หน่วยของความดันอากาศคืออะไร

จากบทความที่ผ่านมา เราพูดถึงเรื่อง อุปกรณ์ต่างๆในระบบนิวเมติก กันมาแล้ว ในบทความนี้จึงอยากนำเสนอเกี่ยวกับสิ่งหนึ่งที่ถือได้ว่าเป็นตัวแปรสำคัญ หรือเป็นหัวใจหลักในการทำงานของระบบนิวเมติก และเป็นสิ่งที่ระบบนิวเมติกจะขาดหรือมองข้ามไปไม่ได้เลย นั่นก็คือ ความดันลม

สารบัญ Show

ข้อใดคือหน่วยของความดันอากาศ
ความดัน 1 บรรยากาศมีค่าเท่าใด
ข้อใดเป็นหน่วยของความดัน
ความดันอากาศ หายังไง

ความดัน ( Pressure; P ) หมายถึง แรงกดดันบรรยากาศต่อพื้นที่ 1 หน่วยพื้นที่ เครื่องมือวัดความดันได้แก่ แมนนอมิเตอร์ (Manometer) บารอมิเตอร์ (Barometer) ใช้เป็นเกจ (Gauge) วัดความดัน

หน่วยวัดความดันทางเทคนิคหรือวัดเป็นบรรยากาศทางเทคนิค (At) หรือ Atmospherel มีหลายหน่วย เช่น กิโลปอนด์ต่อตารางเซนติเมตร (kp/cm2) หรือนิวตันต่อตารางเมตร (N/m2) หรือปอนด์ต่อตารางนิ้ว (lb/in2) หรือพาสคัล (Pascal) หรือกิโลกรัมแรงต่อตารางเซนติเมตร (kgf/cm2)

ความดันอากาศที่วัดเทียบกับสุญญากาศสัมบูรณ์เรียกว่า ความดันสัมบูรณ์ (Absolute Pressure)

ส่วนความดันอากาศที่วัดเทียบกับความดันอากาศ ความดันเกจ (Gauge Pressure) โดยทั่วไปจะใช้ความดันสัมบูรณ์ เมื่อใช่สมการ ด้านทฤษฎีทางนิวเมติก

ในขณะที่โดยปกติจะใช้ความดันสัมบูรณ์เมื่อสมการด้านทฤษฎีทางนิวเมติก ในขณะที่โดยปกติจะใช้ ความดันเกจแสดงค่าความดันอากาศ

ดังนั้นเกจวัดความดันจะแสดงค่าความดันที่เทียบกับความดันอากาศ ดังนั้นเกจวัดความดันจะแสดงค่าความดันที่เทียบกับความดันบรรยากาศซึ่งมีค่าเท่ากับ 0 (ศูนย์) กิโลกรัมแรงต่อตารางเซนติเมตร ซึ่งหน่วยของความดันจะมีดังนี้

ความดันบรรยากาศ Patm (Atmospheric Pressure) คือความดันสภาวะบรรยากาศปกติที่มีค่า เท่ากับ 1.013 บาร์ในระบบเอสไอ (S.I. System) หรือ 1.03 กิโลกรัมแรงต่อตารางเซนติเมตร (kgf/cm2) ในระบบเมตริก หรือ 14.7 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (lb/in2) ในระบบอังกฤษ ความดันที่เกิด ณ จุดต่าง ๆ บนผิวโลกจะแตกต่างกันตามระดับความสูงและภูมิอากาศ
ความดันสัมบูรณ์ Pabs (Absolute Pressure) คือความดันบรรยากาศตั้งแต่ความดันสุญญากาศถึงความดันเกจ
ความดันเกจ Pgage (Gauge Pressure) คือค่าที่อ่านได้จากเกจวัดความดันของของไหลที่ ต่อกับเกจและความดันบรรยากาศ เป็นความดันที่แสดงค่าสูงกว่าความดันบรรยากาศจะมีค่าเป็นศูนย์ในสภาวะปกติหรือความดันบรรยากาศ
ความดันสูญญากาศ Pvac (Vacumm Pressure) คือความดันจากความดันศูนย์สัมบูรณ์ (0 atm) หรือ (Absolute Zero Pressure) ไปจนถึงความดันบรรยากาศเป็นค่าซึ่งต่ำกว่าความดันบรรยากาศเกจวัดความดันมีค่าเป็นลบ
ความดันศูนย์สัมบูรณ์ Pabsz (Absolute Zero Pressure) คือความดันที่มีค่าเป็นศูนย์ซึ่งถือว่าความดันสัมบูรณ์ต่ำสุด

