สวัสดีครับ จากคราวที่แล้วที่ลองทดสอบคลื่นความร้อนที่แผ่ออกมารอบแก้วด้วยกล้องจับความร้อน
http://pantip.com/topic/34180753 เราพบถึงความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่าง 2 แก้วอย่างชัดเจน แต่ก็ได้เกิดคำถามที่ว่าแก้ว 2 แบบนี้รักษาความร้อนได้นานต่างกันหรือไม่ และแก้วนำความร้อนได้ดีแค่ไหนเนื่องจากอุณหภูมิภายในและนอกแก้วธรรมดาใกล้เคียงกันมาก ครั้งนี้จึงได้มีการทดลองอีกครั้งหนึ่งเพื่อพยายามตอบคำถามนี้ และอาจนำไปสู่คำถามใหม่ด้วย
ผมจะทดลองโดยวัดความร้อนภายในและนอกแก้ว ตั้งแต่ช่วงเทน้ำยาวไปเรื่อยจนน้ำเริ่มเย็น โดยกะว่าจะวัดทุกๆ 10 วินาที แล้วมาพล้อตกราฟดูการตอบสนองทางความร้อนของแก้วธรรมดา (ตัวอ้างอิง) กับแก้ว 2 ชั้น (ตัวเปรียบเทียบ) เพื่อวิเคราะห์ในแง่มุมต่างๆ ว่าแตกต่างกันอย่างไร มีลักษณะใด
ถึงแม้ว่าเป็นเรื่องความร้อนเหมือนกันแต่การใช้กล้องวัดความร้อนจะไม่เหมาะสมเนื่องจากมันเป็นการวัดแบบชั่วขณะ ยุ่งยากในการเก็บและนำข้อมูลออกมาใช้ ผมจึงเปลี่ยนเป็นเทอร์โมมิเตอร์ที่เก็บขัอมูลการวัดได้ (data logging) ของ FLUKE 54II B ซึ่งมี 2 แชนแนลวัดอุณหภูมิ 2 จุดแบบเรียลไทม์
วิธีการวัด
ผมจะใช้หัววัดความร้อนแบบเทอร์โมคับเปิ้ล แปะยึดกับตัวแก้วให้ด้านใน 1 ตัวจมอยู่ในน้ำเดือดให้ลึกเกือบก้นแก้ว ด้านนอกผิวแก้วอีกหนึ่งตัว น้ำที่ใส่มีขนาดน้ำหนัก 2 ออนซ์ตามกระบอกตวง อยู่ใต้ระดับน้ำร้อน แล้วตั้งวัดไปเรื่อยไม่น้อยกว่า 20 นาที พอเสร็จแล้วทิ้งให้หัววัดเย็นตัวเท่าอุณหภูมิห้องที่ประมาณ 30 องศาเซลเซียส แล้วเริ่มวัดใหม่กับแก้ว 2 ชั้น โดยให้ปริมาณน้ำกับตำแหน่งอยู่ใกล้เคียงกัน แก้วธรรมดาที่ผมใช้ จะพยายามเลือกให้มีขนาดใกล้เคียงแก้ว 2 ชั้นที่สุดเท่าที่หาได้ ทั้งขนาดปากแก้วและความสูง
ระบอกตวงน้ำ
รูปร่างของแก้วทั้ง 2
เครื่องวัดอุณหภูมิ
ตำแหน่งที่วัดของทั้ง 2 แก้ว
ขณะที่วัดผมคิดอย่างนึงว่าถ้าแก้วมันมีลักษณะการนำความร้อนที่ดี (จากสิ่งพบเห็นที่กล่าวมาแล้ว) เนื่องจากแก้วธรรมดามันสูงกว่าจึงมีพื้นที่เหนือน้ำรอบแก้วมากกว่า มันอาจจะทำตัวเป็นแผ่นระบายความร้อนทำให้ความร้อนของน้ำมันตกเร็วกว่าที่ควรจะเป็น จึงได้ทำการวัดผิวนอกเทียบกันระหว่างจุดใต้ระดับน้ำกับเหนือระดับน้ำด้วย ว่าถ้าอุณหภูมิเท่ากันหรือใกล้เคียงกันมาก การใช้แก้วใบนี้อ้างอิงอาจจะไม่ใช่สิ่งที่เหมาะสม
