7 thermounit2

หน่วยท่ี 2 ความดันและการวดั ความดัน คาชี้แจงการจดั การเรียนการสอนของหน่วยท่ี 2 1. หน่วยท่ี 2 เร่ือง ความดนั และการวดั ความดนั ใชเ้ วลาจานวน 3 ชวั่ โมง 2. ใชแ้ ผนการจดั การเรียนรู้ท่ี 3 โดยมกี ิจกรรมหลกั ๆ ดงั น้ี 2.1 ทดสอบความรู้ก่อนเรียนหน่วยท่ี 2 2.2 จดั กิจกรรมการเรียนการสอนตามแผนการจดั การเรียนรู้ที่ 3 2.3 ผเู้ รียนทาบตั รกิจกรรมที่ 2 2.4 ผเู้ รียนทาแบบฝึกหดั หน่วยท่ี 2 ทุกขอ้ 2.5 สรุปบทเรียนหน่วยท่ี 2 โดยใชส้ ่ือคอมพวิ เตอร์ PowerPoint หน่วยท่ี 2 เรื่อง ความดนั และการวดั ความดนั 2.6 ทดสอบความรู้หลงั เรียนหน่วยที่ 2

40 รหัสวชิ า 3100-0111 จานวน 3 ช่ัวโมง แผนการจดั การเรียนรู้ที่ 3 ช่ือวชิ า เทอร์โมไดนามกิ ส์ หน่วยที่ 2 เร่ือง ความดันและการวดั ความดนั หวั ข้อเรื่อง 1. ความหมายของความดนั 2. หลกั การเกิดความดนั 3. การคานวณหาค่าความดนั สาระสาคญั ความดนั หมายถึง ผลท่ีเกิดข้ึนจากแรงท่ีกระทาในแนวที่ต้งั ฉากกบั พ้ืนท่ีหนา้ ตดั ต่อหน่ึง หน่วยพ้นื ท่ี ความดนั บรรยากาศ หมายถึง ปริมาณของน้าหนกั อากาศที่กระทาต่อพ้ืนที่หน้าตดั ต่อหน่ึง หน่วยพ้ืนที่ ความดนั เกจ หมายถึง ค่าความดนั ที่อ่านไดจ้ ากเครื่องมือวดั ความดนั ซ่ึงอาจจะมคี ่าสูงกว่า หรือต่ากว่าความดนั บรรยากาศกไ็ ด้ ความดนั สมั บูรณ์ หมายถึง ค่าความดนั ที่ไดจ้ ากความดนั เกจรวมกบั ความดนั บรรยากาศ จุดประสงค์เชิงพฤตกิ รรม 1. บอกความหมายของความดนั ได้ 2. อธิบายหลกั การเกิดความดนั ได้ 3. คานวณหาค่าความดนั บรรยากาศได้ 4. คานวณหาค่าความดนั ท่ีวดั จากเครื่องมือวดั ความดนั ได้ กจิ กรรมการเรียนการสอน ข้ันนาเข้าสู่บทเรียน 1. ทบทวนความรู้ในหน่วยท่ี 1 และแจง้ ผลสมั ฤทธ์ิการทาแบบทดสอบหน่วยที่ 1 2. ทดสอบความรู้ก่อนเรียนหน่วยท่ี 2 3. ผูส้ อนสนทนาซักถามความรู้ของผูเ้ รียนเก่ียวกับความรู้ด้านความดันและการวดั ความดนั เพ่ือนาเขา้ สู่บทเรียน

