Page 88 - พื้นฐานทางวิศวกรรมเครื่องกล สำหรับเทคโนโลยีอุตสาหกรรม
P. 88
14-78 พืน้ ฐานทางวิศวกรรมเคร่อื งกลส�ำหรบั เทคโนโลยอี ุตสาหกรรม
3. ทฤษฎีของการอัดอากาศ
3.1 ความสัมพันธ์ระหว่างความดันและปริมาตร ถ้าลองเอามืออุดปลายของหลอดฉีดยาที่ไม่มี
เข็มแล้วลองออกแรงกดหลอดฉีดยานั้น จะพบว่าจะต้องใช้แรงมากขึ้นถ้าปริมาตรภายในเข็มฉีดยาลดลง
โดยถ้าอุณหภูมขิ องอากาศไมเ่ ปลี่ยนแปลงแล้ว ถา้ ออกแรงกดหลอดฉีดยาจนเหลือปริมาตรเพียงคร่งึ หนง่ึ
พบว่าอากาศจะมีความดนั เพ่มิ ขึ้นเปน็ เท่าตวั นน้ั คอื ความดนั และปริมาตรน้นั มีความสัมพันธ์กัน ซ่งึ ความ
สมั พนั ธน์ จี้ ะเปน็ ไปตามกฎของ บอยล์ (Boyle) ทกี่ ลา่ ววา่ “ทอี่ ณุ หภมู คิ งที่ ปรมิ าตรของกา๊ ซจะเปน็ สดั สว่ น
กลับกับความดนั ” ซ่งึ สามารถเขยี นเป็นสมการได้ ดงั นี้
P1V1 = P2V2 = ค่าคงท่ี (Constant)
เม่ือ P คือ ความดนั มีหนว่ ยเป็นปาสคาล (Pa)
V คอื ปรมิ าตร มีหน่วยเปน็ ลกู บาศ์กเมตร (m3)
3.2 ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและปริมาตร สสารส่วนใหญ่นั้น ถ้ามีอุณหภูมิเพ่ิมขึ้นแล้ว
ปรมิ าตรจะเพม่ิ ขนึ้ ดว้ ย ซง่ึ อตั ราการเพมิ่ จะขนึ้ อยกู่ บั สมั ประสทิ ธก์ิ ารขยายตวั ของสสารนน้ั โดยสมั ประสทิ ธิ์
การขยายตวั ของกา๊ ซจะมคี า่ มากทสี่ ดุ รองลงมาคอื ของเหลวและของแขง็ ตามลำ� ดบั ซง่ึ หมายความวา่ กา๊ ซ
จะขยายตวั มากเมอื่ ไดร้ บั ความรอ้ น สว่ นของแขง็ นน้ั ขยายตวั ไดน้ อ้ ยเมอื่ ไดร้ บั ความรอ้ น โดยการขยายตวั
เมือ่ ไดร้ ับความรอ้ นนีเ้ ปน็ ไปตามกฎของ ชาลส์ (Charles) ท่กี ลา่ ววา่ “ที่ความดนั คงท่ี ปริมาตรของกา๊ ซ
จะเปน็ สัดส่วนโดยตรงกบั อุณหภูม”ิ ซ่ึงสามารถเขียนเป็นสมการ ได้ดงั น้ี
VV21 = TT21
เม่ือ T เป็นอณุ หภมู ิสัมบูรณ์ มหี น่วยเป็นเคลวนิ (K) ซึ่ง T(K) = T(C) + 273
3.3 สมการสภาวะ กฎของบอยล์และกฎของชาร์ลส์สามารถรวมเข้าด้วยกันได้กลายเป็นสมการ
สภาวะ ซง่ึ เปน็ สมการทแ่ี สดงถงึ ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งอณุ หภมู ิ ความดนั และปรมิ าตร โดยถา้ คา่ ใดคา่ หนง่ึ
เกดิ การเปลี่ยนแปลง ค่าทีเ่ หลอื จะเปลย่ี นแปลงด้วย ซงึ่ สามารถเขยี นเปน็ สมการ ได้ดงั น้ี
PT1V1 1 = PT2V2 2 = ค่าคงที่ (Constant)
ถา้ กำ� หนดใหค้ า่ คงทม่ี คี า่ เทา่ กบั R ซง่ึ เรยี กวา่ “คา่ คงทขี่ องกา๊ ซ” โดยก�ำหนดใหม้ คี า่ เทา่ กบั 8.314
แลว้ จะสามารถแปลงสมการได้เปน็
