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

การกำหนดตำแหน่งบนพื้นโลก (Geographic Coordinate System)

มนุษย์นำ ระบบพิกัดภูมิศาสตร์ มาใช้ในกำหนดและระบุตำแหน่งต่าง ๆ บนพื้นผิวทรงกลมของโลก โดยการอ้างอิงพิกัดที่เกิดจากค่าระยะเชิงมุมของละติจูด (Latitude) และลองจิจูด (Longitude) ระบบพิกัดภูมิศาสตร์ (Geographic Coordinate System) คือ ระบบอ้างอิง 3 มิติที่เก่าแก่ที่สุด ซึ่งมนุษย์นำมาใช้ในกำหนดและระบุตำแหน่งต่าง ๆ บนพื้นผิวทรงกลมของโลก โดยการอ้างอิงพิกัดที่เกิดจากค่าระยะเชิงมุมของละติจูด (Latitude) และลองจิจูด (Longitude) ซึ่งเคลื่อนออกห่างจากศูนย์กำเนิด (Origins) ที่กำหนดขึ้น สำหรับศูนย์กำเนิดของละติจูด (Origin of Latitude) คือ เส้นสมมติในแนวระนาบที่ตัดผ่านศูนย์กลางของโลกพร้อมทั้งตั้งฉากไปกับแกนหมุนหรือที่เราเรียกกันว่า “เส้นศูนย์สูตร” (Equator) ขณะที่ศูนย์กำเนิดของลองจิจูด (Origin of Longitude) คือ เส้นสมมติในแนวตั้งที่ลากผ่านแกนหมุนของโลกตรงบริเวณหอสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ เมืองกรีนิช (Greenwich) ประเทศอังกฤษ ซึ่งตั้งฉากกับเส้นศูนย์สูตรหรือที่เราเรียกกันว่า “เส้นพรามเมริเดียน” (Prime Meridian) ซึ่งเป็นเส้นเมริเดียนเริ่มแรกที่แบ่งโลกออกเป็นซีกโลกตะวันตกและซีกโลกตะวันออก ดังนั้น ตำแหน่งที่เกิดขึ้นบนโลกตามระบบพิกัดทางภูมิศาสตร์จึงมีหน่วยเป็นองศา ลิปดา และพิลิปดา พร้อมกับกำหนดอักษรที่ระบุทิศเหนือ-ใต้ (N/S) […]

เซลล์พืช และส่วนประกอบภายในเซลล์

โครงสร้างเซลล์พืช มีรูปร่างคงที่ มีความแข็งแรง และมีออร์แกเนลล์พิเศษที่สำคัญต่อกระบวนการสังเคราะห์แสง สำหรับพืชก็ประกอบขึ้นด้วยเซลล์เช่นกัน แต่ส่วนประกอบภายใน เซลล์พืช จะแตกต่างออกไปจากเซลล์สัตว์ ทำให้เซลล์พืชและเซลล์สัตว์มีลักษณะและสมบัติบางอย่างที่แตกต่างกัน โดย โครงสร้างเซลล์พืช ประกอบไปด้วย 1. ผนังเซลล์ (Cell wall) เป็นส่วนที่อยู่ชั้นนอกสุดของเซลล์ จะพบใน เซลล์พืช แต่ไม่พบในเซลล์สัตว์ เป็นโครงสร้างที่กำหนดขอบเขต และรูปร่างของสิ่งมีชีวิต มีหน้าที่เพิ่มความแข็งแรง ค้ำจุนโครงสร้างของเซลล์ ทำให้เซลล์คงรูป และป้องกันการสูญเสียน้ำของเซลล์พืช ในผนังเซลล์ประกอบด้วยเซลลูโลส (Cellulose) และเพกติน (Pectin) 2. เยื่อหุ้มเซลล์ (Cell membrane) ประกอบด้วยฟอสโฟลิพิด (Phospholipid bilayer) และโปรตีนเป็นส่วนมาก ทำหน้าที่ห่อหุ้มส่วนที่เป็นของเหลวและออร์แกเนลล์ภายใน ทั้งยังเป็นเยื่อเลือกผ่าน ควบคุมการเข้าออกของสารต่าง ๆ จากสิ่งแวดล้อมเข้าสู่เซลล์ 3. นิวเคลียส (Nucleus) มีลักษณะค่อนข้างกลม ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของเซลล์ และการถ่ายทอดพันธุกรรมจากพ่อแม่ไปสู่ลูกหลาน 4. ไซโทพลาซึม (Cytoplasm) เป็นของเหลวที่อยู่ภายในเซลล์ ประกอบด้วยออร์แกเนลล์ และสารประกอบต่าง ๆ […]

ไบโอเทคพัฒนาวัคซีนป้องกันโรค COVID-19 แบบพ่นจมูก

ไบโอเทค สวทช. พัฒนา วัคซีนโควิด-19 แบบพ่นจมูก เพิ่มประสิทธิภาพป้องกันการติดเชื้อ ลดความเสี่ยงของการเกิดผลข้างเคียง สู้เชื้อกลายพันธุ์ โรคติดเชื้อไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่ 2019 (โควิด-19) เป็นโรคอุบัติใหม่ที่กำลังเป็นปัญหาสำคัญของประเทศไทยและของโลก สาเหตุของโรคเกิดจากเชื้อไวรัสโคโรนา ชนิด SARS-CoV-2 ที่สามารถติดเชื้อจากคนสู่คนและแพร่กระจายเป็นวงกว้าง อีกทั้งยังประสบปัญหาการกลายพันธุ์ของเชื้ออีกหลายรูปแบบซึ่งเพิ่มความเสี่ยงในการกลับมาติดเชื้อซ้ำได้อีก ส่งผลกระทบต่อคุณภาพชีวิต สังคม และเศรษฐกิจทั่วทั้งโลกอย่างมหาศาล วัคซีนโควิด-19 แบบพ่นจมูก กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) โดยศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอเทค) ได้พัฒนาวัคซีนป้องกันโรคติดเชื้อไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่ 2019 (โควิด-19) แบบพ่นจมูก ชนิด Adenovirus-based และ Influenza-based ซึ่งผ่านการทดสอบการกระตุ้นภูมิคุ้มกันในหนูทดลองเรียบร้อยแล้ว พบว่ามีประสิทธิภาพต่อการคุ้มโรคที่เกิดขึ้น ซึ่งข้อมูลที่ได้จะผลักดันให้เป็นวัคซีนต้นแบบป้องกันโรคติดเชื้อโควิด-19 สามารถนำไปทดสอบทางคลินิกในอาสาสมัครต่อไป ดร.อนันต์ จงแก้ววัฒนา ผู้อำนวยการกลุ่มวิจัยนวัตกรรมสุขภาพสัตว์และการจัดการ ไบโอเทค สวทช. ให้ข้อมูลว่า ทีมวิจัยไวรัสวิทยาและเซลล์เทคโนโลยี ไบโอเทค ได้ดำเนินงานวิจัยและพัฒนาวัคซีนต้านโรคติดเชื้อโควิด-19 ตั้งแต่มีการเริ่มระบาดในประเทศจีนในเดือนมกราคม 2563 เป็นต้นมา ทางทีมวิจัย เริ่มงานวิจัยโดยการสังเคราะห์ยีนสไปค์ของไวรัสขึ้นเองโดยอาศัยข้อมูลรหัสพันธุกรรมของไวรัสที่เผยแพร่หลังจากที่มีการถอดรหัสสำเร็จ […]