ความดัน

บทความนี้เกี่ยวกับฟิสิกส์ สำหรับการแพทย์ ดูที่ ความดันโลหิต

ความดัน (อังกฤษ: pressure; สัญลักษณ์ p หรือ P) เป็นปริมาณชนิดหนึ่งในทางฟิสิกส์ หมายถึง อัตราส่วนระหว่างแรงที่กระทำตั้งฉากซึ่งทำโดยของแข็ง ของเหลว หรือแก๊ส ต่อพื้นที่ของสารใด ๆ (ของแข็ง ของเหลว หรือแก๊ส) ความดันเป็นปริมาณสเกลาร์ ซึ่งเป็นปริมาณที่มีแต่ขนาดไม่มีทิศทาง จากความหมายของความดันข้างต้นสามารถเขียนเป็นสูตรคณิตศาสตร์ (โดยทั่วไป) ได้ดังนี้

ความดัน คือ แรงที่กระทำตั้งฉากต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่

ภาพจำลอง–ความดันที่เกิดขึ้นจากการชนของอนุภาคในภาชนะปิด

ความดันที่ระดับต่าง ๆ (หน่วยเป็น บาร์)

$p={\frac {F}{A}}$ หรือ $p={\frac {dF_{n}}{dA}}$

กำหนดให้

P คือ ความดัน (Pressure)

F คือ แรงที่กระทำตั้งฉากกับพื้นผิวนั้น ๆ (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) ใน ค.ศ. 1971 (พ.ศ. 2514) มีการคิดค้นหน่วยของความดันขึ้นใหม่ เรียกว่า ปาสกาล (pascal, Pa) และกำหนดให้หน่วยชนิดนี้เป็นหน่วยเอสไอสำหรับความดัน โดยให้ 1 ปาสกาลมีค่าเท่ากับ 1 นิวตันต่อตารางเมตร (หรือ แรง 1 นิวตัน กระทำตั้งฉากกับพื้นที่ขนาด 1 ตารางเมตร) เพื่อให้เห็นภาพ ความดัน 1 ปาสกาลจะมีค่าประมาณ แรงกดของธนบัตรหนึ่งดอลลาร์ที่วางอยู่เฉย ๆ บนโต๊ะราบ ซึ่งนับว่าเป็นขนาดที่เล็กมาก ดังนั้นในชีวิตประจำวัน ความดันทั้งหลายมักมีค่าตั้งแต่ "กิโลปาสกาล" (kPa) ขึ้นไป โดยที่ 1 kPa = 1000 Pa

หน่วยของความดันนอกจากปาสคาลแล้ว ยังมีหน่วยชนิดอื่น ๆ เช่น บาร์, บรรยากาศ (atm), เอที, ทอร์, ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (psi) เป็นต้น ขึ้นอยู่กับการใช้ในแต่ละสถานการณ์ ค่าเปรียบเทียบของหน่วยแต่ละชนิดแสดงในตาราง

หน่วยที่ใช้วัดความดัน

	ปาสกาล (Pa)	บาร์ (bar)	บรรยากาศเทคนิค (at)	บรรยากาศมาตรฐาน (atm)	ทอร์ (Torr)	ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (psi)
	≡ 1 N/m2	≡ 106 dyn/cm2	≡ 1 kp/cm2	≡ p0	≡ 1 mmHg	≡ 1 lbF/in2
1 Pa	= 1	= 10−5	≈ 1.0197×10−5	≈ 9.8692×10−6	≈ 7.5006×10−3	≈ 1.450377×10−4
1 bar	= 105	= 1	≈ 1.0197	≈ 0.98692	≈ 750.06	≈ 14.50377
1 at	= 0.980665 ×105	= 0.980665	= 1	≈ 0.9678411	≈ 735.5592	≈ 14.22334
1 atm	= 1.01325 ×105	= 1.01325	≈ 1.0332	= 1	≡ 760	≈ 14.69595
1 Torr	≈ 133.3224	≈ 1.333224×10−3	≈ 1.359551×10−3	≈ 1.315789×10−3	= 1	≈ 1.933678×10−2
1 psi	≈ 6.8948×103	≈ 6.8948×10−2	≈ 7.03069×10−2	≈ 6.8046×10−2	≈ 51.71493	= 1

