวมตัวกันของไอน้ำปริมาณมาก จะสะสมจนเกิดเป็นก้อนเมฆ เมื่อก้อนเมฆอิ่มตัวและไม่สามารถกักเก็บไอน้ำได้อีก โมเลกุลของไอน้ำจะถูกบีบอัดเข้าหากัน จนเกิดการควบแน่นและตกลงมาเป็นฝน (Precipitations) มวลอากาศเย็นมีไอน้ำสะสมในปริมาณน้อยกว่ามวลอากาศร้อน ดังนั้น ในสภาพอากาศหรือเขตอากาศอบอุ่นจึงมักมีความชื้นสูงจากการที่ไอน้ำยังคงอยู่ในบรรยากาศแทนที่จะกลั่นตัวตกลงมาเป็นฝน

 

หมอก, หน้าหนาว, หุบเขา, การควบแน่น, หมอกบนพื้นดิน, ทะเลหมอก
หมอกบนพื้นดินยามเช้า เคลื่อนไหลไปตามทิวเขา

การควบแน่นบนภาคพื้นดิน หรือหมอก

การควบแน่นสามารถเกิดขึ้นที่ระดับพื้นดิน หรือปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เราเรียกว่า “หมอก” (Fog) หมอกก่อตัวขึ้นเมื่ออากาศที่มีความชื้นสูงเข้าสัมผัสกับพื้นผิวที่เย็นกว่าโดยเฉพาะพื้นผิวโลก จนอุณหภูมิลดลงถึงจุดน้ำค้าง เช่น หมอกที่เกิดจากการพาความร้อน (Advection fog) หรือหมอกจากการแผ่รังสีความร้อน (Radiation fog) ซึ่งเป็นหมอกที่มักก่อตัวขึ้นในช่วงฤดูหนาว จากการคายความร้อนของพื้นดินในช่วงเวลากลางคืน อากาศที่ลอยเหนือพื้นดินเย็นตัวลง และเมื่ออุณหภูมิลดลงส่งผลให้มวลอากาศไม่สามารถกักเก็บไอน้ำได้ในปริมาณมาก ทำให้เกิดการควบแน่นและเกิดเป็นหมอกบนพื้นผิวดิน

นอกจากนี้ หมอกจะไม่ก่อตัวขึ้น เมื่ออุณหภูมิจุดน้ำค้างแตกต่างจากอุณหภูมิอากาศเกิน 2.2 องศาเซลเซียส

โรงกลั่นน้ำทะเล, การควบแน่น, การประยุกต์, ควบแน่น
โรงกลั่นน้ำทะเล

การใช้ประโยชน์

การควบแน่นเป็นส่วนสำคัญในกระบวนการกลั่นที่มนุษย์นำมาประยุกต์ใช้ทั้งในห้องปฏิบัติการและในภาคอุตสาหกรรมเคมีเนื่องจากการควบแน่นเป็นปรากฏการณ์ที่สามารถเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติจึงมักนำมาใช้ในการผลิตน้ำหรือของเหลวในปริมาณมากอย่างเช่น ในส่วนของการใช้งานเชิงพาณิชย์หรือภาคอุตสาหกรรมการควบแน่นเป็นกระบวนการสำคัญในการผลิตกระแสไฟฟ้าการกลั่นน้ำทะเลการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียมหรือแม้กระทั่งในระบบเครื่องทำความเย็นและเครื่องปรับอากาศรวมถึงการนำหลักการมาใช้ประโยชน์เพื่อทำฝนเทียมในพื้นที่แห้งแล้งอีกด้วย

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

National Geographic Society – https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/condensation/

United States Geological Survey (USGS) – https://www.usgs.gov/special-topic/water-science-school/science/condensation-and-water-cycle?qt-science_center_objects=0#qt-science_center_objects

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล – http://www.rmutphysics.com/charud/naturemystery/sci3/geology/2/index_ch_2-8.htm

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) – https://www.scimath.org/article-chemistry/item/8396-2018-06-01-02-47-46


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : ความหนาแน่น (Density) ของสสาร

ความหนาแน่น

เรื่องแนะนำ

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง : หน้าที่หลักของผู้ผลิต

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง เป็นกระบวนการที่พืชเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานคมีในรูปของอาหาร ถือเป็นหน้าหลักของผู้ผลิตในระบบนิเวศ พืชเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีบทบาทสำคัญต่อทุกระบบนิเวศบนโลก คือเป็นจุดเริ่มต้นที่เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ไปเป็นพลังงานเคมีในรูปอาหาร โดยการนำเอาน้ำและแก๊สคาร์บอนไดออกไซต์มาทำปฏิกิริยาเคมีกัน และมีแสงเป็นพลังงานกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยา ผลผลิตที่ได้คือ “น้ำตาลกลูโคส” ซึ่งน้ำตาลส่วนหนึ่งจะนำไปสังเคราะห์เป็นสารอื่นเก็บสะสมไว้ และยังได้ไอน้ำ และแก๊สออกซิเจน ซึ่งจะปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม กระบวนการนี้เรียกว่าการสร้างอาหารของพืช หรือ กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง โครงสร้างของใบพืช กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นที่ใบในภาพ คือ ใบพืชตัดตามขวางจากด้านบน (ด้านที่รับแสง) มายังด้านล่าง ซึ่งประกอบด้วยเซลล์ที่มีรูปร่างและหน้าที่แตกต่าง ดังนี้ หลังใบ (Upper Epidermis) มักจะมีสารคิวติเคิล (Cuticle) เคลือบไว้ชะลอการสูญเสียน้ำออกจากใบ เนื่องจากความร้อนของแสงแดด พาลิเสดมีโซฟิลล์ (Palisade mesophyll) เป็นเซลล์รูปกระสวยที่บรรจุคลอโรฟิลล์ไว้เป็นจำนวนมาก วางตัวอยู่ถัดจากหลังใบลงมา เป็นส่วนที่มีกิจกรรมการสังเคราะห์ด้วยแสงมากที่สุด สปอนจีมีโซฟิลล์ (Spongy mesophyll) เป็นกลุ่มเซลล์ที่อยู่ติดถัดลงมาจากพาลิเสดมีโซฟิลล์ แต่มีปริมาณความเข้มข้นของคลอโรฟิลล์น้อยกว่า เซลล์เรียงตัวกันอย่างหลวมๆ คล้ายฟองน้ำ พื้นที่ว่างระว่างเซลล์บรรจุของเหลว และอากาศ เอาไว้ กลุ่มท่อลำเลียง (Vascular bundle) ประกอบด้วยท่อลำเลียงน้ำ (Xylem) และท่อลำเลียงอาหาร (Phloem) ทำหน้าที่ลำเลียงอาหารและน้ำจากรากมาสู่ใบ รวมถึงลำเลียงสารอาหารที่ได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสงทีใบ […]

