PHYSICS WORLD : The World of Knowledge
หน้าหลัก - บทเรียน - แบบทดสอบ - ติดต่อ

ความดัน  

ความดันอากาศ หรือ ความดันบรรยากาศ หมายถึง ค่าของแรงดันอากาศต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ที่รองรับแรงดันนั้น ในการพยากรณ์อากาศ เรียกความดันอากาศว่า ความกดอากาศ
อากาศที่ปกคลุมโลกเราเป็นชั้นๆ เรียกว่าชั้นบรรยากาศ บรรยากาศแต่ละชั้นมีส่วนประกอบและปริมาณของแก๊สแตกต่างกัน เนื่องจากอากาศเป็นสารซึ่งมีมวลจึงถูกแรงโน้มถ่วงของโลกดึงดูดเช่นเดียวกับที่กระทำต่อวัตถุอื่นๆ น้ำหนักของอากาศที่กดลงบนพื้นโลกเนื่องจากแรงดึงดูดของโลกในแนวตั้งฉากต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่เรียกว่า ความดันอากาศ หรือ ความดันบรรยากาศ
ความดันอากาศมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา และความดันอากาศ ณ บริเวณต่างๆ จะไม่เท่ากัน ซึ่งขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ กล่าวคือ บริเวณใดที่มีอุณหภูมิสูง อากาศจะขยายตัวทำให้ความหนาแน่นต่ำกว่าอากาศโดยรอบจึงลอยตัวสูงขึ้นทำให้ความดันอากาศบริเวณนั้นต่ำกว่าบริเวณใกล้เคียง และเกิดเป็นบริเวณความกดอากาศต่ำ ซึ่งจะเป็นบริเวณที่อากาศไม่ดี มีเมฆและฝนมาก
ส่วนบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ ความหนาแน่นจะสูงกว่าอากาศโดยรอบจึงจมตัวลง ทำให้ความดันบริเวณนั้นสูงกว่าบริเวณใกล้เคียงเกิด จึงเป็นบริเวณความกดอากาศสูง ซึ่งจะมีเมฆน้อย และสภาพอากาศดี
จากการที่ความดันของอากาศเกิดจากน้ำหนักของอากาศ ฉะนั้นยิ่งสูงจากพื้นโลกของมวลอากาศยิ่งมีน้อย นั่นคือ ความดันของอากาศจะลดลงตามระดับความสูง

ดังนั้นแล้วความดันอากาศจะมีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับพื้นที่ ถ้าพื้นที่มาก จะทำให้อากาศจะมีแรงดันมาก
1. อากาศมีแรงดันทุกทิศทาง
2. ความดันอากาศหรือความดันบรรยากาศ คือ ค่าของแรงดันอากาศต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ที่รองรับแรงดันนั้นหรือสูตร

3. แรงดันอากาศมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับพื้นที่ ถ้าพื้นที่ (A) มากอากาศจะมีแรงดัน (F) มากกว่าพื้นที่น้อย แต่ความดัน (P) จะมีค่าน้อย เมื่อพื้นที่มาก ทั้งนี้เป็นไปตามสมการ P = F/A
4. ความสัมพันธ์ระหว่างความดันอากาศกับความสูงจากระดับน้ำทะเล เป็นดังนี้
4.1 ที่ความสูงระดับเดียวกัน ความดันอากาศทีค่าเท่ากัน หลักการนี้ได้นำไปใช้ทำเครื่องมือวัดแนวระดับในการก่อสร้าง
4.2 เมื่อความสูงเพิ่มขึ้น ความดันของอากาศมีค่าลดลง หลักการนี้นำไปใช้ทำเครื่องมือวัดความสูง เรียกว่า แอลติมิเตอร์

ความดันอากาศ 1 บรรยากาศ

ความดันอากาศที่ระดับน้ำทะเลมีค่า 1 บรรยากาศ ซึ่งสามารถดันน้ำให้ขึ้นไปในสายยางที่ปิดปลายไว้ข้างหนึ่งได้สูงประมาณ 10 เมตร
ปรอทมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ โดยมีความหนาแน่น 13.6 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร ซึ่งความดัน 1 บรรยากาศ สามารถดันปรอทให้ขึ้นไปในหลอดแก้วปลายปิดได้สูงถึง 76 เซนติเมตร หรือ 760 มิลลิเมตร

ดังนั้นหน่วยของความดันอากาศจึงมีหน่วยเป็นมิลลิเมตรของปรอท พร้อมทั้งเรียกความดันของอากาศที่สามารถดันปรอทให้สูงขึ้นไป 760 มิลลิเมตร ว่าเป็นความดัน 1 บรรยากาศ
ที่ระดับความสูงเดียวกัน ความดันของอากาศจะเท่ากัน ดังนั้น ที่ความสูงจากระดับน้ำทะเลเป็นระยะทางต่างๆ กัน ความดันอากาศมีค่าไม่เท่ากัน กล่าวคือ ความสัมพันธ์ระหว่างความดันอากาศ และความสูงจากระดับน้ำทะเลเป็นดังนี้
1. เมื่อความสูงจากระดับน้ำทะเลเพิ่มขึ้น ความดันอากาศมีค่าลดลง
2. เมื่อความสูงจากระดับน้ำทะเลลดลง ความดันอากาศมีค่าเพิ่มขึ้นนั้นคือความดันอากาศแปรผกผันกับความสูงจากระดับน้ำทะเล

