อากาศ

ลมบกและลมทะเล

  ลมบกและลมทะเล เกิดจากความร้อนซึ่งแตกต่างกันระหว่างบริเวณทะเลและพื้นดิน ตามชายฝั่งในตอนเช้าและ ตอนบ่าย เวลากลางวันผืนแผ่นดินตามชายฝั่งได้รับรังสี จากดวงอาทิตย์ ทำให้มีอุณหภูมิสูงกว่าบริเวณทะเล ดังนั้นอากาศในบริเวณแผ่นดิน จึงมีความแน่นน้อยกว่า และความกดก็ลดลงด้วยจึงลอยตัวขึ้น ดังนั้นอากาศเย็น ตาม บริเวณทะเลจะพัดเข้ามาแทนที่ ลมซึ่งพัดจากทะเลนี้เรียกว่า "ลมทะเล" (sea breeze) ซึ่งเกิดขึ้นในตอน บ่ายและเย็น นอกจากตามชายฝั่งทะเลแล้ว ลักษณะคล้ายลมทะเลนี้อาจจะเกิดขึ้นตามทะเลสาบใหญ่ๆก็ได้ ส่วนมากลมบก (land breeze) นั้นเกิดขึ้นในทิศตรงกันข้ามกับทะเล และมีกำลังแรงน้อยกว่าเก่า คือในตอน กลางคืนพื้นน้ำมีอุณหภูมิสูงกว่าผืนแผ่นดิน ดังนั้นอากาศในบริเวณทะเลซึ่งมีความแน่นน้อยกว่าจะลอยตัวขึ้น อากาศเย็น ในบริเวณแผ่นดินจะพัดออกไปแทนที่จากความรู้เรื่องลมบกลมทะเลนี้ชาวประมงได้ อาศัยกำลังของ ลม ดังกล่าวเป็นเครื่องช่วยในการแล่นเรือเข้า หรือออก จากฝั่งได้ดีในการดำเนินอาชีพหาปลาของเขา
  สรุป  ลมบกและลมทะเลเป็น ลมบกเกิดในเวลากลางคืน และลมทะเลเกิดในเวลากลางวัน

---

   ลมทะเล ในเวลากลางวันพื้น ดินรับความร้อนได้เร็วกว่าพื้นน้ำ ทำให้อากาศเหนือพื้นดิน มีอุณหภูมิสูงกว่า อากาศเหนือพื้นน้ำ  อากาศเหนือพื้นน้ำหรืออากาศเหนือพื้นน้ำ มีความกดอากาศสูงกว่าอากาศ เหนือพื้นดิน เป็นผลให้อากาศเหนือพื้นน้ำมีความกดอากาศสูงกว่าเคลื่อน ที่เข้าเข้าหา บริเวณพื้นดิน ที่มีความกดอากาศต่ำกว่าหรือเกิดลมพัดจากทะเลเข้าหาฝั่งในเวลากลางวัน

   ลมบก  ในเวลากลางคืนพื้นดิน คลายได้เร็วกว่าพื้นน้ำ ทำให้อากาศเหนือพื้นดินมีอุณหภูมิต่ำกว่าอากาศเหนือ พื้นน้ำ หรืออากาศเหนือพื้นดินมีความกดอากาศสูงกว่าอากาศเหนือพื้นน้ำ เป็นผลให้อากาศเหนือพื้นดิน ที่มี ความกดอากาศสูงกว่าเคลื่อนที่เข้าหาพื้นน้ำที่มีความกดอากาศต่ำกว่า หรือเกิดลมพัดจากบกออกสู่ฝั่งทะเลใน เวลากลางคืน

ประโยชน์ของลมบก ลมทะเล

   เรือประมงขนาดเล็กจะออกสู่ท้องทะเลเพื่อหาปลาในเวลากลางคืน โดยอาศัย“ลมบก”ที่พัดจากฝั่งออกสู่ทะเล ในตอนกลางคืน พอรุ่งสางเรือเหล่านี้ก็จะอาสศัย “ลมทะเล” ที่พัดจากทะเลเข้าฝั่งในเวลากลางวัน แล่นกลับเข้า สู่ฝั่งอีกครั้งนั้นเอง

