SlideShare a Scribd company logo
1 of 10
Download to read offline
บทนํา 1
บทที่ 1
บทนํา
(Introduction)
1.1 คําจํากัดความของคําวา ของไหล
(Definition of Fluids)
กลศาสตรของไหล (Fluid Mechanics) เปนวิชาที่เกี่ยวของกับพฤติกรรมของของไหลที่หยุด
นิ่งหรือเคลื่อนที่ ของไหล (Fluids) คือสารซึ่งเปลี่ยนรูปอยางตอเนื่องภายใตการกระทําของความ
เคนเฉือน (Shear Stress) ไมวาความเคนเฉือนจะมีคานอยเทาใดก็ตาม
(ก) (ข)
รูปที่ 1.1 พฤติกรรมของ (ก) ของแข็ง (ข) ของไหล
รูปที่ 1.2 ความเคนฉาก (Normal Stress)
และความเคนเฉือนบนพื้นผิวเอลิเมนต
ของของไหล
ในกรณีที่ของไหลหยุดนิ่ง ความเคนเฉือน
เทากับศูนยและความเคนฉากก็คือความดัน
2 กลศาสตรของไหล เลม 1
ของไหลประกอบไปดวยของเหลวและแกส ขอแตกตางระหวางของไหลกับของแข็งคือ
ของแข็งเปลี่ยนรูปเมื่อไดรับความเคนเฉือนแตไมเปลี่ยนรูปอยางตอเนื่อง รูปที่ 1.1 (ก) และรูปที่
1.1 (ข) แสดงพฤติกรรมของของแข็งและของไหลภายใตการกระทําของความเคนเฉือนใน
รูปที่ 1.1 (ก) จากการดึงแผนแบนที่ดานบนจะทําใหเกิดแรงเฉือนบนของแข็งโดยการเปลี่ยนรูป
ของแข็งเปนสัดสวนกับความเคนเฉือน
A
F
τ  ในรูปที่ 1.1 (ข) เมื่อใหแรง F กระทําบนแผนแบน
ดานบน เอลิเมนตของของไหลจะมีการเปลี่ยนรูปตราบนานเทาที่เราใสแรงเขาไป รูปรางของไหลจะ
แปรตามเวลา 012 ttt  ในของไหลที่หยุดนิ่ง ความเคนฉาก (Normal Stress) จะเรียกวา
ความดัน และความเคนเฉือนจะเทากับศูนย
ขอแตกตางระหวางของเหลวและแกส
ของไหลอาจจะเปนแกสหรือของเหลว โมเลกุลของแกสอยูหางกันมากกวาของเหลว ดังนั้น
จะถือวาแกสเปนของไหลอัดตัวได (Compressible Fluid) และขยายตัวไดอยางอิสระ ดังนั้น แกสจะ
อยูในภาวะสมดุลไดตอเมื่ออยูในภาชนะปด ของเหลวจะถือวาเปนของไหลอัดตัวไมได
(Incompressible Fluid) แรงดึงดูดระหวางโมเลกุล (Cohesive Force) จะยึดแตละโมเลกุลของ
ของเหลวใหอยูดวยกัน ดังนั้น ของเหลวจึงไมสามารถขยายตัวไดอยางอิสระโดยจะมีรูปรางตาม
ภาชนะที่บรรจุอยูและมีผิวอิสระ ปกติไอ (Vapor) คือของไหลที่มีเฟสไมหางจากภาวะของการ
ควบแนน (State of Condensation) โดยอยูในเฟสของแกสที่อุณหภูมิต่ํากวาจุดวิกฤต (Critical
Point) ของไหล เชน น้ํา น้ํามัน อากาศ จะสอดคลองกับคําจํากัดความของของไหล นั่นคือจะมีการ
ไหลเมื่อไดรับความเคนเฉือน วัสดุบางอยาง เชน สเลอรรี (Slurry) (ของแข็งปนกับของเหลว)ยาสี
ฟน ฯลฯ จะไมสอดคลองกับคําจํากัดความดังกลาว วัสดุเหลานี้มีพฤติกรรมเปนของแข็งถาไดรับ
ความเคนเฉือนเพียงเล็กนอย แตถาความเคนเฉือนเกินขีดจํากัด วัสดุดังกลาวจะมีการไหล
การศึกษาการไหลและการเปลี่ยนรูปรางของวัสดุดังกลาว เรียกวา วิทยากระแส (Rheology) แตจะ
ไมกลาวถึงในที่นี้
รูปที่ 1.3 ของเหลวเมื่ออยูในภาชนะจะมีผิวอิสระ (Free Surface) สวนแกสฟุงกระจายไมมีผิวอิสระ
บทนํา 3
1.2 ของไหลเปน Continuum
(Fluid as a Continuum)
การศึกษากลศาสตรของไหลมีอยู 2 แนวทาง คือ
1. แนวทาง Microscopic : การศึกษาในแนวทางนี้เปนการศึกษาการเคลื่อนที่ของโมเลกุล
ของไหลแตละตัว
2. แนวทาง Macroscopic : การศึกษาในแนวทางนี้เปนการระบุการเคลื่อนที่ของปริมาตร
ของของไหลขนาดเล็ก ๆ ที่ประกอบดวยโมเลกุลหลายตัว ซึ่งหมายความวาของไหลเปนสารที่มี
ความตอเนื่อง (Continuum)
ของไหลเปนไดทั้งแกสและของเหลว โมเลกุลของแกสอยูหางกันมากกวาโมเลกุลของเหลว
ดังนั้นจึงเปนไปไมไดที่จะศึกษาพฤติกรรมของโมเลกุลแตละตัว เราจึงนิยมพิจารณาวาของไหลเปน
เนื้อเดียวตอเนื่องกันไปไมมีชองวาง
เมื่ออธิบายพฤติกรรมของของไหลขณะหยุดนิ่งหรือเคลื่อนที่เราจะพิจารณาที่คาเฉลี่ยของ
ปริมาณที่เราศึกษา โดยคาเฉลี่ยประเมินไดจากปริมาตรขนาดเล็ก ๆ ที่มีจํานวนโมเลกุลอยูมากมาย
ดังนั้น เมื่อเราพูดวาความเร็วที่จุดจุดหนึ่งในของไหล เราจะหมายถึงความเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลใน
ปริมาตรเล็ก ๆ ที่ลอมรอบจุดนั้น ๆ ปริมาตรดังกลาวมีขนาดเล็กมากเมื่อเปรียบเทียบขนาดของ
ระบบที่ศึกษาแตมีขนาดใหญเมื่อเปรียบเทียบกับระยะหางเฉลี่ยระหวางโมเลกุล
มีคําถามวา การอธิบายพฤติกรรมของไหลดังกลาวสมเหตุผลหรือไม คําตอบก็คือ สม
เหตุผลเมื่อระยะหางระหวางโมเลกุลมีคานอย สําหรับแกสที่อุณหภูมิและความดันปกติระยะหางจะ
ประมาณ 10
-6
มิลลิเมตร และในของเหลวจะประมาณ 10
-7
มิลลิเมตร ในแกสปริมาตร 1 ลูกบาศก
มิลลิเมตร จะมีจํานวนโมเลกุลประมาณ 10
18
โมเลกุล และในของเหลวปริมาตร 1 ลูกบาศก
มิลลิเมตร จะมีจํานวนโมเลกุลประมาณ 10
21
โมเลกุล
จะเห็นไดชัดวาจํานวนของโมเลกุลในปริมาตรขนาดเล็ก ๆ จะมีจํานวนมากและความคิดใน
การใชคาเฉลี่ยของปริมาตรขนาดเล็ก ๆ เหลานี้ก็สมเหตุผล ดังนั้น เราจะสมมุติวาลักษณะเฉพาะ
ของของไหล (ความดัน ความเร็ว ความหนาแนน) จะแปรผันอยางตอเนื่องตลอดทั่วทั้งของไหล นั่น
ก็คือเราจะพิจารณาวาของไหลเปน Continuum
พิจารณาอนุภาคของของไหลที่ประกอบดวยโมเลกุลหลาย ๆ ตัว เราจะสนใจในคาเฉลี่ยของ
โมเลกุลเหลานี้ เชน ความดันที่จุดจุดหนึ่งใน Continuum จะเปนคาเฉลี่ยของแรงในแนวตั้งฉากที่
กระทําโดยโมเลกุลเหลานี้ตอ 1 หนวยพื้นที่ ซึ่งพื้นที่ 1 หนวยนี้มีขนาดเล็กมากแตก็ยังถือวามีขนาด
ใหญเมื่อเทียบกับระยะหางระหวางโมเลกุล ในรูปคณิตศาสตร ความดันที่จุดจุดหนึ่งในของไหลที่มี
ความตอเนื่องสามารถหาไดจากสมการดังตอไปนี้
F
P lim
A
δA δA




