ความหนาแน่นและความกดอากาศ

               ความหนาแน่นของอากาศ   คือ  มวลของอากาศกับปริมาตรของอากาศ  มีหน่วยวัดเป็นกิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร หรือกรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร

 ตารางแสดงความหนาแน่นของอากาศที่ระดับความสูงจากน้ำทะเลในระดับต่างๆ 

ความสูงจากระดับน้ำทะเล	ความหนาแน่นของอากาศ
กิโลเมตร (km)	กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร( g/cm3)	กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร  (kg/m3)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20	0.001225 0.001007 0.000819 0.000660 0.000526 0.000414 0.000312 0.000228 0.000166 0.000122 0.000089	1.225 1.007 0.819 0.660 0.526 0.414 0.312 0.228 0.166 0.122 0.089

ที่มา :  (กุณฑรี   เพ็ชรทวีพรเดช  และคณะ   2546, 301)

 

ความหนาแน่น  (g/cm3)	0.0013
	0.0012
	0.0011
	0.0010
	0.009
	0.008
	0.007
	0.006
	0.005
	0.004
	0.003
	0.002
	0.001
	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20

รูปที่ 1   กราฟแสดงความหนาแน่นของอากาศที่ระดับความสูงต่างกัน

จากข้อมูลในตารางสรุปได้ว่า

      อากาศมีความหนาแน่นมากที่สุดที่ระดับน้ำทะเล  (0  กิโลเมตรจากระดับน้ำทะเล)   มีค่าประมาณ  1.23  กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร   นั่นคือ   ถ้าความสูงจากระดับน้ำทะเลเพิ่มขึ้น  ความหนาแน่นของอากาศจะมีค่าลดลง   ซึ่งค่าที่ลดลงนี้จะลดลงมากในระดับใกล้ผิวโลก  แล้วค่อย ๆ  ลดน้อยลงเมื่ออยู่ห่างจากผิวโลกมากขึ้น

ความดันอากาศหรือความกดอากาศ 

          แรงดันอากาศบนพื้นที่ขนาดไม่เท่ากัน จะมีค่าไม่เท่ากัน  ถ้าพื้นที่มากแรงดันอากาศที่กระทำต่อพื้นที่นั้นก็มากด้วย  ค่าของแรงดันอากาศต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ที่รองรับนั้น เรียกว่า  ความดันอากาศ  ในการพยากรณ์อากาศนิยมเรียกความดันอากาศว่า  ความกดอากาศ 

         ความดันของอากาศ  คือ  ค่าของแรงดันอากาศต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ที่รองรับแรงดันนั้น และแรงดันอากาศบนพื้นที่ขนาดต่าง ๆ กันมีค่าไม่เท่ากันคือ  ถ้าพื้นที่มากแรงดันอากาศที่กระทำต่อพื้นที่นั้น  ก็มากด้วย  ซึ่งในการพยากรณ์อากาศเราเรียกว่า ค่าความดันอากาศนี้ว่า  ความกดอากาศ

ความสัมพันธ์ระหว่างความดันของอากาศกับระดับความสูง   มีดังนี้

      1.    เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น   ความดันของอากาศจะลดลง 

     2.    เมื่อระดับความสูงลดลง      ความดันของอากาศจะเพิ่มขึ้น  

     3.    ที่ระดับความสูงเดียวกัน  (เท่ากัน)  ความดันของอากาศจะมีค่าเท่ากัน

ตารางแสดงความหนาแน่นของอากาศที่ระดับความสูงจากน้ำทะเลในระดับต่าง ๆ

ความสูงจากระดับน้ำทะเล	ความดันอากาศหรือความกดอากาศ
กิโลเมตร (km)	มิลลิเมตรของปรอท  (mm ของปรอท)	นิวตันต่อตารางเมตร  (N/m2)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13	760 675 600 530 470 410 360 320 280 245 210 185 160 140	1.01  x  105 0.90  x  105 0.80  x  105 0.71  x  105 0.63  x  105 0.55  x  105 0.48  x  105 0.43  x  105 0.37  x  105 0.33  x  105 0.28  x  105 0.25  x  105 0.21  x  105 0.19  x  105

ที่มา :  (กุณฑรี   เพ็ชรทวีพรเดช  และคณะ   2546,  303)

จากข้อมูลในตารางสรุปได้ว่า

ที่ระดับความสูงมากขึ้น   ความดันอากาศหรือความกดอากาศมีค่าลดลงโดยเฉลี่ยความดันของอากาศจะลดลง  1  มิลลิเมตรของปรอท   เมื่อความสูงเพิ่มขึ้น  11  เมตร

\    ความสูงของยอดเขา   =   (760  -  ความดันของอากาศบนยอดเขา)   x   11  เมตร

สรุป     ถ้ายิ่งมีความสูงมากขึ้น   ความดันบรรยากาศจะมีค่าลดลงเรื่อย ๆ 

ความดันบรรยากาศ  (mmHg)	800
	750
	700
	650
	0
	550
	500
	450
	400
	350
	300
	250
	200
	150
	100
	50
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13

ความสูงจากระดับน้ำทะเล  (km) 

ความดัน  1  บรรยากาศ   หรือความกดอากาศที่ระดับน้ำทะเลมีค่า

                                =    760  มิลลิเมตรของปรอท

                                 =    10.3  เมตรของน้ำ

                                =    1,013.25  มิลลิบาร์  (นิยมใช้ทางอุตุนิยมวิทยา)

