Blockdit Logo (Mobile)
Science Complex
•
6 ธ.ค. 2019 เวลา 10:26 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
ที่มาของฟองแก๊สขนาดเล็ก (nano bubbles) ในขวดน้ำอัดลม
น้ำอัดลมโดยทั่วไปจะมีสภาพเป็นกรดคาร์บอนิก เมื่อเราเปิดขวดสมดุลทางเคมีของกรดคาร์บอนิกจะเปลี่ยนไปทำให้กรดคาร์บอนิกบางส่วนเปลี่ยนเป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำ
ป๊อก! ซ่า~ ~ ~
ภายหลังจากเปิดขวดน้ำอัดลม เรามักพบ Nano bubbles หรือฟองอากาศขนาดเล็กมาก ๆ เกาะอยู่รอบขวดน้ำอัดลม นักวิทยาศาสตร์รู้ดีว่าฟองอากาศเหล่านี้เกิดจากกรดคาร์บอนิกแยกตัวออกมาเป็น น้ำ + แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ หรือมีการเปลี่ยนสมดุลทางเคมีใหม่หลังจากเราเปิดขวด
แต่ทำไมฟองอากาศต้องมีขนาดเล็กด้วย? นี่คิดสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์สงสัย
ในปี ค.ศ. 2014 นักฟิสิกส์นามว่า Detlef Lohse จากมหาวิทยาลัย Twente ในประเทศเนเธอร์แลนด์ และนักเคมี Xuehua Zhang จากมหาวิทยาลัย RMIT ในออสเตรีย ร่วมกันหาคำตอบในเรื่องนี้ จนเชื่อได้ว่าอะไรเป็นสาเหตุที่ทำให้ฟองอากาศขนาดเล็กในของเหลวที่ถูกอัดด้วยแก๊สถึงรักษาสภาพอยู่ได้นานกว่าที่ควรจะเป็น โดยเขาให้ความเห็นว่า
“สิ่งที่น่าแปลก ก็คือ ความดันภายในฟองอากาศนั้นสูงมาก มันควรจะแตกภายในไม่กี่วินาที แต่ฟองอากาศอาจอยู่ได้นานเป็นวันหรืออาจถึง 1 สัปดาห์ ถ้าเราไม่เขย่าขวดเสียก่อน”
หากจะอธิบายว่าทำไมฟองอากาศหลังจากเปิดขวดน้ำอัดลมถึงมีขนาดเล็ก (nano bubbles) นั้น จะต้องอาศัยหลักการ/ทฤษฎี ดังต่อไปนี้
1. แก๊สจะแพร่ออกจากฟองอากาศเนื่องจากความดัน Laplace
Laplace Pressure หรือความดัน Laplace คือ ความดันที่แตกต่างกันระหว่างภายในและภายนอกของผิวของแก๊สและของเหลว เนื่องจากความตึงผิว (Surface Tension) หากความดันภายในฟองอากาศมีค่ามากกว่าความดันของเหลวภายนอก แก๊สจะแพร่ออกจนฟองอากาศมีขนาดเล็กลง เมื่อเข้าสู่สภาวะสมดุลใหม่ ฟองอากาศจะมีขนาดคงที่ (ในช่วงระยะเวลาหนึ่ง) หรือมักมีขนาดเล็ก
หากเราละลายแก๊สในน้ำเปล่าที่มีความตึงผิวน้อยกว่าน้ำหวาน ฟองอากาศอาจก่อตัวอยู่ได้ไม่นาน และนี่คือเหตุผลว่าทำไมเราจึงเห็นฟองอากาศขนาดเล็กในขวดน้ำอัดลม
2. กฎของเฮนรี (Henry’s law)
กฎของเฮนรี เสนอโดน William Henry ในช่วงต้นคริสต์ศักราช 19 ตามการศึกษาของเฮนรี พบว่า
“ปริมาณแก๊สที่ละลายในของเหลวจะขึ้นอยู่กับความดันเหนือของเหลวนั้น”
หมายความว่าถ้าความดันเหนือของเหลวมีค่าสูงมาก ฟองอากาศก็จะถูกปลดปล่อยจากของเหลวได้น้อย หรือถ้าถูกปลดปล่อยออกมาได้บ้าง ก็จะไม่เกิดเป็นฟองขนาดใหญ่ แต่จะค่อย ๆ แพร่ออกอย่างช้า ๆ อีกนัยหนึ่งฟองอากาศมักมีขนาดเล็กนั่นเอง
เรียบเรียงโดย Einstein@min | ©thaiphysicsteacher.com
Sources:
[1] Laplace Pressure. wikipedia.org , 2019 :,https://en.wikipedia.org/wiki/Laplace_pressure
[2] Henry's law. wikipedia, 2019 : https://en.wikipedia.org/wiki/Henry%27s_law
[3] An End to bubble puzzle trouble?. chemistryworld, 2014 : https://www.chemistryworld.com/opinion/an-end-to-bubble-puzzle-trouble/8031.article
ติดตามผ่านช่องทางอื่น ๆ ได้ที่
โฆษณา