พูดถึง "คาน" สาวโสดทั้งหลายคงไม่ชอบคำนี้ แต่สำหรับการทดลองทางวิทยาศาสตร์แสนสนุก "คาน" สามารถนำมาใช้เป็นสิ่งอธิบายกลไกทางวิศวกรรมศาสตร์ ฟิสิกส์และเคมีให้กับเด็กๆ ได้อย่างน่าสนใจ แต่จะเกี่ยวข้องกันอย่างไร? และเคมีจะขึ้นคานแบบไหน? ตามมาเรียนรู้ไปพร้อมๆ กับเรา
SuperSci สัปดาห์นี้พามาพบกับการทดลองสนุกๆ เกี่ยวกับเคมีในชีวิตประจำวันไปพร้อมๆ กับเยาวชนในโครงการถนนนักวิจัยรุ่นเยาว์ที่ สำนักงานส่งเสริมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) จัดขึ้นเป็นปีที่ 2 กับนักศึกษาปริญญาเอกอารมณ์ดี ดีกรีนักเรียนทุนโครงการพัฒนาอัจฉริยภาพทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสำหรับเด็กและเยาวชน (JSTP) อย่างนายนัฐวุฒิ พานิชย์เลิศอำไพ ผู้คิดค้นการทดลอง "เคมีขึ้นคาน"
นายนัฐวุฒิ พานิชย์เลิศอำไพ นักศึกษาปริญญาเอกภาควิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหาสารคาม กล่าวว่า กิจกรรมเคมีขึ้นคานจัดทำขึ้นเพื่อให้เด็กๆ เข้าใจว่าวิทยาศาสตร์มีอยู่รอบตัวและเป็นความสนุกไม่ใช่เรื่องน่าเบื่อจนต้องถามว่า "เราเรียนไปทำไม" ซึ่งกิจกรรมที่สนุกสำหรับเขาจะต้องเป็นกิจกรรมที่ได้ลงมือทำ จึงค่อยๆ มองหาสิ่งที่อยู่รอบๆ ตัวจนได้ข้อสรุปเป็นการเล่นสนุกเพื่อหล่อคาน
นัฐวุฒิ เล่าว่า คานมีหลายความหมายแต่ทางวิทยาศาสตร์ เราสามารถนำคานมาใช้อธิบายกลไกได้มากมาย ทั้งทางวิศวกรรมศาสตร์เกี่ยวกับโครงสร้าง ทางฟิสิกส์เกี่ยวกับการรับน้ำหนัก และทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับการผสมปูนปลาสเตอร์หล่อคาน ซึ่งเป็นการทดลองอย่างดีที่จะช่วยให้เยาวชนเข้าใจถึงปฏิกริยาดูดความร้อน, ปฏิกริยาคายความร้อน, ความสมดุล และการผันกลับของปฏิกริยา
"ปูนปลาสเตอร์หรือแคลเซียมซัลเฟตที่แข็งตัวแล้ว มีความพิเศษที่เราสามารถทำให้มันกลับไปเป็นปูนเหมือนเดิมได้เพียงเอาน้ำออกด้วยการเผา ซึ่งเราเรียกว่าปฏิกริยาผันกลับได้ มากกว่านั้นในเชิงวิศวกรรมเด็กๆยังได้เรียนรู้เกี่ยวกับตัวผสมพวกอิฐ หิน ปูน ทรายซึ่งแน่นอนว่าในห้องเรียนไม่มีสอน เพราะของผสมเหล่านี้เกี่ยวเนื่องไปถึงน้ำหนักและต้นทุนด้วย หมายถึงเราจะใช้ปูนอย่างเดียวก็ได้แต่แพง หรือจะผสมของอย่างอื่นด้วยก็ได้แต่หนักกว่า ด้วยความท้าทายเหล่านี้ผมจึงใช้มาเป็นโจทย์ให้เด็กๆ สร้างคานที่มีน้ำหนักน้อยที่สุดแต่รับน้ำหนักได้มากที่สุด" นัฐวุฒิ อธิบาย
กิจกรรมจึงเป็นการให้เยาวชนออกแบบคานของตัวเอง ซึ่งในเบื้องต้นควรเป็นแบบสี่เหลี่ยมเพราะสร้างได้ง่ายที่สุด โดยการใช้โฟมความยาว 75 เซนติเมตร กว้าง 10 เซนติเมตร จำนวน 3 แผ่น มาประกอบเข้าด้วยกันง่ายๆด้วยไม้จิ้มฟัน พร้อมด้วยโฟมปิดหัวท้ายอีก 2 ชิ้น เมื่อแบบเสร็จจึงเทปูนปลาสเตอร์ที่ผสมแล้วลงในแบบหล่อ ทิ้งไว้ให้แห้งเพื่อรอนำไปทดสอบการรับน้ำหนัก ด้วยการผูก
ลูกเหล็กถ่วงน้ำหนักที่บริเวณจุดศูนย์ถ่วงของคาน เพื่อแข่งขันกันว่าทีมใดจะสร้างคานที่รับน้ำหนักได้มากที่สุด
นอกจากนี้ นัฐวุฒิ ยังกล่าวด้วยว่าหากสังเกตดีๆ ขณะผสมปูนจะสัมผัสได้ถึงความร้อนของปูน ซึ่งเกิดจากปฏิกริยาคายความร้อนของปูนและน้ำที่สร้างพันธะกันจนเกิดเป็นปูนปลาสเตอร์ที่แข็งตัว แต่ในขณะเดียวกันเมื่อปูนเริ่มแข็งตัวเราจะสังเกตเห็นน้ำค่อยๆ ซึมออกมาบริเวณผิวหน้าของปูนด้านที่สัมผัสกับอากาศปฏิกริยานี้เรียกว่า ปฏิกริยาการคายน้ำออก หรือ Dehydration ที่จะเกิดขึ้นเสมอหากมีการผสมน้ำกับปูนในอัตราส่วนที่มากเกินไป เพราะปูนปลาสเตอร์จะแข็งตัวได้จะต้องเกิดจากการผสมปูนและน้ำในอัตราส่วนคงที่
"ความจริงเราจะสร้างคานออกมาในรูปแบบไหนก็ได้ จะโค้งเหมือนสะพานที่ให้รถยนต์แล่นยังไงก็ได้แล้วแต่จินตนาการ แต่คานแบบสี่เหลี่ยมเป็นคานที่สร้างง่ายที่สุด เหมาะสมกับการนำมาใช้เป็นกิจกรรมสนุกๆ ให้เด็กๆ ได้เข้าใจถึงปฏิกริยาทางเคมี แรงตึงทางฟิสิกส์และงานทางวิศวกรรมที่ไม่น่าเบื่อ และยังเป็นการฝึกทักษะการทำงานและความช่างสังเกตซึ่งเป็นทักษะที่สำคัญที่สุดของนักวิทยาศาสตร์ด้วย" นัฐวุฒิ กล่าวทิ้งท้ายแก่ผู้จัดการออนไลน์
