ความกดอากาศและลม

3เร่อื งที่ ความกดอากาศและลม

ภาพการเลน่ วา่ วในอากาศ

วา่ วชนดิ ตา่ งๆในเทศกาลวา่ วนานาชาติ

คำถำมชวนคิด วำ่ วทม่ี ีนำหนกั มำก สำมำรถลอยขนึ ไปในอำกำศ ไดอ้ ย่ำงไร?

เขยี นเครอ่ื งหมาย หน้าขอ้ ความท่ถี กู ตอ้ ง ทบทวนความรู้ อำกำศมนี ำหนัก อำกำศในทกุ พืนท่ีมีควำมหนำแนน่ เทำ่ กนั ลมพดั จำกบรเิ วณที่มอี ุณหภูมิสูงกว่ำไปยงั ท่ที ม่ี ี อณุ หภูมติ ำ่ กวำ่ ลมคอื อำกำศท่ีเคล่ือนที่ อำกำศในทกุ พืนที่มีอณุ หภมู ิเทำ่ กนั

เขยี นเครอ่ื งหมาย หน้าขอ้ ความท่ถี กู ตอ้ ง ทบทวนความรู้ อำกำศมนี ำหนัก อำกำศในทกุ พืนท่ีมีควำมหนำแนน่ เทำ่ กนั ลมพดั จำกบรเิ วณที่มอี ุณหภูมิสูงกว่ำไปยงั ท่ที ม่ี ี อณุ หภูมติ ำ่ กวำ่ ลมคอื อำกำศท่ีเคล่ือนที่ อำกำศในทกุ พืนที่มีอณุ หภมู ิเทำ่ กนั

กจิ กรรมท่ี 6.3 อากาศมแี รงกระทาตอ่ วตั ถอุ ย่างไร

จดุ ประสงค์ 1. สังเกตและอธิบายแรงและทิศทางของแรงทอี่ ากาศ กระทาตอ่ วัตถุ วสั ดุอปุ กรณ์ 1. ถงุ พลาสตกิ ใส 2. ขวดโหลกน้ ลึก 3. ยางรัด

ผลการทดลอง การทดลอง ผลการทดลอง กำรดึงถุงพลำสติกออกจำกขวด ดงึ ถงุ พลำสติกขนึ จำกกน้ ขวดโหลไดง้ ่ำย โหลก่อนรดี กำรดึงถงุ พลำสติกออกจำกขวด ดึงถงุ พลำสติกขนึ จำกก้นขวดโหลไดแ้ ต่ต้อง โหลหลงั รีด ออกแรงดงึ มำกกวำ่ ครงั แรก

สรปุ อากาศมีแรงกระทาต่อถงุ พลาสตกิ โดยเม่อื รดี ถุงพลาสติก ใหแ้ นบไปกับขวดทาใหอ้ ากาศระหวา่ งถงุ กับขวดโหลมีนอ้ ยมาก อากาศท่อี ยูใ่ นขวดโหลจึงดันถุงใหแ้ นบไปกบั ขวดโหลและต้องออก แรงดึงถงุ พลาสตกิ มากกว่ากอ่ นท่ีจะรีดถงุ พลาสติก เมอื่ จัดวาง ขวดโหลในลกั ษณะตา่ ง ๆ ก็ยังตอ้ งออกแรงดึงถงุ พลาสติกมากกวา่ กรณีทไ่ี มไ่ ดร้ ีด เนื่องจากอากาศจงึ มแี รงกระทาตอ่ ถงุ พลาสตกิ ใน ทกุ ทศิ ทาง

ความดนั อากาศ (air pressure) หมำยถึง แรงดนั อำกำศใน ทกุ ทิศทกุ ทำง แรงทอ่ี ำกำศกระทำ ตอ่ หนง่ึ หน่วยพืนท่ี มีหนว่ ยเปน็ นวิ ตนั /ตำรำงเมตร (N/m )2 หรอื ปำสกำล (Pa)

ประโยชน์ของควำมดนั อำกำศ 1. ตัวติดผนงั 2. ล้อรถจกั รยาน 3. การดดู นาออกจากขวดโดยใช้หลอดดดู 4. การเจาะกระป๋องนมต้องเจาะ 2 รู ทาให้ สามารถเทนมออกจากกระปอ๋ งนมได้ 5. การถา่ ยของเหลวโดยสายยาง จากภาชนะหนึ่งไปยังอีกภาชนะหนึง่ ที่อยู่ต่างระดบั กัน เรียกว่า กาลักนา

คำถำมชวนคิด ตัวติดผนังตดิ กับผนังดังภำพได้อย่ำงไร?