(1.1)
*
A เปนพื้นที่ขนาดเล็กซึ่งไมเทากับศูนย
4 กลศาสตรของไหล เลม 1
ในทํานองคลายกัน ความหนาแนนที่จุดจุดหนึ่งในของไหลที่มีความตอเนื่องเขียนไดดังนี้
m
lim



 

  
(1.2)
เมื่อ  เปนปริมาตรที่บรรจุดวยมวล m ของของไหล
*
 เปนปริมาตรขนาดเล็กแตไมเทากับศูนยที่บรรจุดวยจํานวนโมเลกุลของของไหลจํานวนหนึ่ง
ถา *
 เขาใกลศูนยจะไมมีโมเลกุลอยูในปริมาตรขนาดเล็กนั้น
เมื่อถือวาของเหลวและเเกสเปน Continuum ความหนาแนนของของไหลหรือมวลตอหนวย
ปริมาตร   m/ จะมีคาไมแนนอนเพราะจํานวนของโมเลกุลในปริมาตรที่กําหนดมีการ
เปลี่ยนแปลงอยางตอเนื่อง ผลดังกลาวจะไมสําคัญถาหนวยปริมาตรมีขนาดใหญขึ้นเมื่อ
เปรียบเทียบกับกําลังสามของระยะหางระหวางโมเลกุล (โดยประมาณ) ถาหนวยปริมาตรที่เลือก
ขึ้นมาใหญเกินไปจะมีการแปรเปลี่ยนความหนาแนนที่สังเกตได ดังแสดงในรูปที่ 1.4 เมื่อความ
หนาแนนที่คํานวณไดจากมวลโมเลกุล (Molecular Mass, δm) ภายในปริมาตรที่กําหนดให, δ
ถูกพล็อตกับขนาดของ 1 หนวยปริมาตร
สําหรับของเหลวทุก ๆ ชนิดและสําหรับแกสที่ความดันบรรยากาศที่ถือวาเปน Continuum
ปริมาตร δ ประมาณเทากับ 10
-9
(มิลลิเมตร)
3
ตัวอยางเชน อากาศที่ภาวะมาตรฐาน ปริมาตร
10
-9
(มิลลิเมตร)
3
ประกอบดวย 3 x 10
7
โมเลกุลโดยประมาณ ปญหาทางวิศวกรรมจะเกี่ยวของ
กับพื้นที่และปริมาตรขนาดใหญ เราจึงคํานวณความดันจากสมการ F/AP  และความหนาแนน
จากสมการ m /   ถึงแมวาจะไมถูกตองนัก
(ก) (ข)
รูปที่ 1.4 คําจํากัดความของความหนาแนนที่จุดจุดหนึ่ง
(ก) ปริมาตรในบริเวณของของไหลซึ่งมีความหนาเเนนแปรผัน
(ข) การกระจายความหนาเเนนที่ขนาดปริมาตรตาง ๆ
บทนํา 5
1.3 มิติ ความเขากันของมิติและหนวย
(Dimensions, Homogeneity of Dimension and Units)
เมื่อเราศึกษากลศาสตรของไหลเราจะเกี่ยวของกับลักษณะที่หลากหลายของของไหล ดังนั้น
จึงจําเปนตองพิจารณาระบบเพื่ออธิบายลักษณะที่หลากหลายเหลานี้ในเชิงปริมาณและคุณภาพ ใน
เชิงคุณภาพเราสามารถระบุประเภทของลักษณะเฉพาะ เชน ความยาว เวลา ความเร็ว ฯลฯ ในเชิง
ปริมาณตองการทั้งจํานวนและมาตรฐานที่สามารถเปรียบเทียบได มาตรฐานสําหรับความยาว
อาจจะเปนเมตรหรือฟุต เวลาอาจจะเปนชั่วโมงหรือวินาที สําหรับมวลอาจจะเปนสลัก (Slug) หรือ
กิโลกรัม มาตรฐานที่กลาวมาเรียกวา หนวย (Units) การอธิบายในเชิงคุณภาพจะอยูในเทอมของ
ปริมาณปฐมภูมิ (Primary Quantity) เชน มวล M ความยาว L เวลา T และอุณหภูมิ θ ปริมาณ
ปฐมภูมิเหลานี้สามารถใชประกอบกันเปนปริมาณทุติยภูมิอื่น ๆ (Secondary Quantity) เชน พื้นที่
=
2
L ความเร็ว =
1
LT ความหนาแนน =
3
ML สัญลักษณ = แสดงถึงมิติของประมาณ
ทุติยภูมิในเทอมของปริมาณปฐมภูมิ ดังนั้น การอธิบายความเร็ว V ในเชิงคุณภาพ จะเขียนไดเปน
1
 LTV ซึ่งหมายถึงมิติของความเร็วเทากับความยาวหารดวยเวลา ปริมาณปฐมภูมิยังถือวา
เปนมิติพื้นฐาน (Basic Dimensions)
ในปญหาที่เกี่ยวของกับกลศาสตรของไหล จะใชมิติพื้นฐานเปนระบบ M, L, และ T หรือ
อาจใชระบบ F, L และ T เมื่อ F เปนมิติพื้นฐานของแรง จากกฎขอที่สองของนิวตัน “แรง
เทากับมวลคูณดวยความเรง” จะไดวา 2
F MLT 
 หรือ 21
TFLM 
 ดังนั้น ปริมาณทุติย-
ภูมิที่อยูในเทอมของ M สามารถอธิบายอยูในเทอมของ F ได ตัวอยางเชน ในระบบ F, L, T
ความเคน,  เทากับแรงตอพื้นที่ ดังนั้น 2
FL 
 ถาเขียนอยูในระบบ M, L, T จะได
1 2
ML T  

