แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๖๓ (ตอนที่ ๒) MO Memoir : Thursday 16 September 2564

เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

เนื้อหาฉบับนี้เกี่ยวกับการประชุมเมื่อคืนวันพุธที่ผ่านมา

 

ตัวอย่างทดสอบที่ใกล้เคียงกับคนมีชีวิตมากที่สุด MO Memoir : Friday 21 August 2563

ตอนไปเรียนที่อังกฤษเมื่อปีพ.ศ. ๒๕๓๒ นั้น กฎหมายจราจรของอังกฤษบังคับเฉพาะคนนั่งเบาะหน้าเท่านั้นที่ต้องคาดเข็มขัดนิรภัย ช่วงเวลานั้นก็มีสารคดีหนึ่งออกมา เป็นผลจากการติดตามว่าจำนวนผู้เสียชีวิตจากอุบัติเหตุทางรถยนต์ลดน้อยลงหรือไม่เมื่อบังคับให้คาดเข็มขัดนิรภัย ผลที่ออกมาก็คือยังคงเป็นเหมือนเดิม

สาเหตุที่ทำให้อัตราการเสียชีวิตไม่ลดลงอย่างที่ควรเป็นก็คือ พอคนขับคิดว่าตัวเองได้รับการปกป้อง ก็เลยขับรถแบบสุ่มเสี่ยงมากขึ้น เป็นผลให้อุบัติเหตุที่เกิดขึ้นนั้นรุนแรงตามไปด้วย และยังทำให้ผู้ที่นั่งเบาะหลังเสียชีวิตเพิ่มขึ้น (เพราะกฎหมายไม่ได้บังคับให้ต้องคาดเข็มขัดนิรภัย) และยังทำให้การเสียชีวิตของผู้ที่นั่งเบาะหน้าไม่ลดลงอย่างที่ควรเป็น ทั้ง ๆ ที่เขาคาดเข็มขัดนิรภัย เพราะเมื่อเกิดการชน คนที่นั่งเบาะหลังจะปลิวมาอัดเบาะหน้าให้พับกดผู้ที่นั่งเบาะหน้า

ส่วนหนึ่งในสารคดีนี้ที่จำได้ก็คือการไปติดตามการเกิดอุบัติเหตุ ณ สามแยกแห่งหนึ่ง เดิมทีสายแยกแห่งนี้มีพุ่มไม้บังมุมมอง ทำให้รถที่วิ่งมาในแนวตรงมองไม่เห็นรถที่มาจากเส้นตั้งฉาก และรถที่มาจากเส้นตั้งฉากก็มองไม่เห็นรถที่มาทางแนวตรง ทำให้มีคนคิดว่าถ้าเอาต้นไม้ออกเพื่อให้คนขับรถที่ขับมาจากแต่ละด้านมองเห็นอีกด้านชัดเจนขึ้นว่ามีรถมาหรือไม่ การเกิดอุบัติเหตุก็น่าจะลดลง

เอาเข้าจริงกลับไม่เป็นเช่นนั้น เขากลับพบว่าตอนที่มีพุ่มไม้นั้น คนขับจะลดความเร็วลงเมื่อถึงทางแยก แต่เมื่อเอาพุ่มไม้ออกไป คนขับกลับประมาทมากขึ้น คือนอกจากจะไม่ลดความเร็วแล้ว อาจจะยังไม่หยุดดูด้วยว่าอีกทางมีรถมาหรือไม่

รูปที่ ๑ ข่าวเกี่ยวกับการเปิดเผยการทดสอบการชน ณ ในประเทศเยอรมันและอเมริกาที่ใช้ศพคนเป็นตัวอย่างทดสอบ

วิทยากรคนหนึ่งที่ให้สัมภาษณ์ในสารคดีดังกล่าวยังตั้งเปรยเล่น ๆ ขึ้นมาทำนองว่า "ถ้าเราเปลี่ยนจากถุงลมนิรภัย เป็นเหล็กแหลมที่จะพุ่งออกมาแทงทะลุอกคนขับ เวลาที่รถมีการชน อุบัติเหตุการชนน่าจะลดลงได้"

ถ้าพูดถึงการทดลองทางวิทยาศาสตร์ที่ยากจะทำซ้ำหรือยังไม่มีใครทำซ้ำ ที่ได้เกิดขึ้นในศตวรรษที่ ๒๐ ก็น่าจะมีอยู่สัก ๔ เรื่องด้วยกัน

เรื่องแรกคือการทดลองเพื่อหากระสุนปืนพกที่ดีที่สุดสำหรับยิงคน ที่การทดลองครั้งแรกนั้นนำไปสู่การเกิดกระสุนขนาด .45 AUTO หรือ 11 มม. และมีการทำซ้ำใหม่ในการทดลองที่เรียกว่าStrasbourg test ในอีก ๘๐ ปีถัดมา ซึ่งเรื่องนี้ได้เคยเล่าไว้ในเรื่อง "การค้นหากระสุนปืนพกที่ดีที่สุดสำหรับหยุดคน" เมื่อวันอาทิตย์ที่ ๒๖ กรกฎาคม ๒๕๖๓

จะว่าไปการนำศพมาทดสอบด้วยการยิงนั้น ในบ้านเราก็เคยมีครับ คือเหตุการณ์กรณีสวรรคตของรัชกาลที่ ๘ ที่มีการยิงด้วยระยะและมุมต่าง ๆ กัน เพื่อเปรียบเทียบบาดแผลและเส้นทางกระสุน

รูปที่ ๒ รูปนี้เป็นการนำเหตุการณ์ทดสอบมาใช้เป็นหัวข้ออภิปรายในการเรียนของสถาบันแห่งหนึ่ง

การทดลองที่สองเห็นจะได้แก่การทดลอง "ทางการแพทย์" ของกองทัพเยอรมันและญี่ปุ่น ที่กระทำโดยใช้คนเป็น ๆ มาทำการทดลอง ซึ่งหลังสงครามสิ้นสุดลง ผลการทดลองต่าง ๆ เหล่านี้ส่วนใหญ่ก็ถูกเก็บไว้โดยไม่เปิดเผย และยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่ามีคุณค่าที่จะนำมาใช้หรือไม่ สำหรับคนที่สนใจเรื่องนี้ก็สามารถลองอ่านเรื่องย่อ ๆ เพิ่มเติมได้ใน wikipedia ในหัวข้อ "Nazi human experimentation"

การทดลองที่สามจัดว่าเป็นการทดลองทางการแพทย์จริง ๆ และเป็นการทดลองที่กระทำอย่างเปิดเผย เรียกว่าคนทำโดนด่าเละตลอดการทดลอง แต่เมื่อได้ผลการทดลองออกมาก็มีการนำไปใช้กันอย่างแพร่หลาย การทดลองนี้เป็นการทดลองของ Master (อาจารย์) และ Johnson (ผู้ช่วยวิจัย) ที่เกี่ยวกับสิ่งต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นกับร่างกายมนุษย์ในระหว่างกระบวนการมีเพศสัมพันธ์ สำหรับคนที่สนใจเรื่องนี้ก็สามารถลองอ่านเรื่องย่อ ๆ เพิ่มเติมได้ใน wikipedia ในหัวข้อ "Masters and Johnson"

การทดลองที่สี่เป็นการทดลองที่เกิดขึ้นในช่วงทศวรรษสุดท้ายของศตวรรษที่ ๒๐ คือการทดลองเพื่อทดสอบว่าในความเป็นจริงนั้น อุปกรณ์ที่เราเชื่อว่าสามารถลดอันตรายที่จะเกิดขึ้นกับผู้โดยสารรถนั้นทำงานได้ดีจริงแค่ไหน และเพื่อให้ได้ผลที่เชื่อว่าจะใกล้เคียงกับสิ่งที่จะเกิดขึ้นกับคนจริงในขณะที่เกิดการชน จึงได้มีการนำเอา "ศพ" ที่ได้รับบริจาค (ทั้งผู้ใหญ่และเด็ก) มาเป็นหุ่นทดสอบการชน

