ทำไมแก้วเก็บอุณหภูมิถึงเก็บความเย็นได้นาน
นางสาวปรางค์แก้ว แหลมสุข
(นักวิชาการวิทยาศาสตร์ศึกษา)
อุณหภูมิ คืออะไร?
อุณหภูมิคือดัชนีตัวเลขที่ชี้วัดถึงความสัมพันธ์กับระดับพลังงานจลน์ภายในอะตอม เนื่องจากภายในอะตอมต่าง ๆ นั้นไม่ได้เป็นสิ่งที่หยุดนิ่ง มีทั้ง Electron, Proton, Neutron และเมื่ออนุภาคต่าง ๆ ภายในอะตอมนั้นเกิดการเคลื่อนที่ก็ย่อมจะทำให้เกิดพลังงานจลน์ซึ่งเป็นพลังงานที่เกิดกับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ โดยการเคลื่อนที่จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่ออะตอมได้รับพลังงาน อิเล็กตรอนก็จะเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสและยกระดับชั้นวงโคจรสูงขึ้น ถ้าหากอะตอมได้รับพลังงานจนมีระดับอุณหภูมิสูงขึ้นไปอีก อิเล็กตรอนอาจจะยกตัวหลุดจากวงโคจรกลายเป็นประจุ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในความเป็นจริงแล้วอะตอมจะไม่อยู่อย่างโดดเดี่ยวแต่จะเกาะกันจนเป็นโมเลกุล ซึ่งการเคลื่อนที่ของโมเลกุลทำให้เกิดรูปแบบของพลังงานจลน์ซึ่งเรียกว่า “ความร้อน” ดังนั้นเมื่อเราให้พลังงานความร้อนให้กับวัตถุใดก็ตาม โมเลกุลของมันจะเกิดการสั่นสะเทือนและเคลื่อนที่เร็วขึ้นจากเดิมจนทำให้อุณหภูมิสูงขึ้น แต่เมื่อเราลดระดับพลังงานความร้อนที่ให้แก่วัตถุ โมเลกุลของวัตถุนั้น จะสั่นสะเทือนหรือเคลื่อนที่ช้าลงทำให้อุณหภูมิลดลง
ความร้อน เกี่ยวกับแก้วรักษาอุณหภูมิยังไง?
สิ่งหนึ่งที่คิดว่าทุกท่านน่าจะทราบกันเป็นอย่างดีนั่นคือ ความร้อนไม่อยู่กับที่ แต่มันสามารถเดินทางได้ สามารถถ่ายโอนหรือส่งผ่านจากวัตถุหนึ่งที่มีอุณหภูมิสูงกว่าไปสู่อีกวัตถุหนึ่งที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าได้
และตามหลักการของการถ่ายโอนความร้อนนั้นจะแบ่งเป็น 3 แบบด้วยกัน ได้แก่
1. การนำความร้อน (Conduction)
2. การพาความร้อน (Convection)
3. การแผ่รังสีความร้อน (Radiation)
ซึ่งหมายความว่ามีแค่ 3 ทางเท่านั้น ที่จะทำให้น้ำดื่มของเรามีอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปจากเดิม ดังนั้นถ้าเราสามารถป้องกันทั้ง 3 ทางได้ ก็จะสามารถมีน้ำดื่มเย็น ๆ ในหน้าร้อน และมีน้ำดื่มร้อน ๆ ในหน้าหนาวได้
ซึ่งแก้วเก็บอุณหภูมิก็ได้ถูกออกแบบมาอย่างชาญฉลาดเพื่อให้สามารถป้องกันการถ่ายโอนความร้อนทั้งสามทาง โดยถูกออกแบบให้มีความบางของผนังของแก้วเพื่อไม่ให้ความร้อนเข้าหรือออกผ่านการนำความร้อนได้ เพราะการนำความร้อนนั้นจะต้องมีตัวกลางเป็นของแข็ง และต้องเกิดการสั่นของอนุภาคที่เรียงตัวกันอยู่อย่างหนาแน่นในวัตถุที่เป็นของแข็ง ต่อมาคือการป้องกันการพาความร้อน โดยการออกแบบให้แก้วมีผนังสองชั้นและคั่นกลางด้วยสุญญากาศเพื่อป้องกันการพาความร้อนที่ต้องมีตัวกลางเป็นของเหลวและก๊าซ การป้องกันการแผ่นรังสีความร้อน วัตถุทุกชนิดมีการแผ่และดูดซับรังสีความร้อนหรือที่เรียกว่า “รังสีอินฟราเรด (Infrared Radiation, IR)” โดยรังสีอินฟราเรดเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งซึ่งสามารถเคลื่อนที่ได้โดยไม่ต้องผ่านตัวกลาง จึงแตกต่างจากการนำความร้อนและการพาความร้อนที่ต้องอาศัยอนุภาคของตัวกลางในการถ่ายโอนความร้อน การแผ่รังสีความร้อนจะมีลักษณะการแผ่ออกไปในทุกทิศทุกทางรอบจุดกำเนิดหรือวัตถุ โดยวัตถุที่มีความร้อนมากกว่าจะแผ่รังสีได้มากกว่า ส่วนความสามารถในการดูดซับความร้อนก็จะแตกต่างกันออกไปขึ้นกับลักษณะและสมบัติของวัตถุนั้น ๆ เช่น วัตถุสีเข้มด้าน จะสามารถแผ่และดูดซับความร้อนได้ดีกว่าวัตถุที่มีสีอ่อนและมันวาว ดังนั้นแก้วเก็บอุณหภูมิจึงนิยมเคลือบภายในแบบ Silver coating เพื่อให้เกิดการแผ่รังสีความร้อนน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