พนื ท่ีบรเิ วณผิวสัมผสั ของ ตวั ติดผนงั กับผนังไม่มอี ำกำศ อยใู่ นบรเิ วณดังกลำ่ ว หรอื เปน็ สญู ญำกำศ อำกำศภำยนอกจงึ ดนั ตัวตดิ ผนงั ให้ยึดตดิ กบั ผนงั อย่ไู ด้

คำถำมชวนคิด ทศิ ทำงของแรงทอี่ ำกำศ กระทำในลอ้ รถ เปน็ อย่ำงไร?

แรงท่อี ำกำศกระทำ ในล้อรถมีทุกทิศทกุ ทำง ลอ้ รถจึงพองลมอยูไ่ ดท้ ุกทิศทำง

กำรวัดควำมดนั อำกำศ ความดัน 1 บรรยากาศ (atm) คอื ความดนั ที่อากาศ ดนั ให้ระดับนาขึนสูงจากระดับนาทะเลได้ ประมาณ 11 เมตร แต่ถา้ ใช้ ปรอทแทนนา อากาศจะดนั ปรอทให้สูง 76 เซนติเมตร หรอื 760 มิลลิเมตรของปรอท (mmHg) ที่ระดับ ทะเล



สงู ตา่ อุณหภูมิ ความดนั อากาศ นอกจากนัน อุณหภูมิอากาศยงั สง่ ผล ต่อความดันอากาศ เน่อื งจากอากาศทม่ี ี ตา่ สงู อุณหภูมสิ ูงกว่าจะเคล่อื นท่ีไดอ้ ยา่ งอสิ ระกวา่ จึงมี ความหนาแนน่ นอ้ ยกว่า อากาศทีม่ ี อุณหภมู สิ ูงกว่าจึงมคี วามดนั อากาศต่ากว่า

ควำมหนำแนน่ ของอำกำศ หมายถึง มวลของอากาศต่อปรมิ าตรของอากาศ มีหน่วยวดั เป็น กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร ความหนาแนน่ ของอากาศ = มวลของอากาศ ปรมิ าตรของอากาศ D = M M = มวลของอากาศ มีหน่วยเป็น กโิ ลกรัม V V = ปริมาตร มีหน่วยเป็น ลูกบาศกเ์ มตร D = ความหนาแนน่ ของอากาศ

ความหนาแน่นของอากาศ ณ ระดับความสงู ต่างๆ จากผิวโลก ยงิ่ สูง ยงิ่ เบาบาง

จากภาพ ความหนาแนน่ ของอากาศ ณ ระดบั ความสงู ต่างๆ จากผิวโลก คือ ถ้าความสูง ณ ระดบั ความสูงต่างๆ เพิ่มมากขนึ ความหนาแน่นของอากาศ มีคา่ ลดลง ซึ่งแสดงว่า บรเิ วณสูงๆ ขึนไป อากาศจะอยู่น้อยลง

เพ่มิ ลด ความหนาแนน่ ของอากาศจะสง่ ผลตอ่ ระดบั นา ความ ทะเล หนาแน่น และความ ความดนั อากาศ เม่อื ความสูงจากระดบั นาทะเล ดันอากาศ เพ่มิ ขึน ความหนาแนน่ และความดนั อากาศจะมี ลด เพม่ิ คา่ ลดลง และเม่ือความสงู จากระดับนาทะเล ลดลงความหนาแนน่ และความดนั อากาศจะมี ค่าเพิม่ ขนึ

ความสงู ความดนั จากผวิ โลก อากาศ ลดลง บรรยากาศชนั บน ย่งิ สงู ขนึ ไปอากาศ เพ่มิ ขึน ยิง่ เบาบางลง เนอ่ื งจากอากาศมีนาหนกั ดังนัน นาหนกั อากาศกดลงบนพืนผวิ โลก ทาให้เกดิ ผวิ โลก แรงดันอากาศกระทาตอ่ พืนผวิ โลก เมอ่ื ความ สูงมากความดนั อากาศจะตา่

เคร่ืองมอื วดั ควำมดันบรรยำกำศ 1.บารอมิเตอรแ์ บบปรอท 2. แอนิรอยด์บารอมิเตอร์ 3. บารอกราฟ

1.บำรอมิเตอรแ์ บบปรอท เป็นเครื่องมอื ท่สี ร้ำงโดยอำศยั หลักกำรท่ี อำกำศสำมำรถดนั ของเหลวให้เขำ้ ไปใน หลอดแก้วได้

