ปริศนาชานม

ปริศนาชานม
 
“รวดเร็ว ถูกต้อง แม่นยำ”

ผมไม่ได้หมายถึงคำขวัญที่เขียนไว้ที่ค่ายทหารนะครับ แต่เป็นสิ่งที่เราต้องทำเวลาเราต้องเจาะฝาชาไข่มุก !!
 
เพราะหากขาดสิ่งหนึ่งสิ่งใด ตามคำขวัญที่เขียนไว้ ชาไข่มุกที่อยู่ในแก้วแล้วถูกแร็ปด้วยฟิล์มพลาสติก อาจกระเฉาะและหกเลอะเทอะใส่ตัวเรา
 
เมื่อประมาณยี่สิบปีก่อน ผมน่าจะเป็นแฟนชาไข่มุกตั้งแต่ยุคแรก ๆ ที่ชาไข่มุกจากไต้หวันบุกเข้าสู่ประเทศไทย
ที่จำได้แม่นเพราะ เป็นเครื่องดื่มที่อดีตแฟนชอบกินมากมากเวลามาเดทกันแถว ๆ โรงหนังแห่งหนึ่งย่านรัชโยธิน
 
สมัยก่อนชาไข่มุกที่ขาย จะถูกปรุงสดใหม่แก้วต่อแก้ว ผสมชาเสร็จเติมไข่มุกแล้ว ก็ยังใส่แก้วเลยไม่ได้ ชากับน้ำแข็งต้องใส่รวมกันก่อน จากนั้นจะถูกเขย่าผ่านเครื่องที่มักจะติดรูปตุ๊กตาเอาไว้ให้ดูกิ๊บเก๋ ยูเรก้า (ศัพท์วัยรุ่นเมื่อยี่สิบปีที่แล้ว) ก่อนที่จะเทลงใส่แก้วแล้วแร็ปด้วยฟิล์มพลาสติกบาง ๆ
 
ซึ่งไอ้ฟิมล์บาง ๆ บนแก้วนี้ละครับ ที่ทำให้ผมสงสัยว่าจะใส่มาให้ทำไม เสียเวลากิน ต้องมานั่งเจาะอีก
 
เจาะช้าก็ไม่ได้เดี๋ยวจะหก ต้องเจาะเร็ว ๆ แล้วจับแก้วให้มั่นถึงจะปลอดภัย


 
จริงๆ แล้วในแง่มุมของนักวัสดุศาสตร์ หรือ นักวิเคราะห์ความเสียหาย
มันก็มีคำอธิบายอยู่เหมือนกันนะครับ ว่าทำไมเราต้องรีบเจาะชาไข่มุกโดยไม่ควรอ้อยอิ่ง
 
เหตุผลที่เราต้องรีบเจาะและกระแทกชาไข่มุกอย่างรวดเร็ว นั้นเป็นเพราะ เราต้องการให้ฝาชาไข่มุกเกิดการฉีกขาดอย่างรวดเร็ว และปลายรอยแตกคมที่สุดโดยไม่มีการยืดตัวของพลาสติก
 
หากเราเจาะอย่างช้า ๆ ฝาพลาสติกเกิดการยืดตัวแบบถาวร หรือเกิด Plastic Deformation ก่อนการฉีกขาด
 
จะทำให้ พลาสติกยืดตัวลงไปถึงระดับน้ำชาที่อยู่ในแก้ว และจากเหตุผลที่สสารต้องการที่อยู่ หากฟิล์มเกิดการฉีกขาดมาในช่วงนั้น ชาไข่มุกที่ซื้อมาอาจเหลือไม่ถึงครึ่งแก้ว 
 
ปรากฎการณ์เช่นนี้ ในทางวัสดุเราจะเรียกว่า การเปลี่ยนสมบัติจากเหนียวไปเป็นเปราะ (Ductile to Brittle Transition) 
 
ซึ่งในกรณีชาไข่มุกนั้นสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อวัสดุได้รับแรงเกินพิกัดมาก ๆ ในระยะเวลาอันรวดเร็ว
 
นอกจากการอิทธิพลของแรงแล้ว อุณหภูมิต่ำ ๆ ก็ทำให้วัสดุเปราะได้เช่นเดียวกัน
 
การเปลี่ยนสมบัติจากเหนียวไปเป็นเปราะ ที่เห็นได้ชัดที่สุดคือการเปลี่ยนเปลงของอุณหภูมิ
 
เรื่องที่คลาสสิกที่สุดในวงการนักโลหะวิทยาคือ ในกรณีของเรือไททานิกที่ล่มระหว่างการเดินเรือเพียงครั้งแรก ในมหาสมุทรแอตแลนติกช่วงหน้าหนาว
เนื่องจากเหล็กที่ทำเรือสมัยนั้นมี  Ductile to Brittle Transition Temperature ที่สูง (ทนความเย็นไม่ได้ เหล็กจะgปราะที่อุณหภูมิประมาณ 0oC)



