Áp suất và công thức tính áp suất

Nhắc đến áp suất chắc hẳn ai cũng đều cảm thấy quen thuộc, được xem là một đại lượng đo lường vật lý rất quan trọng, được học và sử dụng phổ biến ngay từ khi chúng ta đang còn ngồi trên ghế nhà trường.

Có thể nói rằng tất cả các lĩnh vực trong đời sống đều cần tới và áp dụng áp suất. Vậy để có thể hiểu kĩ hơn nữa về áp suất là gì? Công thức tính áp suất là gì?  Cách tính áp suất đơn giản? Đơn vị đo của áp suất? Làm sao để kiểm soát, điều chỉnh áp suất nhanh chóng, dễ dàng? Thì bài viết dưới đây các chuyên viên của XNK HT sẽ giúp các bạn giải quyết được các thắc mắc đó. Cùng chúng tôi đi tìm hiểu nhé.

Định nghĩa áp suất

Theo Wikipedia thì áp suất là 1 đại lượng vật lý, có tên tiếng anh là Pressure, viết tắt là P được định nghĩa là lực tác động trên một đơn vị diện tích theo phương vuông góc với bề mặt của vật thể nhất định hoặc có thể hiểu đơn giản áp suất được sinh ra khi có 1 lực tác động có phương vuông góc với bề mặt diện tích.

Qua định nghĩa trên ta có thể thấy áp suất được sinh ra nhiều vô kể trong đời sống và chúng tác động lẫn nhau. Vận dụng nguyên lý của áp suất người ta đã chế tạo ra nhiều thiết bị, sản phẩm ứng dụng chúng cho ngành công nghiệp, cơ điện, sinh hoạt, y tế, quốc phòng, chế tạo máy móc,..

Áp suất với áp lực khác nhau ở đâu

Chắc hẳn có rất nhiều các bạn chưa hiểu rõ về 2 khái niệm của 2 đại lượng vật lý là áp suất và áp lực. Chính vì thế mà chúng tôi sẽ giúp các bạn có cái nhìn chính xác và khách quan nhất để hiểu được đơn giản và nhanh chóng nhé.

Áp suất và áp lực đều được hiểu là lực tác động lên bề mặt vật cụ thể với phương vuông góc. Tuy nhiên chúng khác nhau ở chỗ đó là áp suất là lực tác động lên 1 đơn vị diện tích còn áp lực là lực tác động lên 1 diện tích.

Ứng dụng của áp suất

Với sự thông minh và áp dụng sự phát triển vượt bậc của nên khoa học và kỹ thuật hiện nay thì chúng ta đã ứng dụng triệt để áp suất vào các ứng dụng cụ thể đem lại nhiều hiệu quả bất ngờ. Cụ thể như sau:

• Trong lĩnh vực nông nghiệp: áp suất ứng dụng trong các máy bơm cấp, xả nước, phun tưới tiêu,..cho cây trồng nông nghiệp, thủy canh,..
• Trong ngành  tế: có thể thấy trong các máy đo huyết áp, bình oxi, các dịch vụ hỗ trợ khám chữa bệnh, phẫu thuật,..
• Trong ngành công nghiệp xây dựng, khai thác, khai khoáng: đo đạc, tính toán áp suất để đảm bảo công trình được chắc chắn và an toàn nhất.
• Trong ngành sữa chữa, bảo dưỡng xe: bơm vá xe, hệ thống phanh của ô tô, rửa xe,..
• Trong lĩnh vực thời tiết: để có thể dự báo thời tiết được chính xác hơn.
• Trong sản xuất, chế biến lương thực, thực phẩm: sản xuất nước giải khát, đồ uống có ga, bánh kẹo,..

Nguyên tắc điều chỉnh áp suất

Cách làm tăng áp suất: Để có thể tăng áp suất lên ta có thể làm theo 3 cách như sau:

Cách 1: Tăng áp lực, giảm diện tích bị ép.

Cách 2: Tăng áp lực, giữ nguyên diện tích bị ép.

Cách 3: Giữ nguyên áp lực, giảm diện tích bị ép.

Cách làm giảm áp suất: Tăng áp lực theo 3 cách làm đơn giản thì giảm áp lực cũng có 3 cách làm như sau:

Cách 1: Tăng diện tích bị ép, giảm áp lực.

