Áp suất là gì? Các loại áp suất thông dụng hiện nay

  Áp suất là một đại lượng vật lý rất quen thuộc trong cuộc sống hàng ngày. Tuy nhiên không phải ai cũng hiểu hết về đại lượng này. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn đọc các góc nhìn chi tiết nhất về khái niệm Áp suất là gì? Công thức tính và ý nghĩa của áp suất trong cuộc sống ra sao?

Áp suất là gì?

Khái niệm

  Áp suất được biết đến là một đại lượng vật lý có tên tiếng anh là Pressure và được ký hiệu là P trong Vật lý. ÁP suất được định nghĩa là độ lớn của áp lực khi bị chèn ép trên một diện tích nhất định. Trong đó, áp lực chính là lực ép có phương vuông góc với bề mặt bị ép có thể hiệu

Như vậy có thể hiểu một cách đơn giản, rằng áp suất được sinh ra khi có một lực tác động theo chiều vuông góc lên trên một bề mặt tiếp xúc.

Đơn vị để đo áp suất theo hệ đo lường quốc tế là Newton trên mét vuông (N/m2). Ngoài ra, còn có 1 số đơn vị đo khác mà chúng ta sẽ được tìm hiểu thêm trong bài viết này.

Một số ví dụ trong thực tiễn

Trong cuộc sống, nếu chúng ta chịu tìm hiểu và quan sát, chúng ta có thể tìm thấy rất nhiều ví dụ và ứng dụng của nó trong cuộc sống.

Đơn giản như không khí chúng ta hít thở hàng ngày cũng có trọng lượng nhất định. Vì thế trái đất và mọi vật trên trái đất đều chịu áp suất của lớp không khí bao quanh hay còn gọi là áp suất khí quyển. Áp suất khí quyển này tác dụng lên các vật trong khí quyển theo mọi phương.

Quan sát kĩ hơn, chúng ta sẽ thấy trên nắp các bình nước lọc luôn đục 1 cái lỗ nhỏ để thông với không khí bên ngoài. Nhờ đó, lợi dụng áp suất của không khí đẩy nước ra ngoài được dễ dàng hơn.

Hay như khi 1 em bé hút một hộp sữa. Khi sữa trong hộp gần cạn hết, lực hút của em bé sẽ tạo ra một áp suất lên thành vỏ khiến vỏ hộp sữa bị móp méo.

Mời bạn tham khảo thêm các sản phẩm liên quan đến áp suất bên dưới đây

Đồng hồ áp suất

32 Sản phẩm

Van an toàn

7 Sản phẩm

Van giảm áp

5 Sản phẩm

Công thức chung tính áp suất

Áp suất được tạo ra từ áp lực tác động lên bề mặt tiếp xúc. Do đó ta có 1 công thức chung để tính như sau:

P=F/S

Trong đó: 

• P: áp suất (đơn vị: N/m2 = Pa)
• F: áp lực tác dụng lên mặt bị ép, đơn vị N
• S: diện tích bị ép, đơn vị của S là m2

Các đơn vị tính áp suất

Áp suất có đơn vị theo hệ đo lường quốc tế (SI) là N/m2 hay còn gọi là Pa. Ngoài ra để tiện dụng trong việc tính toán và nghiên cứu.  Các nhà khoa học đã đưa ra nhiều đơn vị khác nhau để phù hợp với từng nghiên cứu, thí nghiệm. Có thể liệt kê một số đơn vị được dùng để tính như sau:

Đơn vị Pa

Pascal hay được ký hiệu là Pa. Là một đơn vị đo áp lực trong hệ đo lường quốc tế (SI). Tên đơn vị Pa được đặt theo tên của một nhà toán học và vật lý nổi tiếng người Pháp -Blaise Pascal.

1 pascal áp suất bằng áp lực 1 newton tác dụng lên bề mặt có diện tích 1 mét vuông (1 Pa = 1 N/m² ). Áp suất của 1 Pa là rất nhỏ, nó chỉ xấp xỉ bằng áp lực 1 đồng xu đặt lên bàn.