 
และนี้ก็คือเหตุผลว่าทำไม เวลาเราทำการทดสอบแรงดึงของวัสดุ เราต้องกำหนด Strain Rate หรืออัตราการยืดตัวของวัสดุ ให้เท่ากันก่อนทำการทดสอบ
 
เพราะยิ่งเรา ดึงมันแรงและเร็วมากเท่าไหร่ ความสามารถในการยืดตัวของวัสดุจะมีค่าลดต่ำลง


 

การเจาะฝาชานมจึงต้องพยายามทำให้ฟิล์มพลาสติกได้รับความเค้นสูง ๆ ในระยะเวลาอันรวดเร็ว (High Strain Rate)
เพื่อให้เกิดการฉีกขาดของฝาโดยเกิดการยืดตัวของฟิล์มพลาสติกให้น้อยที่สุด
 
ปลายหลอดชาไข่มุกจึงเป็นอีกส่วนหนึ่งที่มีความสำคัญ และทำให้ปลายหลอดชาไข่มุกมีปลาย 2 ด้านที่ไม่เหมือนกัน

 
ด้านที่ไว้เจาะจะมีปลายเฉียงและแหลม ในขณะที่อีกด้านหนึ่งทู่และไม่คม เมื่อปลายแหลม ๆ ของหลอดปะทะเข้ากับฟิล์มที่อยู่แก้วชา จุดปะทะจะมีความเค้นสูงมาก เนื่องจากแรงที่เราใส่ลงไป จะถูกส่งผ่านพื้นที่เล็ก ๆ  

แม้ผลรวมแรง (Force) จะไม่เปลี่ยนแต่ความเค้น (Stress) ที่กระทำต่อจุดนี้จะสูงมาก 
 

ซึ่งเป็นหลักการเดียวกันกับเคล็ดวิชา ดัชนีเอกสุริยันของเฮ้งเต็งเอี๊ยง
ที่รวบรวมลมปราณไว้ที่ปลายนิ้วแล้วปล่อยออกมาทันทีเพียงชั่วอึดใจ

เฮ้ยยย ไม่ใช่ !! 

ต้องบอกว่าเป็นหลักการเดียวกันกับการออกแบบกระสุนเจาะเกราะครับ
กระสุนเจาะเกราะปลายหัวจะถูกออกแบบให้หัวแหลมและปลายแข็ง 
เพื่อที่จะทำให้เวลาปะทะ ความเค้นที่จุดปะทะจะสูงเกินกว่า ความเค้นสูงสุดของวัสดุ
 
ตรงกันข้าม หากเป็นกระสุนที่ใช้หยุดการเคลื่อนไหวของคน เราจะใช่กระสุนตะกั่วนิ่มๆ ที่หัวป้าน ๆ 
เพื่อให้เวลาปะทะกับร่างกายจะเกิดการกระแทกสูงสุดจากโมเมตัน โดนแล้วจุก และกระสุนมีโอกาสฝังในสูง

 
อีกส่วนหนึ่งที่น่าสนใจคือ กระบวนการติดฟิล์มลงบนแก้ว 
การขึงฟิล์มให้ตึงพอดีนี้ยิ่งเป็นวิทยาศาสตร์และผ่านการคำนวนมาอย่างดียิ่ง
 
เพราะการจะทำให้ฟิล์มตึงได้ มันต้องถูกขึงให้ฟิล์มรับความเค้นที่อยู่ในช่วงไม่เกินจุดคราก ( Yield Stress) 
ฝาที่ถูกตรึงและยืดออกถึงพยายามหดกลับ
 
เนื่องจากความเค้นที่ได้รับอยู่ในช่วง Elastic ที่หากปลดแรงออก วัสดุจะพยายามหดตัวเข้าสู่จุดเดิม
 
เรื่องบางเรื่องเราอาจคิดไม่ถึง แต่วิทยาศาสตร์ก็มีคำตอบ

อย่างผมเองคิดไม่ถึงเหมือนกันว่าแฟนในวันนั้น จะกลายเป็นภรรยาในวันนี้
 
ป.ล. 
ขอบคุณภาพประกอบจากอดีตแฟน ที่ซื้อชานมไข่มุกเจ้าเก่า เมื่อยี่สิบปีก่อนมาให้
ทำให้ระลึกถึงและเขียนประกอบบทความครับ
 
 
#เหล็กไม่เอาถ่าน
 
Ref.
G.H. Majzoobi et al./Engineering Fracture Mechanics 158 (2016) 179–193
แก้ไขข้อความเมื่อ
แสดงความคิดเห็น
Preview
โปรดศึกษาและยอมรับนโยบายข้อมูลส่วนบุคคลก่อนเริ่มใช้งาน อ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่