Chắc hẳn nhiều người nghe đến từ “áp suất” không cảm thấy có gì mới lạ, vì áp suất là một đại lượng quen thuộc trong môi vật lý. Đại lượng này không chỉ có ở trong sách vở mà nó được ứng dụng ở bên ngoài rất nhiều. Cụ thể được dùng trong nhiều lĩnh vực như: y tế, công nghiệp, việc giảng dạy trong nhà trường.
Để hiểu rõ hơn áp suất là gì? Có những loại áp suất nào? Những công thức và cách quy đổi giữ các đơn vị đo áp suất. Cùng chúng tôi tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé!
Áp suất là gì?
- Định nghĩa về áp suất
Áp suất tên tiếng Anh là Pressure là một đại lượng vật lý mô tả lực tác động trên diện tích bề mặt phải chịu lực. Áp suất là một lực tổng quát, là đại lượng véc – tơ và là lực trên một đơn vị diện tích tác dụng theo chiều vuông góc với bề mặt của vật thể.
Hiểu một cách đơn giản nhất áp suất là lực cộng với diện tích và góc vuông thì sẽ có một nguồn lực tác động vuông góc với một bề mặt diện tích nhất định. Theo đó khi diện tích càng hẹp thì áp suất sẽ càng mạn.
Áp suất được kí hiệu là P trong vật lý học. Còn trong hệ đo lường quốc tế SI thì đơn vị đo áp suất là N/m2.
Ngoài ra,ở mỗi quốc gia hác nhau thì áp suất cũng có những đơn vị đo tương ứng khác nhau theo tiêu chuẩn riêng. Cụ thể:
- Các nước Bắc Mỹ: điển hình là Mỹ đơn vị đo của áp suất là Psi.
- Châu Âu: gồm các nước Anh, Pháp, Đức đơn vị đo của áp suất là Bar hoặc mBar.
- Châu Á: gồm các quốc gia Nhật Bản, Hàn Quốc… đơn vị đo của áp suất thường dùng là Mpa, Kpa hoặc Pa.
Ví dụ về áp suất:
Khi ta dùng hơi thổi vào một quả bóng thì đồng nghĩa với việc ta đã tác động một lượng khí va vào mặt diện tích phía trong của quả bóng. Và đó chính là áp suất và hơi càng nhiều thì áp suất lại càng lớn và quả bóng càng căng ra, trường hợp này gọi là áp suất khí.
Hoặc trong một ví dụ khác là, thay vì ta thổi hơi vào quả bóng thì ta sẽ đổ nước vào đó, cũng như trường hợp kia thì nước tác động vào mặt bên trong và tạo ra áp suất làm cho căng quả bóng lên, trường hợp này được gọi là áp suất lỏng.
Ý nghĩa của áp suất
Áp suất có vai trò, ý nghĩa vô cùng to lớn trong cuộc sống hiện nay, chúng ta có thể bắt gặp áp suất mọi lúc mọi nơi, nó có thể xuất hiện trong các hệ thống có quá trình vận hành, sản xuất hoặc với máy bay áp suất giữa phía dưới và phía trên của cánh máy sẽ giúp tạo ra một lực nên có thể nâng máy bay lên.
Ngoài ra, áp suất còn được chứa trong các bình nén khí để có thể phục vụ trong những hệ thống như sửa chữa xe, máy bơm rửa xe, máy nén khí chế biến thực phẩm, y tế…Trong lĩnh vực sinh học thì áp suất cũng có một ý nghĩa quan trọng là hỗ trợ quá trình vân chuyển dinh dưỡng từ rễ cây đến ngọn cây. Hoặc trong lĩnh vực y tế, áp suất giúp con người có thể tránh được việc teo hồng cầu khi sử dụng dung dịch trưởng…
Các đơn vị đo áp suất
Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều các đơn vị được dùng để có thể tính được áp suất do đó, mẫu mã sử dụng áp suất rất đa dạng để cho người dùng có thể lựa chọn. Và sau đây, chính là một số đơn vị hay được sử dụng trong đời sống:
- Đơn vị Pa
Pa là kí hiệu được sử dụng trong Pascal. Đơn vị được sử dụng trong đo áp suất nằm trong hệ thống đo lường quốc tế. Sở dĩ có tên gọi như vậy theo tên nhà toán học và vật lý nổi tiếng Blaise Pascal người Pháp
Pa là đơn vị được sử dụng để có thể có thể đo áp suất sử dụng phổ biến nhất hiện nay, đặc biệt được sử dụng rộng rãi tại các nước châu Á, trong lĩnh vực xây dựng, sản xuất công nghiệp thép, điện, nước thái và máy én khí,…
- Đơn vị Kilopascal Kpa
Kolopascal Kpa là một đơn vị được dùng để đo áp suất được tính dựa trên sự quy đổi từ Pa: 1KPa= 1000 Pa
Vì vật mà Kpa cũng được coi là đơn vị phổ biến tượng tự như Pa, sử dụng chúng để giúp hạn chế tình trạng ghi chép các số liệu tránh mất nhiều thời gian và phức tạ khi áp suất Pa có nhiều chứ số 0.