การทดลองนี้ไม่รู้ว่าใช้ชื่อการทดลองว่าอะไร รู้แต่ว่าหาข้อมูลย้อนหลังไม่ค่อยได้ ที่หาได้ก็มีข่าวย้อนหลังที่นำมาแสดงในรูปที่ ๑ และมีการนำเรื่องดังกล่าวมาใช้เป็นหัวข้ออภิปราย (น่าจะเป็นในเชิงจริยธรรม) ในการเรียนของสถาบันการศึกษาแห่งหนึ่ง (ตามลิงก์ที่อยู่ในรูป)

จะว่าไปเรื่องการนำศพที่ได้รับบริจาคมาเพื่อการศึกษาทางการแพทย์ มาทำโน่นทำนี่โดยมีเหตุผลว่าเพื่อการศึกษานั้นก็มีการทำกันหลายรูปแบบ บางรูปแบบก็ได้รับการตอบรับที่ดี (คิดว่าคงเป็นอย่างนั้น) เช่นโครงการที่มีชื่อว่า "Visible human project" ที่นำศพบริจาคมาทำการแช่แข็ง จากนั้นจึงค่อย ๆ เจียรออกในแนวขวางทีละนิด (ในระดับไม่เกิน 1 มิลลิเมตรต่อครั้ง จากศีรษะจรดปลายเท้า) แล้วถ่ายรูปและสแกนภาพตัดขวางของร่างกายส่วนนั้นเอาไว้

บางที การทดลองใด ๆ ควรที่จะกระทำหรือมีความเหมาะสมหรือไม่นั้น ก็ขึ้นอยู่กับว่าการกระทำเช่นนั้นเกิดในยุคสมัยใด ใครเป็นผู้กระทำ และผู้ที่ได้รับผลประโยชน์จากการกระทำนั้นคือใคร

รวมบทความชุดที่ ๒๔ ประสบการณ์การทำการทดลอง MO Memoir : Tuesday 1 October 2562 MO Memoir

"สิบมือคลำ ไม่เท่าทำเอง"

รู้วิธีทำไข่เจียวไหมครับ
        

แล้วทำไข่เจียวเป็นไหมครับ
     

เอาแบบฟู ๆ นุ่ม ๆ นะครับ ไม่ใช่ออกมาแบน ๆ แบบไข่สำหรับทำผัดไทยห่อไข่
      

ถ้ามั่นใจว่าทำเป็นและรู้วิธีการ ลองเขียนวิธีทำออกมาเป็นตัวหนังสือซิครับ เอาแบบว่าไม่ว่าใครที่ไหนบนโลกนี้เอาไปทำก็ตาม ต้องออกมาเหมือนกันหมด จะทำแบบฟองเดียวหรือหลายฟอง ก็ให้ออกมาเหมือนกันหมด โดยไม่ต้องใช้เครื่องมือเฉพาะใด ๆ ทั้งสิ้น
           

ว่าแต่คุณคิดว่าปัจจัยอะไรบ้างครับที่มันสามารถส่งผลหรือไม่ส่งผลต่อไข่เจียวที่จะได้
          

รูปร่าง/ขนาดภาชนะที่จะใช้ตีไข่, อุปกรณ์ที่จะใช้ตีไข่, เครื่องปรุงที่จะใส่ลงไป, ชนิดของน้ำมันที่ใช้ทอด, รูปทรงของกระทะที่ใช้ทอด, เตาที่จะใช้ทอด (เช่น แก๊ส, ไฟฟ้า, ถ่าน), อายุของไข่ที่จะเอามาทอด ฯลฯ

จากประสบการณ์ที่ผ่านมา ผมก็พบว่า สำหรับผู้ที่ได้คลุกคลีกับการทำการทดลองจริง (เอาแบบได้ไปลงมือปฏิบัตินะครับ ไม่ใช่แค่ยืนดูหรือรับฟัง) จะรู้ดีกว่าการทำให้ผลการทดลองนั้นทำซ้ำได้ ไม่ว่าใครก็ตามเป็นคนทำ มันเป็นเรื่องยาก เพราะที่สำคัญก็คือต้องทราบหลักการ และเขียนวิธีการที่เป็นกลาง โดยอิงจากตัวแปรที่ต้องไม่ขึ้นกับอุปกรณ์ที่ใช้ทดลอง เรียกว่าถ้าค่าตัวแปรดังกล่าวเหมือนกัน ผลการทดลองก็ต้องออกมาเหมือนกัน
         

แต่ผลการทดลองที่ได้มันขึ้นอยู่กับวิธีเก็บตัวอย่างไปวิเคราะห์ การทำงานของเครื่องวิเคราะห์ และการแปลผลการวิเคราะห์ด้วย จากประสบการณ์ที่ผ่านมาได้เห็นเหตุการณ์มากมากที่แสดงให้เห็นว่า เราสามารถแต่งผลการวิเคราะห์ให้ออกมาดังต้องการได้ ไม่ว่าจะเป็นการเล่นกับตัวเครื่องวิเคราะห์ หรือการแต่งผลการวัดก่อนทำการแปลผล
         

รวมบทความชุดนี้เป็นการรวบรวมสิ่งที่เขียนไว้ตั้งแต่ช่วงแรก ๆ ของการเริ่มเขียน Memoir จนถึงปัจจุบัน หลากหลายเรื่องราวนั้นมันเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ที่ตกรุ่นไปแล้วแต่ก็ได้นำมาลงไว้ อย่างน้อยก็เป็นการบันทึกการทำงานของตัวเองกับนิสิตที่ทำงานร่วมกันในช่วงเวลานั้นว่าเราได้พบกับปัญหาอะไรบ้าง และเราได้ช่วยกันแก้ไขปัญหาเหล่านั้นด้วยวิธีใด เรื่องเหล่านี้อาจดูแล้วรู้สึกว่ามันน่าจะเป็นเรื่องเล็ก ๆ น้อย ๆ ไม่ควรค่าต่อการจดจำ แต่สำหรับคนที่อยู่ในช่วงเวลานั้นจะพบว่า ปัญหาเล็ก ๆ แบบนี้แหละที่ทำให้งานของเขาทั้งหมดไม่สามารถเดินหน้าต่อไปได้ นอกจากนี้จะว่าไปหลายเรื่องมันก็เป็นเรื่องที่เกิดซ้ำขึ้นอีกหลายปีภายหลัง หรือเกิดขึ้นเป็นประจำในหลากหลายสถานที่
          

บางเรื่องถ้าอ่านแล้วไม่เข้าใจก็ไม่ต้องสงสัยนะครับว่าแล้วผมเอามาลงทำไม เพราะมันเป็นบันทึกการทำงานที่เป็นที่เข้าใจกันระหว่างผู้ที่อยู่ในเหตุการณ์นั้น จะเรียกว่ามันเป็นความสุขเล็ก ๆ ที่เกิดจากการที่เราได้ช่วยแก้ปัญหาเล็ก ๆ ทีละเปลาะจนงานมันเดินต่อไปจนสำเร็จก็ได้ครับ

เชิญดาวน์โหลดไฟล์ได้ตามสบายครับ  ด้วยการกดที่นี่ครับ :) :) :)

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๖๐ (ตอนที่ ๑๑) MO Memoir : Wednesday 26 June 2562

อย่างแรกเลยก็ต้องขอแสดงความยินดีกับสมาชิกกลุ่มทั้งสองรายที่ผ่านการสอบปกป้องวิทยานิพนธ์ไปเมื่อวันจันทร์และอังคารที่ผ่านมา ที่เหลือก็คงเป็นเพียงแค่การแก้เล่มแล้วส่งเท่านั้นเอง
 

