ยิ่งเหยียบ ยิ่งแย่ !

ยิ่งเหยียบ ยิ่งแย่ !

ยิ่งเหยียบ ยิ่งแย่ !

May 27, 2015

เคยเห็นป้ายเตือนแกมขอร้อง ว่าอย่าขับให้เร็วนักไหมครับ เพราะยิ่งขับเร็วก็จะยิ่งสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง
บางคนอาจเข้าใจว่าเป็นเรื่องของโอกาสในการเกิดอุบัติเหตุ ที่จริงแล้วเขาต้องการเตือนว่า ยิ่งขับเร็ว ก็จะยิ่งเปลืองน้ำมัน และเปลืองเงินด้วย เป็นเงินของเรา และเงินของชาติเราที่จะต้องรั่วไหลออกนอกประเทศนั่นเอง มาดูสาเหตุทางเทคนิคกันดีกว่าครับ

เครื่องยนต์ในรถของพวกเรานั้น ที่จริงก็คือเครื่องมือสำหรับแปลงพลังงานในเชื้อเพลิงให้กลายเป็นพลังงานมาขับเคลื่อนรถของเรานั่นเอง เชื้อเพลิงที่ถูกกลั่นจากน้ำมันดิบ ไม่ว่าจะเป็นเบนซินหรือดีเซลก็ตาม ยังคงมีพลังงานอยู่ในตัวหรือใน "เนื้อ" ของมันอยู่มากมาย เป็นพลังงานเคมี ที่เราต้องแปลงรูปให้มันกลายเป็นพลังงานความร้อน โดยการกระตุ้นให้เกิดการลุกไหม้ ถ้าเป็นเครื่องยนต์เบนซินก็ต้องอาศัยประกายไฟที่เขี้ยวหัวเทียน ช่วยจุดไอเบนซินที่ผสมกับอากาศ (เรียกกันว่าไอดี) ให้ติดไฟ ถ้าเป็นเครื่องยนต์ดีเซล ก็ใช้การอัดอากาศให้มีปริมาตรลดลงมากๆ จนร้อนจัด แล้วฉีดน้ำมันดีเซลออกมา เพื่อให้มันถูกความร้อนนี้จนระเหยและลุกไหม้ขึ้น ความร้อนที่เกิดขึ้นจะทำให้ความดันของแกสในกระบอกสูบสูงขึ้น แล้วดันให้ลูกสูบเคลื่อนที่ ส่งแรงผ่านก้านสูบไปผลักข้อเหวี่ยงของเพลาข้อเหวี่ยง ให้หมุนได้อย่างต่อเนื่อง

ขั้นตอนนี้ ก็คือการแปลงพลังงานความร้อน เป็นพลังงานกล ออกมาทางเพลาของเครื่องยนต์นั่นเอง จากนั้นจะให้มันทำงานอะไรให้เรา ก็เป็นเรื่องของเราแล้วครับ จะเอาไปยกของ ขับเคลื่อนรถ หมุนใบพัดเรือ "ปั่นไฟ" ฯลฯ

ถ้าพลังงานในเชื้อเพลิงมีอยู่ 100 ส่วน พลังงานที่ได้จากเพลาของเครื่องยนต์ จะเหลือราวๆ 30 ส่วนหรือ 1 ใน 3 เท่านั้น นอกนั้นสูญเสียไปในรูปความร้อนหมด เป็นความร้อนที่กระบอกสูบคายให้แก่น้ำหล่อเย็นแล้วไปคายทิ้งให้อากาศภายนอกที่รังผึ้งหม้อน้ำอีกต่อหนึ่ง อีกส่วนเป็นความร้อนของไอเสีย ที่คายให้แก่ผนังท่อไอเสีย แล้วก็คายให้แก่อากาศภายนอกอีกต่อหนึ่ง ที่เหลือในไอเสียที่ปลายท่อ ก็ถูกปล่อยความร้อนออกมาผสมกับอากาศท้ายรถ ส่วนสุดท้ายไม่มากนัก สูญไปกับความฝืดหรือแรงเสียดทานของชิ้นส่วนภายในเครื่องยนต์ ตัวการใหญ่คือแหวนลูกสูบ ซึ่งต้องครูดกับผนังกระบอกสูบตลอดเวลา นอกนั้นจากทุกส่วนที่มีการเสียดสีกัน แม้ว่าจะมีน้ำมันหล่อลื่นคั่นอยู่ก็ตาม บรรดาแรงเสียดทานทั้งหมดที่เกิดขึ้นนี้ ก็กลายเป็นความร้อนในที่สุด
สรุปแล้ว 2 ใน 3 ส่วนของพลังงานในเชื้อเพลิงที่เราเติมรถของเรา และสูญเสียไปในรูปของความร้อนนั้น เป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ครับ ผู้ผลิเครื่องยนต์เขาก็พยายามลดส่วนนี้กันมาตลอดเวลา 100 ปีที่ผ่านมา เช่นทำให้มันลื่นขึ้น เอาเป็นว่า 2 ใน 3 ส่วนของพลังงานที่ต้องเสียไปนี้เป็นเรื่อง "ช่วยไม่ได้" หรือหลีกเลี่ยงไม่ได้ แต่ 1 ใน 3 ที่ออกมาให้เราใช้งานโดยเพลาของเครื่องยนต์นั้น เราต้องหาวิธีใช้ให้คุ้มค่าครับ