41 ข้ันดาเนนิ การสอน 1. แจง้ จุดประสงคเ์ ชิงพฤติกรรมแก่ผเู้ รียน 2. ใหผ้ เู้ รียนแต่ละกลุ่มศึกษาใบความรู้หน่วยท่ี 2 เรื่อง ความดนั และการวดั ความดนั และ มอบหมายใหแ้ ต่ละกลุ่มรับผดิ ชอบสรุปเน้ือหากล่มุ ละ 1 ประเด็นลงในบตั รกิจกรรมท่ี 2 3. ใหผ้ เู้ รียนแต่ละกล่มุ สรุปเน้ือหาที่กลุ่มรับผดิ ชอบและร่วมกนั อภิปราย 4. ผเู้ รียนสลบั กนั ตรวจและใหค้ ะแนนบตั รกิจกรรมท่ี 2 5. ผสู้ อนสรุปเสริมดว้ ยสื่อแผ่นภาพท่ี 2.1 และนาเกจวดั ความดนั ให้ผเู้ รียนดูพร้อมท้ัง สาธิตวิธีการวัดความดัน เปิ ดโอกาสให้ผูเ้ รียนได้แสดงออก ซักถาม ตอบปัญหาและแสดง ความคิดเห็น โดยผสู้ อนสงั เกตพฤติกรรมการแสดงออกและการมีส่วนร่วม 6. ผเู้ รียนทาแบบฝึกหดั หน่วยท่ี 2 ร่วมกนั เฉลยและใหค้ ะแนนตามเกณฑท์ ี่กาหนด ข้นั สรุป 1. ผสู้ อนสรุปบทเรียนโดยใชส้ ื่อคอมพิวเตอร์ PowerPoint หน่วยท่ี 2 เร่ือง ความดนั และ การวดั ความดนั 2. ผเู้ รียนทาแบบทดสอบหลงั เรียนหน่วยท่ี 2 3. ผสู้ อนมอบหมายงานใหศ้ ึกษาเน้ือหาหน่วยที่ 3 เร่ืองอุณหภูมแิ ละความร้อนในหวั ขอ้ อณุ หภูมิ และคน้ ควา้ เพมิ่ เติมจากแหลง่ ความรู้อน่ื ส่ือ/โสต/นวตั กรรม 1. ใบความรู้หน่วยท่ี 2 2. สื่อแผน่ ภาพท่ี 2.1 3. สื่อคอมพิวเตอร์ PowerPoint หน่วยท่ี 2 4. ส่ือเกจวดั ความดนั 5. บตั รกิจกรรมที่ 2 6. เครื่องเสียง 7. เครื่องคอมพิวเตอร์ 8. เคร่ืองฉายทึบแสง 9. เครื่องฉายภาพ การวดั ผลประเมนิ ผล 1. คะแนนจากแบบฝึกหดั 2. คะแนนจากบตั รกิจกรรม 3. คะแนนจากแบบทดสอบ

42 การวดั ผลประเมนิ ผล(ต่อ) 4. คะแนนจากแบบสงั เกตพฤติกรรม บันทึกการสอน ผลการใช้แผนการจดั การเรียนรู้ ระยะที่ใชส้ อน  พอดี  มาก  นอ้ ย เน้ือหา  เหมาะสม  มาก  นอ้ ย  ยาก  ง่าย ผลการเรียนของผ้เู รียน การมีส่วนร่วม  มาก  ปานกลาง  นอ้ ย ความเขา้ ใจเน้ือหา  มาก  ปานกลาง  นอ้ ย ผลสมั ฤทธ์ิทางการเรียน  สูง  ปานกลาง  ต่า ผลการสอนของครู กิจกรรมการสอน  เป็นไปตามกิจกรรม  ไม่เป็นไปตามกิจกรรม ผลสมั ฤทธ์ิทางการสอน  สูง  ปานกลาง  ต่า ปัญหา/อปุ สรรคและข้อเสนอแนะ 1. เน้ือหาเหมาะสมกบั เวลาแต่ในส่วนของเครื่องมือวดั ความดนั ไดย้ กตวั อย่างให้ ผเู้ รียนเห็นพอสงั เขป และแนะนาเอกสารที่จะไปศกึ ษาเพิ่มเติมใหผ้ เู้ รียน 2. เน้ือหาเร่ิมมีการคานวณและจากการตรวจสอบเบ้ืองต้น ผูเ้ รียนยงั ขาดทักษะ เก่ียวกบั การยา้ ยขา้ งสมการในส่วนน้ีไดจ้ ดั ทาบทเรียนเสริมใหก้ บั ผเู้ รียนไปศกึ ษาเพ่มิ เติมดว้ ยตนเอง

