Infographic

สร้างและออกแบบสื่อ Infographic ความรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

E-Book

รวบรวมหนังสือ/เอกสารอิเล็กทรอนิกส์ ที่ผู้อ่านสามารถอ่านผ่านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

Science and Technology Article

รวบรวมบทความ/สื่อตีพิมพ์ ด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และนวัตกรรม

Mobile Application

Mobile Application ภายใต้ความร่วมมือของหน่วยงานในสังกัดกระทรวง

ความดันไอน้ำ

วันที่เผยแพร่: 
Wed 14 February 2018
รายละเอียด: 

ปัจจัยหลักที่มีอิทธิพลต่อการเปลี่ยนสถานะของน้ำคือ อุณหภูมิ และความดัน ปัจจัยทั้งสองเกี่ยวพันใกล้ชิดจนเปรียบเสมือนด้านหัวและก้อยของเหรียญเดียวกัน ขึ้นอยู่ว่าเราจะมองด้านไหน การมองว่า “อุณหภูมิ” คือระดับของพลังงาน จะช่วยให้ทำความเข้าใจเรื่องปริมาณไอน้ำในอากาศได้ง่ายขึ้น ระดับพลังงาน อุณหภูมิห้อง (10°C – 40°C)  ทำให้โมเลกุลของน้ำสั่น น้ำจึงมีสถานะเป็นของเหลว หากพลังงานเพิ่มขึ้นโมเลกุลของน้ำก็จะสั่นมากขึ้น จนถึงระดับหนึ่งก็จะหลุดลอยเป็นอิสระและเปลี่ยนสถานะเป็นแก๊ส ซึ่งเรียกว่า “ไอน้ำ”  ในทางกลับกันหากพลังงานลดต่ำลง โมเลกุลของน้ำจะเกาะตัวกันแน่นขึ้นจนกลายเป็นผลึกและมีสถานะเป็นของแข็ง เราจึงสรุปได้ว่า “วันที่มีอุณหภูมิสูงมีไอน้ำในอากาศมาก วันที่มีอุณหภูมิต่ำมีไอน้ำในอากาศน้อย” หรืออาจกล่าวอีกอย่างหนึ่งว่า “ฤดูร้อนย่อมมีไอน้ำในอากาศมากกว่าฤดูหนาว “บริเวณร้อนชื้นแถบศูนย์สูตรย่อมมีไอน้ำในบรรยากาศมากกว่าบริเวณเขตหนาวขั้วโลก”  ทั้งนี้จะเห็นได้ว่า อุณหภูมิหนึ่งๆ จะมีปริมาณไอน้ำในอากาศ เป็นจำนวนที่ชี้เฉพาะขึ้นอยู่กับระดับของพลังงาน (อุณหภูมิ)      เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นจะมีแนวโน้มว่า มีไอน้ำในบรรยากาศมากขึ้น และหากอุณหภูมิลดต่ำลงจะมีแนวโน้มว่า ไอน้ำจะเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวหรือของแข็ง


ภาพที่ 1 โมเลกุลน้ำในภาชนะ

 

หากมีกล้องวิเศษที่สามารถมองถังน้ำในภาพที่ 1 ด้วยกำลังขยายหนึ่งพันล้านเท่า เราจะมองเห็นโมเลกุลของน้ำเบียดเสียดวิ่งไปวิ่งมา โดยที่โมเลกุลแต่ละโมเลกุลเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแตกต่างกัน ช้าบ้าง เร็วบ้าง ซึ่งค่าเฉลี่ยของความเร็วในการเคลื่อนที่ของโมเลกุลก็คือ อุณหภูมิของน้ำ (พลังงานจลน์)   ถ้าโมเลกุลที่อยู่บริเวณผิวน้ำมีความเร็วมากพอ ก็จะเคลื่อนที่หลุดออกไปสู่อากาศ โมเลกุลเหล่านี้จะเปลี่ยนสถานะจากน้ำเป็นไอน้ำ ซึ่งก็คือ “การระเหย” นั่นเอง
 