ตอนที่ผมเรียนโทที่อังกฤษนั้น มหาวิทยาลัยที่ผมเรียน แม้ว่าจะมีการทำวิทยานิพนธ์ มีการทำเล่มปกแข็งส่ง แต่ไม่มีการสอบวิทยานิพนธ์แบบสอบปากเปล่า เขาเรียนโทกันปีเดียว ทั้งเรียนวิชาและทำวิทยานิพนธ์ไปพร้อมกัน ในขณะที่บางภาควิชาในมหาวิทยาลัยเดียวกันแท้ ๆ เปิดภาคเรียนมาก็เรียนกันอย่างเดียว ไปทำวิทยานิพนธ์กันอย่างเดียวช่วงประมาณ ๓ เดือนสุดท้ายแล้วก็ส่งเลย หัวข้อวิทยานิพนธ์ก็เป็นหัวข้อที่อาจารย์เข้ามีอยู่แล้ว แล้วเราก็เข้าไปเลือกสมัครทำ
 

พอผ่านเข้าเรียนปริญญาเอกก็ไม่มีวิชาเรียน เรียกว่าทำวิจัยกันอย่างเดียว แล้วก็มีการสอบหัวข้อ โดยหลัก ๆ ของการสอบหัวข้อก็คือ เราต้องนำเสนอให้ผู้ฟังเห็นว่าสิ่งที่เราคิดจะทำนั้นมันน่าสนใจตรงไหน และเรามีแนวทางจะทำอย่างไร ไม่ได้มีการกำหนดรายละเอียดไว้อย่างเฉพาะเจาะจง เรียกว่าให้การค้นพบมันนำพาไปเองว่า จากสิ่งที่เราค้นพบนั้นเราควรทำอะไรต่อไป
 

พออาจารย์ที่ปรึกษาเขาเห็นว่าเรามีผลงานมากพอที่จะสอบวิทยานิพนธ์ได้แล้ว เขาก็จะให้เราเริ่มเขียน สิ่งสำคัญสิ่งหนึ่งที่เขาบอกผมก็คือ ผมไม่จำเป็นต้องเห็นด้วยกับเขา เพราะเขาไม่ได้เป็นคนให้ผมผ่านหรือไม่ผ่าน กรรมการสอบต่างหากที่จะให้ผมสอบผ่านหรือไม่ผ่าน เพราะในการสอบนั้นอาจารย์ที่ปรึกษาไม่มีสิทธิให้คะแนนสอบ บาง College นั้นไม่ให้อาจารย์ที่ปรึกษาอยู่ในห้องสอบด้วยซ้ำ เรียกว่าจัดห้องสอบแยกให้ต่างหาก มีเฉพาะผู้เข้าสอบและกรรมการอีก ๒ ท่าน เป็นอาจารย์ของสถาบัน ๑ ท่านและจากภายนอกสถาบันอีก ๑ ท่านเท่านั้น แต่ใน College ที่ผมเรียนนั้นอาจารย์ที่ปรึกษาสามารถเข้าฟังการสอบได้ ถ้า "ผู้เข้ารับการสอบ" นั้นอนุญาต การที่เขาทำเช่นนี้ก็คือเพื่อเปิดโอกาสให้ผู้เรียนนั้นมีสิทธิแสดงความคิดเห็นได้เต็มที่ โดยไม่ต้องกังวลว่าจะเป็นที่ขัดใจอาจารย์ที่ปรึกษา
 

รูปแบบการเขียนก็ไม่มีหลักเกณฑ์ตายตัว มีกฎง่าย ๆ อยู่เพียงว่า ใครก็ตามที่มาอ่านที่หลังแล้วต้องรู้เรื่อง ไม่ควรมีคำถามอะไรที่ตกค้าง เพราะวิทยานิพนธ์คือสิ่งที่จะค้างอยู่ในห้องสมุด ตัวผู้เขียนไม่รู้ว่าไปอยู่ไหนแล้ว ถ้าหากเขียนไม่ชัดเจนก็จะทำให้คนที่มาอ่านทีหลังนั้นสับสนได้ และที่สำคัญก็คือกรรมการสอบเขาอ่านอย่างละเอียด เรียกว่าถ้าใครสามารถเขียนได้แบบกรรมการสอบไม่มีข้อสงสัยใด ๆ ก็เรียกว่าสอบผ่านสบาย ซึ่งน้อยคนนักจะทำได้ สมัยผมเรียนก็เคยได้ยินเพียงรายเดียวจากผู้เข้าสอบที่ College อื่น ที่พอเริ่มสอบกรรมการสอบก็บอกโดยไม่ต้องมีการซักถามอะไรเลยว่าสิ่งที่เขาเขียนนั้นเขาเขียนไว้ดีมาก จนกรรมการสอบไม่มีคำถามอะไรจะถาม เรียกว่าให้ผ่านแล้วก็ได้ วันนั้นถือว่าเป็นการมาคุยกันเล่น ๆ เท่านั้น แต่สำหรับที่ภาควิชาเรานั้น ทำงานมาปีนี้เป็นปีที่ ๒๕ แล้ว เคยพบแค่รายเดียวเท่านั้น เป็นนิสิตจากอินโดนีเซียที่มาเรียนปริญญาโทที่ภาคเรา
 

การสอบวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกที่อังกฤษนั้นไม่มีการนำเสนอ กรรมการจะอ่านเล่มจนหมดก่อน จากนั้นจึงค่อยนัดวัดสอบ การต้องรอ ๒ ถึง ๓ เดือนหลังส่งเล่มก่อนได้สอบก็ถือว่าเป็นเรื่องปรกติ พอเริ่มการสอบเขาก็ซักถามกันทันที ผมทำทั้งการทดลองและ simulation คำถามที่น่าจะยากที่สุดเห็นจะได้แก่คำถามเกี่ยวกับเรื่อง simulation ที่ผมนำเสนอการนำเทคนิค moving finite element มาใช้ในการแก้ปัญหา กรรมการสอบที่เป็นกรรมการจากภายนอกเขาบอกผมว่า เขาไม่มีความรู้เรื่องนี้ ช่วยอธิบายเป็น "ภาษาง่าย ๆ" ให้เขาเข้าใจได้ไหม
 

การที่จะอธิบายอะไรสักอย่างเป็น "ภาษาง่าย ๆ" ให้คนอื่นเข้าใจได้ คุณจะต้องมีความเข้าใจเรื่องนั้นดี และต้องสามารถหาตัวอย่างประกอบที่ผู้ฟังสามารถมองเห็นภาพได้ด้วย

การสอบปกป้องวิทยานิพนธ์ วันจันทร์ที่ ๒๔ มิถุนายน ๒๕๖๒ เวลา ๑๖.๐๐ - ๑๘.๐๐ น

ในการสอบปากเปล่า (ที่สามารถเขียนกระดานช่วยอธิบายได้) สองชั่วโมงของผมนั้น เนื้อหาที่โดนซักมากที่สุดคือ "วิธีการทำการทดลอง" (รวมทั้ง simulation ด้วย) เพราะถ้าวิธีการไม่ถูกต้องเหมาะสม ผลการทดลองก็ไม่ควรค่าแก่การพิจารณาใด ๆ แล้ว แต่ในภาควิชาเราที่เข้าสอบเป็นประจำ หรือในที่ประชุมวิชาการต่าง ๆ นั้นกลับพบว่าเราไปให้ความสำคัญมากกับผลการทดลองและข้อสรุปที่ได้ โดยไม่ได้สนใจตรวจสอบว่าผลการทดลองนั้นมันถูกต้องหรือไม่ และบางกลุ่มวิจัยก็มีปัญหาเรื่องวิธีการทดลอง (รวมทั้งวิธีการวิเคราะห์ตัวอย่าง) เป็นประจำ จนผมเลือกที่จะไม่ขอเป็นกรรมการสอบนิสิตกลุ่มนั้น เพราะรู้เบื้องหลังรายละเอียดการได้มาซึ่งผลการทดลองเหล่านั้นมากเกินไป แม้แต่งาน simulation ก็ยังสามารถจับได้ว่ามีการแต่งขั้นตอนการคำนวณ ด้วยการให้โปรแกรมหยุดการคำนวณก่อนที่จะลู่เข้าหาคำตอบของสมการ เพื่อให้ตัวเลขที่ได้จากการคำนวณออกมาตรงกับข้อมูลดิบที่เขามี
 