ตารางที่ 1.1 แสดงมิติของปริมาณตาง ๆ ในระบบ M, L, T และ F, L, T สมการที่ไดจากทฤษฎี
จะมีมิติทางดานซายมือของสมการสอดคลองกับมิติทางดานขวามือ
ตัวอยางเชน atVV  0 (1.3)
เมื่อ V  ความเร็วใด ๆ
0V  ความเร็วเริ่มตน
t  เวลา
ในเทอมของมิติ สมการดังกลาวคือ
111 
 LTLTLT
บางสมการประกอบดวยคาคงที่ที่มีมิติ เชน สมการสําหรับหาระยะการตกของวัตถุ ระยะ, d
2
9054 t.d  (1.4)
ถาสมการมีมิติที่สอดคลองกัน คาคงที่จะมีมิติเปน 2
LT ซึ่งในความเปนจริง สมการที่ (1.4) คือ
รูปแบบหนึ่งของสมการการตกของวัตถุ
6 กลศาสตรของไหล เลม 1
2
2
gt
d  (1.5)
ซึ่ง g เปนความเรงจากแรงโนมถวงของโลก สมการที่ (1.5) เปนสมการที่มีมิติสอดคลองกันทั้ง
ทางดานขวามือและซายมือ สําหรับกรณี 819.g  เมตร/(วินาที)
2
สมการที่ (1.5) จะลดลงเปน
สมการที่ (1.4) โดยหนวยของระบบเปนเมตรกับวินาที
ระบบของหนวย (Systems of Units)
ระบบ BG (British Gravitational System)
ในระบบ BG หนวยของความยาวเปนฟุต หนวยของเวลาเปนวินาที และหนวยของแรงเปน
ปอนด และหนวยของอุณหภูมิเปนองศาฟาเรนไฮต หรืออุณหภูมิสัมบูรณมีหนวยเปนองศาแรงคิน
(Degree Rankine) ซึ่ง 459 67R F .  
หนวยของมวลเรียกวา สลัก โดยถูกกําหนดจากกฎขอที่สองของนิวตัน (แรง = มวล x ความเรง)
โดยที่ 1 ปอนด = (1 สลัก) (1 ฟุต/วินาที
2
)
น้ําหนัก (แรงจากความเรง, g ) ของมวล m หาไดจาก
mgW 
ในระบบ BG W (ปอนด) m (สลัก) g (ฟุต/วินาที
2
)
ระบบ SI (International System of Units)
ในระบบ SI ความยาวมีหนวยเปนเมตร เวลาเปนวินาที มวลเปนกิโลกรัม และหนวยของ
อุณหภูมิเปนเคลวิน อุณหภูมิเคลวินมีความสัมพันธกับองศาเซลเซียสดังนี้
15273.CK 
ถึงแมวาองศาเซลเซียสไมไดเปนสวนหนึ่งของระบบ SI ในทางปฏิบัติเรามักใชหนวยของอุณหภูมิ
เปนองศาเซลเซียส เมื่อใชระบบ SI หนวยของแรงเรียกวา นิวตัน ซึ่งกําหนดจากกฎขอที่สองของ
นิวตันดังนี้ 1 นิวตัน = (1 กิโลกรัม) (1 เมตร/วินาที
2
)
ความเรงจากแรงโนมถวงของโลกตามมาตรฐานในระบบ SI เทากับ 9.807 เมตร/(วินาที)
2
(โดยทั่วไปจะใช 9.81 เมตร/วินาที
2
)
ดังนั้น มวล 1 กิโลกรัมจะหนัก 9.81 นิวตัน งานในระบบ SI มีหนวยเปนจูล ซึ่งเปนงานที่ไดจากแรง
1 นิวตัน ที่ทําใหวัตถุเคลื่อนที่เปนระยะ 1 เมตร ในทิศทางของแรง
ดังนั้น 1 จูล = 1 นิวตัน-เมตร
หนวยของกําลัง คือ วัตต คือ จูล/วินาที
ดังนั้น 1 วัตต = 1 จูล/วินาที
= 1 นิวตัน-เมตร /วินาที
คํานําหนาหนวย (Prefix) ของระบบ SI แสดงไดในตารางที่ 1.2
บทนํา 7
ระบบวิศวกรรมอังกฤษ
(English Engineering System)
ในระบบ EE หนวยของมวลเปนปอนดมวล (lbm) หนวยของแรงเปนปอนดแรง (lbf) หนวย
ของความยาวเปนฟุต หนวยของเวลาเปนวินาที สเกลของอุณหภูมิสัมบูรณเปนองศาแรงคิน R
ดังนั้น สมการตามกฎขอที่สองของนิวตันจะอยูในรูป
cg
ma
F  (1.6)
เมื่อ cg เปนคาคงที่ ซึ่งทําใหเราสามารถกําหนดหนวยของแรงและมวลไดเอง สําหรับระบบ EE 1
ปอนด แรง (lbf) คือแรงที่ทําใหมวล 1 ปอนด (lbm) มีความเรง 32.174 ฟุต/(วินาที)2
ดังนั้น จาก
สมการที่ (1.6)
1 ปอนดแรง = {(1 ปอนด มวล) (32.174 ฟุต/(วินาที)
2
}/gc
8 กลศาสตรของไหล เลม 1
ตารางที่ 1.1 มิติของสมบัติของของไหล (Dimensions of Fluid Properties)
ระบบ F, L, T,  ระบบ M, L, T, 
ความเรง 2
LT 2
LT
มุม 000
TLF 000
TLM
ความเรงเชิงมุม 2
T 2
T
ความเร็วเชิงมุม 1
T 1
T
พื้นที่ 2
L 2
L
ความหนาแนน 24
TFL 3
ML
พลังงาน FL 22 
TML
แรง F 2
MLT
ความถี่ 1
T 1
T
ความรอน FL 22 
TML
ความยาว L L
มวล 21
TFL M
มอดุลัสของความยืดหยุน 2
FT 21 
TML
โมเมนตของแรง FL 22 
TML
โมเมนตความเฉื่อยพื้นที่ 4
L 4
L
โมเมนตความเฉื่อยมวล 2
FLT 2
ML
โมเมนตัม FT 1
MLT
กําลัง 1
FLT 32 
TML
ความดัน 2
FL 21 
TML
ความรอนจําเพาะ 122 
θTL 122 
θTL
น้ําหนักจําเพาะ 3
FL 22 
TML
ความเครียด 000
TLF 000
TLM
ความเคน 2
FL 21 
TML
ความตึงผิว 1
FL 2
MT
อุณหภูมิ θ θ
เวลา T T
แรงบิด FL 22 
TML
ความเร็ว 1
LT 1
LT
ความหนืด (ไดนามิก) TFL 2 21 
TML
ความหนืด (ไคเนแมติก) 12 
TL 12 
TL
ปริมาตร 3
L 3
L
งาน FL 22 
TML
บทนํา 9
ตารางที่ 1.2 คํานําหนาหนวยสําหรับระบบ SI (Prefixes for SI Units)
แฟกเตอรคูณ คํานําหนาหนวย สัญลักษณ
10
12
tera T
10
9
giga G
10
6
mega M
10
3
kilo k
10
2
hecto h
10 deka da
10
-1
deci d
10
-2
centi c
10
-3
milli m
10
-6
micro 
10
-9
nano n
10
-12
pico p
10-15
femto f
10
-18
atto a
ในระบบ EE น้ําหนักและมวลจะมีรูปสมการดังนี้
cg
mg
W 
เมื่อ g ความเรงจากแรงโนมถวงของโลก
ภายใตภาวะความเรงมาตรฐาน cgg  อธิบายไดวา 1 ปอนดแรง ทําให 1 ปอนดมวล มีความเรง
32.174 ฟุต/(วินาที)
2
และมวล 1 สลักมีความเรง 1 ฟุต/(วินาที)
2
ดังนั้นจะไดวา 1 สลัก = 32.174 ปอนดมวล
1.4 น้ําหนักจําเพาะ
(Specific Weight)
น้ําหนักจําเพาะ คือน้ําหนักตอหนวยปริมาตรของของไหล โดยทั่วไปใชสัญลักษณ γ และมี
คาเทากับ g (ผลคูณของความหนาแนนและความเรงจากแรงโนมถวงของโลก) ตามแรงโนมถวง
ของโลกมาตรฐาน (Standard Earth Gravity) คาของ 8079.g  เมตร/(วินาที)
2
ตัวอยางเชน น้ําหนักจําเพาะของอากาศเเละน้ําที่อุณหภูมิ 20°ซ. และความดัน 1 บรรยากาศ
10 กลศาสตรของไหล เลม 1
 air air
g  = (1.205 กิโลกรัม/เมตร
3
)(9.807 เมตร/วินาที
2
)
= 11.8 นิวตัน/(เมตร)
3
 water water
g  = (998 กิโลกรัม/เมตร
3
)(9.807 เมตร/วินาที
2
)
= 9,790 นิวตัน/(เมตร)
3
1.5 ความถวงจําเพาะ
(Specific Gravity)
ความถวงจําเพาะหรือบางทีเรียกวา ความหนาแนนสัมพัทธ (Relative Density) คือ อัตรา
สวนของความหนาแนนของสารตอความหนาแนนของของไหลที่ใชเปนมาตรฐานอางอิง ใช
สัญลักษณ SG ในกรณีของแกสจะอางอิงอากาศที่ความดันและอุณหภูมิที่ระบุ ซึ่งยังไมมีขอตกลง
เกี่ยวกับมาตรฐานอางอิง
gas
gas
air
SG