Cách 2: Tăng diện tích bị ép, giữ nguyên áp lực.

Cách 3: Giữ nguyên diện tích bị ép, giảm áp lực.

Vì sao cần điều chỉnh áp suất

Trong cuộc sống, chúng ta cũng đã biết về những tác hại của việc áp suất khi được tăng cao quá mức độ cho phép (quá áp) sẽ gây ra các vụ cháy, nổ lớn với áp lực cực cao tác động, tàn phá tất cả những gì xung quanh nó như: con người, môi trường, hệ sinh thái, công trình xây dựng,..

Chính vì thế chúng không chỉ gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người mà còn tác động, gây thiệt hại về kinh tế. Tuy nhiên nếu chúng ta hiểu được nguyên lý qua lại của áp suất và ứng dụng triệt để chúng thành các sản phẩm có lợi cho quá trình hoạt động thì sẽ mang lại những khả năng làm việc cực kì hiệu quả.

Đơn vị đo áp suất và bảng quy đổi đơn vị đo

Đơn vị đo áp suất

Theo hệ SI thì áp suất có đơn vị chuẩn quốc tế được tính bằng Newton/mét vuông (N/M²) hay còn gọi là Pascal, kí hiệu là Pa. Tuy nhiên, áp suất được sinh ra và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, môi trường và hệ thống khác nhau của cuộc sống. Chính vì thế ở mỗi khu vực, khía cạnh ứng dụng, thì áp suất sẽ sử dụng 1 đơn vị áp suất riêng cho phù hợp nhất.

Có thể kể ra một vài đơn vị đo áp suất tiêu biểu như:

• Kpa: là tên viết tắt của kilopascal, 1kpa = 1000Pa, sử dụng đơn vị đo áp suất này chúng ta sẽ giảm bớt sự phức tạp do không phải sử dụng quá nhiều con số 0.
• Mpa: là đơn vị cao hơn Kpa, 1Mpa = 1000Kpa, thường được sử dụng trong các đồng hồ đo áp suất máy nén khí, áp suất thủy lực, áp suất lò hơi,..
• Bar: là đơn vị đo được sử dụng khá rộng rãi, ứng dụng nhiều trong lĩnh vực công nghiệp dùng để đo áp suất của các lưu chất trong đường ống. 1bar = 100.000Pa.
• Psi: thường được sử dụng ở Mỹ và một số quốc gia, là đơn vị dùng để đo áp suất trong các hệ thống nước, khí, hơi trong các thiết bị máy móc, điện tử,..
• mmHg: 1mmHg = 133,322Pa, là đơn vị thường được sử dụng trong y học để đo áp suất trong các thiết bị y học, y tế, huyết áp,..dựa trên cách đo chiều cao của cột thủy ngân trong ống nghiệm kín.
• Atm: đây là đơn vị thường được sử dụng trong các ngành khoa học khí quyển, các chuyên ngành vật lý, hóa học để đo áp suất của môi trường sống.
• Kg/cm2: đơn vị đo áp suất này không thuộc tiêu chuẩn quốc tế nhưng nó vẫn được sử dụng ở một số khu vực tại châu Á và Việt Nam, có thể chuyển đổi sang đơn vị Pa như sau: 1kg/cm2 = 98066.5 pascal (Pa).

Tuy nhiên thì để thuận tiện cho việc tính toán và so sánh được dễ dàng hơn thì các đơn vị đo áp suất này được chuyển đổi qua lại, đối với các dòng sản phẩm, thiết bị đo lường như đồng hồ đo áp suất, đồng hồ đo lưu lượng nước thì có thể được hiển thị cả 2 đơn vị cùng lúc. Dưới đây chúng ta cùng theo dõi bảng quy đổi các đơn vị đo áp suất để xem được chuyển đổi như nào nhé.

Bảng quy đổi các đơn vị đo áp suất

Công thức tính áp suất của từng loại

Như ở trên đã tìm hiểu thì áp suất được áp dụng vào nhiều môi trường khác nhau từ rắn, lỏng tới khí. Chính vì thế mà tại mỗi môi trường ứng dụng thì áp suất sẽ có những công thức tính áp suất khác nhau. Vậy hãy cùng chúng tôi đi tham khảo chi tiết về các công thức tính áp suất của từng chất đó nhé.