Kpa là đơn vị được hiển thị của nhiều loại đồng hồ đo áp suất của các loại máy móc, hay đo áp suất chất khí, chất lỏng như máy hút chân không…
- Bar – đơn vị tính áp suất phổ biến
Mặc dù đơn vị Bar không được liệt kê vào danh sách đơn vị đo lường quốc tế (SI), thế nhưng nó lại được sử dụng phổ biến tại các nước châu Âu như Đức, Pháp, Anh.
Nó còn được biến đổi thành các đơn vị nhỏ hơn hoặc lớn hơn mbar, Kbar… để dùng xác định áp suất chân không, khí nén. Cách quy đổi như sau: 1 bar = 100.000 Pa
- Đơn vị tính áp suất Mpa
Mpa hay còn gọi là Mage Pascal cũng là đơn vị đo áp suất nằm trong hệ thống đo lường quốc tế (SI). Sử dụng vô cùng phổ biển trong các ngành công nghiệp sản xuất: dùng trong đồng hồ của máy nén khí, áp suất thủy lực, áp suất lò hơi…
Các quy đổi: 1 Mpa = 1000 Kpa = 1.000.000 Pa
Bảng đổi đơn vị đo áp suất
| ·
· t · s |
Pascal (Pa) |
Bar (bar) |
Atmosphere kỹ thuật (at) |
Atmosphere (atm) |
Torr (Torr) |
Pound trên inch vuông (psi) |
| 1 Pa | ≡ 1 N/m2 | 10−5 | 1,0197×10−5 | 9,8692×10−6 | 7,5006×10−3 | 145,04×10−6 |
| 1 bar | 100000 | ≡ 106 dyne/cm2 | 1,0197 | 0,98692 | 750,06 | 14,504 |
| 1 at | 98.066,5 | 0,980665 | ≡ 1 kgf/cm2 | 0,96784 | 73×5,56 | 14,223 |
| 1 atm | 101.325 | 1,01325 | 1,0332 | ≡ 1 atm | 760 | 14,696 |
| 1 torr | 133,322 | 1,3332×10−3 | 1,3595×10−3 | 1,3158×10−3 | ≡ 1 Torr; ≈ 1 mmHg | 19,337×10−3 |
| 1 psi | 6.894,76 | 68,948×10−3 | 70,307×10−3 | 68,046×10−3 | 51,715 | ≡ 1 lbf/in2 |
Ví dụ: 1 Pa = 1 N/m2 = 10−5 bar = 10,197×10−6 at = 9,8692×10−6 atm,…
Ghi chú: mmHg là viết tắt của milimét thủy ngân (millimetre Hydragyrum).
Những loại áp suất phổ biến nhất hiện nay
Có rất nhiều loại áp suất và mỗi loại lại có những công dụng khác nhau, được sử dụng trong những môi trường khác nhau. Tuy nhiên, có những loại chính được ứng dụng nhiều nhất trong đời sống là: áp suất khí, áp suất lỏng, áp suất rắn, áp suất riêng phần, áp suất dư, áp suất tuyệt đối, áp suất thẩm thấu, áp suất thủy tĩnh. Cụ thể như sau:
- Áp suất chất khí và áp suất chất lỏng
Áp suất chất lỏng là loại có lực đẩy của chất lỏng, có thể di chuyển được bên trong đường ống. Lực động của dòng chảy càng mạnh thì áp suất trong đó càng cao và ngược lại. Và giống với áp suất chất lỏng thì ở thể khí cũng tạo ra một lực khí nén và khí nén càng cao thì áp suất càng lớn và ngược lại.
Công thức để tính được áp suất chất lỏng, chất khí là:
P= d.h
Trong đó:
- P: là áp suất tại đáy cột chất lỏng/ chất khí (Pa)
- d là trọng lượng riêng của chất lỏng/ chất khí(N/m2)
- h là chiều cao của cột chất lỏng/ chất khí (m)
Lưu ý: công thức chỉ áp dụng cho một điểm bất kì bên trong của chất lỏng, chiều cao h vừa là độ cao của cột lỏng vừa là độ sâu của điểm đó so với mặt thoáng. Và từ đây, ta có suy luận rằng: một chất lỏng đứng yên, áp suất tại những điểm trên cùng một mặt phẳng ngang có độ lớn như nhau.
Ví dụ áp suất chất lỏng: Trong một đường ống bơm nước, nếu ta tăng áp lực lên cho máy thì thì nguồn nước sẽ được cung cấp vào bồn nhanh hơn. Và lúc đó áp suất trong đường ống cũng tăng mạnh.
Ví dụ về áp suất chất khí: Khi bác sĩ truyền nước cho bệnh nhân, chai nước gần hết thì ta thấy hiện tượng chai bị bóp méo lại, đó chính là khí nén.
