ป๊อปคอร์นได้ป๊อปมาได้อย่างไร

มีการเคลื่อนไหวพิเศษอยู่เบื้องหลังการระเบิดที่กินได้แสนอร่อยเหล่านี้

ครั้งต่อไปที่คุณข้าวโพดคั่วบนเตาสำหรับคืนภาพยนตร์ของคุณ ให้จับตาดูเมล็ดข้าวอย่างใกล้ชิด ข้าวโพดชิ้นหนึ่งร้อนขึ้นและเริ่มบวม ทันใดนั้น – ป๊อป! เมล็ดเล็กๆ จะกลายเป็นข้าวโพดพองขนาดใหญ่ที่โปร่งสบาย

มนุษย์ทำข้าวโพดคั่วมานานหลายศตวรรษ แต่การระเบิดนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรไม่ชัดเจนนัก ตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์สองคนได้ระบุระยะที่หายไป—และออกแบบการทดลองที่คุณสามารถลองได้ด้วยตัวเอง ทั้งหมดที่ต้องใช้คือเตาอบ กล้องสโลว์โมชั่น และข้าวโพดคั่วจำนวนมาก

“เรากำลังโต้ตอบกับนักวิทยาศาสตร์ที่ใช้กล้องความเร็วสูงเพื่อดูหยดน้ำ” Emmanuel Virot กล่าว เขาศึกษากลไกหรือการเคลื่อนไหวของสิ่งของที่ École Polytechnique ใน Palaiseau ประเทศฝรั่งเศส “เราต้องการเล่นกับกล้องความเร็วสูงด้วย และใช้มันเพื่อศึกษาพืช” ขณะที่นักวิทยาศาสตร์มองไปรอบๆ เพื่อหาพืชเพื่อศึกษา พวกเขานึกถึงข้าวโพดคั่ว “เราไม่รู้ว่าทำไมมันถึงกระโดดเหมือนตอนที่มันโผล่ออกมา” เขาอธิบาย เมื่อมันระเบิดออก ข้าวโพดก็จะโผล่ขึ้นมาใส่หน้าคุณถ้าคุณไม่ระวัง

Virot และนักวิทยาศาสตร์ด้านอาหารอีกคนหนึ่ง Alexandre Ponomarkenko ที่ École Polytechnique ก็อยากรู้ว่าเหตุใดจึงทำให้เกิดการกระโดด

นักวิทยาศาสตร์สองคนนำข้าวโพดคั่วไมโครเวฟชิ้นหนึ่งมาใส่ในเตาอบ อุ่นที่อุณหภูมิเฉพาะ ระหว่าง 130° ถึง 210° องศาเซลเซียส (266° ถึง 410 องศาฟาเรนไฮต์) จากนั้นพวกเขาก็รอดูว่าจะแตกเมล็ดออกมากี่เมล็ด ตลอดเวลา พวกเขาถ่ายทำฉากแอ็คชั่นด้วยกล้องความเร็วสูง

เมล็ดข้าวโพดมีเปลือกแข็งที่ทำจากเซลลูโลส ซึ่งเป็นสายโซ่น้ำตาลยาวที่สร้างผนังเซลล์ของพืช เซลลูโลสนำความร้อนได้ดี แต่ก็สามารถทำได้ยากมาก

ปรากฎว่าเมื่อคุณเพิ่มความร้อน ผนังเซลลูโลสไม่เหมาะกับแรงดันไอน้ำ เมล็ดข้าวโพดคั่วแต่ละเมล็ดมีน้ำปริมาณเล็กน้อยในรูปของเหลว เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น น้ำนั้นจะเปลี่ยนเป็นไอน้ำ ก๊าซนี้จะขยายตัวภายในเคอร์เนล ที่เพิ่มแรงดันดันออกกับผนังเซลลูโลส

ที่ 180 °C (356 °F) ความดันก็มากเกินไป ผนังเซลลูโลสที่แข็งแตกและแรงดันจากการขยายตัวอย่างรวดเร็วของไอระเหยทำให้ข้าวโพดแตกออกภายใน ทิ้งไว้ข้างหลังเป็นชิ้นข้าวโพดคั่วนุ่มๆ

“[มันเป็น] ตัวอย่างของการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วซึ่งขับเคลื่อนโดยการสะสมที่ช้าและการปล่อยอย่างรวดเร็ว – ในกรณีนี้คือไอน้ำ” ลักษมีนารายนันมาฮาเดวันกล่าว เขาเป็นนักคณิตศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดในเคมบริดจ์ รัฐแมสซาชูเซตส์ เมื่อทราบอุณหภูมิเดือดของน้ำ ค่าคงที่ของแก๊สสำหรับไอน้ำ และความหนาของเปลือกเมล็ดพืช นักวิทยาศาสตร์จึงได้คิดค้นโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ช่วยให้พวกเขากำหนดอุณหภูมิที่สมบูรณ์แบบสำหรับ ข้าวโพดคั่ว: 180 °C (356 °F)