ความดันในระบบนิวเมติก

เหล่านี้ก็เป็นสิ่งสำคัญที่ผู้มีส่วนเกี่ยวข้อง หรือผู้ใช้งานในระบบนิวเมติกจำเป็นต้องทำความเข้่าใจและจดจำค่าต่างๆเหล่านี้ เพื่อลดข้อผิดพลาดในการปฏิบัติงาน และการเลือกใช้อุปกรณ์นิวเมติกต่างๆ ที่สามารถเกิดขึ้นได้

ช่วงนี้เราพูดถึงความดันของลมในระบบนิวเมติกบ่อย อย่างที่เราทราบกัน ลมหรือ ความดันในระบบนิวเมติก เป็นตัวกลางหรือเป็นหัวใจของระบบนิวเมติก ดังนั้นเราจึงควรทราบข้อมูล รวมถึงประเภทและความดันลมที่ใช้แต่ละระบบ เพื่อที่เราจะสามารถเลือกใช้หรือควบคุมความดันใน ระบบนิวเมติกให้เหมาะสมกับงานแต่ละประเภทได้อย่างถูกต้อง

ความดันลมอัดที่นำไปใช้ในในปัจจุบันแบ่งออกได้ 3 ระดับดังนี้

นิวแมติกส์ความดันต่ำ (Low Pressure pneumatics) ค่าความดันไม่เกิน 150 Kpa (1.5 bar ,21.75 psi) ใช้กับระบบฟลูอิดลอจิก (Fluid logic ) และระบบฟลูอิดิกส์ (Fluidics)
นิวแมติกส์ความดันปกติ (Normal Pressure Pneumatics)ใช้กับอุปกรณ์นิวแมติกส์อุตสาหกรรม มีค่าความดันอยู่ระหว่าง 150-1,600kPa (1.5 – 16 bar)
นิวแมติกส์ความดันสูง (High Pressure Pneumatics) ความดันตั้งแต่ 1,600 kPa (16 bar, 132 psi ) เหมาะกับงานชนิดพิเศษที่ต้องการความดันสูง ๆ เช่นหัวลมบังคับ (sensor) แต่ในปัจจุบันก็ได้นำมาใช้ร่วมกับนิวแมติกส์อุตสาหกรรม โดยนำมาใช้ในส่วนควบคุม เป็นต้น

ทั้ง 3 ระดับก็เป็นความดันในระบบนิวเมติก ที่เราสามารถเลือกใช้ให้เหมาะสมกับงานหรือโหลดในระบบที่เราออกแบบหรือปรับปรุงระบบเดิมได้ เพื่อความเหมาะสมกับการใช้งานที่สุด

ความดันอากาศ ความดันอากาศ (air pressure) หมายถึง แรงดันของอากาศ ซึ่งก็เป็นเรื่องของสมบัติของอากาศที่ต้องการที่อยู่ อากาศจะเคลื่อนที่โดยโมเลกุลของอากาศจะเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา เนื่องจากอยู่ในสถานะของแก๊ส อากาศจะเคลื่อนที่ไปทุกทิศทุกทางทำให้เกิดแรงที่เรียกว่า แรงดันอากาศ แรงดันอากาศจะขึ้นอยู่กับอิทธิพลของขนาดพื้นที่ อุณหภูมิ และอื่นๆ

การวัดความดันของอากาศ
การวัดความดันของอากาศ มีนักวิทยาศาสตร์ได้ทำการศึกษาค้นคว้าไว้จนสามารถสร้างเครื่องวัดความดันของอากาศได้
นักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเรื่องความดันของอากาศที่ควรรู้จักมี 2 ท่านด้วยกัน คือ กาลิเลโอ (Galileo) และเทอริเชลลี (Torricelli) โดยศึกษาพบว่า อากาศสามารถดันของเหลว เช่น น้ำหรือปรอทให้เข้าไปอยู่ในหลอดแก้วที่เป็นสุญญากาศได้ จึงนำความรู้ดังกล่าวมาประยุกต์ใช้สร้างเครื่องวัดความดันบรรยากาศที่มีชื่อเรียกว่า บารอมิเตอร์ (barometer) บารอมิเตอร์จะใช้ปรอทบรรจุไว้ภายในหลอดแก้วเนื่องจากมีคุณสมบัติที่ดีกว่าของเหลวอื่นๆ