ตำแหน่งที่วัดของแก้ว
ผลการทดลอง
ผลที่ได้จากการทดลอง (บางช่วงผมอาจจะเขียนย่อๆ บ้างของหน่วยก็ขอให้เป็นที่เข้าใจกันนะครับ และต้องขอโทษที่ไม่ได้ใส่ข้อความรายละเอียดบนแกนกราฟ เพราะยังทำไม่เป็นกับเวอร์ชั่นนี้ในส่วนนี้)
กราฟแสดงอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงตามเวลา แกนตั้งหน่วยเป็นองศาเซลเซียส แกนนอนหน่วยเป็นนาที คู่เส้นหนาจะเป็นความร้อนด้านในและนอกของแก้วธรรมดา คู่เส้นบางจะเป็นของแก้ว 2 ชั้น ส่วนคู่เส้นประจะเป็นความร้อนเหนือและใต้ระดับผิวน้ำของแก้วธรรมดา ช่วง 30 วินาทีแรกเป็นช่วงก่อนเติมน้ำจะเป็นการเปรียบเทียบของอุณหมิห้องในขณะนั้นมีค่าประมาณ 30 องศา และย่านการวัดที่มาใช้วิเคราะห์ที่ 25 นาที (ความจริงวัดนานกว่านี้หน่อยแต่กราฟมันก็เห็นแนวโน้มชัดเจนแล้ว
ผลที่ได้จะเห็นความแตกต่างของแก้วทั้ง 2 ใบชัดเจนในช่วงแรก คือประมาณ 20-30 องศาเซลเซียสเหมือนกับที่ใช้กล้องจับความร้อนในคราวที่แล้ว โดยที่ความร้อนเริ่มต้นของน้ำในแก้วทั้งสองเกือบเท่ากัน (ตรงนี้แปลว่ามีความแปรปรวนบ้างในกระบวนการทดลอง แต่ไม่ส่งผลกระทบโดยรวม ค่าต่างๆ ยังน่าเชื่อถือได้) ว่าแต่แก้วธรรมดาจะตกลงมาเร็วกว่าจนเหลือความต่างระหว่างแก้วทั้งสองเพียง 2 องศาในนาทีที่ 13 (ถ้ากราฟนี้ดูยากให้ดูตัวล่างอาจง่ายกว่า) ส่วนความร้อนด้านในของแก้วทั้ง ความแตกต่างจะเห็นชัดในนาทีที่ 1 : 30 อยู่ที่ 31 องศา (แก้วธรรมดาร้อน 67.8 องศาส่วนแก้ว 2 ชั้น 36.6 องศา) และจะเริ่มลดลงมาเรื่อยๆ เหลือ 7 องศาในนาทีที่ 25 ส่วนความแตกต่างของการวัดเหนือกับใต้ระดับน้ำนั้นมีสูงกว่า 26.6 องศา และเส้นกราฟของมัน (ระยะระหว่างกลุ่มเส้นประ) ถ่างกว่า (แตกต่างกว่า) ผิวในและนอกแก้วธรรมดา (ระยะระหว่างกลุ่มเส้นหนา) ตลอดช่วง 25 นาที จากตรงนี้จึงไม่คิดว่าพื้นที่เหนือผิวแก้วน้ำ จะมีผลในการช่วยระบายความร้อนของน้ำมากจนเป็นอิทธิพลหลักของการทดลอง
