BlogGang.com : : scimovie : ความกดอากาศ

ความกดอากาศ

ความกดอากาศ
อากาศมีลักษณะเป็นสสารที่มีน้ำหนัก สามารถออกแรงกระทำต่อสิ่งต่างๆ ที่อยู่บนผิวโลกและอยู่ในบรรยากาศของโลก นักเรียนจะรู้สึกว่ามีอากาศก็ต่อเมื่อมีลมพัดมากระทบตัวเรา โดยปกติแล้วน้ำหนักของอากาศมีมากจริง ๆ แต่เราจะไม่ค่อยรู้สึกเพราะว่ามีน้ำหนักอากาศกดดันรอบๆ ตัวเราประการหนึ่งและอีกประการหนึ่งเนื่องจากความเคยชินของเรานั่นเอง ซึ่งอาจกล่าวได้ว่าอากาศมีแรงดัน

แรงดันของอากาศจะกระทำต่อสิ่งต่าง ๆที่อยู่บนผิวโลก เราสามารถสังเกตแรง ดันของอากาศได้ เมื่อเราออกแรงเป่า ลูกโป่ง หรือสูบยางล้อรถ อากาศที่เราสูบเข้าไปจะทำให้ลูกโป่งและยางรถพองโตขึ้น ซึ่งถ้าเราเป่าลมหรือสูบลมเข้าไปมากจะทำให้ลูกโป่ง หรือยางแตกได้

แรงดันอากาศบนพื้นที่ขนาดต่าง ๆกัน มีค่าไม่เท่ากัน ถ้าพื้นที่มากแรงดันอากาศที่กระทำต่อพื้นที่นั้นก็มากด้วย นักเรียนคงเคยสังเกตพบว่า เมื่อปล่อยแผ่นกระดาษบาง ๆ ตกจากที่สูงแผ่นกระดาษนั้นจะค่อย ๆ ตกลงสู่พื้นดินอย่างช้า ๆ ยิ่งกระดาษมีขนาดพื้นที่มากขึ้นก็ยิ่งตกลงสู่พื้นดินช้ามากยิ่งขึ้นนั่นแสดงว่า แรงดันของอากาศแปรผันโดยตรงกับพื้นที่ หรือนัก กระโดดร่มที่กระโดด จากเครื่องบิน เมื่อร่มกางเขาจะตกลงสู่พื้นดินอย่างช้า ๆ

ค่าของแรงดันอากาศต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ที่รองรับแรงดันนั้น คือ ค่าความดันอากาศ หรือ ความดันบรรยากาศและในการ พยากรณ ์อากาศ เรียกความดันอากาศนี้ว่า ความกดอากาศ

ความสัมพันธ์ระหว่าง แรงดัน กับความดัน จึงเป็นดังนี้
แรงดัน ( F ) = ความดัน ( P ) x พื้นที่ ( A )
หรือ P = F / A
พื้นที่(A) มีหน่วยเป็น ตารางเมตร
แรงดัน(F) มีหน่วยเป็น นิวตัน
ความดัน(P) มีหน่วยเป็น นิวตันต่อตารางเมตร

ตัวอย่าง ผ้าใบเรือมีพื้นที่ 10 ตารางเมตร ลมพัดมาปะทะผ้าใบด้วยแรง 980 นิวตัน ดังนั้นแรงดันบนผืนผ้าใบทั้งหมดเท่ากับ 980 นิวตัน แต่ความดันบนผืนผ้าใบเท่ากับ 98 นิวตันต่อตารางเมตรซึ่งคิด
ดังนี้
จากสูตร P = F/A
แทนค่า P= 980/10
P= 98 นิวตันต่อตารางเมตร

สิ่งที่มีผลต่อความดันอากาศ ได้แก่
1. อุณหภูมิ อากาศที่มีอุณหภูมิสูงขยายตัวและมีความดันอากาศต่ำ
2. ความชื้นอากาศชื้นมีไอน้ำมากจึงเบากว่าอากาศแห้งที่มีปริมาตรเท่ากันเพราะโมเลกุลของไอน้ำเบากว่าโมเลกุล ของก๊าซออกซิเจน หรือก๊าซไนโตรเจน ดังนั้น อากาศชื้นจึงมีความดันอากาศต่ำกว่าอากาศแห้ง
3. ความสูง ที่ความสูงจากระดับน้ำทะเลเท่ากันจะทำความดันอากาศมีค่าเท่ากันและสามารถวัดความดันอากาศได้ โดยวัดเป็นความสูงของน้ำหรือปรอท

ความดันอากาศที่ระดับน้ำทะเลมีค่า 1 บรรยากาศ ซึ่งสามารถดันน้ำให้ขึ้นไปในสายยางที่ปิดปลายไว้ข้างหนึ่งได้สูงประมาณ 10 เมตร

ปรอทมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ โดยมีความหนาแน่น 13.6 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร ซึ่งความดัน 1 บรรยากาศ สามารถดันปรอทให้ขึ้นไปในหลอดแก้วปลายปิดได้สูงถึง 76 เซนติเมตร หรือ 760 มิลลิเมตร ดังนั้นหน่วยของความดันอากาศจึงมีหน่วยเป็นมิลลิเมตรของปรอท พร้อมทั้งเรียกความดันของอากาศที่สามารถดัน ปรอท ให้สูง ขึ้นไป 760 มิลลิเมตรว่า เป็นความดัน 1 บรรยากาศที่ระดับความสูงเดียวกันความดันของอากาศจะเท่ากัน ดังนั้น ที่ความสูง จากระดับน้ำทะเลเป็นระยะทางต่าง ๆกัน ความดันอากาศมีค่าไม่เท่ากัน กล่าวคือ ความสัมพันธ์ระหว่างความดันอากาศ และความสูงจากระดับน้ำทะเลเป็นดังนี้
1. เมื่อความสูงจากระดับน้ำทะเลเพิ่มขึ้น ความดันอากาศมีค่าลดลง
2. เมื่อความสูงจากระดับน้ำทะเลลดลง ความดันอากาศมีค่าเพิ่มขึ้นนั้นคือความดันอากาศแปรผกผันกับความสูงจากระดับน้ำทะเล

เครื่องมือวัดความดันอากาศที่นิยมใช้กัน มีดังนี้

1. บารอมิเตอร์แบบปรอท
เป็นเครื่องมือง่ายๆ ประกอบด้วยหลอดแก้วกลวงยาวประมาณ 90 เซนติเมตร ปลายปิดด้านหนึ่งแล้วบรรจุปรอทให้เต็มหลอดแก้ว คว่ำปากแก้วลงในภาชนะที่มีปรอทอยู่ โดยให้ปลายเปิดของหลอดแก้ว จุ่มอยู่ในปรอท พบว่าปรอทในหลอดแก้วลดลงเพียงบางส่วนเท่านั้น ยังคงเหลือปรอทในหลอดแก้วที่มีความสูงเหนือระดับปรอทในภาชนะประมาณ 76 เซนติเมตรหรือ 760 มิลลิเมตร ส่วนที่ว่างเหนือระดับปรอทในหลอดแก้วเป็นบริเวณ สุญญากาศ

2. แอนิรอยด์บารอมิเตอร์
ประกอบด้วยตลับโลหะ เช่น อะลูมิเนียม รูปร่างกลมแบนผิวทำเป็นคลื่น ก้นตลับติดอยู่กับกรอบโลหะที่แข็งแรง ฝาตลับจึงบุบขึ้นลงตามความดันอากาศ ภายนอกตอนบนของฝาตลับมีสปริงต่อไป ที่คานและเข็มซึ่งชี้ไปบนหน้าปัด ที่มี ตัวเลขแสดงความดันอากาศ

3. บารอกราฟ
เป็นเครื่องมือวัดความดันอากาศแบบแอนิรอยด์แต่ใช้บันทึกความดันอากาศต่อเนื่องกันโดยแกนที่ขึ้นลงตามการบุบของตลับโลหะจะดันเข็มชี้ให้ปลายเข็มเลื่อนขึ้นลงบนกระดาษกราฟที่หมุนอยู่ตลอดเวลา

เนื่องจากความดันอากาศแปรเปลี่ยนตามความสูงจากระดับน้ำทะเล เราจึงสามารถใช้ค่าความดันอากาศบอกระดับความสูงได้ เครื่องมือนี้เรียกว่า แอลติมิเตอร์ ใช้หลักการแบบแอนิรอยด์มิเตอร์ แต่ปรับหน้าปัดให้อ่านระดับความสูงได้ด้วย ใช้สำหรับวัดความสูงในเครื่องบิน เครื่องติดตัวนักโดดร่มเพื่อบอกระดับความสูง

เราสามารถนำค่าความดันอากาศที่วัดได้จากบารอมิเตอร์แบบปรอทมาคำนวณหาความสูงจาก ระดับน้ำทะเลได้ เนื่องจากระดับ ปรอท ในบารอมิเตอร์ลดลง 1 มิลลิเมตรทุก ๆระยะความสูง 11 เมตรจากระดับน้ำทะเล โดยใช้สูตรดังนี้

ความสูงจากระดับน้ำทะเล = ( 760 - ความดันของอากาศ ณ จุดนั้น ) X 11

ตัวอย่าง ยอดเขา B วัดความดันอากาศได้ 680 มิลลิเมตรของปรอท จงหาความสูงจากระดับน้ำทะเลของยอดเขานี้

จากสูตร
ความสูงจากระดับน้ำทะเล = ( 760 - ความดันของอากาศ ณ จุดนั้น ) X 11

แทนค่า
ความสูงของระดับน้ำทะเล = ( 760 - 680 ) X 11
= 80 X 11
= 880
ดังนั้น ยอดเขานี้สูงจากระดับน้ำทะเล 880 เมตร

Create Date : 05 พฤศจิกายน 2552

Last Update : 5 พฤศจิกายน 2552 15:52:47 น.

0 comments

Counter : 26103 Pageviews.