Research

เทอร์โมไดนามิกส์กับชีวิตประจำวัน


เทอร์โมไดนามิกส์กับชีวิตประจำวัน

โดย ผศ.ดร.ขวัญจิต วงษ์ชารี

ภาควิชาวิศวกรรมเคมี

ทฤษฎีในทางเทอร์โมไดนามิกส์ดูเหมือนจะเป็นเรื่องที่เข้าใจได้ยาก  แต่จริงๆแล้วศาสตร์ในแขนงนี้มีพื้นฐานมาจากเรื่องง่ายๆในชีวิตประจำวัน  กฎข้อที่หนึ่งของเทอร์โมไดนามิกส์เกี่ยวข้องกับดุลพลังงานหรือเป็นการพิจารณาพลังงานในแง่ของปริมาณ ยกตัวอย่างเช่น การที่คนเราอ้วนขึ้นเป็นเพราะพลังงานในอาหารที่รับประทานเข้าไปมากกว่าพลังงานที่ถูกใช้ไป ซึ่งอันนี้คนส่วนใหญ่ทราบดี  อย่างไรก็ตามปรากฏการณ์ที่เกี่ยวของกับกฎข้อที่สำคัญของเทอร์โมไดนามิกส์อีกข้อหนึ่งคือกฎข้อที่สองฯยังเป็นเรื่องที่คนส่วนใหญ่ยังไม่คุ้นเคย กฎข้อที่สองฯเป็นกฎที่ว่าด้วยการพิจารณาพลังงานในแง่ของคุณภาพซึ่งเชื่อมโยงกับประสิทธิภาพในการทำงาน ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพในการทำงานสูงกว่าหรือคืออุปกรณ์ที่ทำงานแล้วมีพลังงานสูญเปล่าน้อยกว่า ซึ่งในทางวิศวกรรมได้นำหลักการนี้มาใช้ในการปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ปรับปรุงให้เครื่องปรับอากาศใช้พลังงานไฟฟ้าน้อยลง หรือให้รถยนต์ใช้น้ำมันเท่าเดิมแต่วิ่งได้ไกลขึ้น เป็นต้น   

นอกเหนือจากการนำหลักการของกฎข้อที่สองฯมาใช้ในการปรับปรุงความสามารถในการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ ในทางวิศวกรรมแล้ว  เรายังสามารถนำหลักการของกฎข้อนี้มาประยุกต์ใช้กับสถานการณ์อื่นๆได้อีก โดยเฉพาะในชีวิตประจำวัน ซึ่งในที่นี้จะได้กล่าวถึง 2 ตัวอย่าง ที่แสดงถึงผลของปัจจัยที่ส่งผลต่อพลังงานในแง่ของคุณภาพ ดังนี้

  1. ผลการจัดสรรเวลา

เรื่องนี้ปรากฏใน Reno Gazette Journal, page 51, March 3, 1991 ซึ่งชายคนหนึ่งได้เปิดเผยว่าก่อนหน้านั้นเป็นเวลา 4 ปีที่เขาได้ใช้เวลาในการทำงานและกิจกรรมต่างๆในแต่ละวันยาวนานถึง     19-20 ชั่วโมง เหลือเวลานอนพักผ่อนเพียงวันละ 4-5 ชั่วโมง แต่ในช่วงที่เขาให้สัมภาษณ์เขาได้ปรับเปลี่ยนนิสัยในการดำเนินชีวิต โดยนอนพักผ่อนให้เพียงพอเป็นวันละ 8 ชั่วโมง ผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นคือเขามีสมาธิในการทำงานดีขึ้นได้ปริมาณงานมากขึ้นถึงราว 2 เท่าทั้งๆที่ชั่วโมงทำงานน้อยลง ซึ่งเป็นผลลัพธ์จากการที่เขาพักผ่อนอย่างเพียงพอจึงทำงานมีประสิทธิภาพมากขึ้นนั่นเอง

  1. ผลในการจัดลำดับกิจกรรม

ได้มีการศึกษาโดยมอบหมายให้นักเรียนที่พักผ่อนนอนหลับมาอย่างเพียงพอแล้ว ให้ทำกิจกรรม 2 อย่างติดต่อกันคือดูหนัง 2 ชั่วโมงและเรียนหนังสือ 2 ชั่วโมง ในการศึกษามีการจัดลำดับกิจกรรม 2 แบบคือ (ก) เรียนหนังสือก่อน  และ (ข) ดูหนังก่อน เพื่อเปรียบเทียบว่าแบบใดให้ผลในการทำกิจกรรมดีกว่า  โดยประเมินจากระดับความตื่นตัวซึ่งใช้เป็นตัวแทนของพลังงานในการทำกิจกรรม