ข้อควรทราบ
1. ความดัน 1 บรรยากาศ คือ ความดันของอากาศที่ทำให้ปรอทเคลื่อนสูงขึ้นไปได้ 76 เซนติเมตร หรือ 760 มิลลิเมตร
2. 1 บรรยากาศ มีค่าเท่ากับ 1,013.25 มิลลิบาร์
3.1,000 มิลลิบาร์ มีค่าเท่ากับ 1 บาร์
4.1 บรรยากาศ มีค่าเท่ากับ 1.013105 นิวตันต่อตารางเมตร
5.ในทางอุตุนิยมวิทยาจะใช้หน่วยของบารอมิเตอร์ เป็นนิ้ว มิลลิเมตร มิลลิบาร์ หรือบาร์
6. 1 นิ้ว มีค่าเท่ากับ 25.4 มิลลิเมตร
7.1 มิลลิบาร์ มีค่าเท่ากับ 0.02953 นิ้วของปรอท
8. 1 มิลลิบาร์ มีค่าเท่ากับ 0.750062 มิลลิเมตรของปรอท

เครื่องมือวัดความดันอากาศ
เครื่องมือที่ใช้วัดความดันของอากาศเราเรียกว่า บารอมิเตอร์ (barometer) เป็นเครื่องมือที่ทำให้ทราบว่า ณ บริเวณหนึ่ง บริเวณใดมีความกดของอากาศมากน้อยเท่าไร ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการทำงานของอุตุนิยมวิทยา ชนิดของบารอมิเตอร์มีดังต่อไปนี้
1. บารอมิเตอร์แบบปรอท (barometer) ประกอบด้วยหลอดแก้วยาวที่ปิดปลายด้านหนึ่งไว้ และทำให้เป็นสุญญากาศ นำไปคว่ำลงในอ่างที่บรรจุปรอทไว้ อากาศภายนอกจะกดดันให้ปรอทเข้าไปอยู่ในหลอดแก้วในระดับหนึ่งของหลอดแก้ว ระดับของปรอทจะเปลี่ยนแปลงไปตามความกดดันของอากาศ โดยความดัน 1 บรรยากาศจะดันปรอทให้สูงขึ้นไปได้ 76 เซนติเมตร หรือ 760 มิลลิเมตร

2. แอนนิรอยด์บารอมิเตอร์ (aneriod barometer) ชนิดไม่ใช้ปรอทหรือของเหลวแบบอื่นๆ เป็นบารอมิเตอร์ที่จะทำเป็นตลับโลหะแล้วนำเอาอากาศออกจนเหลือน้อย (คล้ายจะทำให้เป็นสุญญากาศ) เมื่อมีแรงจากอากาศมากดตลับโลหะ จะทำให้ตลับโลหะมีการเคลื่อนไหว ทำให้เข็มที่ติดไว้กับตัวตลับชี้บอกความกดดันของอากาศโดยทำสเกลบอกระดับความดันของอากาศไว้ แอนนิรอยด์บารอมิเตอร์ประดิษฐ์โดยวีดี (Vidi) ในปี พ.ศ. 2388 มีขนาดเล็กพกพาไปได้สะดวก

3. บารอกราฟ (barograph) เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการวัดความดันอากาศที่ใช้หลักการเดียวกับแอนนิรอยด์บารอมิเตอร์ แต่จะบันทึกความกดดันอากาศแบบต่อเนื่องลงบนกระดาษตลอดเวลาในลักษณะเป็นเส้นกราฟ

4. แอลติมิเตอร์ (altimeter) เป็นแอนนิรอยด์บารอมิเตอร์ ที่นำมาประยุกต์ให้ใช้ความกดดันของอากาศวัดระดับความสูง แอลติมิเตอร์เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการบิน เครื่องมือที่นักกระโดดร่มใช้เพื่อการกระโดดร่ม

ความชื้นสัมบูรณ์
ความชื้นสัมบูรณ์ หรือความชื้นแท้ (absolute humidity) เป็นความชื้นที่มีมวลของไอน้ำที่มีอยู่จริงในอากาศหนึ่งหน่วยปริมาตร ในเวลาใดเวลาหนึ่ง มีหน่วยในการวัดเป็นกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ความชื้นสัมบูรณ์ในอีกความหมายก็คือ ความหนาแน่นของไอน้ำ หรือปริมาณไอน้ำในอากาศ ความชื้นสัมบูรณ์จะมีค่าเท่ากับอัตราส่วนระหว่างมวลของไอน้ำที่มีจริงในอากาศ

ความชื้นสัมพัทธ์
ความชื้นสัมพัทธ์ (relative humidity) เป็นวิธีการวัดความชื้นโดยการเปรียบเทียบเป็นเปอร์เซ็นต์ ระหว่างความชื้นสัมบูรณ์หรือมวลของไอน้ำที่มีอยู่จริงในอากาศ กับมวลของไอน้ำที่อากาศจำนวนนั้นๆ จะมีได้อย่างเต็มที่ ณ อุณหภูมิและปริมาตรเดียวกัน

