หัวข้อที่จะได้ศึกษา



  

ความดันในของไหล (atmospheric pressure)

เมื่อของไหล (แก๊สหรือของเหลว) อยู่นิ่ง จะออกแรงกระทำในแนวตั้งฉาก กับพื้นผิวที่สัมผัสอยู่ เช่น ผนังของภาชนะ หรือผิวของวัตถุที่จมอยู่ในของไหลนั้น ซึ่งคือแรงที่เรารู้สึกว่า ของเหลวนั้นกดอยู่บนขาของเราในขณะที่เราแกว่งขาอยู่ในน้ำ ถึงแม้ว่าในขณะที่ของไหลอยู่นิ่งกับที่ โมเลกุลที่ประกอบขึ้นเป็นของไหลนั้น กำลังเคลื่อนที่อยู่ แรงที่ของไหลกระทำนี้เกิดจากการที่โมเลกุลเคลื่อนที่ชนกันและชนกับสิ่งที่แวดล้อมที่อยู่


รูปที่ 9-1 ผิวสมมุติในของไหลที่อยู่นิ่ง

สมมุติว่ามีพื้นผิวอันหนึ่งอยู่ในของไหลที่อยู่นิ่ง (ดูรูปที่ 9-1) ของไหลที่อยู่แต่ละด้านของพื้นผิวนั้นจะออกแรงขนาดเดียวกัน (แต่ทิศตรงข้ามกัน) กระทำบนพื้นผิว (ถ้าออกแรงไม่เท่ากันพื้นผิวนั้นก็จะมีความเร่งและของไหลจะไม่อยู่นิ่ง) พิจารณาพื้นผิวเล็ก ๆ พื้นผิวหนึ่งที่มีพื้นที่ แรงตั้งฉากที่ของไหลกระทำบนพื้นผิวแต่ละด้านคือ เราให้นิยามของความดัน ณ จุดที่แรงกระทำว่าเป็น แรงตั้งฉากต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ นั่นคือ ถ้าความดัน มีขนาดเท่ากันหมด ที่ทุกจุดของพื้นผิวพื้นที่ A จะได้

(7-3)

เมื่อ คือแรงตั้งฉากสุทธิที่กระทำบนผิวด้านหนึ่ง
ในระบบ SI ความดัน มีหน่วยเป็นนิวตันต่อตารางเมตร (N/m2) ซึ่งมีชื่อเรียกว่า “ปาสคาล” (pascal) นั่นคือ 1 pascal = 1 Pa = 1 N/m2 (บางครั้งเราอาจพบหน่วย ปอนด์ต่อตารางนิ้ว: lb/in2) แต่ 1 Pa เป็นขนาดที่เล็กมาก โดยทั่วไปเรามักพบขนาด 105 Pa ซึ่งเรียกว่า 1 bar ดังนั้น 100 Pa คือ 1 millibar

UP

ความดันบรรยากาศ (atmospheric pressure)

ความดันบรรยากาศคือความดันของบรรยากาศของโลก หรือคือความดันของอากาศในชั้นบรรยากาศต่ำสุดซึ่งเป็นชั้นที่มนุษย์อาศัยอยู่ ความดันนี้จะแปรเปลี่ยนไปตามสภาพอากาศและความสูงจากพื้นดิน ที่ระดับน้ำทะเล ความดันบรรยากาศจะมีค่า (โดยเฉลี่ย) เป็น 101,325 Pa เราเรียกว่า 1 atmosphere (atm) เขียนแทนด้วย นั่นคือ


ข้อสังเกต: “ความดัน” กับ “แรง” แตกต่างกัน ความดันของของไหลกระทำในทิศตั้งฉากกับพื้นผิวใด ๆ เสมอ ไม่ว่าพื้นผิวนั้นจะวางอยู่ในของไหลนั้นอย่างไร ดังนั้นความดันเป็นปริมาณสเกลล่าร์ ในทางตรงกันข้าม แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ ในการบอกแรงต้องบอกทั้งขนาดและทิศทางของมัน จำไว้ว่าความดันคือแรงตั้งฉากต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่

ตัวอย่างที่ 7-1

         จงประมาณค่ามวลทั้งหมดของบรรยากาศของโลก เมื่อโลกมีรัศมี 6.37 x 106 เมตร และมีความดันบรรยากาศเป็น 1.013 x 105 N/m2

        วิธีทำ
                                 
                          


UP