กังหัน

พลังงานลม เป็นพลังงานที่มนุษย์ใช้มานานกว่า 2,000 ปี โดยการใช้กังหันลมหมุน เครื่องบดธัญพืช สูบน้ำ และเครื่องจักรกลต่างๆ ลมเป็นพลังงานธรรมชาติที่สะอาดและไม่มี วันหมดสิ้นไปจากโลก มนุษย์ได้ใช้ประโยชน์จากพลังงานลมมานานแสนนานในการอำนวย ความสะดวกสบายแก่ชีวิต และการศึกษาค้นคว้าเพื่อพัฒนาการใช้ประโยชน์จากพลังงานลม ก็ยังคงดำเนินอยู่ตราบจนทุกวันนี้ หลักการทำงานของกังหันลมเพื่อการผลิตกระแสไฟฟ้าผลิตไฟฟ้าทั่วไปก็คือเมื่อมี ลมมาปะทะกังหันจนทำให้กังหันหมุนทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงที่มีอยู่ ติดกับส่วน ของกังหันผลิตและทำการจ่ายกำลังไฟฟ้ากระแสตรงผ่านเครื่องควบคุมไฟฟ้ากระแส ตรงที่ ติดตั้งทางด้านล่างเพื่อสะสมพลังงานโดยการอัดประจุไฟฟ้าให้แก่แบตเตอรี่แล้ว จึงเปลี่ยน เป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงเป็นกระแสสลับอีกทอดหนึ่งซึ่งเป็นไฟฟ้าที่เราใช้ กับอุปกรณ์ ไฟฟ้าต่างๆในชีวิตประจำวัน อย่างไรก็ตามการใช้กังหันลมเพื่อการผลิตกระแสไฟฟ้าจำเป็นต้องใช้พลังงานลม ที่มีความแรงเพียงพอ เพื่อการผลิตกระแสไฟฟ้าแต่สำหรับประเทศไทยมีศักยภาพของพลังงานลมต่ำยก เว้นบริเวณชายฝั่งอ่าวไทยและทะเลอันดามันรวมทั้งบริเวณเกาะและที่ราบปากแม่ น้ำเจ้าพระยานี่อาจจะเป็นสาเหตุสำคัญที่การใช้กังหันลม เพื่อการผลิตกระแสไฟฟ้ายังไม่เป็นที่แพร่หลายในประเทศไทย
         ซึ่งวิธีการทำกังหันลม  มีวิธีการทำหลายประการด้วยกัน  ประกอบด้วย
         • วิธีทำโครงกังหันลมแบบที่ 1-2                            (อ่านรายละเอียด)
         • วิธีทำใบกังหันลม                                                (อ่านรายละเอียด)
         • วิธีทำขดลวด                                                       (อ่านรายละเอียด)
         • วิธีทำแกนหมุนแม่เหล็ก                                        (อ่านรายละเอียด)
         • การทำใบพัดจากท่อ PVC                                   (อ่านรายละเอียด)
         • แหล่งซื้ออุปกรณ์                                                  (อ่านรายละเอียด)
         • การต่อใช้งานกับไฟ 220V                                  (อ่านรายละเอียด)
         • วงจรป้องกัน Battery                                        (อ่านรายละเอียด)
         • มาทำกังหันลมเล่นกันเถอะ                                   (อ่านรายละเอียด)

การทดลองอากาศ

อากาศมหัศจรรย์

      เครื่องบินโบอิ้ง 747 “จัมโบ้” เจ็ท เคลื่อนที่บนทางวิ่ง  บรรทุกผู้โดยสารและลูกเรือกว่า 350 ชีวิต ความยาวลำตัวกว่า 180 ฟุต ยาวกว่าเที่ยวบินแรกของพี่น้องตระกูลไรท์ในปี1903 ถึง 10 เท่า น้ำหนักประมาณ 400 ตันใช้น้ำมันเชื้อเพลิงมากพอที่จะขับรถตุ๊กๆ ได้สามปี  แต่ภายในไม่กี่วินาทีเจ้าปีศาจเหล็กตัวใหญ่ก็นำสิ่งของต่างๆขึ้นไปอยู่ใน อากาศอย่างรวดเร็ว สามารถบินสูงกว่าภูเขาเอเวอร์เรสที่ความเร็วเกือบ 600 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เป็นไปได้อย่างไร  มีวิธีการอย่างไรเพื่อทำให้ได้เครื่องบินที่มีขนาดใหญ่และมีน้ำหนักมากบิน ได้ดี ?