                                =    10.01  x  10⁵   นิวตันต่อตารางเมตร

การทดลองที่แสดงว่าอากาศมีแรงดัน  เช่น  การเป่าลูกโป่ง   การดูดน้ำจากหลอดกาแฟ    วิธีการลักน้ำหรือไซฟอน  การทำของเล่นเด็ก (ปืนลูกดอก)   เป็นต้น

สำหรับความดันของอากาศใกล้ผิวโลกเรายึดถือว่า  ความดันอากาศจะลดลง  1  มิลลิเมตร ของปรอท ทุก ๆ ระยะความสูงขึ้นไป 11 เมตร  ซึ่งค่าความสัมพันธ์นี้สามารถนำไปใช้คำนวณหา ความสูงจากระดับน้ำทะเลได้

    ตัวอย่างที่ 1    เมื่อเอาบารอมิเตอร์ไปวางบนยอดเขาแห่งหนึ่ง  อ่านระดับปรอทได้  590  มิลลิเมตรของปรอท    ยอดเขานี้สูงจากระดับน้ำทะเลเท่าใด

วิธีทำ     ความดันอากาศบนยอดเขาลดลง  760-590  =  170 mmHg    

ความดันอากาศลดลง                     1    mmHg   ต่อความสูง          11 m  

ถ้าความดันของอากาศลดลง     170   mmHg  ต่อความสูง   11x170                                                                                                          =   1,870  m\  ยอดเขาจะสูงจากระดับน้ำทะเล                                               =   1,870  เมตร   

การวัดความดันอากาศหรือความกดอากาศ เรานิยมใช้เครื่องมือที่เรียกว่า  บารอมิเตอร์  (barometer)    ซึ่งมีอยู่หลายชนิดดังนี้

บารอมิเตอร์แบบปรอท  (mercury  barometer)

      บารอมิเตอร์แบบปรอท ประกอบด้วยหลอดแก้วกลวงยาว  ปลายด้านหนึ่งปิด บรรจุปรอทเต็มหลอดแก้ว  คว่ำปากหลอดแก้วลงในภาชนะที่มีปรอทอยู่จะพบว่าปรอทในหลอดแก้วลดลงเล็กน้อย   โดยยังคงเหลือปรอทในหลอดแก้วอยู่สูงเหนือระดับปรอทในภาชนะ  76  เซนติเมตร  หรือ  760  มิลลิเมตร  ส่วนที่วางเหนือปรอทในหลอดแก้วจะเป็นสุญญากาศ   ใช้หลักการที่อากาศสามารถดันของเหลวให้อยู่ในหลอดแก้วได้

แอนิรอยด์บารอมิเตอร์  (aneroid  barometer)

      แอนิรอยด์บารอมิเตอร์ ประกอบด้วยกล่องโลหะที่สุญญากาศออกเกือบหมด  ความดันอากาศภายนอกจะทำให้ตลับยืดหรือหดได้  มีผลทำให้เข็มที่หน้าปัดเปลี่ยนตำแหน่งด้วย เราสามารถอ่านค่าความดันอากาศได้จากเข็มชี้บนหน้าปัดซึ่งมีตัวเลขแสดงความดันอากาศ

แอลติมิเตอร์  (altimeter)

       แอลติมิเตอร์ ดัดแปลงมาจากแอนิรอยด์บารอมิเตอร์  ใช้สำหรับวัดความสูง โดยใช้ติดไว้บนเครื่องบินและติดตัวนักกระโดดร่มเพื่อบอกความสูง

บารอกราฟ  (barograph)

      บารอกราฟ  ดัดแปลงมาจากแอนิรอยด์บารอมิเตอร์  ใช้บันทึกความดันอากาศได้ต่อเนื่อง โดยแกนที่ขึ้นลงตามการบุบของตลับโลหะจะดันเข็มชี้ให้เคลื่อนที่

 

(ผู้สนใจ สามารถดาว์นโหลด ชุดฝึกฉบับเต็มได้ที่ ไฟล์)

[นพดล]

ขอบคุณ คุณครูไพวัลย์ มากครับ

[be]

ดีจัง ได้ความรู้ด้วยล่ะ

[...]

Goodๆๆๆๆๆ มาก

[แก้วตา]

ทำการบ้านเสร็จเลยดีค่ะ

[นนทกานต์]

ดีมากๆเลยคับได้ความรู้เยอะเลยคับ

[ภัทรพล]

จะสอบเเล้วหาอ่านที่ไหนก็ๆม่มีเลยหาทางgoogleเลยเจอครับสุดยอดมากเลย

[ณัฐณิชา สุวรรณภักดี]

[เนย]

ขอบคุณมากนะคะหาคำตอบตั้งนานพอมาเว็บนี้เเล้วรู้เลย ขอบคุณมากจริงๆค่ะ

[ศศิวิมล]

โหลดไฟล์ยังไงคะ โหลดไฟล์ไม่ได้เลย

[[email protected]]

สับสนมากคับคือบางอันก็บอกความดันอากาศยิ่งสูงยิ่งมากบางอันบอกยิ่งสูงยิ่งน้อยอธิบายให้เข้าใจหน่อยคับ

[วิ]

ขอบคุณคะคุณครู