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

วิทยาศาสตร์ว่าด้วยการจูบ

วิทยาศาสตร์ว่าด้วยการจูบ “จูบ คุณคิดว่าไม่สำคัญ แต่เมื่อคุณจูบฉัน ทำไมฉันสั่นไปถึงหัวใจ” จ๊วบบบบ…แต่รอยจูบอันแสนโรแมนติกอาจทำให้คุณรู้สึกอี๋ เมื่อทราบเบื้องหลังว่าการจูบแต่ละครั้งนั้นเป็นการแลกเปลี่ยนแบคทีเรียมากถึง 80 ล้านตัว ทว่าทำไมการจูบถึงยังคงถูกใช้ในการพรรณนาความรักผ่านบทเพลง บทกวีและภาพยนตร์มาหลายยุคหลายสมัย? พ่อกับแม่น่าจะเป็นคู่แรกที่แสดงให้เห็นว่าการจูบนั้นทำอย่างไร คุณซึมซับและเรียนรู้พฤติกรรมดังกล่าวมา แต่ใช่ว่าการจูบจะเป็นการแสดงออกซึ่งความรักที่เป็นสากล เพราะในวัฒนธรรมทั่วโลกมีเพียง 46% เท่านั้นที่นิยมการจูบ เช่นบนเกาะ Perry ชาวเอสกิโมมีวิธีการแสดงความรักด้วยการเอาจมูกชนกันแทน กลับมาโฟกัสที่วัฒนธรรมซึ่งการจูบเป็นเรื่องสำคัญ ผลการศึกษาชี้ว่ารอยจูบที่ไม่ประทับใจนั้นส่งผลให้เกิดความสัมพันธ์ที่ร้างราตามมาถึงในผู้หญิง 66% และในผู้ชายอีก 59% ทีนี้คุณคงเริ่มมองเห็นภาพแล้ว่าจูบนั้นสำคัญไฉน จากประวัติศาสตร์มีบันทึกเกี่ยวกับการจูบย้อนหลังไปไกลได้ถึง 3,500 ปีก่อน ในบันทึกภาษาสันสกฤต ที่นิยามไว้ว่าเป็นการแลกเปลี่ยนจิตวิญญาณ นอกจากนั้นวัฒนธรรมการจูบยังพบได้ในไบเบิ้ล, กามาสุตรา และอื่นๆ อีกมากมาย พฤติกรรมการจูบค่อนข้างหาได้ยากในสัตว์อื่นๆ นอกจากเราแล้วก็มีชิมแปนซีและลิงโบโนโบเท่านั้น มีทฤษฎีสนับสนุนการจูบว่าเป็นพฤติกรรมดึกดำบรรพ์ที่เราใช้ในการยอมรับบุคคลนั้นๆ เพราะเมื่อจูบคุณจะได้กลิ่นของคนๆ นั้นชัดเจนจากการนำจมูกมาใกล้กันมีหลายงานวิจัยระบุไว้ว่าการจูบส่งผลดีต่อร่างกาย เมื่อจูบร่างกายจะหลั่งสารเซโรโทนินที่ช่วยปรับอารมณ์ของคุณให้ดีขึ้นโดพามีนถูกผลิตสร้างความพึงใจให้แก่สมอง หัวใจคุณจะเต้นแรงขึ้นจากอะดรีนาลีน และสุดท้ายฮอร์โมนแห่งความรักความผูกพันนั่นคือออกซิโทซินจะถูกหลั่งออกมา ฉะนั้นแล้วไม่ว่าแบคทีเรียที่ถูกส่งต่อจะเยอะแค่ไหน ในเมื่อจูบกันมันดีขนาดนี้ ก็คุ้มค่าที่จะจูบโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าได้จูบคนที่เรารักด้วยแล้ว…จ๊วบบ   อ่านเพิ่มเติม วิทยาศาสตร์ว่าด้วยการตกหลุมรัก

ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ (Planets of Solar System)

ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ ประกอบไปด้วยดาวทั้งหมด 8 ดวง ที่มีลักษณะเฉพาะในตัวเองอย่างโดดเด่น ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ (Planets of Solar system) ดาวเคราะห์ คือ ดาวบริวารของดวงอาทิตย์ ไม่มีแสงสว่างในตัวเอง และหมุนรอบตัวเองไปพร้อมๆ กับการโคจรรอบดวงอาทิตย์ การจำแนกดาวเคราะห์ 1. ดาวเคราะห์ชั้นใน (Inner planets) คือ ดาวเคราะห์ที่โคจรอยู่ระหว่างดวงอาทิตย์และแถบดาวเคราะห์น้อย มีทั้งหมดสี่ดวง ได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก และดาวอังคาร ทั้งหมดเป็นดาวเคราะห์ขนาดเล็ก มีความหนาแน่นสูงและมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นของแข็ง เช่น หินและโลหะ หรือที่เรียกอีกอย่างว่า ดาวเคราะห์หิน (Terrestrial planets) 2. ดาวเคราะห์ชั้นนอก (Outer planets) คือ ดาวเคราะห์ที่โคจรเลยออกไปจากแถบดาวเคราะห์น้อย มีทั้งหมด 4 ดวง ได้แก่ ดาวพฤหัส ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน โดยดาวเคราะห์ทั้งหมด มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นน้ำแข็ง ก๊าซ และของเหลว […]