ในกรณีของของเหลวจะอางอิงน้ําที่ความดัน 1 บรรยากาศ อุณหภูมิ 4°ซ. โดย water ที่ภาวะ
ดังกลาวเทากับ 998 กิโลกรัม/(เมตร)
3
ดังนั้น
liquid
liquid
water
SG


 (1.7)
ตัวอยางเชน ความถวงจําเพาะของปรอท(ความหนาแนนเทากับ 13,580 กิโลกรัม/เมตร
3
) =
613
998
58013
.
,

ความสัมพันธทางสถานะของของเหลว
(State Relations for Liquids)
ความหนาแนนของของเหลวปกติลดลงเล็กนอยเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นและจะเพิ่มขึ้น
พอประมาณเมื่อความดันเพิ่มขึ้น ถาเราไมคํานึงถึงผลของอุณหภูมิ ความสัมพันธของความดันกับ
ความหนาแนนหาไดจาก
 1
n
a a
P
B B
P


 
   
 
(1.8)
เมื่อ B และ n เปนพารามิเตอรไรหนวย (Dimensionless Parameters) ซึ่งแปรเปลี่ยนเล็กนอยกับ
อุณหภูมิ
aP และ a เปนความดันและความหนาแนนที่บรรยากาศมาตรฐาน สําหรับน้ําคาโดยประมาณของ
B และ n คือ 0003,B  และ 7n

More Related Content

What's hot

คานและโมเมนต์
คานและโมเมนต์คานและโมเมนต์
คานและโมเมนต์Jiraporn
 
4สมการแบร์นูลลี
4สมการแบร์นูลลี4สมการแบร์นูลลี
4สมการแบร์นูลลีWijitta DevilTeacher
 
เรื่องที่ 11 คลื่นกล
เรื่องที่ 11  คลื่นกลเรื่องที่ 11  คลื่นกล
เรื่องที่ 11 คลื่นกลthanakit553
 
ลิมิตของลำดับ
ลิมิตของลำดับลิมิตของลำดับ
ลิมิตของลำดับaoynattaya
 
เศรษฐศาสตร์วิศวกรรม Part i
เศรษฐศาสตร์วิศวกรรม Part iเศรษฐศาสตร์วิศวกรรม Part i
เศรษฐศาสตร์วิศวกรรม Part iViam Manufacturing
 
เฉลยข้อสอบ O netตอนที่ 2
เฉลยข้อสอบ O netตอนที่ 2เฉลยข้อสอบ O netตอนที่ 2
เฉลยข้อสอบ O netตอนที่ 2Jiraporn Chaimongkol
 
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง งานและพลังงาน
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง งานและพลังงานเอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง งานและพลังงาน
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง งานและพลังงานWijitta DevilTeacher
 
8พลังงานภายในระบบ
8พลังงานภายในระบบ8พลังงานภายในระบบ
8พลังงานภายในระบบWijitta DevilTeacher
 
เรื่องที่ 10 ความร้อน
เรื่องที่ 10  ความร้อนเรื่องที่ 10  ความร้อน
เรื่องที่ 10 ความร้อนthanakit553
 
คำบาลีสันสกฤต
คำบาลีสันสกฤตคำบาลีสันสกฤต
คำบาลีสันสกฤตphornphan1111
 

What's hot (20)

Punmanee study 4
Punmanee study 4Punmanee study 4
Punmanee study 4
 
แรงมวลและกฎการเคลื่อนที่
แรงมวลและกฎการเคลื่อนที่แรงมวลและกฎการเคลื่อนที่
แรงมวลและกฎการเคลื่อนที่
 
คานและโมเมนต์
คานและโมเมนต์คานและโมเมนต์
คานและโมเมนต์
 
4สมการแบร์นูลลี
4สมการแบร์นูลลี4สมการแบร์นูลลี
4สมการแบร์นูลลี
 
เรื่องที่ 11 คลื่นกล
เรื่องที่ 11  คลื่นกลเรื่องที่ 11  คลื่นกล
เรื่องที่ 11 คลื่นกล
 
สมบัติของคลื่น
สมบัติของคลื่นสมบัติของคลื่น
สมบัติของคลื่น
 
ลิมิตของลำดับ
ลิมิตของลำดับลิมิตของลำดับ
ลิมิตของลำดับ
 
สมดุลกล3
สมดุลกล3สมดุลกล3
สมดุลกล3
 
เศรษฐศาสตร์วิศวกรรม Part i
เศรษฐศาสตร์วิศวกรรม Part iเศรษฐศาสตร์วิศวกรรม Part i
เศรษฐศาสตร์วิศวกรรม Part i
 
เฉลยข้อสอบ O netตอนที่ 2
เฉลยข้อสอบ O netตอนที่ 2เฉลยข้อสอบ O netตอนที่ 2
เฉลยข้อสอบ O netตอนที่ 2
 
ใบงานเรื่องการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ตกแบบเสรี
ใบงานเรื่องการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ตกแบบเสรีใบงานเรื่องการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ตกแบบเสรี
ใบงานเรื่องการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ตกแบบเสรี
 
สนามไฟฟ้า (Electric filed)
สนามไฟฟ้า (Electric filed)สนามไฟฟ้า (Electric filed)
สนามไฟฟ้า (Electric filed)
 
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง งานและพลังงาน
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง งานและพลังงานเอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง งานและพลังงาน
เอกสารประกอบบทเรียน เรื่อง งานและพลังงาน
 
8พลังงานภายในระบบ
8พลังงานภายในระบบ8พลังงานภายในระบบ
8พลังงานภายในระบบ
 
สมดุลกล2
สมดุลกล2สมดุลกล2
สมดุลกล2
 
เรื่องที่ 10 ความร้อน
เรื่องที่ 10  ความร้อนเรื่องที่ 10  ความร้อน
เรื่องที่ 10 ความร้อน
 
8 2
8 28 2
8 2
 
คำบาลีสันสกฤต
คำบาลีสันสกฤตคำบาลีสันสกฤต
คำบาลีสันสกฤต
 
เส้นสนามไฟฟ้า (Electric line of force)
เส้นสนามไฟฟ้า (Electric line of force)เส้นสนามไฟฟ้า (Electric line of force)
เส้นสนามไฟฟ้า (Electric line of force)
 
ศักย์ไฟฟ้า (Electric potential)
ศักย์ไฟฟ้า (Electric potential)ศักย์ไฟฟ้า (Electric potential)
ศักย์ไฟฟ้า (Electric potential)
 

