ของไหล

ของของไหล

  คุณสมบัติของของเหลว

                   1.  ของเหลวเป็นสสารที่สามารถไหลไปมาได้     เนื่องจากโมเลกุลของของเหลวสามารถเคลื่อนที่ได้อิสระภายในขอบเขตของแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล

                   2.  ของเหลวเป็นสิ่งที่ทนต่อการอัด  คือ  ปริมาตรของเหลวจะเปลี่ยนแปลงน้อยมากเมื่อได้

รับแรงดัน

                  3.  ทุกๆ จุดในของเหลวจะได้รับแรงดันจากทุกทิศทาง

                   4.  ถ้าออกแรงดันต่อของเหลวที่อยู่ในภาชนะปิด   แรงดันที่ของเหลวได้รับจะถูกส่งต่อไปยังทุกๆจุดในของเหลว

                  5.   ที่ผิวของของเหลวจะมีแรงๆ    หนึ่งที่จะช่วยยึดผิวของของเหลวไว้ไม่ให้ขาดจากกัน   แรงนี้มีชื่อว่าแรงตึงผิว

                   6.  จะมีแรงต้านภายในเนื้อของของเหลวต่อวัตถุที่เคลื่อนที่ผ่าน   แรงนี้มีชื่อเรียกว่าแรงหนืด

 

  ลักษณะของความดันของของเหลว

1.  ทุกๆ  จุดในของเหลวจะมีแรงดันจากทุกทิศทาง

2. ความดันของของเหลวขึ้นอยู่กับความลึกเเละความหนาเเน่นของของเหลว  โดยไม่ขึ้นกับ

ปริมาตรของของเหลว 

              3. ภาชนะที่มีของเหลวบรรจุออยู่จะได้รับแรงดันจากของเหลวกระทำต่อผนังภาชนะในแนวตั้งฉากกับผนังภาชนะ   เช่น  สังเกตน้ำที่พุ่งออกมาจากรอยรั่วของถังน้ำ  แสดงถึงว่าจะต้องมีแรงดันของน้ำกระทำต่อพื้นที่ด้านข้างถัง  และแรงดันนี้จะดันให้น้ำพุ่งออกมาตามรอยรั่วได

 ความดันของของเหลวที่เกิดจากน้ำหนักของของเหลว

                                       P   =     ρgh

                   นั้นคือ  ความดันของของเหลว   ณ  จุดใดๆ  จะแปรผันตามความลึกของของเหลว

                     

ข้อสังเกตเกี่ยวกับความดันจากของเหลว

                   1.  ความดันเนื่องจากน้ำหนักของของเหลว   ที่ระดับความลึกเดียวกันจะมีค่าเท่ากันทุกทิศทางและความดันจะเพิ่มมากขึ้นตามความลึก   

2. ความดันของของเหลวจะขึ้นกับความลึกและความหนาแน่นของของเหลว  แต่จะไม่ขึ้นกับปริมาตรของของ เหลว  

                   

ค่าน้ำหนักที่อ่านได้ จากตาชั่งไม่เท่ากับค่าแรงดันที่ก้นภาชนะ  เพราะน้ำหนักของของเหลวขึ้นอยู่กับปริมาตรของของเหลวตามสมการ  W  = ρV    แต่แรงกดที่ก้นภาชนะขึ้นอยู่กับพื้นที่ตามสมการ   F =  PA

 

 ความดันเกจและความดันสมบูรณ์ของของเหลว

               1. ความดันสมบูรณ์ของของเหลว  ณ   จุดใดๆ   

  P   =      Pa +  PW                   Pa=1x105          N/m2 หรือ ปาสคาล Pa      

               

              2. ความดันเกจ     ( PG )   หมายถึง   ความดันที่เกิดจากน้ำหนักของของเหลว    หรือหมายถึงความดันที่เป็นผลต่างของความดันสมบูรณ์ของของเหลวที่ตำแหน่งนั้นกับความดันอากาศปกติ

                                         PG     = ρgh  

                               โดย    PG =  ความดันเกจ ,     

                            

ข้อสังเกต !        1.  ความดันเกจ  (PG)  ณ  จุดใดๆ  คือ   ความดันที่ไม่คิดความดันบรรยากาศ   ส่วนใหญ่คือค่าที่อ่านได้จากมาตรวัดความดัน

                           2.  ความดันสมบูรณ์  (P)   ณ  จุดใดๆ   คือ   ความดันที่คิดความดันบรรยากาศด้วย

                           3.  ค่าความดันที่คำนวณในสมการของก๊าซทุกสมการเป็นความดันสมบูรณ์ทั้งนั้น

 เครื่องมือที่ใช้วัดความดัน

            1.  มาโนมิเตอร์แบบง่าย  

               

                 2.   บอร์ดันเกจ   (Bourdon  gage ) 

                          

 

หลักการคำนวณหาความดันหาจากมาโนมิเตอร์หรือหลอดตัวยู

                   1. ให้หาผิวรอยต่อของของเหลว  2  ชนิดในหลอดตัวยูที่มีระดับต่ำที่สุด   แล้วกำหนดจุดในขาแต่ละข้างของหลอดที่อยู่ในแนวเดียวกันที่ระดับต่ำที่สุด

                   2.ใช้หลักที่ว่า   ความดันของเหลวที่ระดับเดียวกันมีค่าเท่ากันคำนวณหาค่าที่ต้องการได้

 

 แรงดันของของเหลวที่กระทำต่อแผ่นราบจมอยู่ใต้ของเหลว

                   การคำนวณหาขนาด   ทิศทาง  และตำแหน่งที่แรงเนื่องจากของเหลวกระทำบนแผ่นราบที่จม

อยู่ภายใต้ของเหลว  นับเป็นสิ่งสำคัญในการออกแบบเขื่อน, ผนังกั้นน้ำ, ประตูน้ำ, ถัง, เรือ เป็นต้น

                   สำหรับแผ่นราบที่จมอยู่ภายใต้ของเหลวและวางอยู่ในแนวนอน  การคำนวณหาแรงที่กระทำ

บนพื้นราบนั้นเป็นเรื่องไม่ยาก  เพราะว่าความดันของของเหลวที่กระทำบนแผ่นราบกระจายสม่ำเสมอ

แต่สำหรับแผ่นราบที่ไม่ได้วางอยู่ในแนวนอน  ไม่ว่าจะอยู่ในแนวดิ่งหรือเอียงดังรูป  การคำนวณค่อนข้าง

ยุ่งยากเพราะความดันของของเหลวเปลี่ยนแปลงไปตามความลึก  ตามสมการ

 กฏของอาร์คิมิดีส

  น้ำหนักของวัตถุที่หายไปในน้ำเท่ากับน้ำหนักของของปริมาตรของเหลวที่ล้นออกมา

     แรงลอยตัว FB คือแรงที่พยุงไม่ให้วัตถุจม เท่ากับน้ำหนักของวัตถุ

                   FB=pvg

                จะได้   p1V1g =p2V2g

 

 1= วัตถุ              2= น้ำ  ส่วนที่จม