Home
Education
Classroom
Knowledge
Blog
TV
ธรรมะ
กิจกรรม
โครงการทรูปลูกปัญญา

ความลับของการกรอกน้ำใส่ขวด

Posted By Ram Tiwari | 15 พ.ค. 61
5,317 Views

  Favorite

เมื่อกรอกน้ำใส่ขวด การกระฉอกลงข้างขวดจะเป็นของคู่กัน แต่หากมีตัวช่วยคือ กรวย โดยเราใช้กรวยกรอกน้ำ ก็จะแก้ปัญหาการกระฉอกลงข้างขวด ดังรูป

ภาพ : Ram Tiwari

 

คำถามคือ เมื่อนำก้านกรวยเสียบลงในจุกยางที่เจาะรูไว้แบบแน่นพอดี ไม่ให้อากาศเข้าออกได้ เมื่อนำไปปิดขวดแล้วกรอกน้ำผ่านกรวย ผลจะเป็นอย่างไร ?

ดูผลได้ จากรูป

ภาพ : Ram Tiwari

 

จะเห็นว่า เมื่อกรอกน้ำผ่านกรวยลงขวดรูปชมพู่ขนาดเล็ก 125 มิลลิลิตร น้ำจะไหลลงเล็กน้อยและค่อย ๆ หยดช่วงหนึ่งจนกระทั่งหยุด ทำไมเป็นเช่นนั้น ?

ภาพ : Ram Tiwari

 

เมื่อกรอกน้ำใส่ขวดใหญ่ขึ้นขนาด 500 มิลลิลิตร น้ำจะไหลรินช้า ๆ จนกระทั่งน้ำสูงระดับหนึ่ง จึงเริ่มหยดแล้วหยุดในที่สุด เช่นเดียวกับขวดพลาสติก

ภาพ : Ram Tiwari

 

ปริศนาที่ซ่อนอยู่ในเรื่องนี้คือ ความดัน ซึ่งมีค่าเท่ากับ

P มีหน่วยเป็น N/m2 หรือ ปาสคาล ( Pa ) ดังนั้น ความดันเนื่องจากน้ำหนักของของเหลวเช่นน้ำจะมีค่าเท่ากับ

ภาพ : Ram Tiwari

 

เมื่อ คือ ความหนาแน่นของของเหลว

      h คือ ความลึกวัดจากผิวของของเหลว

      g คือ ค่าความเร่งโน้มถ่วง

 

จากสมการที่ (1) จึงสรุปได้ว่าของเหลวชนิดเดียวกัน ระดับลึกเท่ากัน มีความดันเท่ากัน เมื่อทดลองหาความดันเนื่องจากความดันบรรยากาศ เราใช้ปรอทเทใส่อ่างแล้วใส่หลอดยาวประมาณ 1 เมตร ปิดปากหลอดไปคว่ำในอ่าง ดังรูป

ภาพ : Ram Tiwari

 

ที่จุด ก. และจุด ข. อยู่ระดับลึกเท่ากันและเหมือนกัน ความดันเท่ากัน

 

ในการทดลองที่ความดันปกติหรือความดัน 1 บรรยากาศที่ระดับน้ำทะเล h ของปรอทจะเหลือในหลอดเท่ากับ 760 มิลลิเมตร จึงทำนายความดันโดยกรมอุตุนิยมวิทยาว่าความดัน 760 มิลลิเมตรของปรอทจะมีความดันเท่ากับ

                  = 13.6 × 103×9.81 ×0.76 Pa

                  = 1.01 × 105 Pa

                  หรือประมาณหนึ่งแสนปาสคาล

 

ความดันสัมบูรณ์ (P) = Pair + Pg …………… (3)

 

เมื่อพิจารณาการกรอกน้ำลงขวดปกติโดยใช้กรวย เมื่อเทน้ำลงไป น้ำจะไล่อากาศออกมาทางปากขวดและน้ำจะไปแทนที่อากาศ เนื่องจากน้ำมีความหนาแน่นมากกว่าอากาศ แต่เมื่อปิดปากขวดด้วยจุกยาง อากาศในขวดไม่สามารถออกมาได้ เมื่อกรอกน้ำลงไปได้ระดับหนึ่ง ปริมาตร ( V ) ของอากาศหนีออกไปไม่ได้ ความดัน ( P ) จึงมีค่าเพิ่มขึ้น

 

เนื่องจากผลคูณของ V กับ P มีค่าคงที่ที่อุณหภูมิคงที่ตามกฎของบอยล์ (Boyle’s law) เมื่อความดันของอากาศในขวดเพิ่มขึ้นจนถึงค่าหนึ่ง จะเท่ากับความดันสัมบูรณ์ คือ ผลรวมของความดันบรรยากาศภายนอกกับความดันเกจจากน้ำในกรวยที่ค้างอยู่ จะทำให้เข้าสู่สภาวะสมดุลความดัน น้ำจึงไม่ไหลลงผ่านกรวย และนี่คือคำตอบของปริศนานี้

 

 

เว็บไซต์ทรูปลูกปัญญาดอทคอมเป็นเพียงผู้ให้บริการพื้นที่เผยแพร่ความรู้เพื่อประโยชน์ของสังคม ข้อความและรูปภาพที่ปรากฏในบทความเป็นการเผยแพร่โดยผู้ใช้งาน หากพบเห็นข้อความและรูปภาพที่ไม่เหมาะสมหรือละเมิดลิขสิทธิ์ กรุณาแจ้งผู้ดูแลระบบเพื่อดำเนินการต่อไป
Tags
  • Posted By
  • Ram Tiwari
  • 1 Followers
  • Follow