นกอัลบาทรอสบินโฉบเฉี่ยวเหนือมหาสมุทรกับปีกยาวห้าฟุตของมัน ตัวมันแทบจะไม่เคยสัมผัสพื้น  แต่สูงขึ้นไปอีกสี่หมื่นฟิตเครื่องบินคอนคอร์ดของสายการบิน บินผ่านท้องฟ้าที่สองเท่าของความเร็วของเสียง ในช่วงเวลาเพียงสองชั่วโมงครึ่งนั้นพาผู้โดยสารจากกรุงลอนดอนไปนิวยอร์ค  ทั่วโลกมีสิ่งที่บินได้ลอยอยู่ในอากาศมากมาย  สิ่งมีชีวิตบินร่วมกับสิ่งที่มนุษย์สร้าง  พวกเขาจัดการให้อยู่เป็นระเบียบได้อย่างไร แต่ละเที่ยวบินที่มีการทำงานอย่างไร
คำถาม  จะทำอย่างไรห้วงอากาศและการเคลื่อนที่ของวัตถุทางอากาศ
การเคลื่อนที่ของอากาศ และการเกิดแรง

การเคลื่อนที่ของอากาศทำให้เกิดแรง  อากาศมีอยู่ทั่วไปรอบตัวเรา มันจะมองไม่เห็น  แต่เมื่อเกิดการเคลื่อนมันจะมี อำนาจในการเคลื่อนย้ายทางอากาศสูงอย่างน่าใจหาย ตัวอย่างชัดเจนเช่นการเกิดพายุทอร์นาโดหรือพายุเฮอริเคน  ต้นไม้ถูกถอน  บ้านและรถถูกยกลอยขึ้นราวกับของเล่น
อากาศดูเหมือนว่าไม่มีน้ำหนัก แต่อากาศที่อยู่รอบตัวคุณมีน้ำหนักประมาณเดียวกับที่คุณออกแรงกระทำ  ในความเป็นจริงอากาศทั้งหมดของในโลกมีน้ำหนักประมาณ  11 quintillion
สำคัญที่สุดเช่นเดียวกัน อากาศถูกสร้างขึ้นจากอนุภาคเล็ก ๆ เรียกว่าโมเลกุล  ในของแข็งหรือของเหลวโมเลกุลอยู่ด้วยกันอย่างหนาแน่น  แต่ในก๊าซเช่นอากาศ โมเลกุลอยู่ห่างไกลกันและไปมาอย่างรวดเร็ว ความเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลของอากาศในห้องประมาณ 1,130 ไมล์ต่อวินาที
เมื่อโมเลกุลอากาศเกิดการเปลี่ยนแปลงจากบางสิ่งบางอย่าง เช่นเมื่อดันมือออกไปเพียงเล็กน้อยอากาศจะกลับมาแทนที่อากาศที่ถูกดันออกไป ทันที  ผลการเคลื่อนที่ของเพียงหนึ่งโมเลกุลเล็กๆมาแทนที่นั้นก่อให้เกิดแรงกดหรือ แรงดัน โดยสัมผัสจากความรู้สึกได้จากโมเลกุลของอากาศเป็นพันพันล้านที่อยู่รอบมือ ที่มีการเคลื่อนที่  โมเลกุลของอากาศจะเกิดการแทรกสอดกับด้านอื่นๆของมือ ทุกวินาที
การทดลอง
สิ่งที่ต้องเตรียม
กระดาษสองแผ่น กับสมุดเล่มหนา
วิธีการทดลองที่ 1   ถือแผ่นกระดาษไว้ที่ริมฝีปากล่างและเป่าลมออกอย่างเร็วทั่วทั้งพื้นผิวด้านบน จะเกิดอะไรขึ้น?
วิธีกาทดลองที่ 2  วางหนังสือบนโต๊ะห่างกันประมาณ 4 นิ้ว วางแผ่นกระดาษไว้ที่หนังสือด้านหนึ่ง เป่าลมผ่านช่องว่างระหว่างหนังสือ โปรดสังเกตการเคลื่อนที่ของกระดาษ
วิธีกาทดลองที่ 3  ถือกระดาษสองแผ่นห่างกันไม่กี่นิ้วใช้ลมปากเป่าผ่านช่องกระดาษทั้งสองอย่างเร็ว และดูว่าเกิดอะไรขึ้น
ให้อธิบายผลจากการสังเกต เกี่ยวกับความกดอากาศที่เกิดขึ้นกับกระดาษอย่างใดอย่างหนึ่งในแต่ละการทดลอง สิ่งที่เกิดขึ้นมีผลกระทบกับแรงความกดดันในด้านใด?

