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

โครงสร้างของโลก (Structure of the Earth)

โครงสร้างของโลก หลังการถือกำเนิดเมื่อกว่า 4,500 ล้านปีที่แล้ว โลก (Earth) ผ่านการปะทะและหลอมรวมกันของสสาร กลุ่มก๊าซ และธาตุต่างๆ มากมาย จากเศษซากการกำเนิดของดวงอาทิตย์ในระบบสุริยะ จนมีมวล ขนาดและรูปร่างอย่างที่เราเห็นอยู่ในปัจจุบัน แต่ความเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงภายในดาวเคราะห์หินดวงนี้ไม่เคยหยุดนิ่ง การเปลี่ยนแปลงที่ก่อให้เกิดทั้งประโยชน์และอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต ดังนั้น โครงสร้างของโลก และองค์ประกอบภายใน จึงยังคงเป็นหัวข้อสำคัญ สำหรับนักวิทยาศาสตร์ในการศึกษาและทำความเข้าใจต่อดาวเคราะห์ดวงเดียวในจักรวาล ณ ขณะนี้ ที่มีปัจจัยสมบูรณ์ต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต การศึกษาโครงสร้างโลก มนุษย์ทำการศึกษาโครงสร้างภายในของโลกผ่านการสังเกต การเก็บหลักฐาน และการทดลองทางวิทยาศาสตร์มากมาย เช่น  การศึกษาผ่านหินแปลกปลอม (Xenolith) ซึ่งถูกนำพาขึ้นมาบนผิวโลกพร้อมกับลาวา จากการปะทุ หรือการระเบิดของภูเขาไฟ การขุดเจาะและการสำรวจใต้พิภพ และภายใต้พื้นดินที่ลึกลงไปนี้ องค์ประกอบบางส่วนของโลกยังคงเป็นหินหลอมเหลวอยู่ รวมถึงการศึกษาหินอุกกาบาต (Meteorite) ซึ่งเป็นวัตถุที่เหลือจากการกำเนิดของระบบสุริยะ ทำให้นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าส่วนหนึ่งของวัตถุก่อกำเนิดนี้ ทำให้โลกของเรามีเหล็ก (Fe) และนิกเกิล (Ni) เป็นองค์ประกอบหลัก อ่านเพิ่มเติมเรื่อง ดาวฤกษ์ นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังได้นำคลื่นไหวสะท้อน (Seismic waves) เพื่อศึกษาโครงสร้างภายในของโลก คลื่นไหวสะท้อน คือ คลื่นกลที่เกิดจากแรงสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว […]