แม้แต่วิธีการวิเคราะห์ตัวอย่างนั้น แม้ว่าเราจะไม่ได้ทำการวิเคราะห์เอง แต่เราก็ต้องรู้ว่าการเตรียมตัวอย่างและรายละเอียดการวิเคราะห์นั้นเป็นอย่างไร เพราะในหลายเครื่องมือแล้ว มันไม่ได้มีวิธีเตรียมตัวอย่างเพียงวิธีเดียวที่ใช้ได้กับทุกตัวอย่าง แต่มันต้องปรับเปลี่ยนไปตามตัวอย่างที่จะทำการวิเคราะห์ หรือแม้แต่ตัวอย่างเดียวกัน ถ้าใช้วิธีเตรียมที่แตกต่างกัน ก็ให้ผลที่แตกต่างได้ อย่างเช่นการใช้เทคนิคการดูดซับไพริดีนร่วมกับ FT-IR ในการจำแนกประเภทของกรดบนพื้นผิวของแข็ง
 

ความเป็นกรดบนพื้นผิวของแข็งนั้นมี ๒ ประเภทคือ Brönsted (หมู่ไฮดรอกซิล -OH) หรือ Lewis (ไอออนบวกของโลหะ) ถ้าตัวอย่างนั้นสัมผัสกับความชื้นในอากาศจนอิ่มตัว พื้นผิวก็จะมีหมู่ -OH มาก (หมู่นี้เกาะกับไอออนบวกของโลหะ) การให้ความร้อนแก่ตัวอย่างก่อนทำการให้ตัวอย่างดูดซับไพริดีนสามารถทำให้หมู่ -OH สองหมู่หลอมรวมกันกลายเป็นโมเลกุล H₂O ระเหยออกไป และเปิดไอออนบวก (กรดแบบ Lewis) สองไอออนขึ้นแทน เรียกว่ากรด Brönsted หายไป ๒ โดยได้กรด Lewis มาแทนสอง ส่วนที่ว่าหมู่ -OH จะหายไปมากน้อยเท่าใดนั้นก็ขึ้นอยู่กับว่าใช้อุณหภูมิสูงแค่ไหนในการเตรียมตัวอย่างก่อนการดูดซับไพริดีน ถ้าใช้อุณหภูมิสูงมากเป็นเวลานาน มันก็จะหายไปมาก ในเรื่องนี้ผมถึงบอกว่าอยากให้ผลการทดลองออกมาอย่างไรก็จัดให้ได้ ถ้าไม่อยากให้มีกรด Brönsted เลยก็ใช้อุณหภูมิสูงในการเตรียมตัวอย่าง แต่ถ้าอยากเห็นกรด Brönsted เยอะ ๆ ก็ให้ตัวอย่างจับความชื้นจนอิ่มตัวและใช้อุณหภูมิต่ำในการเตรียม และด้วยการวัดที่กระทำในสุญญากาศ (โดยผลที่ได้นั้นขึ้นอยู่กับวิธีเตรียม) จึงทำให้ผลที่ได้นั้นไม่สามารถเป็นตัวแทนสิ่งที่เกิดขึ้นจริงในระหว่างการทำปฏิกิริยาได้เสมอไป โดยเฉพาะในกรณีของเราที่ในแก๊สมีไอน้ำที่ความเข้มข้นสูง ที่ปริมาณหมู่ -OH บนพื้นผิวนั้นจะอยู่ในสภาพสมดุลกับความชื้นในแก๊ส ซึ่งเป็นสภาวะที่แตกต่างไปจากที่ใช้ในการวิเคราะห์
 

วิทยานิพนธ์นั้นมันน่าเชื่อถือแค่ไหนนั้น มันต้องคุยกันเป็นชั่วโมง และวิธีการที่ได้มาซึ่งข้อสรุปนั้นต้องได้รับการตรวจสอบโดยละเอียด พวกคุณจบไปแล้วถ้าคิดจะนำงานวิจัยใครไปใช้ ควรที่จะต้องตรวจสอบผลของเขาด้วยว่าสามารถทำซ้ำได้ และวิธีการที่ใช้ในการวิเคราะห์นั้นถูกต้อง เพราะวิธีการวิเคราะห์ที่ผิดมันก็ให้ผลการวิเคราะห์ที่ผิด (ที่ทำซ้ำได้) ไม่ใช่ฟังเพียงแค่ข้อสรุปที่เขานำเสนอในเวลาเพียงแค่ไม่กี่นาที โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพสังคมปัจจุบันที่เน้นการสื่อสารด้วยการทำ infographic หรือสไลด์เพียงแค่ไม่กี่ภาพที่พยายามดึงดูดให้ผู้รับสื่อนั้นเห็นด้วยกับสิ่งที่นำเสนอโดยต้องไม่คิดเป็นอย่างอื่น 
  

ถ้าคุณต้องการรับใครสักคนไปทำงานในตำแหน่งพนักงานขาย พวกนั้นเหมาะ แต่ถ้าคุณต้องอยู่ในฐานะผู้จ่ายเงินเพื่อจะซื้อสิ่งที่เขานำเสนอ สิ่งสำคัญที่พวกคุณต้องมีคือ "ฟังอย่างไรไม่ให้ถูกหลอก"

การสอบปกป้องวิทยานิพนธ์ วันอังคารที่ ๒๕ มิถุนายน ๒๕๖๒ เวลา ๑๐.๐๐ - ๑๑.๓๐ น

 

Memoir ฉบับนี้คงเป็นฉบับปิดท้ายชุดบทความ "แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๖๐" และสิ่งสุดท้ายที่ขอฝากไว้ให้พวกคุณที่ผ่านการสอบแล้วก็คือ รูปถ่ายที่ถ่ายเอาไว้เมื่อวันสอบและเมื่อ ๑๘ เดือนที่แล้ว เพื่อให้พวกคุณพิจารณาเองว่า สิ่งที่พวกคุณบอกกับผมเอาไว้ว่า "กาลเวลาทำอะไรหนูไม่ได้หรอก แต่การเรียนปริญญาโทนี่ซิ" มันเป็นจริงแค่ไหน
  

วันพฤหัสบดีที่ ๗ ธันวาคม ๒๕๖๐ ระหว่างเข้าฟังการสอบปกป้องวิทยานิพนธ์ของนิสิตรุ่นพี่

แตกเพราะการขยายตัวสองฝั่งที่ไม่เท่ากัน MO Memoir : Tuesday 9 September 2561

วัสดุพวกแก้วและเซรามิกเป็นวัสดุที่นำความร้อนได้ไม่ดี และยังรับแรงดึงได้ไม่ดีด้วย เวลาที่นำวัสดุพวกนี้มาขึ้นรูปเป็นชิ้นงานต่าง ๆ จึงต้องระวังการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิกระทันหันของชิ้นงาน หรือการที่ผนังด้านใดด้านหนึ่งของชิ้นงานมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วมากกว่าอีกฝั่งหนึ่ง เพราะฝั่งด้านที่มีอุณหภูมิสูงนั้นจะมีการขยายตัวที่สูงกว่าอีกฝั่งที่มีอุณหภูมิที่ต่ำกว่ามาก (อันเป็นผลจากการที่มันมีค่าการนำความร้อนที่ต่ำ) ทำให้เกิดความเค้นในเนื้อวัสดุ และถ้าความเค้นที่เกิดขึ้นนี้สูงมากพอก็จะทำให้ชิ้นงานแตกได้
 