Similar to 9789740332831

คลื่น
คลื่นคลื่น
คลื่นrumpin
 
Physicเรื่องของไหล
Physicเรื่องของไหล Physicเรื่องของไหล
Physicเรื่องของไหล Icxise RevenClaw
 
ใบความรู้ที่ 1 สภาพขั้วของโมเลกุลโคเวเลนต์
ใบความรู้ที่ 1 สภาพขั้วของโมเลกุลโคเวเลนต์ใบความรู้ที่ 1 สภาพขั้วของโมเลกุลโคเวเลนต์
ใบความรู้ที่ 1 สภาพขั้วของโมเลกุลโคเวเลนต์Pat Jitta
 
ปรากฏการณ์คลื่น
ปรากฏการณ์คลื่นปรากฏการณ์คลื่น
ปรากฏการณ์คลื่นSom Kechacupt
 
Ch 01 โครงสร้างอะตอม
Ch 01 โครงสร้างอะตอมCh 01 โครงสร้างอะตอม
Ch 01 โครงสร้างอะตอมkruannchem
 
อัตราการเกิดปฏิกิริยา๘ มหิดล
อัตราการเกิดปฏิกิริยา๘ มหิดลอัตราการเกิดปฏิกิริยา๘ มหิดล
อัตราการเกิดปฏิกิริยา๘ มหิดลbuabun
 

Similar to 9789740332831 (11)

คลื่น
คลื่นคลื่น
คลื่น
 
คลื่นกล
คลื่นกลคลื่นกล
คลื่นกล
 
Physic 2-boonya
Physic 2-boonyaPhysic 2-boonya
Physic 2-boonya
 
Physicเรื่องของไหล
Physicเรื่องของไหล Physicเรื่องของไหล
Physicเรื่องของไหล
 
ใบความรู้ที่ 1 สภาพขั้วของโมเลกุลโคเวเลนต์
ใบความรู้ที่ 1 สภาพขั้วของโมเลกุลโคเวเลนต์ใบความรู้ที่ 1 สภาพขั้วของโมเลกุลโคเวเลนต์
ใบความรู้ที่ 1 สภาพขั้วของโมเลกุลโคเวเลนต์
 
ปรากฏการณ์คลื่น
ปรากฏการณ์คลื่นปรากฏการณ์คลื่น
ปรากฏการณ์คลื่น
 
Chemographics : Stoichiometry
Chemographics : StoichiometryChemographics : Stoichiometry
Chemographics : Stoichiometry
 
Ch 01 โครงสร้างอะตอม
Ch 01 โครงสร้างอะตอมCh 01 โครงสร้างอะตอม
Ch 01 โครงสร้างอะตอม
 
อัตราการเกิดปฏิกิริยา๘ มหิดล
อัตราการเกิดปฏิกิริยา๘ มหิดลอัตราการเกิดปฏิกิริยา๘ มหิดล
อัตราการเกิดปฏิกิริยา๘ มหิดล
 
Sheet rate
Sheet rateSheet rate
Sheet rate
 
Sc1362
Sc1362Sc1362
Sc1362
 

More from CUPress

9789740337737
97897403377379789740337737
9789740337737CUPress
 
9789740337560
97897403375609789740337560
9789740337560CUPress
 
9789740337478
97897403374789789740337478
9789740337478CUPress
 
9789740337270
97897403372709789740337270
9789740337270CUPress
 
9789740337102
97897403371029789740337102
9789740337102CUPress
 
9789740337096
97897403370969789740337096
9789740337096CUPress
 
9789740337072
97897403370729789740337072
9789740337072CUPress
 
9789740337027
97897403370279789740337027
9789740337027CUPress
 
9789740336914
97897403369149789740336914
9789740336914CUPress
 
9789740336907
97897403369079789740336907
9789740336907CUPress
 
9789740336686
97897403366869789740336686
9789740336686CUPress
 
9789740336457
97897403364579789740336457
9789740336457CUPress
 
9789740336440
97897403364409789740336440
9789740336440CUPress
 
9789740336389
97897403363899789740336389
9789740336389CUPress
 
9789740336280
97897403362809789740336280
9789740336280CUPress
 
9789740336365
97897403363659789740336365
9789740336365CUPress
 
9789740336303
97897403363039789740336303
9789740336303CUPress
 
9789740336242
97897403362429789740336242
9789740336242CUPress
 
9789740336235
97897403362359789740336235
9789740336235CUPress
 
9789740336099
97897403360999789740336099
9789740336099CUPress
 

More from CUPress (20)