2. Áp suất chất rắn
Là loại áp lực khi tác động nên một bền mặt diện tích nhất định. Áp lực này chỉ tác dụng lực lên vật ở bề mặt tiếp xúc. Áp suất chất rắn được sử dụng phổ biến trong ngành y tế, ẩm thực và xây dựng (làm móng, đóng cọc vào nền).
Công thức tính áp suất chất rắn:
P=F/S
Trong đó:
- P: là áp suất có đơn vị đo là (N/m2), (Pa), (Bar), (mmHg), (Psi)
- F: là lực tác động vuông góc lên bề mặt ép (N)
- S: là diện tích bề mặt bị ép (m2)
3. Áp suất riêng phần
Áp suất riêng phần là áp suất của một chất khí khi nó là một thành phần trong hỗn hợp khí. Theo định luật Dalton, tổng áp suất của hỗ hợp khí không phản ứng bằng tổng áp suất riêng phần của các khí riêng lẻ nếu xét hỗn hợp khí gồm nhiều chất khí không phản ứng với nhau.
Công thức tính:
pi = xip
Trong đó:
- pi: là áp suất riêng phần
- xi : là phần mol xi của cấu tử i trong hỗn hợp khí
- p: là áp suất toàn phần
Ví dụ: Thu giữ khí oxy bằng cách đẩy nước vào trong một bình nước và ta để dốc ngược bình lên, thì trong bình nước sẽ xuất hiện hơi nước trong bình phải được xem xét đến lượng khí oxy thu được. Để có thể điều chỉnh thì ta dùng định luật Dalton về áp suất riêng phần.
4. Áp suất dư
Áp suất dư hay còn gọi là áp suất tương đối, là một loại áp suất tại một điểm trong chất lỏng và chất khí để có thể xác định khi ta lấy mốc là áp suất khí quyển ở các khu vực xung quanh.
Công thức tính:
Pd= P – Pa
Trong đó:
- P: là áp suất tuyệt đối
- pa: là áp suất khí quyển
Có một lưu ý nhỏ đó là khi chất lỏng đứng yên thì công thức tính như sau: pdu= yh
Trong đó:
- y: là trọng lượng riêng của chất lỏng
- h: là chiều sau của điểm đang xét tính từ mặt thoáng của chất lỏng.
- Áp suất tuyệt đối
Là loại áp suất có tổng áp suất xuất hiện bởi khí quyển và nó được biết đến là áp suất tiêu chuẩn so với môi trường chân không 100%. Vì vậy, mà nó được tính bằng tổng áp suất tương đối và áp suất khí quyển.
Công thức tính:
p=pa+pd
Trong đó:
- pa : là áp suấ dư ( áp suất tương đối)
- pd : là áp suất tuyệt đối
- p: là áp suất khí quyển.
- Áp suất thẩm thấu
Là loại áp suất sử dụng lực đẩy xuất hiện trong hiện tượng thẩm thấu, gây ra bởi các phân tử dung môi khuếch tán một chiều qua màng thẩm thấu từ dung môi sang dung dịch hoặc là từ dung dịch có nồng độ thấp sang dung dịch có nồng độ cao hơn. Ngoài ra, áp suất thẩm thấu của một dung dịch tỉ lệ thuận với nồng độ và nhiệt độ dung dịch đó.
Công thức tính:
P= R.T.C
Trong đó:
- P: là áp suất thẩm thấu của dung dịch (atm)
- R là hằng số và R= 0,082
- T là nhiệt độ tuyệt đối, T= 273 + toC
- C là nồng độ dung dịch (g/l)
Ví dụ: Khi ta có 2 cốc nước. Một cốc cho 1 gam muối và 1 cốc cho 5 gam muối, sau đó ta quấy tất cả lên thì sẽ có một ly vừa và có một ly rất là mặn. Rồi ta đổ dồn 2 cốc lại làm 1. Lúc này sự thẩm thấu của nước muối loãng sẽ tác động lên nước đặc tạo thành một thể trung hòa cân bằng. Đó chính áp suất thẩm thấu.
- Áp suất thủy tĩnh
Là loại loại áp suất thống nhất trong tất cả các hướng và nó tương ứng với áp suất gây nên khi chất lỏng không chuyển động.
Công thức tính:
P= Po + Pgh
Trong đó:
- Po: là áp suất khí quyển
- P là khối lượng riêng chất lưu
- g là gia tốc trọng trường
Kết luận
Chắc hẳn qua bài viết này, các bạn cũng đã hiểu rõ hơn về Áp suất là gì? Cũng như những ứng dụng ở bên ngoài đời sống của áp suất. Để được tư vấn về các thiết bị áp suất hay những sản phẩm về van công nghiệp, bạn có thể lên hệ với chúng tôi qua hotline để được nhân viên tư vấn và hỗ trợ.
Mọi thông tin chi tiết, bạn có thể liên hệ qua hotline. Cảm ơn bạn đã quan tâm và theo dõi bài viết. Chúc bạn có một ngày tốt lành!
Xem thêm: Bộ điều khiển tuyến tính là gì?