อะไรทำให้เกิดแรงดันแก๊ส?

ความดันที่ก๊าซออกมานั้นมาจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุล โมเลกุลของแก๊สเคลื่อนที่อย่างอิสระ กระเด็นออกจากผนังภาชนะและอีกอันหนึ่ง เมื่อโมเลกุลกระเด็นจากสิ่งกีดขวาง พวกมันจะถ่ายเทแรงเล็กน้อย การเปลี่ยนทิศทางเนื่องจากสิ่งกีดขวางส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมที่ผลักสิ่งกีดขวาง

เมื่อโมเลกุลจำนวนมากเปลี่ยนโมเมนตัมกับผนังภาชนะ ความดันจะมีจำนวนมาก โมเมนตัมแปรผันตามความเร็ว และความเร็วที่โมเลกุลเคลื่อนที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิของแก๊สสูงขึ้น โมเลกุลจะเคลื่อนที่เร็วขึ้น และความดันที่ปล่อยออกมาจะเพิ่มขึ้น ข้อเท็จจริงที่ว่าก๊าซออกแรงดันและความดันนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของก๊าซ สามารถนำมาใช้ในวิธีที่น่าสนใจมากมายในการทำงานที่มีประโยชน์

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

แรงดันแก๊สเกิดจากโมเลกุลของแก๊สที่กระเด้งออกจากผนังภาชนะและอีกอันหนึ่ง ทุกครั้งที่โมเลกุลเปลี่ยนทิศทางเพราะกระทบกับกำแพง การเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัมจะส่งผลให้เกิดแรงผลักเล็กน้อย เนื่องจากมีโมเลกุลจำนวนมากที่เกี่ยวข้อง การผลักจึงเพิ่มแรงดันที่เห็นได้ชัดเจนซึ่งสามารถใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องจักรและเครื่องมือได้

เมื่อโมเลกุลของแก๊สกระเด็นออกจากผนังภาชนะ พวกมันจะออกแรง แรงดันแก๊สถูกกำหนดให้เป็นแรงต่อหน่วยพื้นที่ที่ผลิตโดยแก๊ส ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการวัด โดยทั่วไปจะใช้หน่วยต่างๆ ในระบบภาษาอังกฤษ หน่วยความดันคือ ปอนด์ต่อตารางนิ้ว ในระบบเมตริก มันคือนิวตันต่อตารางเมตร เรียกว่า ปาสกาล ในอุตุนิยมวิทยา บรรยากาศมีค่าเท่ากับ 14.7 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว หรือ 101.325 กิโลปาสกาล

ก๊าซเป็นของเหลวซึ่งหมายความว่าพวกมันไหลจากปริมาตรแรงดันสูงไปยังแรงดันต่ำ ปริมาตรที่มีก๊าซหรือก๊าซมากกว่าที่อุณหภูมิสูงกว่าจะมีความดันสูงกว่าที่มีก๊าซน้อยกว่าหรือเย็นกว่า ซึ่งหมายความว่าก๊าซสามารถทำให้ไหลจากภาชนะหนึ่งไปยังอีกภาชนะหนึ่งได้โดยการเพิ่มแรงดันในภาชนะแรก ไม่ว่าจะโดยการเพิ่มก๊าซมากขึ้นหรือโดยการให้ความร้อนแก่ภาชนะ คุณสมบัติของแรงดันแก๊สนี้เป็นพื้นฐานของเครื่องยนต์และเครื่องจักรจำนวนมากที่ใช้ในโรงงานและการขนส่ง

ตัวอย่างการใช้งานที่ใช้แรงดันแก๊สในการขนส่งคือเครื่องยนต์ของรถยนต์ น้ำมันเบนซินหรือดีเซลถูกเติมลงในอากาศและบีบอัดในเครื่องยนต์ เชื้อเพลิงเผาไหม้ ทำให้แก๊สร้อนขึ้น และสร้างแรงดันเพื่อดันลูกสูบของเครื่องยนต์ ในกรณีนี้ ความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงจะสร้างแรงดันแก๊สเพื่อควบคุมเครื่องยนต์ของรถยนต์

สำหรับเครื่องมืออัดอากาศ อากาศพิเศษแทนที่จะให้พลังงานความร้อนแก่เครื่องจักร คอมเพรสเซอร์เพิ่มอากาศไปยังถังลมที่ส่งอากาศภายใต้แรงดันไปยังเครื่องมือต่างๆ เครื่องมือใช้แรงดันอากาศขันน็อต รูเจาะ หรือส่วนตะปูเข้าด้วยกัน อากาศไหลจากถังแรงดันสูงผ่านเครื่องมือไปสู่ความกดอากาศต่ำ เมื่ออากาศไหลออก จะเป็นการจ่ายพลังงานให้กับเครื่องมือ

ตัวอย่างการใช้งานอื่นๆ ของแรงดันแก๊สสามารถพบได้ในกระป๋องโซดา ยางรถยนต์และจักรยาน กระป๋องสเปรย์ และเครื่องดับเพลิง โมเลกุลที่ก่อให้เกิดแรงดันแก๊สแต่ละชนิดมีส่วนทำให้เกิดแรงเล็กๆ ที่สามารถรวมกันได้เพื่อทำงานที่มีประโยชน์ในระดับของวัตถุทางกายภาพ