เปลี่ยนลมในยาง ลดน้ำหนักได้กี่กรัม?

รู้ไหมครับว่าอากาศหรือก๊าซในลมยางของเราก็มีน้ำหนัก และประเภทก๊าซที่ต่างกันออกไปก็มีน้ำหนักต่างกันแบบเห็นได้ชัด!? DT ได้บทความที่น่าสนใจจากเพื่อนนักปั่นเรื่อง น้ำหนักของลมยาง ซึ่งเป็นแนวคิดทางทฤษฏี เปรียบเทียบน้ำหนักของก๊าซประเภทต่างๆ ว่าจะลดน้ำหนักจากอากาศที่เราใช้สูบลมกันเป็นปกติได้สักเท่าไร? เป็นประเด็นที่จุดประกายความคิดได้ดีทีเดียวครับ สำหรับสาวก Weightweenies ที่ชอบแต่งรถเบา

สำหรับจักรยาน น้ำหนักทุกกรัมล้วนมีผลต่อการขับเคลื่อนทั้งสิ้น นักแข่งหลายๆ ท่านจึงเลือกที่จะลงทุนกับอุปกรณ์จำนวนมาก เพื่อรีดน้ำหนักให้เบามากที่สุด แต่รู้ไหมครับว่าหนึ่งในวิธีที่จะลดน้ำหนักที่หลายคนอาจนึกไม่ถึง (และอาจยังไม่มีใครเคยลองทำ) โดยที่ไม่ได้เปลี่ยนอุปกรณ์ใดๆ เลย นั่นคือการเปลี่ยนลมหรือแก๊สในยางนั่นเอง

อย่างที่ทราบกันว่าในยางในเส้นหนึ่งๆ บรรจุเต็มไปด้วยอากาศที่ความดันสูง ซึ่งอากาศที่บรรจุอยู่ภายในก็ไม่แตกต่างจากอากาศที่เราใช้หายใจในชีวิตประจำวัน และไม่เคยมีใครสนใจเลยว่าหากเราเปลี่ยนจากอากาศเป็นอย่างอื่น จะให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างอย่างไร

เนื่องจากมีเวลาว่างประกอบกับการใช้ความรู้ทางวิศวกรรมเคมี จึงอยากลองคิดและคำนวณแบบ Geek ดูสักครั้ง (แต่ได้ตัวเลขที่จริงจัง) ถึงผลของการเปลี่ยนลมในยาง โดยเราจะเริ่มต้นจากการหาปริมาตรในยางเส้นหนึ่งๆ เสียก่อน ในกรณีนี้จะเลือกใช้ยางมาตรฐาน 700x23C มาเป็นต้นแบบในการคำนวณครับ

ปริมาตรอากาศภายในยางที่เป็นรูปโดนัทสามารถลดความยุ่งยากในการคำนวณได้โดยการตัดมันเป็นเส้นตรง และใช้สูตรปริมาตรทรงกระบอกทั่วไป  ดังนั้นปริมาตรอากาศในยาง 1 เส้นที่ความดัน 100 psi นั้นเท่ากับ 0.871 ลิตร (ซึ่งเท่ากับเราต้องสูบอากาศข้างนอกราว 6 ลิตรเข้าไปด้วยสูบลม)

แล้วเราจะรู้ได้อย่างไรว่าอากาศข้างในหนักเท่าไหร่? หากคนที่เคยเรียนผ่านตามาบ้างคงจะคุ้นเคยกับ กฎของแก๊ส (Ideal Gas Law) กฎนี้จะทำให้เราสามารถคำนวณหาน้ำหนักของอากาศหรือแก๊สใดๆ ที่อุณหภูมิและความดันหนึ่งๆ ได้นั่นเอง และเพื่อให้คำนวณได้รวดเร็วและแม่นยำมากขึ้น เราจึงได้ใช้โปรแกรมจำลองทางวิศวกรรมเคมีเข้ามาช่วยคำนวณด้วยครับ

ผลลัพธ์ที่ได้คือ น้ำหนักชองอากาศ (มีองค์ประกอบเป็นออกซิเจน 23.2 %, ไนโตรเจน 75.47% และที่เหลือเป็นคาร์บอนไดออกไซด์) ในยาง 700x23C ที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส ความดัน 100 psi นั้นเท่ากับ 6.91 กรัมต่อเส้น

และผลจะเป็นอย่างไรถ้าเปลี่ยนจากอากาศเป็นแก๊สชนิดอื่น?

เปลี่ยนเป็น

• คาร์บอนไดออกไซด์ทั้งหมดหนัก 14.51 กรัมต่อเส้น
• ออกซิเจนทั้งหมดหนัก 7.62 กรัมต่อเส้น
• ไนโตรเจนทั้งหมดหนัก 6.67 กรัมต่อเส้น
• มีเทนทั้งหมดหนัก 3.82 กรัมต่อเส้น
• ฮีเลียมทั้งหมดหนัก 0.95 กรัมต่อเส้น
• ไฮโดรเจนทั้งหมดหนัก 0.48 กรัมต่อเส้น !!

 

นั่นเท่ากับว่าหากเปลี่ยนจากอากาศเป็นไฮโดรเจนทั้งหมด น้ำหนักจะลดลงไป 6.43 กรัมต่อเส้น หรือ 12.86 กรัมต่อคู่นั่นเอง

แต่อย่างไรก็ตามยังต้องมีการศึกษาต่อในเรื่องของความปลอดภัยและการซึมผ่านเนื้อยางเพิ่มเติมด้วย

ข้อมูลดังกล่าวล้วนเป็นข้อมูลทางทฤษฏี ซึ่งก็ไม่แน่ใจว่าจะมีใครกล้าทดลองทำหรือไม่ แต่ถ้าหากมีคนทดลองแล้วได้ผลลัพธ์ที่น่าสนใจ ไม่แน่ว่าในอนาคตอาจมีคนพกถังแก๊สพกพาไปเติมลมยางก่อนแข่งก็เป็นได้

Editor Note: ไฮโดรเจน ถึงจะเบาที่สุดแต่อาจจะไม่ใช่ทางเลือกที่ดีเพราะเป็นก๊าซที่ติดไฟได้ แบบกรณีโศกนาฏกรรมเรือเหาะไฮเดนเบิร์กที่เยอรมัน! 

– Jutipong Poosumas เป็นนักศึกษา ป.โท สาขาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และกับตันทีมปั่นฝัน

ติดตามผลงานของทีมและคุณ Jutipong ได้ที่ Facebook ของทีมครับ www.facebook.com/punfunbike