2. แอนิรอยด์บำรอมเิ ตอร์ เปน็ เครอ่ื งมอื บอกควำมดนั อำกำศ เมือ่ ควำมดนั เปลี่ยนจะอำ่ น คำ่ ควำมดนั ได้ทห่ี น้ำปดั

3. บำรอกรำฟ เปน็ เครอ่ื งมอื บอกควำมดนั อำกำศแบบแอ นริ อยด์บำรอมเิ ตอร์ แต่จะรำยงำนผลในรูปกรำฟ

ความสมั พนั ธ์ ความดัน ความหนาแน่นและอุณหภมู ิของอากาศ 1. เม่อื เพ่ิมความดนั อากาศจะมีปรมิ าตรลดลง แตถ่ า้ ลด ความดนั ให้น้อยลงอากาศจะมปี รมิ าตรเพมิ่ ขนึ 2. บรรยากาศในทีร่ ะดับสูงขึนไป อากาศจะมคี วามดนั น้อยลง และความหนาแน่นของ อากาศกจ็ ะลดนอ้ ยลงดว้ ย 3. เมื่ออณุ หภมู ิลดต่าลงอากาศจะหดตัวมีปริมาตรลดลง มี ความหนาแนน่ เพ่มิ ขนึ แตเ่ มอ่ื อุณหภมู สิ งู ขนึ อากาศ จะขยาย ตัวมี ปริมาตร เพิม่ ขนึ ความหนาแน่นจะลดลง

ปจั จัยทสี่ ่งผลตอ่ ควำมดนั อำกำศ อณุ หภมู อิ ำกำศ ควำมหนำแน่นของอำกำศ ระดบั ควำมสูง





ลม (wind) หมำยถึง อำกำศที่เคลือ่ นทีไ่ ปใน ทิศทำงในแนวรำบ เกิดจำกกำรแทนท่ีของ อำกำศ เน่อื งจำกอำกำศในบรเิ วณที่ร้อนจะ ลอยตวั สูงขึน ในขณะทอ่ี ำกำศ บริเวณใกล้เคียงทอ่ี ุณหภมู ิต่ำกว่ำ จะเคลอื่ นทเ่ี ข้ำมำแทนที่

ลม เกดิ จำกกำรเคลื่อนทจี่ ำก บรเิ วณที่มคี วำมกดอำกำศสูงไปยงั บริเวณ ทมี่ ีควำมกดอำกำศต่ำ

กจิ กรรมท่ี 6.4 เหตใุ ดลมจงึ เคล่อื นท่เี ร็วตา่ งกนั

จดุ ประสงค์ ทดลอง วิเคราะหแ์ ละอธบิ ายปัจจยั ที่มผี ลต่ออตั ราเรว็ ลม วสั ดุอุปกรณ์ 1.ขวดนาพลาสตกิ 2.ผา้ เยน็ จดั และนาร้อนจัด 3. ธปู 4.แผน่ ใส (มว้ นเปน็ ทอ่ ) 5.ไม้ขีดไฟ 6.เทปใส 7.ขนั พลาสติก 8.นาฬกิ าจับเวลา 9.คัตเตอร์ 10.เทอร์มอมเิ ตอร์

ผลการทดลอง เวลาทีค่ วนั ธูปเคลอื่ นทจ่ี ากจดุ ตอนท่ี 1 กึง่ กลางไปยังระยะ 10 cm. (วินาที) ชดุ ทดลอง 3 ชดุ ทดลองที่ 1 1 (นำอุณหภูมิห้อง+นำร้อน) ชดุ ทดลองท่ี 2 (นำเยน็ จดั +นำร้อนจดั )

สรปุ ตอนท่ี 1 ความแตกต่างของความดันอากาศส่งผลต่ออัตราเร็วลม โดยเมอื่ ความดนั อากาศระหวา่ งสองบริเวณแตกตา่ งกนั มาก อากาศจะเคล่อื นท่ดี ้วยอตั ราเร็วมาก

ผลการทดลอง เวลาทค่ี วนั ธปู เคล่อื นทีจ่ ากจดุ กง่ึ กลาง ตอนท่ี 2 ไปยังระยะ 10 cm. (วนิ าที) 1 ชดุ ทดลอง 3 ชดุ ทดลองท่ี 2 (ควำมยำวของทอ่ แผ่นใส่เทำ่ เดมิ ) ชุดทดลองท่ี 3 (ควำมยำวของทอ่ แผ่นใสย่ ำวกวำ่ เดิม)