43 แบบทดสอบก่อนเรียน หน่วยท่ี 2 ความดันและการวดั ความดนั คาชีแ้ จง ใหเ้ ลือกคาตอบท่ีถกู ตอ้ งท่ีสุดแลว้ ทาเครื่องหมาย  ลงในกระดาษคาตอบ 1. ขอ้ ใดคือความหมายของความดนั ก. แรงท่ีกระทากบั พ้นื ท่ี ข. แรงท่ีกระทาในแนวต้งั ฉาก ค. แรงท่ีกระทาในแนวต้งั ฉากกบั พ้นื ที่ ง. แรงท่ีกระทาในแนวขนานกบั พ้นื ที่ 2. เม่อื นาของเหลวบรรจุในภาชนะจะเกิดความดนั ข้ึนจากสาเหตุขอ้ ใด ก. น้าหนกั ข. พ้นื ท่ี ค. อณุ หภูมิ ง. ขนาดของภาชนะ 3. ที่ความดนั บรรยากาศถา้ ใชบ้ ารอมเิ ตอร์ปรอทวดั ค่าความดนั ปรอทจะข้ึนสูงเท่าไร ก. 700 mm ข. 750 mm ค. 760 mm ง. 780 mm 4. ถา้ ใชบ้ ารอมเิ ตอร์น้าวดั ความดนั บรรยากาศ ปรากฏว่าน้าในบารอมเิ ตอร์ข้ึนสูง 1.2 m อยากทราบว่าค่าความดนั เท่ากบั เท่าไร ก. 11772 kN/m2 ข. 12.0 kN/m2 ค. 1200 kN/m2 ง. 11.772 kN/m2 5. ค่าความดนั ท่ีอา่ นไดจ้ ากเคร่ืองมอื วดั คือขอ้ ใด ก. ความดนั บรรยากาศ ข. ความดนั เกจ ค. ความดนั สมั บูรณ์ ง. ความดนั ของเครื่องมือวดั 6. ใชแ้ มนอมิเตอร์ปรอทอยา่ งง่ายวดั ค่าความดนั ในท่อปรากฏว่าความดนั ในท่อดนั ใหป้ รอทดา้ น ที่ต่อกบั ท่อต่าจากดา้ นท่ีต่อกบั บรรยากาศ 0.2 m ขณะน้นั ความดนั ในท่อเท่ากบั เท่าไร ก. 26.68 kN/m2 ข. 2668 kN/m2 ค. 1.96 kN/m2 ง. 1962 kN/m2

44 ใบความรู้ หน่วยที่ 2 ความดนั และการวดั ความดัน 2.1 ความหมายของความดนั ความดนั (Pressure) หมายถงึ ผลท่ีเกิดข้ึนจากแรงท่ีกระทาในแนวที่ต้งั ฉากกบั พ้นื ท่ีหนา้ ตดั ต่อหน่ึงหน่วยพ้ืนที่ เช่น เมื่อออกแรงกดที่พ้ืนท่ีหน้าตัดของลูกสูบก็จะเกิดแรงดันข้ึนภายใน กระบอกสูบรายละเอียดดงั รูปที่ 2-1 แรง(F) จากนิยามดงั กลา่ ว ถา้ F เป็นแรงทก่ี ระทาต้งั ฉากกบั พ้ืนท่ี A และถา้ แรงน้ีกระจายเท่ากนั ตลอดพ้ืนที่แลว้ ความดนั P ทีก่ ดบนพน้ื ที่น้นั สามารถหาไดจ้ าก ความดัน(P) สมการ (2-1) P = AF ถา้ P คือ ความดนั (N/m2, Pa) F คือ แรงต้งั ฉาก (N) A คือ พ้นื ท่ี (m2) รูปท่ี 2-1 ความดนั ที่เกิดจากการกระทาของแรง สาหรับหน่วยของความดนั ในหน่วยต่างๆ มีความสมั พนั ธก์ นั ดงั น้ี 1 pascal (Pa) = 1 N/m2 1 bar = 105 Pa = 0.1 MPa = 100 kPa 1 atm = 101352 Pa = 101.325 kPa = 1.01325 bar = 760 mmHg การเกิดความดนั เนื่องจากแรงมากระทากับวตั ถุหรือช้ินงานทว่ั ไปก็เป็ นไปตามลกั ษณะ ที่กลา่ วมาดา้ นบน นอกจากน้นั ไมว่ ่าจะมแี รงกระทากบั วตั ถุหรือช้ินงานในรูปแบบอ่ืนก็สามารถหา ค่าความดนั ไดจ้ ากสมการเดิมเช่นกนั เช่น แรงในกระบอกสูบกระทาต่อลูกสูบแลว้ ของไหลกจ็ ะมี ความดนั เกิดข้ึน เท่ากบั F/A เช่นกนั แต่ไมเ่ หมอื นกบั กรณีของแข็งซ่ึงแรงจะส่งผา่ นเขา้ ไปในแนวที่ แรงกระทาน้ัน ถา้ ในของไหลความดนั จะเกิดข้ึนทุกทิศทางในกระบอกสูบ ดงั น้ัน ภาชนะใดๆ ที่มขี องไหลภายใตค้ วามดนั บรรจุอยู่ จะตอ้ งแขง็ แรงทนทานต่อความดนั ไดท้ ุกทิศทาง