Hiện nay đơn vị Pa được ứng dụng rộng rãi, đặc biệt là ở các nước châu Á. Chúng dùng để đo lường áp suất trong xây dựng hoặc trong ngành công nghiệp: sản xuất thép, điện, nước thải, dùng ở một máy nén khí, máy phun xịt rửa (máy rửa xe), máy nước nóng…

Đơn vị Kilopascal (Kpa)

Kilopascal ký hiệu là Kpa. Kpa được tính dựa trên sự quy đổi từ Pa nhằm giảm thiểu chữ số 0 khi sử dụng đơn vị Pa trong trường hợp có giá trị lớn. Tương tự như Pa, Kpa cũng là đơn vị được sử dụng phổ biến trong xây dựng và trong ngành công nghiệp. Kpa được ứng dụng trong nhiều loại đồng hồ đo áp suất của các loại máy móc, máy bơm, máy hút chân không…

Cách quy đổi: 1 KPa = 1000 Pa.

Đơn vị Mage Pascal (Mpa)

Mage Pascal cũng là một đơn vị đo nằm trong hệ thống đo lường quốc tế (SI). Chúng được sử dụng phổ biến hơn trong các ngành công nghiệp sản xuất vì chúng có giá trị quy ước lớn.

Cách quy đổi của MPa: 1 Mpa = 1 000 Kpa = 1 000 000 Pa.

Đơn vị Bar- Đơn vị tính phổ biến nhất

Bar là đơn vị đo lường không được liệt kê vào danh sách đơn vị đo lường quốc tế (SI). Tuy nhiên nó lại được sử dụng phổ biến tại các nước châu Âu như Anh, Đức, Pháp…

Ngoài ra, nó cũng được biến đổi thành các đơn vị nhỏ hơn hoặc lớn hơn như là mbar, Kbar… Ứng dụng đơn vị Bar được dùng để xác định áp suất chân không, khí nén. Bar có cách quy đổi như sau: 1 Bar = 100.000 Pa.

Đơn vị Psi (viết tắt của Pounds per square inch)

Đơn vị Psi là đơn vị đo áp suất của khí ( khí nén) hoặc của chất lỏng ( thủy lực). Chúng được ứng dụng như một thước đo độ bền bằng lực kéo. Chúng thường được dùng chủ yếu ở Bắc Mỹ, đặc biệt là nước Mỹ.

Cách quy đổi: 1 Psi = 0.0689 Bar

Xem bài viết: PSI là gì?

Đơn vị Atmotphe (Standard atmosphere – viết tắt là atm)

Atmotphe là đơn vị đo không thuộc đơn vị đo lường quốc tế SI. Đơn vị Atmotphe (atm) thường được ứng dụng trong việc đo khí quyển.

1 đơn vị atm được tính tương đương với áp suất của cột thủy ngân cao 760mm ở nhiệt độ 0 °C (tức 760 Torr) dưới gia tốc trọng trường là 9,80665 m/s².

Cách quy đổi: 1 atm = 101325 Pa và 1 atm = 1 bar.

Như vậy, Pa tuy phổ biến nhưng có giá trị khá nhỏ. Nên trong hệ thống đo lường cần có nhiều loại đơn vị. Tùy vào từng khu vực mà sẽ sử dụng đơn vị đo thích hợp . Như ở Châu Âu sử dụng đơn vị Bar, các nước Châu Á thì ưu tiên sử dụng các đơn vị đo áp  là MPa, KPa, Pa còn tại các nước Châu Mỹ thì thường sử dụng Psi, Kpsi.

Ý nghĩa của áp suất

Có thể thấy đây là một đại lượng vật lý với định nghĩa và công thức tính khá là đơn giản. Tuy vậy, khi nghiên cứu kỹ lưỡng về chúng, ta có thể lợi dụng tính chất của nó để ứng dụng vào trong cuộc sống. Chúng ta có thể áp dụng sự chênh lệch áp của 2 môi trường để tạo ra lực, sử dụng áp cao để tăng nhiệt độ môi trường kín, dùng áp suất để nén khí,…