สรปุ ตอนท่ี 1 ความแตกต่างของความดันอากาศ สง่ ผลต่ออตั ราเร็วของ การเคล่อื นทขี่ องอากาศ โดยเมอ่ื ความดันอากาศแตกตา่ งกันมาก อากาศจะเคล่ือนทด่ี ้วยอตั ราเร็วมาก

สรุปกจิ กรรม 6.4 ปจั จยั ที่มผี ลตอ่ อัตราเรว็ ลม คอื ความแตกต่างของความ ดันอากาศในขวดทังสองของชุดทดลอง และระยะหา่ งระหวา่ งขวด ทงั สองของชดุ ทดลองนัน โดยหาความแตกต่างของความดนั อากาศมีคา่ มากอตั ราเรว็ ลมจะมคี ่ามาก และระยะห่างมคี า่ น้อย อตั ราเร็วลมจะมคี ่ามาก

ลมเคลือ่ นทไี่ ด้ เนอ่ื งจากความแตกต่างของ ความดัน อากาศ หรือในทางอุตนุ ิยมวทิ ยาเรยี กว่าความกดอากาศ โดย ปจั จยั ทม่ี ผี ลต่อการเคลอื่ นที่ของลม ไดแ้ ก่ ความกดอากาศ ระหว่าง 2 บริเวณ ระยะห่างระหวา่ งสองบรเิ วณและ สภาพแวดลอ้ ม หรือสิ่งกดี ขวางทางเดนิ ของลม

อตั รำเรว็ ลม (wind speed) ลมมีทิศทางการเคล่ือนทีจ่ ากบรเิ วณที่มคี วามกดอากาศ สูง (อณุ หภูมิตา่ ) ไปยงั บรเิ วณทมี่ ีความกดอากาศต่า (อุณหภูมิ อากาศสูง) ความแตกต่างระหวา่ งคา่ ความกดอากาศของสอง บรเิ วณ หากมคี ่ามาก ลมจะมีอัตราเรว็ สูง และถา้ ระยะระหว่าง สองบรเิ วณนันมีค่ามาก ลมจะมีอัตราเรว็ ต่า

ปัจจยั ทสี่ ่งผลต่อกำร เคลอ่ื นท่ีของลม ลักษณะของพนื ท่ี สง่ ผลตอ่ อตั ราเรว็ และทศิ ทางลม พืนทีท่ ี่มสี ิ่งกีดขวางเสน้ ทางการเคล่อื นที่ของลมทาให้ลม เคลอื่ นทีช่ า้ ลงและมกี ารเปลย่ี นทศิ ทางการเคลอ่ื นท่ี

อปุ กรณท์ ่ีใช้ในกำรวดั กำรเคล่อื นท่ขี องลม ศรลม มาตรวดั ลม (wind vane) (anemometer)

ศรลม หลกั กำรทำงำนคือ ใชแ้ รงต้ำนจำกกระแส ลมผลักให้ลกู ศรหมนุ ไปในแนวขนำนกับ วัดทิศทำงลม ทิศทำงท่ลี มพดั มำ ศรลมจะชไี ปทำงทิศที่ลมพัดมำ แต่หำกทำพนื ทีต่ ำ้ นลมด้ำนหัวลกู ศรให้ ใหญก่ วำ่ ด้ำนปลำยศร ศรลมจะหนั ไปทำง ท่ีลมพดั ไป

มำตรวดั ลม นิยมใชก้ ันมำกเปน็ แบบรูปถ้วย (cup anemometer) ประกอบดว้ ยลกู ถ้วยทรง วัดควำมเร็วลม กรวย 3 หรอื 4 ใบ มแี ขนยดึ ติดกนั กับ แกนซง่ึ อยู่ในแนวดิง่ และตดิ อยกู่ ับเครอื่ ง อำ่ นควำมเรว็ ลูกถว้ ยจะหมุนรอบเพลำ ตำมแรงลม อำ่ นได้จำกหนำ้ ปดั ของเครอื่ ง อ่ำนควำมเรว็

การเกดิ ลม อำกำศ หรือ บริเวณทมี่ ีควำมดันอำกำศสงู กวำ่ หรอื บริเวณทีม่ ีควำมดันอำกำศต่ำกวำ่ เคลื่อนทจี่ ำก บริเวณทเ่ี ยน็ กวำ่ ไปยัง บริเวณทรี่ ้อนกว่ำ ทำให้เกดิ ลม

จบ เรื่องท่ี 3 ความกดอากาศและลม