ความชื้นจำเพาะ
ความชื้นจำเพาะ (specific humidity) เป็นอัตราส่วนระหว่างมวลของไอน้ำมีหน่วยเป็นกรัมต่อมวลของอากาศทั้งหมด 1 กิโลกรัม

การวัดความชื้นในบรรยากาศ
การวัดความชื้นในบรรยากาศ เราจะวัดเป็นความชื้นสัมพัทธ์ด้วยเครื่องมือที่มีชื่อเรียกว่า ไฮโกรมิเตอร์ (hygrometer) ไฮโกรมิเตอร์แบ่งเป็นหลายชนิด
1. ไฮโกรมิเตอร์แบบกระเปาะเปียกกระเปาะแห้ง จะประกอบด้วยเทอร์มอมิเตอร์ 2 อัน โดยอันหนึ่งวัดอุณหภูมิตามปกติ อีกอันหนึ่งวัดอุณหภูมิในลักษณะที่เอาผ้ามาหุ้มกระเปาะ โดยให้ผ้าเปียกน้ำอยู่ตลอดเวลาเพื่อให้มีการระเหยของน้ำจากผ้า ทำให้ได้อุณหภูมิต่ำกว่า จากนั้นนำเอาอุณหภูมิไปใช้หาค่าความชื้นสัมพัทธ์ จากค่าความต่างของระดับอุณหภูมิของเทอร์มอมิเตอร์ทั้งสองโดยการอ่านค่าจากตารางสำเร็จรูป

2. ไซโครมิเตอร์ (psychrometer) คือ ไฮโกรมิเตอร์แบบกระเปาะแห้งและกระเปาะเปียกที่ติดตั้งอยู่บนแผงเป็นคู่ๆ แผงแกว่งไปมาได้ เพื่อให้เกิดการระเหยของน้ำที่กระเปาะเปียกทำให้การตรวจสอบทำได้เที่ยงตรงมากขึ้น
3. ไฮโกรมิเตอร์แบบเส้นผม (hair hygrometer) ทำจากสมบัติของเส้นผมที่ขึ้นอยู่กับความชื้น ถ้ามีความชื้นมากเส้นผมจะยืดตัวออกไป ถ้ามีความชื้นน้อยเส้นผมจะหดตัว
4. ไฮโกรกราฟ (hygrograph) จะเป็นไฮโกรมิเตอร์แบบเส้นผมที่มีการบันทึกค่าความชื้นต่อเนื่องกันด้วยกราฟลงบนกระดาษ

หน่วยที่ใช้วัดอุณหภูมิที่นิยมกันอย่างแพร่หลายคือ องศาเซลเซียส ( ํC) องศาฟาเรนไฮต์ ( ํF) และเคลวิน (K) โดยกำหนดว่า อุณหภูมิที่เป็นจุดเยือกแข็งของน้ำบริสุทธิ์ คือ 0 องศาเซลเซียส หรือ 32 องศาฟาเรนไฮต์ หรือ 273 เคลวิน และอุณหภูมิที่เป็นจุดเดือดของน้ำบริสุทธิ์ คือ 100 องศาเซลเซียส หรือ 212 องศาฟาเรนไฮต์ หรือ 373 เคลวิน

ข้อใดคือหน่วยของความดันอากาศ

ความดันบรรยากาศ มักจะเขียนย่อว่า atm อาจเรียกว่า standard atmosphere ความดัน 1 atm คือ ความดันบรรยากาศโดยเฉลี่ย บนผิวโลก วัดที่ระดับน้ำทะเล มีค่าเท่ากับ 760 mmHg หรือ 101.325 kPa (kilo Pascal) atmospheric pressure (1 Atm.)

ความดัน 1 บรรยากาศมีค่าเท่าใด

อุณหภูมิและความดันมาตรฐาน (Standard Temperature and Pressure, STP) ความดันมาตรฐาน = 1 atm หรือ 1.013 × 105 Pa หรือ 101.3 kPa อุณหภูมิมาตรฐาน = 0°C หรือ 273.15 K. 2. กฎของบอยล์

ข้อใดเป็นหน่วยของความดัน

P = F/A. ความดันเกิดจากพลังงานจลน์ของโมเลกุลที่พุ่งเข้าชนพื้นผิว ปัจจัยที่มีผลต่อความดัน ได้แก่ อุณหภูมิ และความหนาแน่นของของเหลวหรือแก๊ส หน่วยของความดัน หน่วยวัดความดัน ในระบบ SI เป็น N/m² หรือ Pascal (Pa) : 1 Pa = 1 N/m.