ชนิดของความดัน

ความดันมีหลายชนิด ตัวอย่างเช่น

• ความดันอากาศ หรือความกดอากาศ
• ความดันไอ
• ความดันของไหล
• ความดันของเหลว

คุณสมบัติของความดันในของเหลว

1. ของเหลวที่บรรจุอยู่ในภาชนะ  จะออกแรงดันต่อผนังภาชนะที่สัมผัสกับของเหลวในทุกทิศทาง  โดยจะตั้งฉากกับผนังภาชนะเสมอ
2. ทุก ๆ จุดในของเหลว  จะมีแรงดันกระทำต่อจุดนั้นทุกทิศทุกทาง
3.  สำหรับของเหลวชนิดเดียวกันความดันของของเหลวจะเพิ่มขึ้นตามความลึก  และที่ระดับความลึกเท่ากันความดันของเหลวจะเท่ากัน
4. ในของเหลวต่างชนิดกัน  ณ  ความลึกเท่ากัน  ความดันของของเหลวจะขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของของเหลวนั้น

ประโยชน์ของความดัน

1. การดูดน้ำออกจากขวดโดยใช้หลอดดูด
2. การดูดของเหลวเข้าหลอดหยดหรือเข็มฉีดยา
3. การเจาะกระป๋องนมต้องเจาะ 2 รู เพื่อให้อากาศในกระป๋องนมมีความดันอากาศเท่ากับความดัน ภายนอกกระป๋องนมทำให้สามารถเทนมออกจากกระป๋องนมได้
4. การถ่ายของเหลวโดยสายยางจากภาชนะหนึ่งไปยังอีกภาชนะหนึ่งที่อยู่ต่างระดับกัน เรียกว่า กาลักน้ำ
5. การใช้แป้นยางดูดติดกับกระจกเพื่อยึดสิ่งของให้ติดกับกระจก เนื่องจากความดันอากาศภายนอก ความดันอากาศภายในแป้นยางจึงกดหัวแป้นยางให้ดูดติดกับกระจก

ปัจจัยที่มีผลต่อความดันของของเหลว

1. ความลึกของของเหลว

–  ของเหลวไม่ว่าจะอยู่ในภาชนะรูปร่างใดก็ตาม ถ้าที่ระดับความลึกเดียวกัน ความดันของของเหลวจะเท่ากัน

–  แต่ถ้าระดับความลึกต่างกัน ของเหลวที่อยู่ระดับลึกกว่า จะมีความดันมากกว่า

1. ความหนาแน่นของของเหลว

ของเหลวต่างชนิดกันจะมีความดันต่างกัน โดยของเหลวที่มีความหนาแน่นมาก จะมีความดันสูงกว่าของเหลวที่มีความหนาแน่นน้อย

แรงที่ของเหลวกระทำต่อผนังภาชนะ

ในภาชนะที่บรรจุของเหลวจะมีแรงจากของเหลว มากระทำให้ทิศตั้งฉากกับพื้นที่ผิวภาชนะที่ของเหลวสัมผัส ขนาดของแรงที่ของเหลวกระทำ หาได้จาก ผลคูณระหว่างความดันในของเหลวกับพื้นที่ที่ของเหลวสัมผัส แต่เนื่องจากบางกรณีความดันไม่คงที่ อาจเนื่องมาจากความลึกไม่สม่ำเสมอ

บรรณานุกรม

• ประมวล ศิริผันแก้ว, และคณะ (2541). พจนานุกรมวิทยาศาสตร์ ฉบับภาพประกอบ. สำนักพิมพ์ บริษัทโปรดัคทีฟ บุ๊ค จำกัด, หน้า 24. ISBN 974-8461-35-1