Áp suất không chỉ có mức độ ứng dụng phổ biến cao. Mà chúng còn có vai trò vô cùng quan trọng trong đa ngành nghề, đa lĩnh vực khác nhau. Nó có mặt tại những cơ sở sản xuất, trường học, bệnh viện,…Trong quá trình sinh trưởng của thực vật và cả chính trong cơ thể con người. Đặc biệt, chúng đóng vai trò không thể thiếu trong quá trình vận hành của các thiết bị máy móc như: máy nén khí chế biến thực phẩm, máy nén khí cao áp, máy bơm rửa xe, động cơ xe, động cơ máy bay…

Các loại áp suất thông dụng nhất hiện nay

Áp suất riêng phần

Là áp suất của một chất khí khi nó nằm trong cả một hỗn hợp gồm nhiều loại khí khác nhau. Với giả thiết rằng một mình nó chiếm toàn bộ thể tích của hỗn hợp ban đầu ở cùng một nhiệt độ. Áp tổng của một hỗn hợp khí được coi lý tưởng nếu nó thỏa mãn là tổng của các áp suất riêng phần của những loại khí có trong hỗn hợp.

Đây là khái niệm được xuất hiện trong định luật của Dalton. Trong Định luật Dalton có nêu rõ: tổng áp suất của hỗn hợp khí không phản ứng bằng tổng các áp riêng phần của các khí riêng lẻ trong hỗn hợp đó, xét trong trường các khí đó không phản ứng với nhau.

Ví dụ:

Đưa các dạng khí Nito, Co2 vào trong bình chứa khí. Từ định luật Dalton chúng ta có thể tìm được áp suất của từng loại khí trong bình chứa khí ở cùng một môi trường và nhiệt độ giống nhau.

Công thức tính:

Pi = Xi.p

Trong đó:

• Pi: là Áp riêng phần
• Xi: là phần Mol trong hỗn hợp khí
• P: là áp toàn phần

Áp suất dư (Áp suất tương đối)

Áp suất dư (hay còn gọi là áp suất tương đối) được định nghĩa là áp suất tại một điểm mà chất lỏng/chất khí khi lấy mốc là áp suất khí quyển lân cận xung quanh

Công thức tính áp suất dư

  pd  = p – pa

Trong đó:

• P: Áp suất tuyệt đối
• Pa: Áp suất khí quyển

Lưu ý nếu chất lỏng đứng yên

Pdu= y.h

Trong đó:

• y là trọng lượng riêng
• h là chiều cao từ mặt thoáng của chất lỏng

Áp suất tuyệt đối

Là áp suất tiêu chuẩn so với môi trường chân không 100%. Được tính là tổng áp suất gây ra bởi cả khí quyển và cột chất lỏng tác dụng lên các điểm trong lòng chất lỏng. Chính vì thế, nó được tính bằng tổng áp suất tương đối và áp suất khí quyển

Công thức tính:

P = p_a+p_d

Trong đó:

• pd: Áp suất tương đối
• pa: Áp suất khí quyển
• P: Áp suất Tuyệt đối

Áp suất thẩm thấu

Là một dạng áp suất gây nên bởi hiện tượng các phân tử dung môi khuếch tán một chiều qua màng thẩm thấu từ dung môi sang dung dịch. Hoặc đơn giản là từ dung dịch có nồng độ thấp sang dụng dịch có nồng độ cao hơn.

Áp suất thẩm thấu có tỉ lệ thuận với nồng độ và nhiệt độ của dung dịch đó.

Công thức tính áp suất thẩm thấu:

P=  R.T.C

Trong đó:

• P: Áp suất thẩm thấu (đơn vị là Atmotphe – kí hiệu amt)
• R: Hằng số (R= 0,082)
• T: Nhiệt độ tuyệt đối
• C: Nồng độ dung dịch tính theo nồng độ phân tử (đơn vị là Gam/lit)

Ý nghĩa của áp suất thẩm thấu

• Rễ cây mới vận chuyển nước lên cây nuôi sống cây là nhờ có hiện tượng áp suất thẩm thấu
• Nhờ có áp suất thẩm thấu bằng với áp suất của máu đưa vào cơ thể bằng cách truyền, tránh hiện tượng vỡ hồng cầu hoặc teo hồng cầu khi sử dụng những dung dịch đẳng trương
• Nhờ có áp suất thẩm thấu, có thể xác định được phần tử gam của 1 chất