เส้นประสีน้ำเงิน (วัดผิวแก้วธรรมดาใต้ระดับน้ำ) กับเส้นทึบสีม่วง (วัดผิวแก้วธรรมดาด้านนอก) จะมีค่าใกล้เคียงกันถือว่าไม่ผิดปกติ เพราะมันคือการวัดในสถานะเดียวกัน เพียงแต่คนละเวลาเท่านั้นถือเป็นการดับเบิ้ลเช็คความเบี่ยงเบนของการวัดการทดลองไปในตัว ลองทดสอบการทำ sutdent t-test ได้ค่าที่ 0.2661 (ที่เอาละเอียดขนาดนี้เดี๋ยวมีต่อ) หมายถึงการวัดทั้งสองครั้งแตกต่างกันอย่างไม่มีนัยสำคัญ พูดแบบชาวบ้านคือไม่แตกต่างนั่นเอง
สูตรและค่า t-test ที่ใช้
แต่สิ่งที่น่าแปลกใจก็คือ 2 เส้นกราฟล่างสุด มันเป็นการเป็นแสดงว่าผิวนอกของแก้ว 2 ชั้นให้การตอบสนองเหมือนกับตำแหน่งแก้วธรรมดาที่ไม่อยู่ในช่วงระดับน้ำร้อน มันใกล้กันชนิดเรียกว่าเกือบทับกันเป๊ะ ผมก็เลยทดสอบ t-test ดูได้ค่าความแตกต่างเพียง 0.267 เกือบเท่ากันกับที่เราวัดซ้ำตามย่อหน้าข้างบน พูดอีกอย่างคือ ในกรณีที่เราจะดื่มน้ำร้อนด้วยแก้วที่ไม่มีหูจับ เราแค่หาแก้วสูงๆ เติมน้ำสักครึ่งหรือค่อน เพื่อให้เหลือพื้นที่จับถือก็จะรู้สึกไม่ร้อนแบบเดียวกับการใช้แก้ว 2 ชั้นนั่นเอง (แต่ตอนเทดื่มอย่าให้ทางน้ำผ่านตำแหน่งที่เราจับอยู่นะ) ทั้งๆ ที่ความร้อนของน้ำในและนอกแก้วระดับผิวน้ำร้อนมากใกล้เคียงกันประมาณ 5 องศาเท่านั้น
**** เดี๋ยวมีต่อครับ *****
ทดสอบแก้ว 2 ชั้นครั้งที่ 2 ** การเก็บรักษาความร้อน
ผมจะทดลองโดยวัดความร้อนภายในและนอกแก้ว ตั้งแต่ช่วงเทน้ำยาวไปเรื่อยจนน้ำเริ่มเย็น โดยกะว่าจะวัดทุกๆ 10 วินาที แล้วมาพล้อตกราฟดูการตอบสนองทางความร้อนของแก้วธรรมดา (ตัวอ้างอิง) กับแก้ว 2 ชั้น (ตัวเปรียบเทียบ) เพื่อวิเคราะห์ในแง่มุมต่างๆ ว่าแตกต่างกันอย่างไร มีลักษณะใด
ถึงแม้ว่าเป็นเรื่องความร้อนเหมือนกันแต่การใช้กล้องวัดความร้อนจะไม่เหมาะสมเนื่องจากมันเป็นการวัดแบบชั่วขณะ ยุ่งยากในการเก็บและนำข้อมูลออกมาใช้ ผมจึงเปลี่ยนเป็นเทอร์โมมิเตอร์ที่เก็บขัอมูลการวัดได้ (data logging) ของ FLUKE 54II B ซึ่งมี 2 แชนแนลวัดอุณหภูมิ 2 จุดแบบเรียลไทม์
วิธีการวัด
