ความดัน pressure

ความดัน pressure

 

 

 

ความดัน pressure

 

 

ความดัน (อังกฤษ : pressure; สัญลักษณ์ p หรือ P) เป็นปริมาณชนิดหนึ่งในทางฟิสิกส์ หมายถึง อัตราส่วนระหว่างแรงที่กระทำตั้งฉากซึ่งทำโดยของแข็ง ของเหลว หรือแก๊ส ต่อพื้นที่ของสารใดๆ (ของแข็ง ของเหลว หรือแก๊ส) ความดันเป็นปริมาณสเกลาร์ ซึ่งเป็นปริมาณที่มีแต่ขนาดไม่มีทิศทาง

ความดัน หมายถึง แรง (force; F) ต่อ หน่วยพื้นที่ (area; A)

    P คือ ความดัน (Pressure)

F คือ แรงที่กระทำตั้งฉากกับพื้นผิวนั้นๆ (Normal Force)

A คือ พื้นที่ (Area) — หรืออาจใช้ S (Surface; พื้นผิว)

เนื่องจาก F มีหน่วยเป็น “นิวตัน” (N) และ A มีหน่วยเป็น “ตารางเมตร” (m2)
ความดันจึงมีหน่วยเป็น “นิวตันต่อตารางเมตร” (N/m2; เขียนในรูปหน่วยฐานว่า kg·m−1·s−2) ในปี ค.ศ. 1971 (พ.ศ. 2514) มีการคิดค้นหน่วยของความดันขึ้นใหม่
เรียกว่า ปาสกาล (pascal, Pa) และกำหนดให้หน่วยชนิดนี้เป็นหน่วยเอสไอสำหรับความดัน โดยให้ 1 ปาสกาลมีค่าเท่ากับ 1 นิวตันต่อตารางเมตร (หรือแรง 1 นิวตัน กระทำตั้งฉากกับพื้นที่ขนาด 1 ตารางเมตร) เพื่อให้เห็นภาพ ความดัน 1 ปาสกาลจะมีค่าประมาณ แรงกดของธนบัตรหนึ่งดอลลาร์ที่วางอยู่เฉยๆ บนโต๊ะราบ ซึ่งนับว่าเป็นขนาดที่เล็กมาก ดังนั้น ในชีวิตประจำวัน ความดันทั้งหลายมักมีค่าตั้งแต่ “กิโลปาสกาล” (kPa) ขึ้นไป
โดยที่ 1 kPa = 1000 Pa

ใน SI unit ความดันมีหน่วย เป็น ปาสคาล (Pa) หรือ นิวตันต่อตารางเมตร ( )
หรือ กิโลกรัมต่อเมตรต่อวินาทีกำลังสอง ( ) ส่วนความดันในหน่วย มิลลิเมตรปรอท (mmHg) ซึ่ง 760 mmHg = 101325 Pascal  หรือ 1 atm = 101325 Pa = 101.325 kPa แต่อย่างไรก็ตามความดันในหน่วย mmHg ไม่ใช่ SI unit แต่ก็อนุโลมให้ใช้ค่าความดันในหน่วย mmHg หรือ ความดันบรรยากาศเป็นหน่วยความดันมาตรฐาน

เราสามารถแปลงหน่วยจาก mmHg เป็น Pa ได้โดย

760 mmHg = 1.01325 × 105 Pa

1 × 103 Pa มีค่าเท่ากับ 1 kPa;

1.01325 × 105 Pa = 1.01325 × 102 kPa = 1 atm (atmosphere)

หน่วยของความดันนอกจากปาสคาลแล้ว ยังมีหน่วยชนิดอื่นๆ เช่น บาร์บรรยากาศ (atm), เอทีทอร์ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (psi) เป็นต้น ขึ้นอยู่กับการใช้ในแต่ละสถานการณ์

ชื่อเรียก หน่วยแรงดัน

psi : ปอนด์ต่อตารางนิ้ว

kPa : กิโลปาสคาล

kg/cm2 : กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร

cm of H2O : น้ำเซนติเมตร

inches of Hg : นิ้วปรอท

mm of Hg : มิลลิเมตรปรอท

inches of H2O : นิ้วน้ำ

atmospheres : บรรยากาศมาตรฐาน

bar : บาร์

mbar : มิลลิบาร์

Mpa : เมกะปาสคาล

ตารางแปลงหน่วยความดัน

 

ชนิดของความดัน (pressure type) หรือรูปแบบของความดัน (pressure)
แบ่งออกเป็น 4 ชนิด ดังนี้

ความดันสัมบูรณ์ (Absolute Pressure)

ความดันสัมบูรณ์ (Absolute Pressure) คือการวัดความดันเทียบกับภาวะสุญญากาศ สัญลักษณ์ที่ใช้คือ “a” หรือ “abs” ซึ่งจะเขียนสัญลักษณ์นั้นไว้ต่อท้ายชื่อหน่วย เช่น barabs, Psia เป็นต้น ความดันสัมบูรณ์มีค่า เท่ากับ 101.325 kpa ที่ความดันบรรยากาศ (1 atm) ค่าความดันสัมบูรณ์จะใช้สำหรับในการคำนวณทาง Thermodynamic เป็นส่วนใหญ่ เช่นการหา Boiler Efficiency เป็นต้น

ความดันเกจ (Gauge Pressure)

ความดันเกจ (Gauge Pressure) คือ ความดันที่วัดเทียบกับความดันของบรรยากาศ ถ้าต่ำกว่าความดันบรรยากาศจะเรียกว่า ความดันเกจลบ (Negative Gauge Pressure หรือ Vacuum) และถ้าสูงกว่าความดันบรรยากาศ จะเรียกว่า ความดันเกจบวก (Positive Gauge Pressure)

โดยส่วนใหญ่ในงานอุตสาหกรรมจะบอกเป็นความดันเกจแทบทั้งสิ้น โดย Gauge Pressure จะมีค่าเป็น 0 ที่ความดันบรรยากาศ สัญลักษณ์ที่ใช้คือ “g” หรือ “G” ซึ่งจะเขียนสัญลักษณ์นั้นไว้ต่อท้ายชื่อหน่วย เช่น barg, Psig เป็นต้น

ความดันดิฟเฟอเรนเชียล (Differential Pressure)

ความดันดิฟเฟอเรนเชียล (Differential Pressure) เป็นการบอกค่าความแตกต่างของความดันระหว่างจุด 2 จุดความดันดิฟเฟอเรนเชียลจะมีค่าเป็นศูนย์ที่ความดันทั้ง 2 จุดที่วัดมีค่าเท่ากัน ค่าความดันแตกต่างจะมีตัวย่อต่อท้ายว่า “d “หรือ “D” เช่น Psid เป็นต้น บางครั้งอาจเรียกว่า delta P (ΔP)

ความดันต่ำกว่าบรรยากาศหรือสุญญากาศ (vacuum)

สุญญากาศ (Vacuum) ความดันจากความดันศูนย์สัมบูรณ์ไปจนถึงความดันบรรยากาศ เป็นค่าที่ต่ำกว่าความดันบรรยากาศ สัญลักษณ์ที่ใช้คือ Pvac เช่น mmHgvac