เมื่อ  ความเร็วเพิ่มขึ้น  ความดันลดลง
ในปี ค.ศ. 1738  นักคณิตศาสตร์ชาวสวิส Daniel Bernoulli ทำการค้นพบที่น่าแปลกใจ และได้กลายเป็นที่รู้จักกันในหลักการกฏของไหลเบอร์นูลี “Bernoulli”
Bernoulli พบว่าเมื่อความเร็วของก๊าซหรือของเหลวเพิ่มขึ้นความดันของมันจะลดลง ถ้าอากาศเคลื่อนที่รอบวัตถุที่ความเร็วเท่ากันแล้วความดันทุกด้านจะลดลงด้วย จำนวนเดียวกัน ในกรณีนี้แรงผลักดันจากทุกทิศทางยังคงความสมดุล
จะเกิดอะไรขึ้นถ้าอากาศที่ผ่านวัตถุสองด้านแต่มีความเร็วต่างกัน อากาศด้านบนของของวัตถุมีความเร็วมากกว่าอากาศด้านล่าง  ความดันที่เกิดขึ้นจะแตกต่างอย่างไร
จากหลักการของ Bernouilli ทำให้ความดันที่ด้านบนจะน้อยกว่าที่อยู่ด้านล่าง ด้วยเหตุนี้จึงเกิดแรงยกมากกว่าแรงกด
การทดลอง กระแสอากาศ
สิ่งต้องเตรียม

1.  ขวดแก้ว
2. ไม้ไผ่เล็กทำเสาธง 20-30 อัน
3. กระดาษ, กรรไกรและกาว
4. ไม้บอร์ดขนาดใหญ่หรือบอร์ดไม้ก๊อก
5. แผ่นกระดาษขนาดใหญ่\
6. ดินสอ
7.  เครื่องเป่าลม

การทดลองที่ 1
ตัดกระดาษขนาด กว้าง½ นิ้ว ยาว 2 นิ้ว  พับกระดาษติดกับไม้เพื่อทำธงขนาดเล็ก  กระดาษควรจะหมุนรอบเสาได้คล่อง
นำขวดแก้ววางที่ใกล้ขอบของกระดานไม้บอร์ด วาดเส้นแบ่งกลางไม้บอร์ด ติดตั้งธงเข้าบนไม้บอร์ดทางด้านหลังของขวดแก้วให้ทั่วบอร์ด
นำเครื่องเป่าลมห่างจากขวดประมาณ 6 นิ้ว  ตรงตามแนวเส้นศูนย์ เปิดลมผ่านขวดด้วยความเร็วต่ำและสูงสลับกัน จากนั้นปิด สังเกตุทิศทางของธง
วาดเส้นสั้นๆใต้แต่ละธง เพื่อแสดงทิศทางที่ลมผ่าน แล้วเอาธงออก  สังเกตรูปแบบของเส้น ให้บอกเกี่ยวกับวิธีที่อากาศไหลรอบ ๆ โถเป็นอย่างไร
การทดลองที่ 2
ให้ทำการทดลองซ้ำโดยใช้วัสดุที่มีรูปร่างที่แตกต่างกันออกไป มาแทนขวด เช่น รูปทรงรี รูปทรงเหลี่ยม
หรือแผ่นหน้าตัดเป็นต้น
แรงหน่วงผิว

ซึ่งผลได้รับการอธิบายครั้งแรกโดยวิศวกรโรมาเนีย, Henri Coanda, ในปี ค.ศ. 1926  กล่าวคือเมื่อน้ำผ่านใกล้พื้นผิวเรียบ อากาศระหว่างกลางจะถูกน้ำพาเคลื่อนที่ ทำให้ความดันของอากาศระหว่างกลางน้อยกว่าด้านนอก น้ำจึงถูกผลักให้ไหลผ่านผิวเหยือก และเมื่อผ่านพื้นผิวเรียบ ของไหลจะพยายามทำตามพื้นผิวของวัตถุ จะสังเกตุว่าจะมีการเปลี่ยนทิศทางของๆไหลผลการทดลองของกฎ Coanda
ให้สังเกตุน้ำจากเหยือกที่ไหลลงด้านข้างของเหยือก ในความเป็นจริงทุกของเหลวและก๊าซในลักษณะนี้ จะไหลลงพื้นเป็นเส้นทางตรงโดยธรรมชาติ แต่น้ำกลับไหลติดผิวเหยือก
ซึ่งผลได้รับการอธิบายครั้งแรกโดยวิศวกรโรมาเนีย, Henri Coanda, ในปี ค.ศ. 1926  กล่าวคือเมื่อน้ำผ่านใกล้พื้นผิวเรียบ อากาศระหว่างกลางจะถูกน้ำพาเคลื่อนที่ ทำให้ความดันของอากาศระหว่างกลางน้อยกว่าด้านนอก น้ำจึงถูกผลักให้ไหลผ่านผิวเหยือก และเมื่อผ่านพื้นผิวเรียบ ของไหลจะพยายามทำตามพื้นผิวของวัตถุ จะสังเกตุว่าจะมีการเปลี่ยนทิศทางของๆไหล