9789740337737
97897403377379789740337737
9789740337737
 
9789740337560
97897403375609789740337560
9789740337560
 
9789740337478
97897403374789789740337478
9789740337478
 
9789740337270
97897403372709789740337270
9789740337270
 
9789740337102
97897403371029789740337102
9789740337102
 
9789740337096
97897403370969789740337096
9789740337096
 
9789740337072
97897403370729789740337072
9789740337072
 
9789740337027
97897403370279789740337027
9789740337027
 
9789740336914
97897403369149789740336914
9789740336914
 
9789740336907
97897403369079789740336907
9789740336907
 
9789740336686
97897403366869789740336686
9789740336686
 
9789740336457
97897403364579789740336457
9789740336457
 
9789740336440
97897403364409789740336440
9789740336440
 
9789740336389
97897403363899789740336389
9789740336389
 
9789740336280
97897403362809789740336280
9789740336280
 
9789740336365
97897403363659789740336365
9789740336365
 
9789740336303
97897403363039789740336303
9789740336303
 
9789740336242
97897403362429789740336242
9789740336242
 
9789740336235
97897403362359789740336235
9789740336235
 
9789740336099
97897403360999789740336099
9789740336099
 

9789740332831

  • 1. บทนํา 1 บทที่ 1 บทนํา (Introduction) 1.1 คําจํากัดความของคําวา ของไหล (Definition of Fluids) กลศาสตรของไหล (Fluid Mechanics) เปนวิชาที่เกี่ยวของกับพฤติกรรมของของไหลที่หยุด นิ่งหรือเคลื่อนที่ ของไหล (Fluids) คือสารซึ่งเปลี่ยนรูปอยางตอเนื่องภายใตการกระทําของความ เคนเฉือน (Shear Stress) ไมวาความเคนเฉือนจะมีคานอยเทาใดก็ตาม (ก) (ข) รูปที่ 1.1 พฤติกรรมของ (ก) ของแข็ง (ข) ของไหล รูปที่ 1.2 ความเคนฉาก (Normal Stress) และความเคนเฉือนบนพื้นผิวเอลิเมนต ของของไหล ในกรณีที่ของไหลหยุดนิ่ง ความเคนเฉือน เทากับศูนยและความเคนฉากก็คือความดัน
  • 2. 2 กลศาสตรของไหล เลม 1 ของไหลประกอบไปดวยของเหลวและแกส ขอแตกตางระหวางของไหลกับของแข็งคือ ของแข็งเปลี่ยนรูปเมื่อไดรับความเคนเฉือนแตไมเปลี่ยนรูปอยางตอเนื่อง รูปที่ 1.1 (ก) และรูปที่ 1.1 (ข) แสดงพฤติกรรมของของแข็งและของไหลภายใตการกระทําของความเคนเฉือนใน รูปที่ 1.1 (ก) จากการดึงแผนแบนที่ดานบนจะทําใหเกิดแรงเฉือนบนของแข็งโดยการเปลี่ยนรูป ของแข็งเปนสัดสวนกับความเคนเฉือน A F τ  ในรูปที่ 1.1 (ข) เมื่อใหแรง F กระทําบนแผนแบน ดานบน เอลิเมนตของของไหลจะมีการเปลี่ยนรูปตราบนานเทาที่เราใสแรงเขาไป รูปรางของไหลจะ แปรตามเวลา 012 ttt  ในของไหลที่หยุดนิ่ง ความเคนฉาก (Normal Stress) จะเรียกวา ความดัน และความเคนเฉือนจะเทากับศูนย ขอแตกตางระหวางของเหลวและแกส ของไหลอาจจะเปนแกสหรือของเหลว โมเลกุลของแกสอยูหางกันมากกวาของเหลว ดังนั้น จะถือวาแกสเปนของไหลอัดตัวได (Compressible Fluid) และขยายตัวไดอยางอิสระ ดังนั้น แกสจะ อยูในภาวะสมดุลไดตอเมื่ออยูในภาชนะปด ของเหลวจะถือวาเปนของไหลอัดตัวไมได (Incompressible Fluid) แรงดึงดูดระหวางโมเลกุล (Cohesive Force) จะยึดแตละโมเลกุลของ ของเหลวใหอยูดวยกัน ดังนั้น ของเหลวจึงไมสามารถขยายตัวไดอยางอิสระโดยจะมีรูปรางตาม ภาชนะที่บรรจุอยูและมีผิวอิสระ ปกติไอ (Vapor) คือของไหลที่มีเฟสไมหางจากภาวะของการ ควบแนน (State of Condensation) โดยอยูในเฟสของแกสที่อุณหภูมิต่ํากวาจุดวิกฤต (Critical Point) ของไหล เชน น้ํา น้ํามัน อากาศ จะสอดคลองกับคําจํากัดความของของไหล นั่นคือจะมีการ ไหลเมื่อไดรับความเคนเฉือน วัสดุบางอยาง เชน สเลอรรี (Slurry) (ของแข็งปนกับของเหลว)ยาสี ฟน ฯลฯ จะไมสอดคลองกับคําจํากัดความดังกลาว วัสดุเหลานี้มีพฤติกรรมเปนของแข็งถาไดรับ ความเคนเฉือนเพียงเล็กนอย แตถาความเคนเฉือนเกินขีดจํากัด วัสดุดังกลาวจะมีการไหล การศึกษาการไหลและการเปลี่ยนรูปรางของวัสดุดังกลาว เรียกวา วิทยากระแส (Rheology) แตจะ ไมกลาวถึงในที่นี้ รูปที่ 1.3 ของเหลวเมื่ออยูในภาชนะจะมีผิวอิสระ (Free Surface) สวนแกสฟุงกระจายไมมีผิวอิสระ
  • 3. บทนํา 3 1.2 ของไหลเปน Continuum (Fluid as a Continuum) การศึกษากลศาสตรของไหลมีอยู 2 แนวทาง คือ 1. แนวทาง Microscopic : การศึกษาในแนวทางนี้เปนการศึกษาการเคลื่อนที่ของโมเลกุล ของไหลแตละตัว 2. แนวทาง Macroscopic : การศึกษาในแนวทางนี้เปนการระบุการเคลื่อนที่ของปริมาตร ของของไหลขนาดเล็ก ๆ ที่ประกอบดวยโมเลกุลหลายตัว ซึ่งหมายความวาของไหลเปนสารที่มี ความตอเนื่อง (Continuum) ของไหลเปนไดทั้งแกสและของเหลว โมเลกุลของแกสอยูหางกันมากกวาโมเลกุลของเหลว ดังนั้นจึงเปนไปไมไดที่จะศึกษาพฤติกรรมของโมเลกุลแตละตัว เราจึงนิยมพิจารณาวาของไหลเปน เนื้อเดียวตอเนื่องกันไปไมมีชองวาง เมื่ออธิบายพฤติกรรมของของไหลขณะหยุดนิ่งหรือเคลื่อนที่เราจะพิจารณาที่คาเฉลี่ยของ ปริมาณที่เราศึกษา โดยคาเฉลี่ยประเมินไดจากปริมาตรขนาดเล็ก ๆ ที่มีจํานวนโมเลกุลอยูมากมาย ดังนั้น เมื่อเราพูดวาความเร็วที่จุดจุดหนึ่งในของไหล เราจะหมายถึงความเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลใน ปริมาตรเล็ก ๆ ที่ลอมรอบจุดนั้น ๆ ปริมาตรดังกลาวมีขนาดเล็กมากเมื่อเปรียบเทียบขนาดของ ระบบที่ศึกษาแตมีขนาดใหญเมื่อเปรียบเทียบกับระยะหางเฉลี่ยระหวางโมเลกุล มีคําถามวา การอธิบายพฤติกรรมของไหลดังกลาวสมเหตุผลหรือไม คําตอบก็คือ สม เหตุผลเมื่อระยะหางระหวางโมเลกุลมีคานอย สําหรับแกสที่อุณหภูมิและความดันปกติระยะหางจะ ประมาณ 10 -6 มิลลิเมตร และในของเหลวจะประมาณ 10 -7 มิลลิเมตร ในแกสปริมาตร 1 ลูกบาศก มิลลิเมตร จะมีจํานวนโมเลกุลประมาณ 10 18 โมเลกุล และในของเหลวปริมาตร 1 ลูกบาศก มิลลิเมตร จะมีจํานวนโมเลกุลประมาณ 10 21 โมเลกุล จะเห็นไดชัดวาจํานวนของโมเลกุลในปริมาตรขนาดเล็ก ๆ จะมีจํานวนมากและความคิดใน การใชคาเฉลี่ยของปริมาตรขนาดเล็ก ๆ เหลานี้ก็สมเหตุผล ดังนั้น เราจะสมมุติวาลักษณะเฉพาะ ของของไหล (ความดัน ความเร็ว ความหนาแนน) จะแปรผันอยางตอเนื่องตลอดทั่วทั้งของไหล นั่น ก็คือเราจะพิจารณาวาของไหลเปน Continuum พิจารณาอนุภาคของของไหลที่ประกอบดวยโมเลกุลหลาย ๆ ตัว เราจะสนใจในคาเฉลี่ยของ โมเลกุลเหลานี้ เชน ความดันที่จุดจุดหนึ่งใน Continuum จะเปนคาเฉลี่ยของแรงในแนวตั้งฉากที่ กระทําโดยโมเลกุลเหลานี้ตอ 1 หนวยพื้นที่ ซึ่งพื้นที่ 1 หนวยนี้มีขนาดเล็กมากแตก็ยังถือวามีขนาด ใหญเมื่อเทียบกับระยะหางระหวางโมเลกุล ในรูปคณิตศาสตร ความดันที่จุดจุดหนึ่งในของไหลที่มี ความตอเนื่องสามารถหาไดจากสมการดังตอไปนี้ F P lim A δA δA     (1.1) * A เปนพื้นที่ขนาดเล็กซึ่งไมเทากับศูนย
  • 4. 4 กลศาสตรของไหล เลม 1 ในทํานองคลายกัน ความหนาแนนที่จุดจุดหนึ่งในของไหลที่มีความตอเนื่องเขียนไดดังนี้ m lim          (1.2) เมื่อ  เปนปริมาตรที่บรรจุดวยมวล m ของของไหล *  เปนปริมาตรขนาดเล็กแตไมเทากับศูนยที่บรรจุดวยจํานวนโมเลกุลของของไหลจํานวนหนึ่ง ถา *  เขาใกลศูนยจะไมมีโมเลกุลอยูในปริมาตรขนาดเล็กนั้น เมื่อถือวาของเหลวและเเกสเปน Continuum ความหนาแนนของของไหลหรือมวลตอหนวย ปริมาตร   m/ จะมีคาไมแนนอนเพราะจํานวนของโมเลกุลในปริมาตรที่กําหนดมีการ เปลี่ยนแปลงอยางตอเนื่อง ผลดังกลาวจะไมสําคัญถาหนวยปริมาตรมีขนาดใหญขึ้นเมื่อ เปรียบเทียบกับกําลังสามของระยะหางระหวางโมเลกุล (โดยประมาณ) ถาหนวยปริมาตรที่เลือก ขึ้นมาใหญเกินไปจะมีการแปรเปลี่ยนความหนาแนนที่สังเกตได ดังแสดงในรูปที่ 1.4 เมื่อความ หนาแนนที่คํานวณไดจากมวลโมเลกุล (Molecular Mass, δm) ภายในปริมาตรที่กําหนดให, δ ถูกพล็อตกับขนาดของ 1 หนวยปริมาตร สําหรับของเหลวทุก ๆ ชนิดและสําหรับแกสที่ความดันบรรยากาศที่ถือวาเปน Continuum ปริมาตร δ ประมาณเทากับ 10 -9 (มิลลิเมตร) 3 ตัวอยางเชน อากาศที่ภาวะมาตรฐาน ปริมาตร 10 -9 (มิลลิเมตร) 3 ประกอบดวย 3 x 10 7 โมเลกุลโดยประมาณ ปญหาทางวิศวกรรมจะเกี่ยวของ กับพื้นที่และปริมาตรขนาดใหญ เราจึงคํานวณความดันจากสมการ F/AP  และความหนาแนน จากสมการ m /   ถึงแมวาจะไมถูกตองนัก (ก) (ข) รูปที่ 1.4 คําจํากัดความของความหนาแนนที่จุดจุดหนึ่ง (ก) ปริมาตรในบริเวณของของไหลซึ่งมีความหนาเเนนแปรผัน (ข) การกระจายความหนาเเนนที่ขนาดปริมาตรตาง ๆ
  • 5. บทนํา 5 1.3 มิติ ความเขากันของมิติและหนวย (Dimensions, Homogeneity of Dimension and Units) เมื่อเราศึกษากลศาสตรของไหลเราจะเกี่ยวของกับลักษณะที่หลากหลายของของไหล ดังนั้น จึงจําเปนตองพิจารณาระบบเพื่ออธิบายลักษณะที่หลากหลายเหลานี้ในเชิงปริมาณและคุณภาพ ใน เชิงคุณภาพเราสามารถระบุประเภทของลักษณะเฉพาะ เชน ความยาว เวลา ความเร็ว ฯลฯ ในเชิง ปริมาณตองการทั้งจํานวนและมาตรฐานที่สามารถเปรียบเทียบได มาตรฐานสําหรับความยาว อาจจะเปนเมตรหรือฟุต เวลาอาจจะเปนชั่วโมงหรือวินาที สําหรับมวลอาจจะเปนสลัก (Slug) หรือ กิโลกรัม มาตรฐานที่กลาวมาเรียกวา หนวย (Units) การอธิบายในเชิงคุณภาพจะอยูในเทอมของ ปริมาณปฐมภูมิ (Primary Quantity) เชน มวล M ความยาว L เวลา T และอุณหภูมิ θ ปริมาณ ปฐมภูมิเหลานี้สามารถใชประกอบกันเปนปริมาณทุติยภูมิอื่น ๆ (Secondary Quantity) เชน พื้นที่ = 2 L ความเร็ว = 1 LT ความหนาแนน = 3 ML สัญลักษณ = แสดงถึงมิติของประมาณ ทุติยภูมิในเทอมของปริมาณปฐมภูมิ ดังนั้น การอธิบายความเร็ว V ในเชิงคุณภาพ จะเขียนไดเปน 1  LTV ซึ่งหมายถึงมิติของความเร็วเทากับความยาวหารดวยเวลา ปริมาณปฐมภูมิยังถือวา เปนมิติพื้นฐาน (Basic Dimensions) ในปญหาที่เกี่ยวของกับกลศาสตรของไหล จะใชมิติพื้นฐานเปนระบบ M, L, และ T หรือ อาจใชระบบ F, L และ T เมื่อ F เปนมิติพื้นฐานของแรง จากกฎขอที่สองของนิวตัน “แรง เทากับมวลคูณดวยความเรง” จะไดวา 2 F MLT   หรือ 21 TFLM   ดังนั้น ปริมาณทุติย- ภูมิที่อยูในเทอมของ M สามารถอธิบายอยูในเทอมของ F ได ตัวอยางเชน ในระบบ F, L, T ความเคน,  เทากับแรงตอพื้นที่ ดังนั้น 2 FL   ถาเขียนอยูในระบบ M, L, T จะได 1 2 ML T    ตารางที่ 1.1 แสดงมิติของปริมาณตาง ๆ ในระบบ M, L, T และ F, L, T สมการที่ไดจากทฤษฎี จะมีมิติทางดานซายมือของสมการสอดคลองกับมิติทางดานขวามือ ตัวอยางเชน atVV  0 (1.3) เมื่อ V  ความเร็วใด ๆ 0V  ความเร็วเริ่มตน t  เวลา ในเทอมของมิติ สมการดังกลาวคือ 111   LTLTLT บางสมการประกอบดวยคาคงที่ที่มีมิติ เชน สมการสําหรับหาระยะการตกของวัตถุ ระยะ, d 2 9054 t.d  (1.4) ถาสมการมีมิติที่สอดคลองกัน คาคงที่จะมีมิติเปน 2 LT ซึ่งในความเปนจริง สมการที่ (1.4) คือ รูปแบบหนึ่งของสมการการตกของวัตถุ