Công thức tính áp suất chất rắn

Áp suất chất rắn được định nghĩa đơn giản là 1 lực tác động lên 1 đơn vị diện tích nhất định. Áp suất chất rắn có thể bị tác động bởi nhiều yếu tố khác nhau như: nhiệt độ, độ ẩm, áp lực khí quyển,.. Chính vì thế khi đo áp suất chất rắn chúng ta cần lựa chọn kĩ càng các phương pháp đo cho phù hợp và  cho ra được kết quả chính xác nhất.

Công thức tính áp suất chất rắn được viết như sau:

Trong đó:

• P: là áp suất của chất rắn, được tính theo Pascal (Pa).
• F: là lực tác động lên bề mặt của chất rắn, được tính bằng Newton(N).
• S: là diện tích mặt phẳng vuông góc của chất rắn, được tính bằng đơn vị mét vuông( m2).

Công thức tính áp suất chất lỏng và khí

Áp suất chất lỏng được định nghĩa là áp suất của chất lỏng tác dụng lên 1 điểm bất kỳ nào đó trong lòng chất lỏng, chính là giá trị áp lực được tính trên 1 đơn vị diện tích được đặt tại điểm đó. Có 3 yếu tố tác động đến áp suất của chất lỏng đó là chiều cao của cột chất lỏng trong đồ vật chứa đựng, trọng lượng riêng của chính nó và cuối cùng là nhiệt độ của chất lỏng.

Ở lớp 8 chúng ta đã được học công thức tính áp suất chất lỏng và khí như sau:

Cụ thể:

• P: là áp suất chất lỏng có đơn vị là Pa hoặc N/m2.
• D: là trọng lượng riêng của chất lỏng có đơn vị là N/m3.
• H: là chiều cao của cột chất lỏng, chiều sâu chất lỏng được tính từ mặt thoáng có đơn vị là m.

Khi 1 chất lỏng đứng yên thì áp suất tại những điểm trên cùng 1 mặt phẳng nằm ngang có độ cao như nhau thì sẽ có độ lớn như nhau. Công thức này còn có thể gọi là áp suất thủy tĩnh và áp suất của chất khí cũng áp dụng công thức này để đo lường.

Tìm hiểu kỹ hơn tại: Công thức tính áp suất chất lỏng.

Công thức tính áp suất tuyệt đối với vật thể

Áp suất tuyệt đối với vật thể là gì? Được hiểu đơn giản là tổng áp suất được sinh ra bởi khí quyển (bao gồm áp suất trung bình, áp suất của không khí) và cột chất lỏng tác động vào điểm trong lòng của chất lỏng. Áp suất tuyệt đối của áp suất khí quyển ở trạng thái thông thường được hiểu như sau: 1.01 bar = 1 atm.

Đối với áp suất này thì thường chỉ được ứng dụng vào các công trình nghiên cứu khoa học hoặc các lĩnh vực công nghiệp yêu cầu độ chính xác cao về các dữ liệu thu thập. Công thức tính áp suất tuyệt đối với vật thể được thể hiện qua công thức sau:

Trong đó:

• P: là kí hiệu của áp suất tuyệt đối.
• Pa: là kí hiệu của áp suất trung bình.
• Pd: là kí hiệu của áp suất không khí của khí quyển.

Công thức tính áp suất thẩm thấu

Khái niệm của áp suất thẩm thấu là áp suất tối thiểu cần được sử dụng cho dung dịch để ngăn ngừa dòng chảy vào các dung môi nguyên chất qua màng bán kết. Áp suất thẩm thấu được tăng lên dễ dàng bằng cách tăng nồng độ và nhiệt độ của dung dịch lên. Với công thức này thường được ứng dụng vào các lĩnh vực hóa sinh, y tế, địa chất môi trường,..

Công thức tính áp suất thẩm thấu được trình bày như sau:

Trong đó:

• P: là áp suất thẩm thấu, sử dụng đơn vị đo áp suất là Atm.
• R: là hằng số, 1 đại lượng không đổi 0,082.
• T: được hiểu là nhiệt độ, T= 273+ t oC.
• C:là kí hiệu biểu thị cho nồng độ của dung dịch, có đơn vị là gam/lít.