45 ตวั อย่าง 2−1 แรง 7.5 kN กระทาต่อลูกสูบขนาดเสน้ ผา่ นศูนยก์ ลาง 100 mm อยา่ งสม่าเสมอ จงหา ความดนั ที่กระทาบนลูกสูบ วธิ ีทา จากสมการ P = AF กาหนดใหแ้ รง (F) = 7.5 kN โจทยไ์ ม่กาหนดค่าพ้ืนที่ของลูกสูบ ดงั น้ันตอ้ งหาค่าพ้ืนที่ก่อนโดยเปลี่ยนขนาดเส้น ผา่ นศนู ยก์ ลาง 100 mm เป็น 0.1 m พ้นื ท่ี (A) = 4d2 = π4 x 0.12 = 7.85 x 10−3 m2 7.5 แทนค่า P = 7.85 x10−3 ความดนั 955.41 kN/m2 ตอบ 2.2 ความดนั ที่เกดิ จากของเหลวบรรจุในภาชนะ เมื่อของเหลวบรรจุอยู่ในภาชนะก็จะเกิดความดนั อนั เน่ืองมาจากน้าหนักของของเหลว น้นั ๆ โดยค่าความดนั จะเกี่ยวขอ้ งกบั ชนิดของของเหลวอนั ส่งผลถึงค่าความหนาแน่น ค่าความสูง ของของเหลวในภาชนะ และค่าแรงโนม้ ถ่วงของโลก รายละเอยี ดดงั รูปที่ 2-2 ถา้ ของเหลวบรรจุในภาชนะเปิ ดดงั รูป จะทาใหเ้ กิดความดนั ท่ีกน้ ของภาชนะ ของเหลว ความดนั ความสูง (h) ในทิศทางต้งั ฉากกบั บริเวณผวิ ดา้ นลา่ ง ของภาชนะเมื่อมวลของของเหลวใน ภาชนะทรงกระบอก รูปที่ 2-2 ความดนั ที่เกิดจากน้าหนกั ของของเหลว m = v และ V = Ah จากสมการ P = AF = mAg P = Vg = Ahg = gh A A ดงั น้นั ค่าความดนั สามารถหาไดจ้ ากสมการ P = gh (2-2)

46 เมื่อ  คือ ความหนาแน่น (kg/m3), h คือ ความสูง (m) และ g คือ แรงโน้มถ่วงของโลก กาหนดให้ เท่ากบั 9.81 m/s2 ค่าความหนาแน่นของของเหลวแต่ละชนิดจะไม่เท่ากนั เช่น น้ามคี ่าความหนาแน่น เท่ากบั 1000 kg/m3 หรือปรอทมีค่าความหนาแน่น เท่ากบั 13.6 x 1000 kg/m3 สาหรับของเหลวชนิดอืน่ ค่า ความหนาแน่นจะเปลี่ยนไป แต่ถา้ นามาเปรียบเทียบกับน้าเราเรียกว่า ค่าความถ่วงจาเพาะ เช่น ของเหลวชนิดหน่ึงมีค่าความถ่วงจาเพาะเท่ากบั 0.8 แสดงว่าค่าความหนาแน่นของของเหลวชนิด น้นั มคี ่า เท่ากบั 0.8 x 1000 = 800 kg/m3 ตัวอย่าง 2−2 น้ ามันชนิดหน่ึงมีความหนาแน่น 800 kg/m3 บรรจุอยู่ในภาชนะลึก 2 m จงหาค่า ความดนั ท่ีความลึกน้ี วธิ ีทา จากสมการ P = ρgh แทน ค่า = 800 x 9.81 x 2 = 15696 ค่าความดนั 15.696 ตอบ 2.3 ความดันบรรยากาศ ความดันเกจ และความดันสัมบูรณ์ 2.3.1 ความดันบรรยากาศ (Atmospheric pressure) คือ ปริมาณของน้าหนกั อากาศท่ีกระทา ต่อพ้ืนที่หน้าตดั ต่อหน่ึงตารางหน่วย ซ่ึงจะแปรค่าตามความสูงจากผิวโลกที่เพ่ิมข้ึน ในการหา ค่าความดนั บรรยากาศจะใชเ้ คร่ืองมอื วดั ความดนั ท่ีเรียกว่า บารอมเิ ตอร์ (Barometer) รูปที่ 2-3 แสดงหลกั การทางานของบารอมิเตอร์ ท่ีมา : ดดั แปลงจาก http://www.atmos.washington.edu