การป้องกันไม่ให้ชิ้นงานที่ทำจากวัสดุเหล่านี้แตกหักเนื่องจากผลต่างของอุณหภูมิทำได้ด้วยการเพิ่มอุณหภูมิให้สูงขึ้นอย่างช้า ๆ (อย่างเช่นที่กระทำกันในเตาเผาที่ผนังบุด้วยอิฐทนไฟ) หรือใช้วัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากอุณหภูมิ (Thermal expansion coefficient) ที่ต่ำ ตัวอย่างของวัสดุเซรามิกที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวที่ต่ำได้แก่โมโนลิทที่ใช้ทำรังผึ้งของกรองเสียรถยนต์เบนซิน ตัวอย่างของเครื่องแก้วที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวที่ต่ำได้แก่แก้ว Pyrex ของบริษัท Corning หรือแก้ว Duran ของบริษัท Schott ที่ใช้ทำเครื่องแก้วที่ใช้ในห้องปฏิบัติการเคมีทั่วไป

รูปที่ ๑ ภาพทางด้านหน้าของที่เกิดเหตุ

เหตุที่เกิดเมื่อเช้าวันนี้เกิดกับ silicon oil bath ชุดทดลองนั้นประกอบด้วย magnetic stirrer ที่ทำหน้าที่ทั้งปั่นกวนและให้ความร้อนแก่ silicon oil bath ที่วางอยู่ข้างบน โดยใน oil bath นี้มีขวดฟลาสก์ก้นกลมแช่อยู่ สิ่งที่เขาต้องการคือต้องการให้ของเหลวในฟลาสก์นั้นมีอุณหภูมิประมาณ 100ºC เศษ โดยใช้เทอร์โมมิเตอร์วัดอุณหภูมิของเหลวภายในฟลาสก์ ดูจากสภาพแล้วคาดว่าชามที่เอามาทำเป็น oil bath นั้นเป็นชามแก้วที่ใช้กันทั่วไปในครัวเรือน
  

รูปที่ ๒ เศษซากของชามที่ยังค้างอยู่บน Hot plate พึงสังเกตความหนาของชาม

รูปที่ ๓ เมื่อมองจากทางด้านขวาของที่เกิดเหตุ

อันที่จริงงานนี้ถ้าค่อย ๆ ให้ความร้อนอย่างช้า ๆ ก็ไม่น่าจะมีปัญหาอะไร สงสัยว่าคงจะให้ความร้อนเร็วไปหน่อยก็เลยทำให้ผิวด้านนอกของชามมีอุณหภูมิสูงกว่าผิวด้านในมาก จึงเกิดความเค้นเนื่องจากการขยายตัวในเนื้อชาม พอความเค้นสูงมากพอชามก็เลยแตกออก ในกรณีนี้การป้องกันที่ดีกว่าคือการไปหาชามโลหะมาใช้แทน

อุบัติเหตุจาก saturator (๒) MO Memoir : Monday 21 August 2560

เวลาประมาณ ๑๖ นาฬิกา วันอังคารที่ ๒๕ กรกฎาคม ๒๕๖๐ ขวดแก้วที่ใช้ทำ saturator (รูปที่ ๑) เพื่อการระเหยเอทานอลเกิดระเบิด ผลจากแรงระเบิดทำให้นิสิตรายหนึ่ง (ที่ไม่ได้เกี่ยวข้องกับการทดลองที่ใช้ saturator ดังกล่าว แต่บังเอิญนั่งทำงานอยู่บริเวณนั้น) ได้รับบาดเจ็บจากเศษแก้วที่ปลิวบาด และหูอื้อไปข้างหนึ่ง (จากเสียงระเบิด) แรงระเบิดส่งผลให้เอทานอลที่บรรจุอยู่ใน saturator นั้นรั่วไหลออกมา เกิดเพลิงลุกไหม้บริเวณที่เกิดเหตุ แต่นิสิตรายอื่นที่อยู่ใกล้เคียงเข้ามาระงับเหตุได้ทัน นอกจากนี้กระจกของประตูตู้ hood (เป็นกระจกนิรภัย) ที่อยู่ห่างไปประมาณ ๓ เมตรแตกละเอียดด้วย (เข้าใจว่าเป็นเพราะเศษแก้วจากขวดที่ใช้ทำ saturator ปลิวไปกระทบ)
 

ก่อนเกิดเหตุ นิสิตรายหนึ่งเตรียมทำการทดลอง ด้วยการเปิดแก๊ส "ออกซิเจนบริสุทธิ์" ให้ไหลผ่าน saturator ไปยัง quartz reactor ที่บรรจุอยู่ furnace ภายใน reactor บรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาเอาไว้ จากนั้นได้ทำการเพิ่มอุณหภูมิ furnace ไปยังอุณหภูมิที่ต้องการทำการทดลอง ช่วงระหว่างรอให้อุณหภูมิ furnace เข้าที่นั้นพบว่าอุณหภูมิ furnace ที่ตัว temperature indicator แสดงนั้นมีการกระโดดขึ้นไปสูงมากในบางจังหวะ นิสิตจึงรอให้ระบบนิ่งก่อนจะทำการทดลอง การระเบิดเกิดขึ้นในขณะที่เตรียมการทดลองนี้
 

อุปกรณ์ตัวเดียวกัน ส่วนผสมเดียวกัน เกิดการระเบิดเหมือน ๆ กัน แต่ห่างกันเกือบ ๖ ปี เรื่องราวเหตุการณ์ครั้งก่อนหน้านี้อ่านได้ใน Memoir ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๓๖๓ วันศุกร์ที่ ๑๔ ตุลาคม ๒๕๕๔ เรื่อง "อุบัติเหตุจาก saturator"

รูปที่ ๑ ขวดแก้วที่ใช้ทำ saturator เป็นขวดที่มีลักษณะดังรูป แต่ตัวที่ระเบิดเป็นขวดขนาดความจุประมาณ 500 ml (ใหญ่กว่าตัวที่นำมาให้ดูเป็นตัวอย่างสองเท่า) ในขณะเกิดเหตุมีเอทานอลอยู่ประมาณ 70 ml
 

รูปที่ ๑ เป็นตัวอย่างขวดแก้วที่นำมาดัดแปลงทำเป็น saturator โดยเจาะรูที่ฝาสองรูป เพื่อต่อท่อให้แก๊สไหลเข้าหนึ่งรู และไหลออกหนึ่งรู ในระหว่างการใช้งานจะตั้งขวด saturator นี้ไว้บนพื้นโต๊ะปฏิบัติการโดยไม่มีอะไรป้องกัน ระดับที่ตั้ง saturator อยู่ที่ประมาณระดับความสูงของโต๊ะทำงานทั่วไป การทดลองนี้ได้กระทำมาเป็นระยะเวลาหนึ่งแล้ว
 

รูปที่ ๒ เป็นภาพร่างแผนผังบริเวณที่เกิดเหตุ โต๊ะตั้งอุปกรณ์ทดลองนั้นมีการแบ่งครึ่งออกเป็นสองด้านตามแนวยาว ทำให้สามารถตั้งอุปกรณ์ทดลองได้ทั้งสองฝั่งของโต๊ะ ในรูปที่ ๒ นั้นทางด้านหลังของ saturator มีอุปกรณ์ทดลองอื่นตั้งอยู่ ทางด้ายขวาจะเป็นตู้เหล็กติดตั้งอุปกรณ์วัด ทางด้านซ้ายเป็น furnace ที่ให้ความร้อนแก่ reactor ที่รับแก๊สที่ไหลมาจาก saturator ตัว saturator เองนั้นตั้งอยู่ระหว่างตัว furnace และตู้อุปกรณ์วัด

รูปที่ ๒ ภาพร่างแผนผังบริเวณที่เกิดอุบัติเหตุ โต๊ะปฏิบัติการตั้งอยู่ตรงกลางระหว่าง Hood และโต๊ะตั้งอุปกรณ์ทดลอง ระยะห่างระหว่าง Hood 2 และโต๊ะตั้งอุปกรณ์ทดลองประมาณ 3 เมตร