Khi áp dụng công thức tính áp suất thẩm thấu này thì chúng ta sẽ có thể biết được sự chênh lệch của áp suất thẩm thấu, tuy nhiên công thức này chỉ được áp dụng cho những trường hợp thẩm thấu theo phương thẳng đứng để đảm bảo lực hấp thụ không ảnh hưởng tới đáp án được tính toán.

Có thể bạn chưa biết: Áp suất thẩm thấu của máu được hiểu là nồng độ của các phân tử được hòa tan trong 1000ml máu và được đo bằng đơn vị đo lường mOsm/L. Chúng ta có thể đo lường được các chất có tính thẩm thấu hòa tan trong máu như natri, ure, glucose,.. thông qua việc tính áp lực thẩm thấu của máu.

Công thức tính áp suất hơi bão hòa

Áp suất hơi bão hòa là áp suất được sinh ra bởi hơi nước ở một nhiệt độ nhất định trong 1 không gian kín, khi đó áp suất hơi sẽ được cân bằng với thể lỏng. Hơi bão hòa này có tỷ lệ thuận với nhiệt độ và áp suất, khi áp suất càng lớn thì khả năng bay hơi càng cao. Vậy công thức tính áp suất hơi bão hòa được ghi nhận là:

Các kí hiệu trong công thức tính áp suất trên biểu thị cho:

• ΔH_vap: Entanpy bay hơi của chất lỏng.
• R: Hằng số khí lý tưởng = 8,314 J/(K × Mol).
• P1 và P2: Áp suất hơi tại nhiệt độ T1 và T2.
• T1: Nhiệt độ tại đó áp suất hơi đã cho biết, hiểu đơn giản là nhiệt độ ban đầu.
• T2: Nhiệt độ mà tại đó áp suất hơi cần phải tính, có thể hiểu đây là nhiệt độ cuối cùng.

Công thức tính áp suất lưu lượng nước

Trước tiên các bạn cần hiểu lưu lượng nước là gì. Thì lưu lượng nước chính là mật độ chất lỏng được lưu thông qua một bề mặt trong 1 đơn vị thời gian nhất định. Việc tính toán lưu lượng nước sẽ giúp cho chúng ta biết được tốc độ di chuyển của lưu chất từ đó thiết lập các thông số phù hợp để đảm bảo sự an toàn và ổn định cho thiết bị và hệ thống.

Vậy công thức tính áp suất lưu lượng nước được tính theo công thức như sau:

Trong đó:

• Q: được hiểu là lưu lượng nước (m³/s).
• A: là diện tích bề mặt cắt ngang của ống dẫn nước (m²).
• P: là áp suất nước trong hệ thống (Pa).
• P0: là áp suất quy định (Pa).
• ρ: là khối lượng riêng của nước (kg/m³).

Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và kĩ thuật cùng với đó là sự vận dụng sáng tạo thì hiện nay con người đã chế tạo và sản xuất ra các sản phẩm giúp đo lưu lượng nước cực kì chính xác đó chính là đồng hồ đo lưu lượng nước điện từ, đồng hồ đo lưu lượng nước chênh áp, đồng hồ đo lưu lượng nước dạng cơ,..

Công thức tính áp suất riêng phần

Áp suất riêng phần được hiểu đơn giản là áp suất sử dụng trong môi trường khí, lưu lượng không khí cần phải chiếm toàn bộ thể tích trong hộp chứa. Áp suất riêng phần phụ thuộc vào yếu tố nồng độ riêng phần của chất và áp suất của hỗn hợp khí. Vì thế công thức tính áp suất riêng phần được biểu thị như sau:

Trong đó:

• Pi: là áp suất riêng phần của từng loại chất.
• Xi: là nồng độ riêng phần của chất
• P: là áp suất toàn phần của hỗn hợp khí sử dụng đơn vị là Pa.

Công thức tính áp suất dư

Công thức tính áp suất dư hay còn được gọi là công thức tính áp suất tương đối, đây là công thức tính áp suất tại 1 thời điểm mà chất khí và chất lỏng được chọn làm mốc là áp suất khí quyển xung quanh. Công thức tính áp suất dư được biểu đạt dưới dạng sau:

Trong đó:

• P: là kí hiệu của áp suất tuyệt đối.
• Pa: là kí hiệu của áp suất khí quyển.
• Pd: là kí hiệu của áp suất tương đối.