ผมจะใช้หัววัดความร้อนแบบเทอร์โมคับเปิ้ล แปะยึดกับตัวแก้วให้ด้านใน 1 ตัวจมอยู่ในน้ำเดือดให้ลึกเกือบก้นแก้ว ด้านนอกผิวแก้วอีกหนึ่งตัว น้ำที่ใส่มีขนาดน้ำหนัก 2 ออนซ์ตามกระบอกตวง อยู่ใต้ระดับน้ำร้อน แล้วตั้งวัดไปเรื่อยไม่น้อยกว่า 20 นาที พอเสร็จแล้วทิ้งให้หัววัดเย็นตัวเท่าอุณหภูมิห้องที่ประมาณ 30 องศาเซลเซียส แล้วเริ่มวัดใหม่กับแก้ว 2 ชั้น โดยให้ปริมาณน้ำกับตำแหน่งอยู่ใกล้เคียงกัน แก้วธรรมดาที่ผมใช้ จะพยายามเลือกให้มีขนาดใกล้เคียงแก้ว 2 ชั้นที่สุดเท่าที่หาได้ ทั้งขนาดปากแก้วและความสูง
ระบอกตวงน้ำ
รูปร่างของแก้วทั้ง 2
เครื่องวัดอุณหภูมิ
ตำแหน่งที่วัดของทั้ง 2 แก้ว
ขณะที่วัดผมคิดอย่างนึงว่าถ้าแก้วมันมีลักษณะการนำความร้อนที่ดี (จากสิ่งพบเห็นที่กล่าวมาแล้ว) เนื่องจากแก้วธรรมดามันสูงกว่าจึงมีพื้นที่เหนือน้ำรอบแก้วมากกว่า มันอาจจะทำตัวเป็นแผ่นระบายความร้อนทำให้ความร้อนของน้ำมันตกเร็วกว่าที่ควรจะเป็น จึงได้ทำการวัดผิวนอกเทียบกันระหว่างจุดใต้ระดับน้ำกับเหนือระดับน้ำด้วย ว่าถ้าอุณหภูมิเท่ากันหรือใกล้เคียงกันมาก การใช้แก้วใบนี้อ้างอิงอาจจะไม่ใช่สิ่งที่เหมาะสม
ตำแหน่งที่วัดของแก้ว
ผลการทดลอง
ผลที่ได้จากการทดลอง (บางช่วงผมอาจจะเขียนย่อๆ บ้างของหน่วยก็ขอให้เป็นที่เข้าใจกันนะครับ และต้องขอโทษที่ไม่ได้ใส่ข้อความรายละเอียดบนแกนกราฟ เพราะยังทำไม่เป็นกับเวอร์ชั่นนี้ในส่วนนี้)
กราฟแสดงอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงตามเวลา แกนตั้งหน่วยเป็นองศาเซลเซียส แกนนอนหน่วยเป็นนาที คู่เส้นหนาจะเป็นความร้อนด้านในและนอกของแก้วธรรมดา คู่เส้นบางจะเป็นของแก้ว 2 ชั้น ส่วนคู่เส้นประจะเป็นความร้อนเหนือและใต้ระดับผิวน้ำของแก้วธรรมดา ช่วง 30 วินาทีแรกเป็นช่วงก่อนเติมน้ำจะเป็นการเปรียบเทียบของอุณหมิห้องในขณะนั้นมีค่าประมาณ 30 องศา และย่านการวัดที่มาใช้วิเคราะห์ที่ 25 นาที (ความจริงวัดนานกว่านี้หน่อยแต่กราฟมันก็เห็นแนวโน้มชัดเจนแล้ว