ถ้ามองในแง่ของกฎข้อที่หนึ่งฯการสลับลำดับในการทำกิจกรรมไม่ได้ทำให้เกิดความแตกต่างใดๆ เพราะสุดท้ายแล้วปริมาณของกิจกรรมที่เท่ากันควรจะใช้พลังงานเท่ากัน  แต่ในแง่ของกฎข้อที่สองฯ การสลับลำดับมีผลอย่างมาก ดังแสดงในรูปที่ 1 ผลที่แสดงในรูป (ก) คือจัดให้เรียนหนังสือก่อน ส่วน (ข) คือให้ดูหนังก่อน สิ่งที่เหมือนกันในรูป (ก) และ (ข) คือ เส้นกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างระดับความตื่นตัวกับเวลาซึ่งเมื่อเวลาผ่านไประดับความตื่นตัวจะลดลงเรื่อยๆ อีกอย่างหนึ่งที่เหมือนกันคือกิจกรรมเดียวกันจะต้องการระดับความตื่นตัวเท่ากันไม่ว่าจะจัดลำดับให้กิจกรรมใดอยู่ก่อนก็ตาม (ตามขนาดสี่เหลี่ยมในกรอบสีขาว) และจากการเปรียบเทียบพบว่ากรณีที่จัดให้เรียนหนังสือก่อนนั้นนักเรียนมีความตื่นตัวเพียงพอสำหรับการทำกิจกรรมทั้งสองอย่างตลอด 4 ชั่วโมง สังเกตได้จากพื้นที่สี่เหลี่ยมสีขาวอยู่ใต้เส้นแสดงความสัมพันธ์ระหว่างระดับความตื่นตัวกับเวลา  ส่วนกรณีที่จัดให้ดูหนังก่อนนั้นในช่วง 2 ชั่วโมงแรกที่ดูหนังนักเรียนมีความตื่นตัวเพียงพอแต่ 2 ชั่วโมงต่อมาที่ต้องเรียนหนังสือพบว่านักเรียนมีความตื่นตัวไม่เพียงพอสำหรับการทำกิจกรรมโดยสังเกตได้จากขนาดสี่เหลี่ยมที่แสดงระดับความตื่นตัวที่ต้องใช้ในการทำกิจกรรมโผล่พ้นเส้นแสดงความสัมพันธ์ขึ้นมา (ตามแนวเส้นประ) ที่เป็นเช่นนี้สามารถอธิบายได้ว่านักเรียนคนนี้ใช้พลังงานไม่คุ้มค่าเพราะใน 2 ชั่วโมงแรกที่ยังมีความตื่นตัวสูงอยู่นั้นกลับไปดูหนังซึ่งต้องการความตื่นตัวเพียงเล็กน้อยจึงทำให้มีส่วนที่เป็นความตื่นตัวสูญเปล่า(ความตื่นตัวที่ไม่ได้ใช้ในพื้นที่แรเงา) เป็นปริมาณมาก ซึ่งความตื่นตัวส่วนนี้หายแล้วหายเลย ทำให้มีความตื่นตัวไม่พอในช่วง 2 ชั่วโมงหลังดังที่กล่าวไปข้างต้น ตรงกันข้ามกับกรณีที่จัดให้เรียนหนังสือก่อนที่มีการใช้ความตื่นตัวอย่างคุ้มค่าจึงมีความตื่นตัวสูญเปล่าโดยรวมน้อยกว่าหรือพูดง่ายๆว่ามีการบริหารจัดการชีวิตที่ดีกว่านั่นเอง

(ก) กรณีที่เรียนหนังสือก่อน                (ข) กรณีที่ดูหนังก่อน

รูปที่ 1 ความสัมพันธ์ระหว่างระดับความตื่นตัวกับเวลาในการทำกิจกรรม

แนวคิดที่ได้จากเรื่องนี้คือเราควรทำงานที่ยากหรือที่ต้องการสมาธิสูงๆไว้ในช่วงเริ่มต้นวันในขณะที่เรายังมีความตื่นตัวหรือยังมี “ความสด”มากอยู่   จากนั้นค่อยทำงานหรือกิจกรรมที่ต้องการสมาธิลดหลั่นกันลงไป เพื่อให้ได้ประโยชน์เต็มที่จากพลังงานที่มีอยู่ในตัวเรานั่นเอง

เอกสารอ้างอิง

1.Thermodynamics an Engineering Approach (5th edition), Yunus A. Cengel and Michael A.Boles, McGraw-Hill.

2. http://en.wikipedia.org/wiki/Second_law_of_thermodynamics

3.https://voer.edu.vn/m/entropyandthesecondlawofthermodynamicsdisorderandtheunavailabilityofenergy/48af31b3

 

 

<< ย้อนกลับ