เทคโนโลยีทางการแพทย์ หลังการระบาดของโควิด-19

การประยุกต์ใช้ เทคโนโลยีทางการแพทย์ เพื่อให้สอดคล้องกับการระบาดใหญ่ และวิถีชีวิตแบบปกติใหม่ โรงพยาบาลเป็นหน่วยงานแรกๆ ที่ต้องเร่งปรับตัว และปรับปรุงแผนการดำเนินงานให้สอดคล้องกับการระบาดของโรคอุบัติใหม่ อย่างโควิด-19 ตั้งแต่ช่วงแรกของการระบาด โรงพยาบาลทั้งภาครัฐและเอกชนต่างพยายามนำเทคโนโลยีต่าง ๆ เข้ามาให้บริการแก่ผู้ป่วย รวมทั้งการร่วมกันถอดบทเรียนเพื่อสร้างองค์ความรู้ใหม่ในเวลาเดียวกัน จนเกิดเป็น เทคโนโลยีทางการแพทย์ ที่สอดคล้องกับวิถีชีวิตปกติใหม่ หรือ New Normal เพื่อให้เกิดความปลอดภัยต่อทั้งเจ้าหน้าที่และผู้ป่วยที่มารับบริการของโรงพยาบาล จากการระบาดครั้งใหญ่ เรื่องสำคัญที่สุดที่ทุกโรงพยาบาลควรคำนึงถึงและปฏิบัติไปในแนวทางเดียวกัน คือเรื่องความปลอดภัยของผู้มารับบริการ ดังนั้นจึงเกิดการปรับแผนการทำงาน รวมไปถึงการปรับแผนการดำเนินธุรกิจ โดยยึดหลักเรื่องความปลอดภัยให้สูงขึ้น หลายโรงพยาบาลได้ปรับใช้เทคโนโลยีให้เข้ามามีบทบาทในแผนการดำเนินงานมากขึ้น เช่น โรงพยาบาลพรินซ์สุวรรณภูมิ เขตบางนา โรงพยาบาลเอกชนที่คิดค้นบริการใหม่ขึ้นมา 3 รูปแบบ เพื่อให้สอดคล้องกับวิถีชีวิตแบบ New Normal และการระบาดของโรคโควิด-19 ได้แก่ 1. Tele-medicine คือบริการให้คำปรึกษาและรักษาผู้ป่วยระยะไกล โดยผู้ป่วยไม่จำเป็นต้องมาที่โรงพยาบาล เป็นการโทรศัพท์ในระบบวิดีโอผ่านแอปพลิเคชั่น LINE โดยให้แพทย์และคนไข้สามารถตรวจสอบอาการได้เบื้องต้น พร้อมทั้งให้คำแนะนำด้านการปฏิบัติตัวเบื้องต้น จุดประสงค์ของบริการนี้เพื่อเพิ่มทางเลือกให้ผู้ป่วยที่มีประวัติกับโรงพยาบาลไม่ต้องมาโรงพยาบาลโดยไม่จำเป็น แต่แพทย์สามารถวินิจฉัยโรคผ่านการให้บริการ Tele-medicine ได้อย่างสะดวกและง่ายดาย 2. Drive-thru ตรวจโควิด-19 โดยตั้งจุดบริการไว้ด้านนอกตัวอาคาร เพื่อลดความเสี่ยงการแพร่เชื้อในพื้นที่โรงพยาบาล […]

เชื้อโรคอยู่รอบตัวเรามากกว่าที่คิด

เชื้อโรคอยู่รอบตัวเรามากกว่าที่คิด ผลการศึกษาใหม่ชี้ให้เห็นว่าแบคทีเรียอาศัยอยู่ในข้าวของต่างๆ มากกว่าที่เราคิด แม้กระทั่งภายในเป็ดยางหน้าตาน่ารักที่ใช้สำหรับช่วยให้ลูกน้อยยอมอาบน้ำ ทีมนักวิจัยคำนวณปริมาณของแบคทีเรียโคลิฟอร์มดูว่าในข้าวของแต่ละชิ้นนั้นมีสัดส่วนเท่าไหร่ แบคทีเรียโคลิฟอร์มเป็นแบคทีเรียรูปแท่งที่พบได้ทั่วไปในน้ำและดิน ผลการวิจัยพบว่าภายในครัวพบแบคทีเรียราว 45% ฟองน้ำทำความสะอาดพบมากถึง 75% ส่วนที่เขียงพบราว 18% ในขณะที่เป็ดยางอาบน้ำซึ่งเป็นสิ่งของที่ใกล้ตัวเด็กอ่อนพบเลเยอร์ของแบคทีเรีย และเมื่อผ่าออกมาดูก็พบชั้นของแบคทีเรียจับตัวกันหนาเนื่องมาจากน้ำที่เข้าไปขัง รายงานการวิจัยนี้จะถูกเผยแพร่ลงใน npj Biofilms and Microbiomes ของวารสาร Nature ระบุพลาสติกและน้ำสกปรกเป็นสถานที่หมักหมมอย่างดีที่แบคทีเรียจะเจริญเติบโตได้รวดเร็ว   อ่านเพิ่มเติม เบาะแสใหม่ชี้ ยีนจากนีแอนเดอร์ทัลส่งผลถึงสุขภาพเรา