47 จากรูปนาท่อปลายปิ ดดา้ นหน่ึงและปลายเปิ ดอีกดา้ นหน่ึงซ่ึงเรียกวา่ บารอมเิ ตอร์ ทาใหใ้ น ท่อเป็นสุญญากาศแลว้ นาไปจุ่มในของเหลว ซ่ึงส่วนมากจะใชป้ รอทเน่ืองจากค่าความหนาแน่นมาก อนั ส่งผลถงึ ความสูงของของเหลวในหลอดแกว้ ถา้ ความดนั ตอนน้นั มคี ่า 1.01325 x 105 N/m2 และ ค่าแรงโน้มถ่วงของโลกมีค่า 9.81 m/s2 ความดนั บริเวณผวิ ของของเหลวจะกดให้ของเหลวข้ึนใน หลอดแกว้ ซ่ึงสามารถหาค่าความสูงไดโ้ ดย จากสมการ P = ρgh ดงั น้นั P h = ρg = 13.6 x1100103025x 9.81 = 0.760 m น่ันคือความสู งของปรอทในหลอดแก้วเม่ือความดัน 1.01325 x 105 N/m2 หรื อ 101325 N/m2 (ความดนั บรรยากาศปกติ) เท่ากบั 0.760 m หรือ 760 mm หรือเรียกว่า 760 มม.ของ ปรอท ในทานองเดียวกนั ถา้ ค่าความดนั บรรยากาศเปล่ียนแปลงไปกส็ ามารถใชบ้ ารอมเิ ตอร์วดั หาค่า โดยการวดั ค่าความสูงของปรอทหรือของเหลวที่บรรจุในบารอมเิ ตอร์ แลว้ นาไปคานวณหาค่าความ ดนั ตามสมการ P = ρgh เช่นเดียวกนั ตวั อย่าง 2−3 บารอมเิ ตอร์ปรอทข้ึนสูง 765 mm ความดนั บรรยากาศมีค่าเท่าไร ถา้ ค่าความหนาแน่น ของปรอท 13.6 x 1000 kg/m3 วธิ ที า จากสมการ P = ρgh แทนค่า = 13.6 x 1000 x 9.81 x 0.765 = 102063.24 N/ m2 หรือ = 102.063 kN/ m2 ตอบ 2.3.2 ความดันเกจ (Gauge pressure) หมายถึง ค่าความดนั ที่อ่านไดจ้ ากเคร่ืองมือวดั ความ ดนั ซ่ึงอาจจะมีค่าสูงกวา่ หรือต่ากวา่ ความดนั บรรยากาศกไ็ ด้ เครื่องมือวดั ค่าความดนั มีหลายแบบ ดว้ ยกนั แต่เคร่ืองมือวดั ค่าความดนั ที่เรียกว่า แมนอมิเตอร์ก็เป็ นที่นิยมแพร่หลายแบบหน่ึงซ่ึงมี หลกั การทางานดงั น้ี แมนอมิเตอร์ (Manometer) เป็ นเครื่องมือวดั ความดนั ของของไหลในภาชนะ ซ่ึงมีหลาย แบบแต่ถา้ เป็นแมนอมิเตอร์อยา่ งง่ายจะใชข้ องเหลวบรรจุท่อที่งอเป็นรูปตวั ยู ดงั รูปที่ 2-4 ปลายขา้ ง หน่ึงอยกู่ บั ภาชนะที่ตอ้ งการวดั ของไหลในภาชนะจะดนั ของเหลวท่ีบรรจุในท่อใหส้ ูงหรือต่า ทาให้