ในขณะเกิดเหตุนั้นมีนิสิตผู้หนึ่งนั่งทำงานอยู่ที่โต๊ะปฏิบัติการ โดยนั่งหันหลังให้แต่เยื้องออกมาทางด้านขวาของตัว saturator แรงระเบิดที่เกิดขึ้นทำให้เศษแก้วปลิวบาดแขนและลำตัวด้านข้างด้านซ้ายของนิสิตที่นั่งทำงาน เสียงที่ดังทำให้หูด้านซ้ายของนิสิตผู้นั้นอื้อไปเป็นวัน และยังทำให้กระจกประตู Hood 2 (ที่เป็นกระจกนิรภัยชนิด tempered) ที่อยู่ห่างออกไปนั้นแตกละเอียด มีไฟเกิดขึ้นตรงบริเวณด้านข้างตู้อุปกรณ์วัดคุม แต่ได้รับการดับลงอย่างรวดเร็วด้วยการใช้เครื่องดับเพลิงชนิดผงเคมีแห้ง
 

การระเบิดที่ saturator เชื่อว่าเกิดจากการลุกไหม้ที่เกิดขึ้นกับแก๊สที่อยู่ใน reactor ส่วนต้นตอที่ทำให้เกิดการลุกไหม้นั้นไม่สามารถยืนยันได้ว่าเกิดจากการที่ furnace นั้นมีอุณหภูมิสูงเกินไปจากเกินค่าอุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเอง (ที่ภาษาอังกฤษเรียกว่า autoignition temperature หรือ self ignition temperature) หรือเกิดจากการทำปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นปฏิกิริยาคายความร้อนและเร่งตัวเองจนทำให้ไอผสมที่อยู่โดยรอบเกิดการลุกไหม้ได้ ประกอบกับการที่การทดลองนี้ใช้ออกซิเจนบริสุทธิ์ผสมกับเชื้อเพลิง ไม่เพียงแค่โอกาสที่ไอผสมจะเกิดการลุกไหม้จะเกิดได้ง่ายขึ้น แต่ความรุนแรงของการเผาไหม้จะเพิ่มมากตามไปด้วย ทำให้เปลวไฟที่เกิดขึ้นนั้นสามารถวิ่งทวนทิศทางการไหลของแก๊สจาก reactor ย้อนไปตามท่อ (ที่เป็นสายยาง) ไปยัง saturator ได้ ทำให้เกิดการระเบิดรุนแรงที่ saturator เนื่องจากเป็นแหล่งที่มีไอผสมพร้อมเผาไหม้อยู่เป็นจำนวนมาก

ส่วนสถานที่เกิดเหตุนั้นมีลักษณะเป็นเช่นใด ก็ขอเชิญชมภาพที่ถ่ายมาให้ดูก็แล้วกัน (รูปที่ ๓ ถึง ๑๒) เนื้อหาเหตุการณ์ส่วนที่เหลือก็อยู่ในคำบรรยายภาพต่าง ๆ อยู่แล้ว

รูปที่ ๓ บริเวณที่เกิดเหตุ ถ่ายไว้ในตอนเช้าวันที่สองหลังการระเบิด พื้นที่ดังกล่าวได้รับการทำความสะอาดแล้ว รูปนี้เป็นการมองจากด้านหลังจุดระเบิดไปยังประตู Hood ที่ได้รับความเสียหาย

รูปที่ ๔ ถ่ายในวันเดียวกับรูปที่ ๓ แต่เป็นการมองจากตำแหน่งประตู Hood ที่แตกออกมา 1 คือบริเวณที่ตั้ง saturator ที่เกิดการระเบิดในวันเกิดเหตุ ส่วน 2 คือ furnace ที่ใช้ในการทดลอง

รูปที่ ๕ บริเวณตำแหน่งที่เกิดการระเบิด ถ่ายไว้ในเช้าวันรุ่งขึ้นหลังวันระเบิด สภาพที่เกิดเหตุส่วนใหญ่ยังคงสภาพไว้เช่นเดียวกับหลังการระงับเหตุเสร็จ คือในระหว่างการดับเพลิงนั้น ไม่สามารถยืนยันได้ว่ามีการเคลื่อนย้ายวัตถุใดบ้าง ทราบแต่ว่าหลังจากที่ระงับเหตุได้เสร็จสมบูรณ์และนำคนเจ็บส่งโรงพยาบาลแล้ว ยังไม่มีการจัดการใด ๆ กับที่เกิดเหตุ ยังดีหน่อยตรงที่นิสิตที่เข้ามาดับเพลิงนั้นใช้ผงเคมีแห้ง ไม่ได้หยิบถังโฟมมาใช้ เพราะถ้าใช้ถังโฟมอาจเกิดปัญหาไฟฟ้าลัดวงจรตามมาได้ เพราะไม่ได้มีการตัดระบบไฟฟ้าในที่เกิดเหตุออก

รูปที่ ๖ บริเวณที่เกิดการระเบิด ทางด้านล่างซ้ายของภาพที่เห็นมีวาล์วสองตัวคือฝาปิดตัว saturator (ส่วนลำตัวที่เป็นแก้วกระจายหายไปหมดแล้ว) ตรงกลางคือ furnace ส่วนสายไฟที่อยู่ทางมุมซ้ายบนเป็นสายสัญญาณวัด พึงสังเกตตำแหน่งของคราบเขม่าบนผนังตู้อุปกรณ์วัด ทางด้านซ้ายบนแถวสายสัญญาณเป็นคราบเกิดจากสายไฟที่ไหม้ ส่วนที่อยู่ทางด้านล่าง (ด้านหลัง furnace) เกิดจากแอลกอฮอล์ที่รั่วออกมา ที่เห็นเป็นฝุ่นผงขาวทั่วไปหมดคือผงเคมีแห้งจากถังดับเพลิง

 

รูปที่ ๗ ฝาปิดขวดแก้วที่ใช้ทำ saturator ท่อยาวเป็นท่อให้แก๊สพาหะไหลเข้า (รอยไหม้ที่ปลายท่อเข้าใจว่าเกิดจากสายยางที่ต่อจากปลายท่อลงไปใต้ระดับของเหลวที่บรรจุอยู่) ส่วนท่อสั้นเป็นท่อให้ไอผสมไหลออก เศษแก้วที่เห็นเป็นเศษของตัว saturator ที่แตกออก พึงสังเกตว่าจะแตกออกโดยมีรูปร่างที่มีลักษณะแหลมคม ที่แปลกใจอยู่หน่อยก็คือไม่เห็นเศษแก้วชิ้นใหญ่ เช่นก้นขวดเหลือเลย ไม่รู้ว่ามันแตกเป็นชิ้นเล็กหมดหรือถูกเก็บทิ้งไปก่อนหน้าแล้วเพราะหาคนให้คำตอบนี้ไม่ได้

รูปที่ ๘ สายสัญญาณที่เกิดการลุกไหม้ (ที่เห็นรอยดำเป็นรูปสายสัญญาณนั่นไม่ใช่คราบเขม่า แต่เป็นเงาของสายสัญญาณที่ทอดลงผลผนังตู้อุปกรณ์วัด) พึงสังเกตว่าสีที่ทาเคลือบผนังตู้อุปกรณ์วัดนั้นไม่ได้รับผลกระทบจากความร้อนของเปลวไฟเท่าใดนัก

รูปที่ ๙ ภาพขยายตรงส่วนบริเวณชุมสายของสายสัญญาณในรูปที่ ๘

รูปที่ ๑๐ บริเวณที่นิสิตที่ได้รับบาดเจ็บนั่งทำงาน ขณะนั้นใช้เก้าอี้มีพนักพิง หันหลังโดยเยื้องมาทางด้านขวาของจุดที่เกิดการระเบิด เศษแก้วที่เห็นบนพื้นด้านหลังเก้าอี้ไม่สามารถบอกได้ว่าเป็นเศษแก้วที่ปลิวมากระทบเก้าอี้จากการระเบิด หรือเกิดจากการเข้าไประงับเหตุ สิ่งของต่าง ๆ ที่วางอยู่บนโต๊ะปฏิบัติการทางด้านซ้าย แม้ว่าจะมีน้ำหนักเบาก็ไม่ได้ถูกพัดปลิวจากการระเบิด ส่อให้เห็นว่ากระจก Hood ที่แตกนั้นไม่น่าจะเป็นผลจากแรงอัด