  • 6. 6 กลศาสตรของไหล เลม 1 2 2 gt d  (1.5) ซึ่ง g เปนความเรงจากแรงโนมถวงของโลก สมการที่ (1.5) เปนสมการที่มีมิติสอดคลองกันทั้ง ทางดานขวามือและซายมือ สําหรับกรณี 819.g  เมตร/(วินาที) 2 สมการที่ (1.5) จะลดลงเปน สมการที่ (1.4) โดยหนวยของระบบเปนเมตรกับวินาที ระบบของหนวย (Systems of Units) ระบบ BG (British Gravitational System) ในระบบ BG หนวยของความยาวเปนฟุต หนวยของเวลาเปนวินาที และหนวยของแรงเปน ปอนด และหนวยของอุณหภูมิเปนองศาฟาเรนไฮต หรืออุณหภูมิสัมบูรณมีหนวยเปนองศาแรงคิน (Degree Rankine) ซึ่ง 459 67R F .   หนวยของมวลเรียกวา สลัก โดยถูกกําหนดจากกฎขอที่สองของนิวตัน (แรง = มวล x ความเรง) โดยที่ 1 ปอนด = (1 สลัก) (1 ฟุต/วินาที 2 ) น้ําหนัก (แรงจากความเรง, g ) ของมวล m หาไดจาก mgW  ในระบบ BG W (ปอนด) m (สลัก) g (ฟุต/วินาที 2 ) ระบบ SI (International System of Units) ในระบบ SI ความยาวมีหนวยเปนเมตร เวลาเปนวินาที มวลเปนกิโลกรัม และหนวยของ อุณหภูมิเปนเคลวิน อุณหภูมิเคลวินมีความสัมพันธกับองศาเซลเซียสดังนี้ 15273.CK  ถึงแมวาองศาเซลเซียสไมไดเปนสวนหนึ่งของระบบ SI ในทางปฏิบัติเรามักใชหนวยของอุณหภูมิ เปนองศาเซลเซียส เมื่อใชระบบ SI หนวยของแรงเรียกวา นิวตัน ซึ่งกําหนดจากกฎขอที่สองของ นิวตันดังนี้ 1 นิวตัน = (1 กิโลกรัม) (1 เมตร/วินาที 2 ) ความเรงจากแรงโนมถวงของโลกตามมาตรฐานในระบบ SI เทากับ 9.807 เมตร/(วินาที) 2 (โดยทั่วไปจะใช 9.81 เมตร/วินาที 2 ) ดังนั้น มวล 1 กิโลกรัมจะหนัก 9.81 นิวตัน งานในระบบ SI มีหนวยเปนจูล ซึ่งเปนงานที่ไดจากแรง 1 นิวตัน ที่ทําใหวัตถุเคลื่อนที่เปนระยะ 1 เมตร ในทิศทางของแรง ดังนั้น 1 จูล = 1 นิวตัน-เมตร หนวยของกําลัง คือ วัตต คือ จูล/วินาที ดังนั้น 1 วัตต = 1 จูล/วินาที = 1 นิวตัน-เมตร /วินาที คํานําหนาหนวย (Prefix) ของระบบ SI แสดงไดในตารางที่ 1.2
  • 7. บทนํา 7 ระบบวิศวกรรมอังกฤษ (English Engineering System) ในระบบ EE หนวยของมวลเปนปอนดมวล (lbm) หนวยของแรงเปนปอนดแรง (lbf) หนวย ของความยาวเปนฟุต หนวยของเวลาเปนวินาที สเกลของอุณหภูมิสัมบูรณเปนองศาแรงคิน R ดังนั้น สมการตามกฎขอที่สองของนิวตันจะอยูในรูป cg ma F  (1.6) เมื่อ cg เปนคาคงที่ ซึ่งทําใหเราสามารถกําหนดหนวยของแรงและมวลไดเอง สําหรับระบบ EE 1 ปอนด แรง (lbf) คือแรงที่ทําใหมวล 1 ปอนด (lbm) มีความเรง 32.174 ฟุต/(วินาที)2 ดังนั้น จาก สมการที่ (1.6) 1 ปอนดแรง = {(1 ปอนด มวล) (32.174 ฟุต/(วินาที) 2 }/gc
  • 8. 8 กลศาสตรของไหล เลม 1 ตารางที่ 1.1 มิติของสมบัติของของไหล (Dimensions of Fluid Properties) ระบบ F, L, T,  ระบบ M, L, T,  ความเรง 2 LT 2 LT มุม 000 TLF 000 TLM ความเรงเชิงมุม 2 T 2 T ความเร็วเชิงมุม 1 T 1 T พื้นที่ 2 L 2 L ความหนาแนน 24 TFL 3 ML พลังงาน FL 22  TML แรง F 2 MLT ความถี่ 1 T 1 T ความรอน FL 22  TML ความยาว L L มวล 21 TFL M มอดุลัสของความยืดหยุน 2 FT 21  TML โมเมนตของแรง FL 22  TML โมเมนตความเฉื่อยพื้นที่ 4 L 4 L โมเมนตความเฉื่อยมวล 2 FLT 2 ML โมเมนตัม FT 1 MLT กําลัง 1 FLT 32  TML ความดัน 2 FL 21  TML ความรอนจําเพาะ 122  θTL 122  θTL น้ําหนักจําเพาะ 3 FL 22  TML ความเครียด 000 TLF 000 TLM ความเคน 2 FL 21  TML ความตึงผิว 1 FL 2 MT อุณหภูมิ θ θ เวลา T T แรงบิด FL 22  TML ความเร็ว 1 LT 1 LT ความหนืด (ไดนามิก) TFL 2 21  TML ความหนืด (ไคเนแมติก) 12  TL 12  TL ปริมาตร 3 L 3 L งาน FL 22  TML
  • 9. บทนํา 9 ตารางที่ 1.2 คํานําหนาหนวยสําหรับระบบ SI (Prefixes for SI Units) แฟกเตอรคูณ คํานําหนาหนวย สัญลักษณ 10 12 tera T 10 9 giga G 10 6 mega M 10 3 kilo k 10 2 hecto h 10 deka da 10 -1 deci d 10 -2 centi c 10 -3 milli m 10 -6 micro  10 -9 nano n 10 -12 pico p 10-15 femto f 10 -18 atto a ในระบบ EE น้ําหนักและมวลจะมีรูปสมการดังนี้ cg mg W  เมื่อ g ความเรงจากแรงโนมถวงของโลก ภายใตภาวะความเรงมาตรฐาน cgg  อธิบายไดวา 1 ปอนดแรง ทําให 1 ปอนดมวล มีความเรง 32.174 ฟุต/(วินาที) 2 และมวล 1 สลักมีความเรง 1 ฟุต/(วินาที) 2 ดังนั้นจะไดวา 1 สลัก = 32.174 ปอนดมวล 1.4 น้ําหนักจําเพาะ (Specific Weight) น้ําหนักจําเพาะ คือน้ําหนักตอหนวยปริมาตรของของไหล โดยทั่วไปใชสัญลักษณ γ และมี คาเทากับ g (ผลคูณของความหนาแนนและความเรงจากแรงโนมถวงของโลก) ตามแรงโนมถวง ของโลกมาตรฐาน (Standard Earth Gravity) คาของ 8079.g  เมตร/(วินาที) 2 ตัวอยางเชน น้ําหนักจําเพาะของอากาศเเละน้ําที่อุณหภูมิ 20°ซ. และความดัน 1 บรรยากาศ
  • 10. 10 กลศาสตรของไหล เลม 1  air air g  = (1.205 กิโลกรัม/เมตร 3 )(9.807 เมตร/วินาที 2 ) = 11.8 นิวตัน/(เมตร) 3  water water g  = (998 กิโลกรัม/เมตร 3 )(9.807 เมตร/วินาที 2 ) = 9,790 นิวตัน/(เมตร) 3 1.5 ความถวงจําเพาะ (Specific Gravity) ความถวงจําเพาะหรือบางทีเรียกวา ความหนาแนนสัมพัทธ (Relative Density) คือ อัตรา สวนของความหนาแนนของสารตอความหนาแนนของของไหลที่ใชเปนมาตรฐานอางอิง ใช สัญลักษณ SG ในกรณีของแกสจะอางอิงอากาศที่ความดันและอุณหภูมิที่ระบุ ซึ่งยังไมมีขอตกลง เกี่ยวกับมาตรฐานอางอิง gas gas air SG    ในกรณีของของเหลวจะอางอิงน้ําที่ความดัน 1 บรรยากาศ อุณหภูมิ 4°ซ. โดย water ที่ภาวะ ดังกลาวเทากับ 998 กิโลกรัม/(เมตร) 3 ดังนั้น liquid liquid water SG    (1.7) ตัวอยางเชน ความถวงจําเพาะของปรอท(ความหนาแนนเทากับ 13,580 กิโลกรัม/เมตร 3 ) = 613 998 58013 . ,  ความสัมพันธทางสถานะของของเหลว (State Relations for Liquids) ความหนาแนนของของเหลวปกติลดลงเล็กนอยเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นและจะเพิ่มขึ้น พอประมาณเมื่อความดันเพิ่มขึ้น ถาเราไมคํานึงถึงผลของอุณหภูมิ ความสัมพันธของความดันกับ ความหนาแนนหาไดจาก  1 n a a P B B P           (1.8) เมื่อ B และ n เปนพารามิเตอรไรหนวย (Dimensionless Parameters) ซึ่งแปรเปลี่ยนเล็กนอยกับ อุณหภูมิ aP และ a เปนความดันและความหนาแนนที่บรรยากาศมาตรฐาน สําหรับน้ําคาโดยประมาณของ B และ n คือ 0003,B  และ 7n