Tuy nhiên, trong trường hợp chất lỏng đứng yên thì công thức tính áp suất tương đối được diễn đạt lại như sau:

Trong đó:

• y: là kí hiệu biểu đạt của trọng lượng riêng chất lỏng.
• h: là kí hiệu biểu đạt chiều sâu của điểm đang xét từ mặt thoáng của chất lỏng.

Một số sản phẩm sử dụng để đo đạc, kiểm soát

Một số loại thiết bị, sản phẩm đo đạc, kiểm soát áp suất

Trên thị trường có rất nhiều nhiều dòng sản phẩm và thiết bị được sử dụng để đo lường áp suất, áp dụng các công thức tính áp suất để có thể giúp người sử dụng tính toán nhanh chóng

Đồng hồ đo áp suất

Đồng hồ đo áp suất được xem là dòng sản phẩm được ưa chuộng nhất hiện nay, dùng để đo áp suất trực tiếp của các lưu chất khí, hơi, nước trong hệ thống tại vị trí mà người sử dụng có nhu cầu. Đối với dòng sản phẩm này chúng có kiểu loại, có thể là dạng cơ, điện tử với nhiều mức đo và có độ chính xác khác nhau.

Với các chỉ số được in trên mặt đồng hồ cho phép người sử dụng khả năng nhận biết và đánh giá dễ dàng, dễ sử dụng đối với cả những người không có kinh nghiệm hoặc rành về công nghệ. Tuy nhiên chúng cũng có những hạn chế nhất định đó là dễ vỡ nếu như bị va đập mạnh, dễ hư hỏng do tác nghẽn nếu như không được vệ sinh và bảo dưỡng thường xuyên.

Cảm biến đo áp suất điện tử

Được xem là một sản phẩm, thiết bị có khả năng ưu việt, có thể tính toán được chính xác áp suất. Chính vì thế nên chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng của y tế, và công nghiệp có yêu cầu độ chính xác cao.

Máy đo áp suất

Máy đo áp suất cho phép người sử dụng có thể tính toán được nhanh chóng các áp suất của các lưu chất khí và chất lỏng. Được ứng dụng rộng rãi và sử dụng nhiều đơn vị đo áp suất khác nhau như: bar, Kpa, mmHg, mbar, pis,.. cho phép chuyển đổi dễ dàng với từng mục đích, nhu cầu đo lường khác nhau.

Vai trò của thiết bị, sản phẩm

Để kiểm soát tốt hơn áp suất ở các lĩnh vực khác nhau, ngay tại hệ thống đường ống là nơi mà áp suất được hình thành nhiều và chúng ta có thể quan sát, nhận biết được chúng. Chính vì thế có rất nhiều các thiết bị, sản phẩm được chế tạo và sản xuất ra nhằm mục đích là đo đạc, kiểm soát áp suất. Các thiết bị này đóng vai trò cực kì quan trọng, có thể kể đến như:

• Giúp người sử dụng có thể kiểm soát được nhanh chóng, dễ dàng hơn áp suất của các lưu chất bên trong hệ thống đường ống.
• Đo đạc, và thông báo nhanh chóng khi có các thiết bị gặp vấn đề liên quan đến việc quá áp xảy ra, giúp tiết kiệm được chi phí sửa chữa và thời gian vận hành.
• Giúp người sử dụng có thể thu thập được số liệu chính xác mà không cần tốn thời gian và công sức.
• Có giá thành phù hợp, có thể dễ dàng tiếp cận và phù hợp với nhiều hệ thống đường ống.

Như vậy với bài viết ”áp suất và công thức tính áp suất” thì XNK HT đã cung cấp các thông tin cơ bản và cực kì hữu ích tới các bạn. Hi vọng rằng điều này sẽ hỗ trợ độc giả trong việc tính toán, đo lường hoặc lựa chọn các sản phẩm hỗ trợ đo áp suất được nhanh chóng và chính xác hơn.

Nếu như các bạn có thắc mắc hoặc đang có nhu cầu tìm kiếm và sử dụng các thiết bị, sản phẩm đo lường áp suất thì có thể liên hệ trực tiếp với chúng tôi qua số điện thoại hotline để được các nhân viên tư vấn có nhiều năm kinh nghiệm hỗ trợ tận tình. Xin trân trọng cảm ơn.