พวกเขายังตรวจสอบชีวกลศาสตร์ของข้าวโพดคั่ว ชีวกลศาสตร์คือการศึกษาการเคลื่อนไหวของสิ่งมีชีวิต นักวิทยาศาสตร์แสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนไหวของเคอร์เนลที่โผล่ออกมานั้นอยู่กึ่งกลางระหว่างเมล็ดกับกล้ามเนื้อ เมล็ดพืชบางชนิดแตกออกจากเปลือกในลักษณะที่เรียกว่า “แตกเป็นเสี่ยง” การแตกเมล็ดเป็นกลไกที่ดีสำหรับพืช ช่วยให้เมล็ดอยู่ห่างจากต้นแม่ให้ได้มากที่สุด นั่นจะทำให้พืชใหม่มีห้องที่ต้องการเติบโต เมื่อป๊อปคอร์นเริ่มระเบิดออกจากเปลือก มันคล้ายกับการกระจายเมล็ดที่แตกเป็นเสี่ยงๆ

แต่มันก็มีพฤติกรรมเล็กน้อยเหมือนกล้ามเนื้อของสัตว์ ส่วนที่อ่อนนุ่มของข้าวโพดคั่วประกอบด้วยโซ่แป้งที่ยืดออก (คาร์โบไฮเดรตที่ทำจากโมเลกุลน้ำตาลสายยาว) โซ่ยาวจัดเรียงเหมือนสปริงบีบแน่นในเมล็ด เมื่อข้าวโพดป๊อปคอร์นแตก สปริงของแป้งจะหลุดออกจากภายนอก กระตุ้นการกระโดดของป๊อปคอร์น Virot กล่าวว่าคล้ายกับวิธีที่กล้ามเนื้อขาปล่อยให้สัตว์กระโดด

นักวิจัยได้ออกแบบการทดลองของพวกเขาโดยเฉพาะเพื่อให้นักเรียนทำการทดลองของตนเองเพื่อค้นหาอุณหภูมิการแตกของข้าวโพด “ด้วยการตั้งค่าการทดลองที่เรียบง่าย เราสามารถแสดงแนวคิดมากมายเกี่ยวกับฟิสิกส์ (อุณหภูมิ ความดัน การแตกหัก ความยืดหยุ่น ชีววิทยา)” Virot กล่าว “สิ่งนี้ทำให้กระหายวิทยาศาสตร์อย่างแท้จริง!” นักเรียนสามารถลองใช้การทดลองในเวอร์ชันของตนเองได้ เขากล่าวและเปรียบเทียบผลลัพธ์ของพวกเขา

สิ่งที่คุณต้องมีคือป๊อปคอร์น ซึ่งเป็นวิธีการกำหนดอุณหภูมิและเตาอบหรือเตา ฉันขึ้นอยู่กับความท้าทาย ในอีกไม่กี่วัน ฉันจะโพสต์ผลการทดลองทำข้าวโพดคั่วของฉันเอง

สารอาหาร

คำนี้อธิบายสารเคมีที่สิ่งมีชีวิตจำเป็นต้องบริโภคเพื่อความอยู่รอด

คำนี้อธิบายสารเคมีที่สิ่งมีชีวิตต้องบริโภคเพื่อความอยู่รอด ตั้งแต่แบคทีเรีย เชื้อรา ไปจนถึงสัตว์ สิ่งมีชีวิตทั้งหมดใช้สารอาหารเพื่อสร้างเซลล์และรับพลังงาน ตัวอย่างเช่น พืชต้องการธาตุไนโตรเจนและฟอสฟอรัสในการเจริญเติบโต พืชได้องค์ประกอบเหล่านี้จากโมเลกุลในสภาพแวดล้อม เพื่อเพิ่มการเจริญเติบโตของพืช ชาวสวนบางครั้งใส่ปุ๋ยที่มีองค์ประกอบเหล่านี้ในสนามหญ้าหรือสวนของพวกเขา คนยังต้องการสารอาหาร เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ร่างกายของเราต้องการวิตามิน แร่ธาตุ ไขมัน คาร์โบไฮเดรต และโปรตีน สารอาหารเหล่านี้ส่วนใหญ่มาจากอาหาร บางคนยังทานอาหารเสริม

สารอาหารบางชนิดที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดอันตรายได้ ตัวอย่างเช่น วิตามินเอมากเกินไปสามารถทำลายตับได้ แร่ธาตุสังกะสีมากเกินไปอาจทำให้คนรู้สึกอยากอาเจียน เป็นเรื่องยากที่จะบริโภคสารอาหารเหล่านี้มากเกินไปจากอาหารเพียงอย่างเดียว นั่นเป็นเหตุผลที่แพทย์แนะนำให้กินอาหารที่หลากหลายแทนที่จะพึ่งพาอาหารเสริมเพื่อให้สารอาหาร

ในสภาพแวดล้อมที่มีสารอาหารมากเกินไปอาจทำให้เกิดปัญหาได้ ฟอสฟอรัสส่วนเกินในแหล่งน้ำ เช่น ทำให้สาหร่ายเติบโตอย่างรวดเร็ว เมื่อสาหร่ายตาย แบคทีเรียจะกินพวกมันไปพร้อมกับออกซิเจนในน้ำ สิ่งนี้ฆ่าปลาและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ที่อาศัยอยู่ที่นั่น

สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ raymaterson.com/