Áp suất là một khái niệm quan trọng không chỉ trong vật lý mà còn trong nhiều lĩnh vực đời sống như công nghiệp, kỹ thuật, và y học. Việc hiểu rõ khái niệm và cách tính áp suất giúp chúng ta ứng dụng linh hoạt vào các hệ thống và công trình. Bài viết dưới đây sẽ giải thích áp suất là gì, công thức tính áp suất và ý nghĩa của nó.
Áp suất là gì?
Áp suất (Pressure) là lực tác động lên một đơn vị diện tích bề mặt. Hiểu đơn giản, áp suất mô tả mức độ mà lực phân bố trên một bề mặt. Áp suất càng lớn thì lực tác động trên một diện tích càng nhỏ, ngược lại, áp suất nhỏ thì lực phân bố trên diện tích lớn hơn.
Trong đời sống thường ngày, áp suất xuất hiện trong nhiều tình huống. Ví dụ, khi bạn bơm xe đạp, bạn đang tăng áp suất của không khí bên trong lốp xe. Hoặc khi bạn lặn sâu xuống nước, bạn sẽ cảm nhận áp lực tăng lên do áp suất nước.
Các đơn vị tính áp suất hiện nay
Hiện nay có nhiều đơn vị khác nhau được sử dụng để đo áp suất, tùy thuộc vào hệ đo lường và lĩnh vực ứng dụng.
Đơn vị Pa để tính áp suất
Pa (Pascal) là đơn vị đo áp suất nằm trong hệ đo lường quốc tế (SI), được đặt theo tên nhà bác học Blaise Pascal. Đây là đơn vị cơ bản và phổ biến, đặc biệt được sử dụng rộng rãi tại các nước châu Á trong các lĩnh vực như công nghiệp chế tạo, xây dựng, xử lý nước thải, khí nén, chân không,…
1 Pa = 1N/m2 (1 Pascal bằng 1 Newton trên 1 mét vuông)
Tuy nhiên, vì giá trị đơn vị nhỏ nên trong thực tế, các đơn vị lớn hơn thường được sử dụng để thuận tiện trong đo lường và tính toán.
Đơn vị Kilopascal Kpa
KPa (Kilopascal) là đơn vị dẫn xuất của Pascal, được quy đổi như sau: 1KPa = 1000Pa.
Đơn vị này thường được sử dụng phổ biến trong đo áp suất khí quyển, chất lỏng và thiết bị công nghiệp như máy bơm, máy khí nén, máy hút chân không. KPa giúp đơn giản hóa việc hiển thị và ghi chép số liệu, đặc biệt khi áp suất ở mức cao và đơn vị Pa gây rườm rà vì có nhiều chữ số 0.
Bar – Đơn vị tính áp suất phổ biến
Bar là một đơn vị áp suất tuy không thuộc hệ Si nhưng vẫn rất được ưa chuộng tại nhiều quốc gia châu Âu như Đức, Pháp, Anh đặc biệt trong lĩnh vực khí nén, chân không và thủy lực.
1 Bar = 100.000 PA = 100KPa.
Nhờ sự tiện dụng và quen thuộc, nhiều loại đồng hồ đo áp suất hiện nay vẫn hiển thị đơn vị bar.
Đơn vị tính áp suất Mpa
MPa (Megapascal) là một đơn vị đo áp suất có giá trị lớn, thuộc hệ SI, thường được dùng trong các ngành công nghiệp nặng như sản xuất thép, áp suất thủy lực, áp suất lò hơi và hệ thống khí nén công suất lớn.
1MPa = 1.000 KPa = 1.000.000 Pa
Các thiết bị đo áp suất trong công nghiệp như đồng hồ đo áp suất, cảm biến áp suất thường sử dụng đơn vị MPa để thuận tiện khi áp suất vượt quá hàng trăm nghìn Pascal.
>>> Xem thêm: Cách tính diện tích cút tròn, ống tròn chính xác nhất
Các loại áp suất phổ biến và công thức tính từng loại
Áp suất chất khí và áp suất chất lỏng
Áp suất chất lỏng và áp suất khí sẽ được tính dựa trên công thức giống nhau vì đầu là lực đẩy của lưu chất phía bên trong hệ thống đường ống và với công thức:
P = ρ * g * h
Trong đó:
P: Áp suất chất lỏng, chất khí (Pa, bar,..)