48 เราทราบความดนั ของของไหลในภาชนะโดยคานวณจากความแตกต่างของระดบั ของของเหลวที่ บรรจุในหลอดแกว้ ซ่ึงสามารถหาไดจ้ ากสมการ ความดนั เกจของของไหล = gh เม่อื h คือ ความสูงอนั เกิดจากความแตกต่างของของไหลในท่อ (ก) (ข) (ค) รูปที่ 2-4 แสดงหลกั การทางานของแมนอมเิ ตอร์อยา่ งง่าย ที่มา : ดดั แปลงจาก http://www.chem.ufl.edu จากรูปท่ี 2-4 (ก) เมื่อความสูงของของเหลวในท่อสูงเท่ากนั แสดงว่าความดนั ในอุปกรณ์ เท่ากบั ความดนั บรรยากาศตอนน้นั จากรูปท่ี 2-4 (ข) เม่ือความสูงของของเหลวด้านที่ต่อกบั อุปกรณ์สูงกว่าด้านที่ต่อกับ บรรยากาศ = h แสดงว่าความดนั ในอุปกรณ์ต่ากว่าบรรยากาศ ซ่ึงมคี ่า = ρgh มคี ่าเป็นสุญญากาศ จากรู ปท่ี 2-4 (ค) เม่ือความสูงของของเหลวดา้ นที่ต่อกับอุปกรณ์ ต่ากว่าด้านท่ีต่อกับ บรรยากาศ = h แสดงวา่ ความดนั ในอุปกรณ์สูงกว่าบรรยากาศ ซ่ึงมีค่า = ρgh เช่นเดียวกนั 2.3.3 ความดันสัมบูรณ์ (Absolute pressure) หมายถงึ ค่าความดนั ท่ีไดจ้ ากความดนั เกจรวม กบั ความดนั บรรยากาศ เช่น กรณีที่ความดนั ที่วดั ไดจ้ ากเกจเท่ากบั ความดนั บรรยากาศ ความดนั สัมบูรณ์ = ความดนั บรรยากาศ กรณีที่ความดนั ที่วดั ได้จากเกจต่ากว่าความดันบรรยากาศ หรื อความดันสุญญากาศ ความดนั สมั บูรณ์ = ความดนั บรรยากาศ − ความดนั เกจ หรือ Pabs = ความดนั บรรยากาศ −gh กรณีท่ีความดนั ที่วดั ไดจ้ ากเกจมากกว่าความดนั บรรยากาศ ความดนั สมั บูรณ์ = ความดนั บรรยากาศ + ความดนั เกจ หรือ Pabs = ความดนั บรรยากาศ + gh

49 ตวั อย่าง 2 −4 ใช้แมนอมิเตอร์อย่างง่ายวดั ความดนั ในภาชนะปรากฏว่าความสูงของปรอทใน แมนอมิเตอร์สูงต่างกัน 260 mm เหนือบรรยากาศ จงหาความดนั เกจ และความดันสัมบูรณ์ใน ภาชนะเม่ือความหนาแน่นของปรอท 13.6 x 103 kg/m3 และความดนั บรรยากาศ 1.01325 x 105 N/m2 วธิ ที า สมการหาความดนั เกจจากแมนอมิเตอร์ = gh = (13.6 x 103 x 9.81 x 0.260) ความดนั เกจ = 34688.16 N/m2 ตอบ หาความดนั สมั บูรณ์ = ความดนั บรรยากาศ + ความดนั เกจ = (1.01325 x 105) + 34688.16 ความดนั สมั บูรณ์ = 136013.16 N/m2 ตอบ

50 บตั รกิจกรรมท่ี 2 หน่วยที่ 2 ความดนั และการวดั ความดนั คาชี้แจง ให้นักศึกษาจัดกลุ่มและร่วมกันสรุปเน้ือหากลุ่มละ1 ประเด็นตามหัวข้อเรื่ อง คือ 1. ความหมายของความดนั 2. ความดนั ที่เกิดจากของเหลวบรรจุในภาชนะ 3. ความดนั บรรยากาศ และหลกั การของบารอมิเตอร์ 4. ความดนั เกจและหลกั การของแมนอมิเตอร์อยา่ งง่าย 5.ความดัน สมั บูรณ์ และจดั ตวั แทนกลมุ่ นาเสนอผลงานและร่วมอภิปราย เนื้อหาท่ไี ด้รับมอบหมาย.................................................................................................................... เนอ้ื หาทสี่ รปุ รปู ประกอบ ...................................................................................... ...................................................................................... ...................................................................................... ...................................................................................... ...................................................................................... ...................................................................................... ...................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ...................................................................................... ช่ือ.........................................................................รหสั ประจาตวั .............................หอ้ ง....................

51 แบบฝึ กหัดหน่วยที่ 2 ความดนั และการวดั ความดนั คาชี้แจง จงแสดงวธิ ีทาเพ่อื ใหไ้ ดค้ าตอบที่ถูกตอ้ งดา้ นล่างโจทยท์ ี่กาหนดให้ 1. ลูกสูบมีพ้ืนที่หนา้ ตดั 0.005 m2 เม่ือออกแรง 200 N กระทาในแนวต้ังฉากกบั พ้ืนท่ีหน้าตดั จะ เกิดความดนั เท่าไร ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 2. น้ามีค่าความหนาแน่น 1000 kg/m3 บรรจุในภาชนะสูง 0.20 m อยากทราบว่าความดนั ท่ีเกิดข้ึน เนื่องจากน้าหนกั ของน้าท่ีกระทากบั กน้ ของภาชนะมีค่าเท่าไร ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................