การวัดความดันอากาศ

1. วัดเป็นความสูงของน้ำ ความดัน 1 บรรยากาศ คือ ความดันอากาศที่สามารถดันน้ำให้ขึ้นไปในสายยางปลายปิดได้สูงประมาณ 10 เมตร ที่ระดับน้ำทะเล
2. วัดเป็นความสูงของปรอท ความดัน 1 บรรยากาศ คือ ความดันอากาศที่สามารถดันปรอทให้ขึ้นไปในกระบอกปลายปิดได้สูง 760 มิลลิเมตร หรือ 76 เซนติเมตร ที่ระดับน้ำทะเล ดังนั้น หน่วยวัดของความดันอากาศจึงมีหน่วยเป็น มิลลิเมตรของปรอท

เครื่องมือวัดความดันอากาศ

ในการวัดความดันอากาศใช้เครื่องมือที่เรียกว่า บารอมิเตอร์ โดยเป็นเครื่องมือวัดความดันอากาศที่นิยมใช้กัน แบ่งได้ดังนี้
1. บารอมิเตอร์แบบปรอท
เป็นเครื่องมือง่ายๆ ประกอบด้วยหลอดแก้วกลวงยาวประมาณ 90 เซนติเมตร มีปลายปิดด้านหนึ่งแล้วบรรจุปรอทให้เต็มหลอดแก้ว คว่ำปากแก้วลงในภาชนะที่มีปรอทอยู่ โดยให้ปลายเปิดของหลอดแก้ว จุ่มอยู่ในปรอท พบว่าปรอทในหลอดแก้วลดลงเพียงบางส่วนเท่านั้น ยังคงเหลือปรอทในหลอดแก้วที่มีความสูงเหนือระดับปรอทในภาชนะประมาณ 76 เซนติเมตรหรือ 760 มิลลิเมตร ส่วนที่ว่างเหนือระดับปรอทในหลอดแก้วเป็นบริเวณสูญญากาศ


2. แอนิรอยด์บารอมิเตอร์

ประกอบด้วยตลับโลหะ เช่น อะลูมิเนียม มีรูปร่างกลมแบน ผิวทำเป็นคลื่น ก้นตลับติดอยู่กับกรอบโลหะที่แข็งแรง ฝาตลับจึงบุบขึ้นลงตามความดันอากาศ ภายนอกตอนบนของฝาตลับมีสปริง ซึ่งต่อไปที่คานและเข็มที่ชี้ไปบนหน้าปัดที่ซึ่งมีตัวเลขแสดงความดันอากาศ


3. บารอกราฟ

เป็นเครื่องมือวัดความดันอากาศแบบแอนิรอยด์แต่ใช้บันทึกความดันอากาศแบบต่อเนื่อง โดยแกนที่ขึ้นลงตามการบุบของตลับโลหะจะไปดันเข็มชี้ให้ปลายเข็มเลื่อนขึ้นลงบนกระดาษกราฟที่หมุนอยู่ตลอดเวลา

เนื่องจากความดันอากาศแปรเปลี่ยนตามความสูงจากระดับน้ำทะเล เราจึงสามารถใช้ค่าความดันอากาศบอกระดับความสูงได้ เครื่องมือนี้เรียกว่า "แอลติมิเตอร์" ซึ่งใช้หลักการแบบแอนิรอยด์มิเตอร์ แต่ปรับหน้าปัดให้อ่านระดับความสูงได้ด้วย ใช้สำหรับวัดความสูงในเครื่องบิน หรือเครื่องติดตัวนักโดดร่มเพื่อบอกระดับความสูง
เราสามารถนำค่าความดันอากาศที่วัดได้จากบารอมิเตอร์แบบปรอทมาคำนวณหาความสูงจาก ระดับน้ำทะเลได้ เนื่องจากระดับปรอทในบารอมิเตอร์ลดลง 1 มิลลิเมตรทุกๆ ระยะความสูง 11 เมตรจากระดับน้ำทะเล โดยใช้สูตรดังนี้

ความสูงจากระดับน้ำทะเล = ( 760 - ความดันของอากาศ ณ จุดนั้น ) x 11
โดยเขียนเป็นภาษาสัญลักษณ์ได้ว่า

โดยกำหนดให้

h = ความสูงจากระดับน้ำทะเล ณ จุดที่ต้องการวัด
P = ความดันบรรยากาศ ณ จุดที่ต้องการวัดความสูงจากระดับน้ำทะเล


หน้าหลัก
ความหนาแน่น และความชื้น + การทำฝนเทียม + ความดัน + อุณหภูมิของอากาศ

การเคลื่อนที่แนวราบ, โปรเจกไตล์ (การเคลื่อนที่แนวโค้ง), การตกอิสระ, ความเร่ง, ไฟฟ้า, ดาราศาสตร์, ดาวเคราะห์, ระบบสุริยะ, แรง, แสง สี เสียง