รูปที่ ๑๑ บริเวณพื้นที่ทำงานของ Hood ที่กระจกแตก กระจกบานประตูเป็นกระจกนิรภัยชนิด tempered ที่จะแตกออกเป็นเม็ดข้าวโพดเล็ก ๆ เต็มไปหมดถ้าผิวกระจกมีรอยขูดขีดลึกลงไปเพียงนิดเดียว เศษกระจกที่แตกจะมีลักษณะใกล้เคียงกับรูปทรงสี่เหลี่ยม (เป็นรูปทรงที่มีมุมแหลมน้อยสุด) กระจกบานนี้สูงประมาณ 60 cm ยาวประมาณ 180 cm

รูปที่ ๑๒ บริเวณพื้นด้านหน้า hood ที่กระจกแตก พบเศษแก้วที่มีลักษณะแหลมคมตกปนอยู่ด้วย (ในกรอบสี่เหลี่ยม) ทำให้เชื่อว่าน่าจะมีเศษแก้วจาก saturator บางชิ้นปลิวมากระแทกบานกระจกของประตู hood ทำให้กระจกของประตู hood แตกออก

ประเด็นเรื่องไอผสมระหว่าง เอทานอล + ออกซิเจน เกิดการลุกติดไฟได้อย่างไรนั้น โดยส่วนตัวแล้วคิดว่าบทบาทของตัวเร่งปฏิกิริยาที่บรรจุอยู่ใน reactor ที่ใช้ในการทดลองในขณะนั้น เป็นสิ่งที่ไม่สามารถตัดทิ้งไปได้ ในกรณีของตัวเร่งปฏิกิริยาการออกซิไดซ์ที่เป็นปฏิกิริยาคายความร้อนนั้น ความร้อนที่เกิดขึ้นมีสิทธิทำให้อนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยานั้นร้อนจัดกว่าแก๊สที่ไหลผ่านโดยรอบ และถ้าแก๊สที่ไหลผ่านนั้นมีส่วนผสมอยู่ในช่วง flammability limit ด้วยแล้ว โอกาสที่แก๊สนั้นจะลุกติดไฟอันเป็นผลจากการสัมผัสกับอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิติดไฟได้ด้วยตนเองก็เป็นประเด็นที่ควรต้องพึงคำนึงถึงด้วย ส่วนที่ว่าจะเกิดการลุกติดไฟทันทีเมื่อสัมผัส หรือต้องรอให้ตัวเร่งปฏิกิริยาสะสมความร้อนก่อนเป็นระยะเวลาหนึ่ง ตรงนี้คงขึ้นอยู่กับชนิดตัวเร่งปฏิกิริยาและเชื้อเพลิง

เรื่องการจุดไฟด้วยตัวเร่งปฏิกิริยานี้ไม่ใช่เรื่องใหม่ กองทัพสหรัฐเองก็เคยมีการพิจารณาเทคนิคการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในการจุดไฟให้กับเครื่องพ่นไฟที่ใช้ในการรบ มาตั้งแต่ยุคสมัยสงครามโลกครั้งที่สองแล้ว (รูปที่ ๑๓)

รูปที่ ๑๓ ส่วนหนึ่งของข้อความจากเอกสาร "Chemical ignition of flame thrower" ที่เกี่ยวข้องกับการจุดไฟให้กับเชื้อเพลิงเหลวที่ฉีดออกจากหัวฉีดของเครื่องพ่นไฟ ของกองทัพสหรัฐที่จัดทำในปีค.ศ. ๑๙๔๔ (พ.ศ. ๒๔๕๗) หรือก่อนสงครามโลกครั้งที่ ๒ สิ้นสุดหนึ่งปี มีการกล่าวถึงการพิจารณาใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นตัวจุดไฟให้กับเชื้อเพลิง

อีกประเด็นหนึ่งที่ขอบันทึกไว้เพื่อพิจารณาคือ ถ้าเปลี่ยนท่อด้านขาออกจาก saturator ไปยัง reactor จากเดิมที่เป็นท่อสายยางไปเป็นท่อโลหะที่มีขนาดเล็กจะช่วยป้องกันการเดินทางย้อนกลับของเปลวไฟได้หรือไม่ ท่อขนาดเล็กจะช่วยเพิ่มความเร็วเชิงเส้นในการไหลให้สูงขึ้น (ถ้าสูงมากกว่าความเร็วของเปลวไฟก็จะทำให้เปลวไฟเดินทางย้อนกลับไม่ได้) และท่อโลหะขนาดเล็กจะมีพื้นที่ผิวต่อหน่วยปริมาตรที่สูง ทำให้ระบายความร้อนออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอกได้ดี จึงน่าจะมีโอกาสที่จะทำให้เปลวไฟเย็นลงจนดับได้ (ทำนองเดียวกับการทำงานของ flame arrester)

ค้างที่ปลายปิเปตไม่เท่ากัน MO Memoir : Thursday 2 March 2560

เวลาที่เราเอาท่อขนาดเล็ก (พวก capillary tube) จุ่มลงในของเหลว เราจะเห็นของเหลวนั้นไต่สูงขึ้นมาตามผิวท่อด้านใน หรือยุบตัวต่ำลงไป หรือถ้าเราให้ของเหลวในปริมาณหนึ่งไหลผ่านท่อขนาดเล็ก (เช่นที่ปลายของบิวเรตหรือปิเปต) ด้วยแรงโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียว เราก็จะเห็นของเหลวส่วนหนึ่งค้างอยู่ในท่อขนาดเล็กนั้น ในทั้งสองกรณี ปริมาตรของเหลวที่จะไต่ขึ้นมาตามผิวท่อด้านใน (หรือจมยุบลงไป) และที่สามารถค้างอยู่ในท่อขนาดเล็กได้ ขึ้นอยู่กับแรงตึงผิวและความหนาแน่นของของเหลวนั้น
 

รูปที่ ๑ ปริมาตรของเหลวที่ค้างอยู่ที่ปลาย graduated pipette (ซ้าย) น้ำมันถั่วเหลือง (กลาง) น้ำกลั่น (ขวา) เอทานอล

ปิเปตที่ใช้กันทั่วไปในห้องปฏิบัติการนั้นมีอยู่สองแบบ แบบแรกคือ transfer pipette ที่มีลักษณะเป็นท่อแก้วเล็ก ๆ ยาว ๆ มีกระเปาะอยู่ตรงกลาง แบบที่สองคือ graduated pipette ที่มีลักษณะเป็นท่อแก้วทรงกระบอกปลายเรียวแหลม มีขีดบอกปริมาตรตามความยาวปิเปต ตัว transfer pipette แต่ละชิ้นนั้นได้รับการสอบเทียบความถูกต้องมาที่ค่าใดค่าหนึ่งเพียงค่าเดียว จะใช้ตวงของเหลวปริมาตรอื่นนอกเหนือไปจากค่าที่สอบเทียบไว้ไม่ได้ เช่น transfer pipette ขนาด 10 ml ก็จะตวงของเหลวได้ถูกต้องที่ปริมาตร 10 ml เพียงค่าเดียวเท่านั้น ในขณะที่ตัว graduated pipette ขนาด 10 ml จะมีขีดบอกปริมาตรข้างลำตัวตั้งแต่ 0 ml (อยู่ด้านบนสุด) ไปจนถึง 9 ml ที่อยู่ล่างสุด และถ้าปล่อยให้ไหลออกจนหมดก็จะได้ปริมาตร 10 ml (ต่ำกว่า 9 ml มันทำขีดบอกปริมาตรไม่ได้ เพราะเป็นส่วนที่ปลายมันเรียวแหลม ไม่ได้เป็นส่วนลำตัวทรงกระบอก ดังแสดงในรูปข้างบน)
 

