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

สิ่งมีชีวิตบนดาวศุกร์ มีจริงหรือ

สัญญาณความเป็นไปได้ที่จะพบ สิ่งมีชีวิตบนดาวศุกร์ ทำให้เกิดการถกเถียงกันอย่างดุเดือด “บางอย่างแปลกๆ กำลังเกิดขึ้น” ในดาวเคราะห์เพื่อนบ้านของเรา แต่ผู้เชี่ยวชาญบางท่านก็กังขาในคุณภาพของข้อมูลเกี่ยวกับ สิ่งมีชีวิตบนดาวศุกร์ เรื่อง NADIA DRAKE อาจมีบางอย่างลอยผ่านกลุ่มเมฆที่ปกคลุมดาวศุกร์ เป็นกลุ่มก๊าซที่มีกลิ่นและติดไฟได้ เรียกว่าฟอสฟีน ซึ่งสามารถทำลายสิ่งมีชีวิตที่อาศัยออกซิเจนเพื่อความอยู่รอด แต่นักวิทยาศาสตร์ที่ประกาศการค้นพบนี้ในชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์กล่าวว่า มันอาจเป็นหลักฐานของสิ่งมีชีวิตบนโลกใบถัดไป เท่าที่มนุษย์ได้ศึกษาเรื่องดาวเคราะห์ อย่างดาวศุกร์และโลก ฟอสฟีนสามารถสร้างได้ด้วยสิ่งมีชีวิตเท่านั้น ทั้งสัตว์ที่มีวิวัฒนาการสูงและจุลินทรีย์ ฟอสฟีนถูกใช้เป็นอาวุธเคมีในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง เป็นสารรมยาทางการเกษตร ใช้ในอุตสาหกรรมผลิตสารกึ่งตัวนำ และเป็นผลพลอยได้จากห้องทดลองทางเคมี แต่ฟอสฟีนยังสามารถเกิดขึ้นตามธรรมชาติโดยแบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจนบางชนิด ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ขาดออกซิเจน เช่นหลุมขยะแบบฝังกลบ ที่ลุ่มแม่น้ำที่มีตะกอนทับถม และในทางเดินอาหารของสัตว์ เมื่อต้นปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ Jane Greaves จาก Cardiff University สหราชอาณาจักร คาดการณ์ว่า การค้นพบสารเคมีบนดาวเคราะห์ดวงอื่นอาจบ่งบอกถึงกิจกรรมการเผาผลาญพลังงานของสิ่งมีชีวิตนอกโลก และพวกเขาแนะนำให้เล็งกล้องโทรทรรศน์ที่คมชัดที่สุดในอนาคตไปยังดาวเคราะห์นอกระบบที่อยู่ไกลออกไป เพื่อหาสัญญาณของก๊าซ ตอนนี้ เราอาจจะพบสัญญาณของก๊าซฟอสฟีนบนดาวเคราะห์ใกล้เคียง และเธอได้เผยแพร่ผลงานการค้นพบในวารสาร Nature Astronomy “แน่นอนว่าฉันรู้สึกประหลาดใจทันที ฉันคิดว่ามันเป็นความผิดพลาด แต่ฉันอยากให้มันไม่ใช่เรื่องผิดพลาดเป็นอย่างมาก” Clara Sousa-Silva ผู้ร่วมเขียนงานวิจัย และนักศึกษาหลังปริญญาเอก สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ […]

พบฟอสซิลมนุษย์นอกทวีปแอฟริกาที่เก่าแก่ที่สุด

พบฟอสซิลมนุษย์นอกทวีปแอฟริกาที่เก่าแก่ที่สุด บางส่วนของฟอสซิลขากรรไกรบนที่ยังคงมีฟันติดอยู่ซึ่งถูกพบในอิสราเอลนั้น ชี้ให้เห็นว่าแท้จริงแล้วการอพยพเดินเท้าออกจากทวีปแอฟริกาอาจเกิดขึ้นเร็วกว่าที่นักวิทยาศาสตร์เคยคาดการณ์ไว้ การค้นพบครั้งนี้ยังเป็นหลักฐานสำคัญที่ชี้ว่าสายพันธุ์มนุษย์ของเรานั้นมีวิถีชีวิตที่ทับซ้อนกับสายพันธุ์มนุษย์ผู้เป็นญาติอย่าง มนุษย์นีแอนเดอร์ทัล บนพื้นที่ลิแวนต์ (บริเวณเมดิเตอร์เรเนียนตะวันออก ปัจจุบันคือพื้นที่ของประเทศจอร์แดน เลบานอน อิสราเอล ดินแดนปาเลสไตน์ และซีเรีย) ก่อนหน้านี้ ข้อมูลจากฟอสซิลชิ้นก่อนๆ ที่ถูกค้นพบชี้ว่าบรรพบรุษของเรา มนุษย์สายพันธุ์โฮโมเซเปียนส์ ปรากฏขึ้นบริเวณพื้นที่ทางตะวันออกของทวีปแอฟริกาเมื่อราวๆ 200,000 ปีก่อน แต่การอพยพครั้งใหญ่ออกจากบ้านเกิดนั้นเพิ่งจะเกิดขึ้นราว 50,000 – 60,000 ปีก่อน ในขณะที่หลักฐานจากฟอสซิลชี้ว่าการอพยพกลุ่มเล็กๆ ของมนุษย์โฮโมเซเปียนส์นั้นน่าจะย้อนกลับไปได้ราว 120,000 ปีที่ผ่านมา จนเมื่อเดือนมิถุนายน ปีที่ผ่านมา ทีมนักวิจัยที่สำรวจฟอสซิลจากถ้ำจีเบล อีร์ฮูด (Jebel Irhoud) ในประเทศโมร็อกโกค้นพบหลักฐานบางอย่างที่ก่อให้เกิดการถกเถียงครั้งใหม่เกี่ยวกับทฤษฎีการอพยพของบรรพบรุษมนุษย์ พวกเขาระบุว่าการปรากฏตัวขึ้นของมนุษย์สายพันธุ์โฮโมเซเปียนส์แท้จริงน่าจะย้อนไปไกลได้ถึง 350,000 ปีก่อนด้วยซ้ำ ผลการค้นพบใหม่นี้ถูกเผยแพร่ลงยังวารสาร Science ชี้ว่ากลุ่มมนุษย์สายพันธุ์โฮโมเซเปียนส์น่าจะอพยพเข้าสู่ผืนทวีปยูเรเซียเร็วกว่าที่คาดการณ์ไว้ นั่นคือราว 180,000 ปีก่อน (พอล ซาโลเพก ออกเดินเท้าตามรอยบรรพบรุษของเราจากแอฟริกา มาดูกันว่าเขาพบอะไรบ้างระหว่างทาง) “มันเป็นการค้นพบที่น่าตื่นเต้นมากครับ บรรพบรุษของเราออกจากแอฟริกาเร็วกว่าที่เคยคิดไว้” Darren Curnoe ผู้เชี่ยวชาญด้านการกำเนิดมนุษย์จากมหาวิทยาลัยนิวเซาท์เวลส์ ในนครซิดนีย์ ของออสเตรเลียกล่าว “การค้นพบเมื่อปีที่ผ่านมาช่วยฉายภาพใหม่ๆ […]

