Home
ค้นหาศัพท์
       |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  | 
       |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  | 
 

A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z

สมัครสมาชิก
เพื่อรับเอกสารเพิ่ม!

สถิติ

ผู้เยี่ยมชม: 4085785
ขณะนี้มี 16 บุคคลทั่วไป ออนไลน์
ถุงประคบร้อน PDF พิมพ์

วิทยาศาสตร์ในผลิตภัณฑ์ : ถุงประคบร้อน

คุณเคยใช้หรือรู้จักถุงประคบร้อนไหม? ถุงประคบร้อนเป็นนวัตกรรมอีกขั้นของกระเป๋าน้ำร้อน ในขณะที่กระเป๋าน้ำร้อนมีการใช้งานง่าย ๆ เพียงเทน้ำร้อนหรือน้ำเดือดลงในกระเป๋ายางก็นำไปใช้งานได้แล้ว แต่ถุงประกบร้อนกลับใช้งานได้ง่ายกว่านั้น! เพราะเพียงแค่บิดหรือพับแผ่นโลหะที่บรรจุในถุงเพียงครั้งเดียว ของเหลวในถุงก็แปรสภาพเป็นของแข็งอย่างรวดเร็วพร้อมกับให้ความร้อนออกมา..............ราวกับกลระดับเซียนของนักเล่นกล!

มีอะไรแฝงอยู่ในถุงประคบร้อนนั้นหรือ? ทำไมการบิดแผ่นโลหะถึงสามารถเปลี่ยนของเหลวให้กลายเป็นของแข็งได้? โลหะนั้นเป็นโลหะที่มีสมบัติพิเศษหรือเปล่า? หรือในถุงนั้นแฝงวงจรอะไรไว้เป็นพิเศษรึเปล่า? บทความนี้จะช่วยไขความลับเกี่ยวกับถุงประคบร้อนออกมา!

ถุงประคบร้อนบรรจุไว้ด้วยสารละลายของโซเดียมอะซีเตต (sodium acetate) สารละลายนี้มีจุดเยือกแข็ง (freezing point) ที่ 54°C โดยทั่วไปสารละลายโซเดียมอะซีเตตในถุงประคบร้อนจะอยู่ในสภาวะของเหลวที่อุณหภูมิห้อง เพราะสารละลายอยู่ในสภาวะที่เรียกว่า ของเหลวเย็นยิ่งยวด (supercooled liquid)


รูปแสดงการใช้งานถุงประคบร้อนโดยการกดแผ่นโลหะทำให้เกิดความร้อนขึ้น

แข็งตัวซึ่งช่วงนี้อุณหภูมิของน้ำจะคงที่ตลอด แต่หลังจากที่น้ำแข็งตัวหมดแล้ว อุณหภูมิของน้ำแข็งจะลดลงต่ำกว่าจุดเยือกแข็งลงไปจนเท่ากับอุณหภูมิของช่องแช่แข็ง แต่ทว่าบางครั้งน้ำอาจคงสภาพเป็นของเหลวได้โดยไม่เกิดการจับตัวแข็งเป็นน้ำแข็งแม้ว่าจะอยู่ในสภาวะแวดล้อมที่อุณหภูมิติดลบ ซึ่งเหตุปัจจัยที่ทำให้น้ำหรือของเหลวสามารถอยู่ในสภาวะอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งได้โดยไม่กลายเป็นของแข็งคือ น้ำหรือของเหลวนั้นต้องมีความบริสุทธิ์สะอาด ไม่มีฝุ่น ผง ตะกอนใด ๆ ที่จะทำให้เกิดผลึกได้ รวมถึงผิวของภาชนะที่ใช้บรรจุก็ต้องมีผิวเรียบ สะอาดไม่มีฝุ่น ผงตะกอนติดอยู่ด้วยเช่นกัน หากเราใส่อนุภาคขนาดเล็กลงไปในน้ำหรือของเหลวที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งหรือนำมาเขย่าจะทำให้โมเลกุลของน้ำหรือของเหลวนั้นเกิดผลึกขึ้น ผลึกที่เกิดจะขยายขนาดอย่างรวดเร็วทำให้ของเหลวสามารถเปลี่ยนสภาพเป็นของแข็งในเวลาที่เร็วมาก

ถุงประคบร้อน ก็อาศัยหลักการเดียวกันนี้สารละลายโซเดียมอะซีเตตอยู่ในสภาพของเหลวเย็นยิ่งยวดอยู่แล้ว เมื่อต้องการใช้งานถุงประคบร้อน เราเพียงแต่หักหรือบิดแผ่นโลหะที่อยู่ในถุงบรรจุสารละลายเพื่อทำให้ผลึกก่อตัวขึ้น โดยแผ่นโลหะทำหน้าที่เหมือนไกปืน การหักแผ่นโลหะคือ การเหนี่ยวไกให้เกิดการตกผลึกขึ้น และเช่นเดียวกับน้ำ ผลึกโซเดียมอะซีเตตจะเติบโตและเพิ่มขนาดอย่างรวดเร็วทำให้ของเหลวกลายสภาพเป็นของแข็ง สำหรับความร้อนที่เกิดขึ้นนั้น เนื่องจากสารละลายโซเดียมอะซีเตตมีจุดเยือกแข็งที่อุณหภูมิ 54 องศาเซลเซียส ดังนั้นการเกิดผลึกของสารละลายจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 54?C ซึ่งเป็นจุดเยือกแข็งของสารละลายเอง


ถุงประคบร้อนรูปหัวใจ จุดดำคือ แผ่นโลหะที่ใช้เริ่มการเกิดผลึก

ถุงประคบร้อนที่แข็งเป็นก้อนแล้วสามารถนำกลับมาใช้งานได้ใหม่โดยนำไปต้มหรือแช่ในน้ำร้อน เพื่อให้สารละลายโซเดียมอะซีเตดที่แข็งตัวอยู่นั้นหลอมเหลวหมดอย่างสมบูรณ์ (มิฉะนั้นผลึกที่เหลืออยู่จะทำให้เกิดผลึกใหม่และกลับสภาพเป็นของแข็งอีกครั้ง) หลังจากที่ของเหลวเย็นตัวลง อุณหภูมิของมันจะลดต่ำลงจนผ่านจุดเยือกแข็งและลดลงจนเท่ากับอุณหภูมิห้องอันเป็นการกลับไปอยู่ในสภาพของเหลวเย็นยิ่งยวดอีกครั้งซึ่งเป็นสถานะที่พร้อมใช้งานต่อไป

แผนภาพแสดงการเปลี่ยนสถานะของโซเดียมอะซีเตดในถุงประคบร้อน

ทั้งหมดนั้นคือ คำอธิบายถึงเบื้องหลังความมหัศจรรย์เล็ก ๆ ของถุงประคบร้อนซึ่งเป็นสิ่งที่น่าพิศวงไม่ใช่น้อย

แหล่งข้อมูลอ้างอิง

< ก่อนหน้า   ถัดไป >