ρ: Khối lượng riêng chất lỏng, chất khí (kg/m³)
g: Gia tốc trọng lường (m/s²), thường dùng g ≈ 9.8 m/s²
h: Độ sâu tính từ mặt chất lỏng tới vị trí cần tính (m)
Áp suất chất rắn
Áp suất chất rắn thường được sử dụng trong các lĩnh vực như thực phẩm, dược phẩm, y tế, xây dựng,… với công thức tích:
P = F/S
Trong đó:
P: Áp suất chất rắn (N/m²)
F: Áp lực vuông góc tác động lên bề mặt (N)
S: Diện tích bề mặt (m²)
Áp suất riêng phần
Áp suất riêng phần = (áp suất tuyệt đối tổng) × (phần thể tích của thành phần khí)
Đối với khí thành phần “i”: Pi = P × F.
Trong đó:
P: Áp suất tuyệt đối tổng
F: Phần thể tích của thành phần khí
Áp suất dư
Áp suất dư là phần chênh lệch giữa áp suất bên trong hệ thống và áp suất khí quyển.
Pdư = Phệ thống – Pkhí quyển
Trong đó:
Phệ thống: áp suất thực đo được trong hệ thống.
Pkhí quyển: áp suất khí quyển tiêu chuẩn.
Áp suất tuyệt đối
Áp suất tuyệt đối được xác định trong một môi trường chân không hoàn hảo, là tiêu chuẩn hàng đầu. Áp suất tuyệt đối là tổng áp suất tương đối và áp suất khí quyển.
Ptuyệt đối = Ptương đối + Pkhí quyển
Trong đó:
Ptương đối: áp suất tương đối.
Pkhí quyển: áp suất khí quyển tiêu chuẩn.
Hướng dẫn cách làm tăng hoặc giảm áp suất một cách hợp lý
Dựa vào công thức tính áp suất, ta có thể tăng hoặc giảm áp suất một cách hợp lý và dễ thực hiện:
P = F/A
Trong đó:
P là áp suất (đơn vị: Pascal – Pa),
F là lực tác động lên bề mặt (Newton – N),
A là diện tích bề mặt chịu tác động của lực (m²).
Cách làm tăng áp suất
Để tăng áp suất, ta có thể dùng một trong các cách dưới đây:
- Tăng lực tác động lên bề mặt những vẫn giữ nguyên diện tích bề mặt chịu tác động của lực ép.
- Thay đổi đồng thời lực tác động và diện tích bề mặt bị ép bằng cách tăng lực tác động và giảm diện tích bề mặt chịu tác động.
- Tăng diện tích về mặt chịu tác động của lực và giữ nguyên áp lực F tác động lên bề mặt.
Cách làm giảm áp suất
Để giảm áp suất, có thể thực hiện một số cách sau đây:
- Giảm lực tác động đồng thời giữ nguyên diện tích bề mặt bị chịu lực.
- Giảm đồng thời áp lực và diện tích bề mặt bị ép.
- Giảm diện tích bề mặt chịu lực và giữ nguyên lực tác động lên bề mặt.
Vai trò thực tiễn của áp suất trong đời sống và sản xuất
Công nghiệp và kỹ thuật
Trong ngành công nghiệp và kỹ thuật, việc đo lường và điều chỉnh áp suất rất quan trọng trong vận hành các thiết bị như nồi hơi, hệ thống dẫn khí, hệ thống cấp nước, và các động cơ.
Y học
Trong y học, áp suất máu là yếu tố quyết định sức khỏe tim mạch của con người. Việc đo huyết áp giúp bác sĩ chẩn đoán và điều trị các bệnh liên quan đến tim mạch. Ngoài ra, áp suất còn được áp dụng trong các thiết bị y tế như máy đo nhịp tim, máy hô hấp, và hệ thống truyền dịch.
Xây dựng
Trong xây dựng, áp suất ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của các công trình như đập nước, hầm ngầm, hoặc các công trình ngầm dưới nước. Các kỹ sư phải tính toán kỹ lưỡng áp suất tác động lên các cấu trúc để đảm bảo an toàn và bền vững.
Hàng không
Trong ngành hàng không, áp suất không khí có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cất cánh và hạ cánh của máy bay. Ngoài ra, việc duy trì áp suất không khí ổn định trong cabin là yếu tố then chốt giúp bảo vệ sức khỏe của hành khách.
Kết Luận
Áp suất là đại lượng vật lý vô cùng quan trọng trong nhiều lĩnh vực của đời sống và sản xuất. Việc nắm vững công thức, đơn vị và cách đo áp suất không chỉ giúp bạn áp dụng đúng trong công việc mà còn bảo đảm an toàn trong quá trình vận hành thiết bị. Đừng quên chọn những sản phẩm đo áp suất uy tín từ các nhà cung cấp chất lượng, điển hình như các sản phẩm của đơn vị van công nghiệp Yến Thanh để tối ưu hiệu quả sản xuất.