เทคโนโลยีภูมิสารสนเทศกับการแก้ปัญหาจากต้นน้ำถึงปลายน้ำ

ภาพประกอบ : PIRO4D from Pixabay ปัจจุบัน การบริหารจัดการและการแก้ไขปัญหาเรื่องทรัพยากรธรรมชาติในประเทศไทย ได้รับความสนใจจากหน่วยงานทุกภาคส่วนมากขึ้น เนื่องจากประชาชนในสังคมส่วนใหญ่เริ่มตระหนักถึงผลกระทบจากปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้นกับตัวเอง ทั้งเรื่องการจัดการปัญหาขยะ การแก้ไขปัญหาเรื่องการบุกรุกพื้นที่ป่า การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และการฟื้นฟูทรัพยากรทางทะเลและชายฝั่ง เป็นต้น ในทุกการแก้ปัญหา ทุกหน่วยงานมักเริ่มต้นจากการสืบค้นข้อมูล เพื่อนำข้อมูลทั้งหมดมาใช้ประกอบการตัดสินใจและวางแผนการแก้ปัญหาอย่างเป็นรูปธรรม หนึ่งในข้อมูลที่ถูกสืบค้นมากที่สุดคือ ข้อมูลภูมิสารสนเทศ ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้ข้อมูลเห็นถึงภาพรวมของสภาพพื้นที่ และสามารถนำไปวางแผนปฏิบัติงานได้จริง จิสด้าเป็นหนึ่งหน่วยงานที่มีบทบาทสนับสนุนเรื่องเทคโนโลยีภูมิสารสนเทศและภาพถ่ายดาวเทียม เพื่อการแก้ปัญหาอย่างบูรณาการร่วมกับหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง โดยในช่วงที่ผ่านมา จิสด้าสนับสนุนข้อมูลภูมิสารสนเทศในโครงการต่างๆ ดังนี้ 1. เทคโนโลยีและนวัตกรรมภูมิสารสนเทศ เพื่อการบริหารจัดการสิ่งแวดล้อมและทรัพยากรทางทะเลและชายฝั่ง จังหวัดเพชรบุรี เป็นการขับเคลื่อนเทคโนโลยีและนวัตกรรมภูมิสารสนเทศ เพื่อบริหารจัดการทรัพยากรธรรมชาติในลุ่มน้ำเพชรบุรี โดยการสำรวจสถานการณ์ปัญหาและความพร้อมของพื้นที่ ภายใต้การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ รวมถึงวางแนวทางกำหนดอนาคตของอ่าวบางตะบูนกับประชาชนในพื้นที่ และหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง ด้วยความเชี่ยวชาญเรื่องข้อมูล จิสด้าจึงได้จัดทำฐานข้อมูลเชิงพื้นที่ของชุมชน แผนที่ชุมชนแบบมาตรฐานซึ่งเป็นที่ยอมรับของทุกภาส่วน และนำผลที่ได้ไปปฏิบัติใช้งานจริง ก่อให้เกิดการประสานความร่วมมือเพื่อหามาตรการที่เหมาะสมสำหรับการแก้ปัญหาในพื้นที่ต่อไป 2. การใช้เทคโนโลยีภูมิสารสนเทศเพื่อการติดตามสถานการณ์การระบาดของโรคใบร่วงในพื้นที่ปลูกยางพาราเขตภาคใต้ตอนล่าง จิสด้าดำเนินงานร่วมกับการยางแห่งประเทศไทย ใช้เทคโนโลยีเชิงพื้นที่และภาพถ่ายดาวเทียม ติดตามสถานการณ์การระบาดของโรคใบร่วงในสวนยางพาราเขตภาคใต้ตอนล่าง ได้แก่ พังงา กระบี่ ตรัง สงขลา ปัตตานี ยะลา และนราธิวาส ตั้งแต่เดือนพฤศจิกายน […]