ฤๅดาวเคราะห์น้อยจะเป็นจุดกำเนิดของชีวิต?

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าดาวเคราะห์น้อยมีส่วนช่วยให้ชีวิตบนโลกถือกำเนิดขึ้น นอกจากนั้นการศึกษาดาวเคราะห์น้อยยังช่วยขยายองค์ความรู้ที่เรามีต่อชีวิตนอกโลก

หลักฐานใหม่ชี้ ยุงจดจำกลิ่นได้

หลักฐานใหม่ชี้ ยุงจดจำกลิ่นได้ ครั้งหน้าที่คุณสังเกตเห็นยุงบินมาเกาะที่แขน แม้คุณจะตบพลาด แต่บนความโชคร้ายก็ยังคงมีความโชคดี เพราะเจ้ายุงตัวนั้นคงไม่กลับมาดูดเลือดคุณอีกแล้ว ก็เรื่องอะไรจะยอมเสี่ยงที่จะโดนตบอีกล่ะว่าไหม เพราะแมลงเหล่านี้สามารถเรียนรู้ที่จะเชื่อมโยงกลิ่นกายของคุณเข้ากับสถานการณ์อันตราย เพื่อหลีกเลี่ยงที่จะเผชิญกับคุณอีกในอนาคต ผลการศึกษาใหม่นี้ถูกเผยแพร่ลงในวารสาร Current Biology นับเป็นครั้งแรกที่แสดงให้เห็นว่าเจ้าสัตว์ตัวจิ๋วอย่างยุงนั้นสามารถเรียนรู้และจดจำได้ “พวกมันเป็นเหมือนยุงของปัฟลอฟ” Jeff Riffel ผู้ศึกษาเกี่ยวกับระบบประสาทและพฤติกรรมจากมหาวิทยาลัยวอชิงตันกล่าว สำหรับ อีวาน ปัฟลอฟ คือนักจิตวิทยาชาวรัสเซียผู้โด่งดังจากการทดลองการขับน้ำลาย พฤติกรรมของสุนัข ภายใต้สถานการณ์รูปแบบเดียวกัน Riffel ทำการทดลองดูว่าแมลงจะสามารถเรียนรู้กลิ่นได้หรือไม่ (แมลงหลายชนิดฉลาดกว่าที่เราคิด พวกมันรู้จักนำร่างของเพื่อนที่ตายแล้วออกไปนอกรังเพื่อป้องกันโรคระบาด) ในการทดลองเขาให้ยุงไข้เหลือง (Aedes aegypti) รับกลิ่นต่างๆ รวมถึงกลิ่นกายของมนุษย์ พร้อมแรงสั่นสะเทือนเล็กน้อยเป็นเวลา 20 นาที ซึ่งค้ลายกับการขยับของแขนเพื่อที่จะตบ Riffel พบว่า ต่อมายุงที่เข้ารับการทดลองหลีกเลี่ยงที่จะเข้าใกล้กลิ่นเหล่านั้นเป็นเวลาถึง 24 ชั่วโมง ซึ่งเป็นวิธีไล่ยุงที่ได้ผลพอๆ กับการใช้สเปรย์ที่มีสาร DEET ซึ่งพบในสเปรย์กันยุงหลายชนิด ที่เป็นเช่นนี้มาจากสารโดพามีนในสมอง ทีมของ Riffel ทำการทดลองอีกครั้งแต่คราวนี้ยุงที่นำมาใช้มีข้อบกพร่องที่ทำให้สมองไม่สามารถหลั่งโดพามีนได้ ผลเป็นไปตามคาด ยุงกลุ่มดังกล่าวไม่เกิดการเรียนรู้ว่ากลิ่นเหล่านี้เป็นอันตราย และพวกมันบินกลับมาอีกครั้งในเวลาต่อมา อ่านเพิ่มเติม 10 “วิธีไล่ยุง” […]

จากสุนัขจิ้งจอกสู่สุนัขบ้าน ดีเอ็นเออาจเป็นผู้อยู่เบื้องหลัง

การทดลองในยุคโซเวียต เพื่อผลิตสุนัขจิ้งจอกที่เชื่องและก้าวร้าว นำไปสู่ดีเอ็นเอที่อาจจะอยู่เบื้องหลังความเชื่องของสุนัขบ้าน