        เมื่อเราปิดฝาถังและดันเข้าไปดังเช่นรูปขวามือของภาพที่ 1  น้ำที่เคยระเหยเป็นไอน้ำ จะถูกควบแน่นกลับเป็นของเหลวอีกครั้งหนึ่ง หากจำนวนโมเลกุลของน้ำที่ระเหยกลายเป็นไอน้ำ จะเท่ากับจำนวนโมเลกุลของไอน้ำที่ควบแน่นกลับเป็นน้ำพอดี เราเรียกว่า “อากาศอิ่มตัวด้วยไอน้ำ”  ในทางกลับกันหากดึงฝาเปิดออก ไอน้ำในอากาศซึ่งเคยอยู่ในถังจะหนีออกมา ทำให้จำนวนโมเลกุลของไอน้ำที่เหลืออยู่ข้างในน้อยลง อากาศจึงไม่เกิดการอิ่มตัว ปัจจัยในธรรมชาติที่ทำให้อากาศไม่เกิดการอิ่มตัวคือ กระแสลม เมื่ออากาศเสียดสีกับพื้นน้ำ โมเลกุลของอากาศจะส่งถ่ายพลังงานไปยังโมเลกุลของน้ำ  เมื่อมีกระแสลมแรงพลังงานที่ส่งถ่ายมากขึ้น จนทำให้โมเลกุลของน้ำสั่นหลุดเป็นอิสระ เปลี่ยนสถานะกลายเป็นแก๊ส 


ภาพที่ 2 โมเลกุลของแก๊สต่างๆ ในกลุ่มอากาศ

 

อากาศมีแรงดันทุกทิศทุกทาง ความดันเกิดจากการพุ่งชนกันของโมเลกุลของแก๊ส ถ้าสมมติให้กลุ่มอากาศ (Air parcel) ในภาพที่ 2 มีความกดอากาศ 1,000 mb (มิลลิบาร์)  มีองค์ประกอบเป็นแก๊สไนโตรเจน 78% แก๊ส ออกซิเจน 21% และไอน้ำประมาณ 1%  ด้วยสัดส่วนนี้แก๊สไนโตรเจนทำให้เกิดแรงดัน 780 mb  แก๊สไนโตรเจนทำให้เกิดแรงดัน 210 mb  และไอน้ำทำให้เกิดแรงดัน 10 mb  จะเห็นได้ว่า ความดันไอน้ำ (Vapor pressure) มีค่าน้อยมากเมื่อเทียบกับความดันของแก๊สทั้งหมด  อย่างไรก็ตามหากเราเพิ่มความดันให้กับกลุ่มอากาศ โดยการเพิ่มปริมาณอากาศในลักษณะเดียวกับการเป่าลูกโป่ง ทำให้จำนวนโมเลกุลของไอน้ำอากาศมากขึ้น ความดันไอน้ำมากขึ้นย่อมทำให้อุณหภูมิสูงตามขึ้นไปตามกฎของแก๊ส 

(อุณหภูมิของแก๊สแปรผันตามความดัน แต่แปรผกผันกับปริมาตร)​ เราจึงสรุปได้ว่า อุณหภูมิของอากาศแปรผันตามความดันไอน้ำหรือปริมาณของไอน้ำในอากาศ  ดังนั้นอากาศชื้นย่อมมีอุณหภูมิสูงกว่าอากาศแห้ง

เจ้าของข้อมูล: 
http://www.lesa.biz/earth/atmosphere/vapor-pressure
QR Code for http://www.stkc.go.th/content/%E0%B8%84%E0%B8%A7%E0%B8%B2%E0%B8%A1%E0%B8%94%E0%B8%B1%E0%B8%99%E0%B9%84%E0%B8%AD%E0%B8%99%E0%B9%89%E0%B8%B3
Hits 55 ครั้ง