ผลที่ได้จะเห็นความแตกต่างของแก้วทั้ง 2 ใบชัดเจนในช่วงแรก คือประมาณ 20-30 องศาเซลเซียสเหมือนกับที่ใช้กล้องจับความร้อนในคราวที่แล้ว โดยที่ความร้อนเริ่มต้นของน้ำในแก้วทั้งสองเกือบเท่ากัน (ตรงนี้แปลว่ามีความแปรปรวนบ้างในกระบวนการทดลอง แต่ไม่ส่งผลกระทบโดยรวม ค่าต่างๆ ยังน่าเชื่อถือได้) ว่าแต่แก้วธรรมดาจะตกลงมาเร็วกว่าจนเหลือความต่างระหว่างแก้วทั้งสองเพียง 2 องศาในนาทีที่ 13 (ถ้ากราฟนี้ดูยากให้ดูตัวล่างอาจง่ายกว่า) ส่วนความร้อนด้านในของแก้วทั้ง ความแตกต่างจะเห็นชัดในนาทีที่ 1 : 30 อยู่ที่ 31 องศา (แก้วธรรมดาร้อน 67.8 องศาส่วนแก้ว 2 ชั้น 36.6 องศา) และจะเริ่มลดลงมาเรื่อยๆ เหลือ 7 องศาในนาทีที่ 25 ส่วนความแตกต่างของการวัดเหนือกับใต้ระดับน้ำนั้นมีสูงกว่า 26.6 องศา และเส้นกราฟของมัน (ระยะระหว่างกลุ่มเส้นประ) ถ่างกว่า (แตกต่างกว่า) ผิวในและนอกแก้วธรรมดา (ระยะระหว่างกลุ่มเส้นหนา) ตลอดช่วง 25 นาที จากตรงนี้จึงไม่คิดว่าพื้นที่เหนือผิวแก้วน้ำ จะมีผลในการช่วยระบายความร้อนของน้ำมากจนเป็นอิทธิพลหลักของการทดลอง
เส้นประสีน้ำเงิน (วัดผิวแก้วธรรมดาใต้ระดับน้ำ) กับเส้นทึบสีม่วง (วัดผิวแก้วธรรมดาด้านนอก) จะมีค่าใกล้เคียงกันถือว่าไม่ผิดปกติ เพราะมันคือการวัดในสถานะเดียวกัน เพียงแต่คนละเวลาเท่านั้นถือเป็นการดับเบิ้ลเช็คความเบี่ยงเบนของการวัดการทดลองไปในตัว ลองทดสอบการทำ sutdent t-test ได้ค่าที่ 0.2661 (ที่เอาละเอียดขนาดนี้เดี๋ยวมีต่อ) หมายถึงการวัดทั้งสองครั้งแตกต่างกันอย่างไม่มีนัยสำคัญ พูดแบบชาวบ้านคือไม่แตกต่างนั่นเอง
สูตรและค่า t-test ที่ใช้
แต่สิ่งที่น่าแปลกใจก็คือ 2 เส้นกราฟล่างสุด มันเป็นการเป็นแสดงว่าผิวนอกของแก้ว 2 ชั้นให้การตอบสนองเหมือนกับตำแหน่งแก้วธรรมดาที่ไม่อยู่ในช่วงระดับน้ำร้อน มันใกล้กันชนิดเรียกว่าเกือบทับกันเป๊ะ ผมก็เลยทดสอบ t-test ดูได้ค่าความแตกต่างเพียง 0.267 เกือบเท่ากันกับที่เราวัดซ้ำตามย่อหน้าข้างบน พูดอีกอย่างคือ ในกรณีที่เราจะดื่มน้ำร้อนด้วยแก้วที่ไม่มีหูจับ เราแค่หาแก้วสูงๆ เติมน้ำสักครึ่งหรือค่อน เพื่อให้เหลือพื้นที่จับถือก็จะรู้สึกไม่ร้อนแบบเดียวกับการใช้แก้ว 2 ชั้นนั่นเอง (แต่ตอนเทดื่มอย่าให้ทางน้ำผ่านตำแหน่งที่เราจับอยู่นะ) ทั้งๆ ที่ความร้อนของน้ำในและนอกแก้วระดับผิวน้ำร้อนมากใกล้เคียงกันประมาณ 5 องศาเท่านั้น
**** เดี๋ยวมีต่อครับ *****