ทีนี้สมมุติว่าเราต้องการตวงของเหลวปริมาตร 3 ml ซึ่งก็แน่นอนว่าต้องใช้ graduate pipette (เพราะตัว transfer pipette มันไม่มีขนาดปริมาตร 3 ml) คำถามก็คือเราควร (ก) ดูดของเหลวขึ้นมาจนถึงตำแหน่ง 0 ml แล้วปล่อยให้ไหลออกจนถึงขีด 3 ml หรือ (ข) ดูดขึ้นมาจนถึงตำแหน่ง 7 ml แล้วปล่อยให้ไหลออกจนหมด
 

ที่ปลายปิเปตนั้นมันเป็นท่อเล็ก ๆ ดังนั้นเมื่อเราปล่อยให้ของเหลวในปิเปตไหลออกอย่างอิสระด้วยแรงโน้มถ่วง ก็จะมีของเหลวค้างอยู่ที่ส่วนที่เป็นท่อเล็ก ๆ นั้นในปริมาตรหนึ่ง แม้ว่าหลังจากนั้นเราจะเอาปลายปิเปตปัจจุบันแตะกับผิวภาชนะรองรับของเหลว ของเหลวที่ค้างอยู่ในส่วนที่เป็นท่อเล็ก ๆ นั้นก็จะไหลออกมาเพียงส่วนหนึ่งเท่านั้น ยังคงมีอีกส่วนหนึ่งค้างอยู่ที่ปลายปิเปต ปัญหาที่มักเกิดขึ้นก็คือเราจำเป็นต้องไล่ของเหลวที่ค้างอยู่ที่ปลายปิเปตนี้ออกมาไหม
 

ปิเปตที่มีใช้กันในปัจจุบันมีทั้งชนิดที่ "ไม่ต้องไล่" และ "ต้องไล่" ของเหลวที่ค้างอยู่ที่ปลายปิเปต โดยส่วนตัวเท่าที่เคยเห็นมานั้น ปิเปตที่ใช้กันในบ้านเราจะเป็นชนิดที่ "ไม่ต้องไล่" ของเหลวที่ค้างอยู่ที่ปลายปิเปต เพราะในการสอบเทียบความถูกต้องของปริมาตรของเหลวที่ปิเปตปล่อยออกมานั้น เขาไม่ได้รวมเอาปริมาตรของเหลวที่สามารถค้างอยู่ที่ปลายปิเปตนี้เข้าไปด้วย ดังนั้นถ้าเราไปไล่เอาของเหลวที่ค้างอยู่ที่ปลายปิเปตนี้ออกมา เราจะได้ของเหลวในปริมาตรที่มากเกินจริง
 

ที่กล่าวมาเป็นสิ่งที่สอนกันอยู่ทั่วไปในการเรียนปฏิบัติการเคมี แต่มีสิ่งหนึ่งที่มักไม่ได้มีการเน้นย้ำความสำคัญก็คือ ในการสอบเทียบความถูกต้องนั้น เขาใช้ "น้ำ" เป็นตัวสอบเทียบ ดังนั้นถ้าเราเอาปิเปตนั้นไปตวงของเหลวชนิดอื่นที่ไม่ใช่น้ำ ปริมาตรของเหลวที่สามารถค้างอยู่ที่ปลายปิเปตก็จะเปลี่ยนไปด้วย สำหรับท่อที่มีขนาดเท่ากัน ปริมาตรของเหลวที่สามารถค้างอยู่ในท่อได้ขึ้นอยู่กับแรงตึงผิวและความหนาแน่นของของเหลวนั้น
 

รูปที่ ๑ เป็นการทดลองด้วยการใช้ graduated pipette ดูดของเหลวขึ้นมา แล้วปล่อยให้ไหลออกอย่างอิสระ จากนั้นจึงนำปลายปิเปตแตะกับผิวบีกเกอร์ ปริมาตรของเหลวที่เห็นค้างอยู่คือปริมาตรหลังจากที่แตะปลายปิเปตเข้ากับผิวบีกเกอร์แล้ว ตัวซ้ายคือน้ำมันถั่วเหลือง กลางคือน้ำกลั่น และขวาคือเอทานอล (analar grade) อันที่จริงการทดลองนี้ถ้าจะให้ดีที่สุดก็ควรต้องใช้ปิเปตตัวเดิม (จะได้มั่นใจว่าขนาดรูที่ปลายปิเปตเหมือนกันหมดทุกการทดลอง) จะได้หมดข้อโต้เถียง แต่ก็คิดว่าด้วยการใช้ปิเปตที่มีขนาดปลายท่อใกล้เคียงกัน ก็น่าจะเพียงพอที่จะทำให้เห็นปัญหาที่ต้องการแสดง คือของเหลวแต่ละชนิดกัน จะค้างอยู่ที่ปลายปิเปตไม่เท่ากัน
 

สำหรับของเหลวที่เปียกผิวแก้วได้นั้น ผลของแรงตึงผิวสูงกับความหนาแน่นที่มีต่อปริมาตรของเหลวที่จะค้างอยู่ในหลอดแก้วได้นั้นจะตรงข้ามกัน กล่าวคือแรงตึงผิวที่สูงจะช่วยในการยึดเกาะกับผิวแก้ว ส่วนความหนาแน่นที่สูงจะเป็นตัวดึงให้ของเหลวไหลลงล่าง ดังนั้นการแปลผลที่เห็นในรูปที่ ๑ จึงต้องใช้ความระมัดระวัง (เช่นน้ำมีแรงตึงผิวสูงกว่าเอทานอล แต่ก็มีความหนาแน่นมากกว่าด้วย)
 

ทีนี้ถ้าเราย้อนกลับไปที่คำถามเกี่ยวกับ graduated pipette ที่กล่าวมาข้างต้น จะเห็นว่าถ้าเราดูดของเหลวจนถึงขีด 0 ml แล้วปล่อยให้ของเหลวไหลออกมาจนถึงขีด 3 ml นั้น ของเหลวไม่ว่าจะมีแรงตึงผิวหรือความหนาแน่นเท่าใดที่ไหลออกมา กล่าวได้ว่าจะมีปริมาตรเท่ากัน แต่ถ้าเราใช้วิธีดูดของเหลวขึ้นมาจนถึงเลข 7 ml แล้วปล่อยให้ไหลออกจนหมด อาจเกิดปัญหาที่ของเหลวต่างชนิดกันจะมีปริมาตรที่ค้างอยู่ที่ปลายไม่เท่ากันได้ ปัญหานี้ก็เกิดกับ transfer pipette ด้วยเช่นกัน 
  

ดังนั้นการเตรียมสารละลายเจือจาง เช่นการเจือจางของเหลวที่เป็นสารอินทรีย์ในตัวทำละลาย หรือเจือจางกรดเข้มข้น จึงควรต้องคำนึงถึงปัญหาข้อนี้ ในบางครั้งการใช้การชั่งน้ำหนักของเหลวที่ต้องการเจือจางให้ได้น้ำหนักที่แน่นอน แล้วค่อยเติมตัวทำละลายจนได้สารละลายที่มีปริมาตรตามต้องการ อาจให้ความถูกต้องมากกว่า (แต่มีข้อแม้ว่าของเหลวนั้นต้องไม่ระเหยเร็วนะ แล้วค่อยคำนวณหาปริมาตรเอาจากความหนาแน่น) แต่สำหรับกรณีของสารละลายที่เจือจางในน้ำ อาจถือได้ว่าความแตกต่างนี้ไม่มีนัยสำคัญได้
 

ท้ายนี้ต้องขอขอบคุณคุณโจ ผูเป็นเจ้าหน้าที่ห้องปฏิบัติการของภาควิชา ที่ช่วยเตรียมอุปกรณ์และจัดการทดลองนี้เพื่อให้ผมถ่ายรูปได้