คราวนี้เรามาดูพลังงานที่เครื่องยนต์ให้เรานำไปใช้งานตามใจชอบจากเพลาข้อเหวี่ยง นับให้เต็มเป็น100 ส่วน แล้วดูว่ามันถูกแบ่งไปใช้ที่ไหนบ้างขณะที่เราขับรถ ส่วนหนึ่งสูญไปกับแรงเสียดทานของการเสียดสีของเพลากับแบริงและฟันเฟืองในห้องเกียร์ และเฟืองท้าย (ถ้าเป็นรถเครื่องหน้า ขับเคลื่อนล้อหลัง) อีกเล็กน้อยเป็นแรงเสียดทานที่ลูกปืนล้อ และซีล จากนั้นเป็นแรงเสียดทานของยางขณะที่ล้อกลิ้งไปกับผิวถนนครับ

บางคนอาจงงว่า กลิ้งบนถนนเรียบ มันจะมีแรงเสียดทานได้อย่างไร ไม่เห็นมีอะไรเสียดสีกัน เป็นแรงต้านที่เกิดจากการบิดตัวของเนื้อยางและโครงสร้าง คือส่วนที่อยู่ต่ำสุดที่เราเห็นแก้มยางป่องออกมานั่นแหละครับ แรงเสียดทานนี้ก็กลายมาเป็นความร้อนในเนื้อยางในที่สุด ถ้าขับเร็วเป็นเวลานานโดยไม่เบรคเลย ลองปล่อยรถไหลจนหยุดแล้วลงมาจับยางดูได้ครับ จะเห็นว่ายางร้อนพอสมควร (ลองตอนกลางคืนที่ผิวถนนเย็นแล้ว) ความร้อนนี้เกิดจากการบิดตัวทุกๆ จุดรอบละครั้งที่ล้อกลิ้งนี่เอง

ทั้งหมดที่ว่านี้ถือเป็นส่วนน้อยครับ ส่วนที่เหลือของพลังงานจากเพลาของเครื่องยนต์ ถูกใช้ไปกับแรงขับเคลื่อนที่พารถแหวกอากาศไป ที่สำคัญก็คือ แรงนี้ไม่คงที่ แต่แปรตามความเร็วของรถ คือยิ่งเร็ว แรงต้านอากาศยิ่งมาก สมมติว่าแรงนี้คงที่ ไม่ว่าจะขับเร็วหรือขับช้า เราคงไม่ต้องมาเรียกร้องให้ขับช้าเพื่อประหยัดน้ำมัน เพราะถ้าขับเร็วเวลาที่ใช้เดินทางและใช้น้ำมัน ก็จะลดลงตามสัดส่วนของความเร็วที่เพิ่มขึ้น แต่ถ้าแรงต้านอากาศนี้แปรผันตามความเร็วของรถ ย่อมหมายความว่าสัดส่วนของการใช้เชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้น เกินกว่าสัดส่วนของเวลาเดินทางที่ลดลง ก็คือยิ่งขับเร็ว ยิ่งกินน้ำมันเพิ่มขึ้น (ในระยะทางเท่ากัน) นั่นเอง

สำหรับผู้อ่านที่บอกว่าอ่านมาถึงตรงนี้แล้วก็ยังไม่รู้เรื่อง แถมปวดหัวด้วย เอาเป็นว่าขับให้ช้าเข้าไว้ครับ ถ้าต้องการประหยัด จะเพื่อช่วยชาติหรือเพื่อตัวเองก็ตาม (เพื่อทั้งสองอย่างนั่นแหละดีที่สุดครับ)


Credit: เจษฎา ตัณฑเศรษฐี FORMULA MAGAZINE
รูปภาพ: www.iStockphoto.com