เรียนรู้เรื่องแรงดันน้ำจากข่าวยานดำน้ำไททัน

ขอแสดงความเสียใจกับข่าว #ยานดำน้ำไททัน นะครับ โดยหน่วยยามฝั่งสหรัฐฯ แถลงคอนเฟิร์มการเสียชีวิตของผู้ที่อยู่ในยานในช่วงเช้านี้ จากข่าว ระบุว่า “ตัวยานระเบิด” เนื่องจาก #แรงดันน้ำมหาศาล ใต้มหาสมุทร…

พี่ฟาร์มอยากจะขอหยิบข่าวนี้ มาเป็นทั้งอุทธาหรณ์และทบทวนความรู้ของน้องๆ ไปพร้อมกันนะ

เราคุ้นเคยกับ #แรงดันน้ำ ตามประสบการณ์ แค่ว่ายในสระน้ำส่วนที่ “ลึก” กับ “ตื้น” – เรายังรู้สึกสบายตัวต่างกัน – ว่ามั้ย แล้วกับการดำดิ่งลงไปใต้มหาสมุทรที่ลึกเบอร์นั้นล่ะ?

และในชั้น ม.ต้น ช่วง ม.2-3 เราได้เรียนสูตรการหาความดันมาบ้างแล้ว ทบทวนแบบเข้มๆ อีกทีช่วง ม.6 เทอม 1 (แถม~!! เป็นข้อสอบเข้าปีเว้นปีเลย)

แม้จะยืนยันไม่ได้ว่าการระเบิดเกิดขึ้น ณ จุดไหน เวลาใด แต่สาเหตุหลักๆ ที่เขาจะฟ้องกันต่อไปคือ “สเปค” ของยานดำน้ำนี้ มันไม่เหมาะจะลงไปลึกขนาดนี้ตั้งแต่แรกแล้ว ถ้ามีความรู้มากมาย… แต่สุดท้ายประมาท { วิศวกรผู้เกี่ยวข้อง บริษัทในวงการเหล่านี้ ย่อมรู้ฟิสิกส์สิ !!! } ย่อมส่งผลเสียหายร้ายแรงเกินกว่าใครจะมาจ่ายไหว

– เรียนไปคิดไป ใช้ชีวิตไม่ประมาทกันครับผม –

ด้วยรักจากครูฟาร์ม

วิธีคิดคือ

1. กำหนดให้ความดันบรรยากาศด้านบนมีค่าน้อยกว่าความดันคำตอบ จนละทิ้งได้
2. กำหนดความหนาแน่นน้ำทะเลเป็นค่าคงที่ เพื่อความง่ายในการคำนวณในระดับชั้น ม. ปลาย

Fact : ความหนาแน่นน้ำทะเลมีค่าขึ้นกับหลายปัจจัย

a. อุณหภูมิ : ยิ่งลึกลงไปใต้ทะเล น้ำทะเลจะมีอุณหภูมิลดลง (เย็นลง) โดยปกติ น้ำเย็นจะมีความหนาแน่นสูงกว่าน้ำอุ่นอยู่แล้ว ทำให้ยิ่งลึก ความหนาแน่นยิ่งสูง

b. ความเค็ม : คือความเข้มข้นของเกลือที่ละลายในน้ำ โดยทั่วไปความเค็มที่เพิ่มขึ้นจะทำให้ความหนาแน่นเพิ่มตาม

c. ความดัน : ยิ่งลึกลงไป ความดันที่เพิ่มขึ้นจะทำให้อนุภาคต่างๆ ถูกบีบอัดให้ชิดกันเข้ามา ทำให้ความหนาแน่นเพิ่มขึ้น (แต่ก็เล็กน้อยมาก)

ผลจากปัจจัยทั้งสาม ทำให้น้ำทะเลแต่ละแห่งมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน แต่เพื่อความง่ายในการเรียนระดับม.ปลาย โจทย์มักจะกำหนดความหนาแน่นให้เป็นค่าคงที่ค่าหนึ่งไปเลย

ความดันเนื่องจากน้ำหนักของไหลกดทับ เรียกว่า #ความดันเกจ (Gauge Pressure : Pg) แต่จริงๆ ความดันทั้งหมด เกิดจากทั้งของเหลว(น้ำทะเล) และอากาศกดทับลง ความดันนี้เรียกว่า #ความดันสัมบูรณ์ (Absolute Pressure : Pab) จะได้ว่า Pab = Pg + Pair

แต่เพื่อความง่ายในการคำนวณของน้องๆ พี่ฟาร์มขอละ Pair เนื่องจากมีค่าน้อยกว่า Pg มากๆ นะครับ

ที่ระดับน้ำทะเล ความดันอากาศมีค่า 1×10^5 Pa หรือ 0.1 MPa

ที่ระดับลึกลงไป 3,800 เมตร ความดันอากาศมีค่าประมาณ 38 MPa

ความต่างนี้โหดร้ายมาก มากถึง 38/0.1 = 380 เท่า

นึกภาพความสบายผิวสบายตัวเวลาไปเล่นน้ำแถวชายหาดที่ระดับน้ำทะเล (นั่นคือ 0.1 MPa) แล้วจินตนาการต่อว่ามีความดันมากดทับกว่านั้นขึ้นไปเกือบๆ 400 เท่า.. โอ๊ยไม่อยากจะคิด น่าสะพรึงมาก

การระเบิดจากการบีบอัดจากภายนอกเข้าไปแบบนี้ เรียกว่าการระเบิดแบบ Implosion

(ตรงข้ามกับการระเบิดแบบปกติที่เราคุ้นเคย เป็นการระเบิดที่ดันออกมาจากภายใน Explosion)

ตอนนี้มีภาคต่อเรื่อง Exposion ติดตามได้น้า

#dek67#tcas67#alevel67#dek68#tcas68#alevel68#ฟิสิกส์มอปลาย#ฟิสิกส์ฟาร์ม#physicsfarm#เรียนพิเศษ#กวดวิชา#tcas#alevel#ฟิสิกส์เอเลเวล#physicsalevel#studygramthailand