52 3. ใช้บารอมิเตอร์ปรอทวดั ความดันบรรยากาศปรากฏว่าปรอทข้ึนสูง 675 mm เมื่อปรอทมี ความหนาแน่น 13.6 x 103 kg/m3 อยากทราบวา่ ขณะน้นั ค่าความดนั บรรยากาศมีค่าเท่าไร ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ........................................................................................................................................................... ………………………………………………………………………………………………………. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 4. น้ามนั ชนิดหน่ึงบรรจุในภาชนะเม่ือใชแ้ มนอมเิ ตอร์อย่างง่ายวดั ความดนั ปรากฏว่า ระดบั ของ ปรอทในแมนอมิเตอร์ดา้ นที่ต่อกบั ภาชนะสูงกว่าดา้ นที่ต่อกบั บรรยากาศ 250 mm จงหาความดนั ของน้ามนั ในภาชนะ และเมื่อกาหนดให้ความดันบรรยากาศขณะน้ันเท่ากบั 101325 N/m2 อยาก ทราบว่าค่าความดนั สมั บูรณ์มีค่าเท่าไร ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................

53 ส่ือคอมพวิ เตอร์ PowerPoint หน่วยท่ี 2 ความดนั และการวดั ความดนั คาชี้แจง 1. ใส่แผน่ ซีดีในเคร่ืองคอมพวิ เตอร์จะปรากฏเมนูหลกั ใหท้ าการคลกิ เลอื กหวั ขอ้ 2. ความดนั และการวดั ความดนั 2. ความดันและการวดั ความดนั 2. โปรแกรมจะนาเสนอรายละเอยี ดในการสรุปหน่วยที่ 2 จานวน 13 เฟรม การนาเสนอ ภาพโดยการคลิกเมาท์ สื่อคอมพิวเตอร์ PowerPoint วชิ าเทอร์โมไดนามกิ ส์ 3100-0111 หน่วยท่ี 2 ความดนั และการวดั ความดนั นายธวชั ไชย ลมิ้ สุวรรณ วทิ ยาลยั เทคนิคสุราษฎร์ธานี 3. รายละเอียดท้งั 13 เฟรม ปรากฏอยใู่ นภาคผนวก ค−2

54 แบบทดสอบหลงั เรียน หน่วยที่ 2 ความดนั และการวดั ความดัน คาชีแ้ จง ใหเ้ ลือกคาตอบท่ีถกู ตอ้ งท่ีสุดแลว้ ทาเครื่องหมาย  ลงในกระดาษคาตอบ 1. ถา้ ใชบ้ ารอมิเตอร์น้าวดั ความดนั บรรยากาศ ปรากฏวา่ น้าในบารอมเิ ตอร์ข้ึนสูง 1.2 m อยากทราบว่าค่าความดนั เท่ากบั เท่าไร ก. 11772 kN/m2 ข. 1200 kN/m2 ค. 12.0 kN/m2 ง. 11.772 kN/m2 2. ขอ้ ใดคือความหมายของความดนั ก. แรงท่ีกระทากบั พ้นื ท่ี ข. แรงท่ีกระทาในแนวขนานกบั พ้ืนที่ ค. แรงท่ีกระทาในแนวต้งั ฉาก ง. แรงท่ีกระทาในแนวต้งั ฉากกบั พ้ืนที่ 3. ใชแ้ มนอมเิ ตอร์ปรอทอยา่ งง่ายวดั ค่าความดนั ในท่อปรากฏว่าความดนั ในท่อดนั ใหป้ รอทดา้ น ที่ต่อกบั ท่อต่าจากดา้ นทต่ี ่อกบั บรรยากาศ 0.2 m ขณะน้นั ความดนั ในท่อเท่ากบั เท่าไร ก. 1.96 kN/m2 ข. 2668 kN/m2 ค. 26.68 kN/m2 ง. 1962 kN/m2 4. เมื่อนาของเหลวบรรจุในภาชนะจะเกดิ ความดนั ข้ึนจากสาเหตุขอ้ ใด ก. พ้นื ท่ี ข. น้าหนกั ค. อณุ หภูมิ ง. ขนาดของภาชนะ 5. ค่าความดนั ที่อา่ นไดจ้ ากเครื่องมอื วดั คือขอ้ ใด ก. ความดนั เกจ ข. ความดนั สมั บูรณ์ ค. ความดนั บรรยากาศ ง. ความดนั ของเคร่ืองมือวดั 6. ที่ความดนั บรรยากาศถา้ ใชบ้ ารอมิเตอร์ปรอทวดั ปรอทจะข้ึนสูงเท่าไร ก. 750 mm ข. 760 mm ค. 700 mm ง. 780 mm