แนะนำตัวคู่หูอีกดวงของโลก

  พบดวงจันทร์ดวงที่สองของโลก องค์การนาซาพบดาวเคราะห์น้อยที่ชื่อว่า Asteroid 2016 H03 โคจรรอบดวงอาทิตย์และเข้าใกล้โลกอยู่เนืองๆ และอาจดำเนินต่อไปเช่นนี้อีกหลายร้อยปีข้างหน้า ขณะที่ดาวเคราะห์น้อย 2016 H03 โคจรรอบดวงอาทิตย์ ก็ดูเหมือนว่ามันโคจรรอบโลกด้วยเช่นกัน แต่อยู่ห่างไกลเกินไปที่จะนับเป็นดาวบริวารของโลกอย่างแท้จริง กระนั้น ดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ก็เรียกได้ว่าเป็นคู่หูของโลกที่อยู่มานานที่สุดในปัจจุบัน และเรียกได้ว่าเป็น “บริวารเสมือน” (quasi-satellite) “ดาวเคราะห์น้อย 2016 H03 โคจรรอบโลกและไม่เคยออกห่างไปไหนระหว่างที่เราโคจรรอบดวงอาทิตย์ไปด้วยกัน ดังนั้นเราจึงเรียกมันว่าเป็นบริวารเสมือนครับ” พอล โชดาส ผู้จัดการของ NASA’s Center for Near-Earth Object (NEO) Studies ที่ Jet Propulsion Laboratory ในเมืองแพซาดีนา รัฐแคลิฟอร์เนีย บอก “ดาวเคราะห์น้อยอีกดวงที่ชื่อ 2003 YN107 โคจรด้วยรูปแบบคล้ายคลึงกันอยู่ช่วงหนึ่งเมื่อสิบปีก่อน แต่แล้วก็หลุดออกจากวงโคจรของเราไป แต่ดาวเคราะห์น้อยดวงใหม่นี้อยู่ติดหนึบกับเรามากกว่าครับ การคำณวนของเราบ่งบอกว่า 2016 HO3 เป็นบริวารเสมือนของโลกที่มีความเสถียรมาเกือบร้อยปีแล้ว และน่าจะโคจรในฐานะคู่หูของโลกไปอีกหลายร้อยปีเลยละครับ” มีผู้สังเกตเห็นดาวเคราะห์น้อย 2016 H03 […]

สารอาหารที่ไม่ให้พลังงาน : วิตามิน และเกลือแร่

วิตามิน และ เกลือแร่ เป็นสารอาหารที่ร่างกายไม่นำไปสร้างพลังงาน แต่มีความจำเป็นอย่างยิ่งในการรักษาระบบต่างๆ ในร่างกายให้สมดุล นอกจากร่างกายของเราต้องการพลังงานจากแหล่งพลังงานอย่างคาร์โบไฮเดรต โปรตีน และไขมันแล้ว ยังมีอีกหลายกิจกรรมในร่างกายมนุษย์ที่ต้องพึ่งพาสารหาอาหารอื่นๆ นั่นคือ วิตามิน และ เกลือแร่ วิตามิน เป็นสารอาหารที่ร่างกายของเราต้องการในปริมาณน้อย แต่ก็ไม่สามารถขาดได้ ถ้าขาดจะทำให้ระบบร่างกายของเราผิดปกติ หรือเกิดโรคต่างๆ ได้ วิตามินแบ่งออกเป็น 2 พวก ได้แก่ 1. วิตามินที่ละลายในไขมัน ได้แก่ วิตามิน เอ ดี อี เค 2. วิตามินที่ละลายในน้ำ ได้แก่ วิตามินซี และวิตามินบีรวม วิตามินเอ ช่วยป้องกันการแพ้แสงสว่างของบางคนผู้ที่ต้องการวิตามินเอมาก คือผู้ที่ต้องใช้สายตามาก วิตามินเอมีมากในไขมันเนย น้ำมันปลา ไข่แดง กะหล่ำปลี พืชตระกูลถั่ว ผักสีแดง ผักสีเหลือง วิตามินดี ช่วยในการดูดซึมแคลเซียมในร่างกาย ป้องกันโรคกระดูกอ่อน และควบคุมปริมาณของแคลเซียมในเลือด อาหารที่ให้วิตามินดีมีน้อยมาก จะมีอยู่ในพวกน้ำมันตับปลา ร่างกายสามารถสังเคราะห์วิตามินดีได้จากรังสีอุลตราไวโอเลต ซึ่งมีอยู่ในแสงแดด […]