55 แบบเฉลยแบบฝึ กหัด หน่วยที่ 2 ความดนั และการวดั ความดนั 1. ลูกสูบมีพ้ืนท่ีหน้าตดั 0.005 m2 เม่ือออกแรง 200 N กระทาในแนวต้งั ฉากกบั พ้ืนท่ีหน้าตดั จะ เกิดความดนั เท่าไร คาตอบ โจทยใ์ หห้ าความดนั โจทยก์ าหนดให้ A = 0.005 m2 จากสมการ F = 200 N P = AF = 02.00005 = 40000 N/m2 ความดนั เกิดข้ึน 40000 N/m2 ตอบ ( 1 คะแนน) 2. น้ามีค่าความหนาแน่น 1000 kg/m3 บรรจุในภาชนะสูง 0.20 m อยากทราบว่าความดนั ที่เกิดข้ึน เน่ืองจากน้าหนกั ของน้าที่กระทากบั กน้ ของภาชนะมีค่าเท่าไร คาตอบ โจทยใ์ หห้ าความดนั โจทยก์ าหนดให้  = 1000 kg/m3 g = 9.81 m/s2 h = 0.20 m จากสมการ P =  gh = 1000 x 9.81 x 0.20 = 1962 N/m2 ความดนั เกิดข้ึน 1962 N/m2 ตอบ ( 1 คะแนน)

56 3. ใช้บารอมิเตอร์ปรอทวัดความดันบรรยากาศปรากฏว่าปรอทข้ึนสูง 675 mm เม่ือปรอท มคี วามหนาแน่น 13.6 x 103 kg/m3 อยากทราบว่าขณะน้นั ค่าความดนั บรรยากาศมคี ่าเท่าไร คาตอบ โจทยใ์ หห้ าความดนั บรรยากาศ โจทยก์ าหนดให้  = 13.6 x 103 kg/m3 g = 9.81 m/s2 h = 0.675 m จากสมการ P = gh (1 คะแนน) = 13.6 x 103 x 9.81 x 0.675 = 90055.8 N/m2 ความดนั บรรยากาศ 90.0558 kN/m2 ตอบ (1 คะแนน) 4. น้ามนั ชนิดหน่ึงบรรจุในภาชนะเม่ือใชแ้ มนอมิเตอร์อยา่ งง่ายวดั ความดนั ปรากฏวา่ ระดบั ของ ปรอทในแมนอมิเตอร์ดา้ นท่ีต่อกบั ภาชนะสูงกว่าดา้ นท่ีต่อกบั บรรยากาศ 250 mm จงหาความดนั ของน้ามนั ในภาชนะ และถา้ ความดนั บรรยากาศขณะน้นั เท่ากบั 101325 N/m2 อยากทราบว่าค่า ความดนั สมั บูรณ์มคี ่าเท่าไร คาตอบ โจทยใ์ หห้ าความดนั ของน้ามนั ในภาชนะ โจทยก์ าหนดให้  = 13.6 x 103 kg/m3 g = 9.81 m/s2 h = 0.25 m จากสมการ P = gh = 13.6 x 103 x 9.81 x 0.25 = 33354 N/m2 ความดนั น้ามนั ในภาชนะ 33354 N/m2 ตอบ (1 คะแนน) ความดนั สมั บูรณ์ = ความดนั บรรยากาศ − ความดนั เกจ = 101325 − 33354 = 67971 N/m2 ความดนั สมั บูรณ์ 67971 N/m2 ตอบ (1 คะแนน)

57 หน่วยท่ี 2 ความดันและการวดั ความดนั แบบเฉลยแบบทดสอบก่อนเรียน ข้อ ก ข ค ง 1 2 3 4 5 6 แบบเฉลยแบบทดสอบหลังเรียน ข้อ ก ข ค ง 1 2 3 4 5 6