Áp suất tĩnh

Là một dạng áp suất thống nhất trong tất cả các hướng. Chúng tương ứng với áp suất gây ra trong môi trường chất lỏng không chuyển động

Công thức áp suất tĩnh được tính:

  p = p0 + ρ.gh

Trong đó

• p0: Áp suất khí quyển
• g: Gia tốc trọng trường
• ρ: Khối lượng riêng

Một số cách giúp làm tăng/ giảm áp suất

Cách làm tăng áp suất

Tùy từng loại áp suất khác nhau, dựa vào các công thức tính áp lực của từng loại ta có thể thay đổi các yếu tố khác nhau theo hướng tăng hoặc giảm phù hợp để đạt được kết quả tăng/ giảm áp lực mà chúng ta mong muốn:

• Tăng áp lực tác động và đồng thời giữ nguyên diện tích bề mặt bị ép
• Tăng diện tích bề mặt bị ép, giữ nguyên áp lực
• Đồng thời tăng lực tác động vuông góc và giảm diện tích bề mặt bị ép

Cách để làm giảm áp suất

Tương tự như tăng áp suất, chúng ta áp dụng ngược lại và điều chỉnh các biến số phụ thuộc:

• Giảm áp lực tác động và đồng thời giữ nguyên diện tích bề mặt bị ép
• Giảm diện tích bề mặt bị ép và giữ nguyên áp lực và giảm
• Đồng thời giảm áp lực đồng và giảm diện tích bề mặt bị ép

Ứng dụng áp suất trong cuộc sống

Trong cuộc sống, áp suất được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực và đều có vai trò to lớn trong việc phát triển xã hội con người.

Trong lĩnh vực sản xuất

  Áp suất được ứng dụng trong các bình nén khí, nó sẽ giúp nén lượng khí lại để phục vụ cho vận hành của các thiết bị trong nhiều lĩnh vực như sửa chữa xe, máy bơm rửa xe, Nó được ứng dụng trong các động cơ máy bay, xe máy, ô tô để điều chỉnh hướng đi và tốc độ cho phương tiện,…

Việc máy bay có thể cất cánh bay cũng dựa trên lý thuyết về áp suất. Trong quá trình bay, do có sự chênh lệch áp suất giữa phía dưới và phía trên của cánh máy bay sẽ tạo lực nâng để nâng máy bay bay lên.

Các loại đồng hồ đo áp suất là thiết bị chuyên dụng để đo áp suất của chất lỏng, hơi, khí…Chúng được lắp đặt trên hệ thống nhằm giúp người vận hành có thể giám sát sự tặng, giảm áp suất trong hệ thống từ đó có thể vạn hành hệ thống hoạt động ổn định, an toàn nhất.

Các loại cảm biến đo áp suất là thiết bị dùng để đo áp suất, áp lực trong các hệ thống nước, nước thải, khí, hơi…Nhiệm vụ của chúng là giám sát áp suất, áp lực của hệ thống. Từ đó chuyển những thông tin này về màn hình hiển thị hay bộ điều khiển dưới dạng tín hiệu 4-20mA.

Trong lĩnh vực đời sống

Áp suất được sử dụng nhiều trong các thiết bị y tế. Ví dụ đơn giản là máy đo huyết áp trong việc khám chữa bệnh Ngoài ra còn có áp suất thẩm thấu của máu cũng được ứng dụng trong xét nghiệm y học để đánh giá tình trạng bệnh nhân. Từ đó, có thể kiểm tra được các bệnh lý liên quan đến áp suất thẩm thấu của máu như co giật, ngộ đọc methanol,…

Ngay cả nồi áp suất, thiết bị nhà bếp thông dụng của chúng ta hằng ngày cũng được hoạt động dựa trên ứng dụng của áp suất. Nồi áp suất nhờ có nhờ áp suất hơi bên trong sẽ tác động thực tiếp và khắp bề mặt thực phẩm, giúp làm nóng thức ăn nhanh chóng. Từ đó thức ăn nấu nhanh hơn và cũng tiết kiệm năng lượng và thời gian trong nấu ăn hơn.

Có thể thấy, áp suất được xuất hiện khắp mọi nơi trong cuộc sống của chúng ta, đóng vai trò quan trọng trong hầu hết các lĩnh vực. Ứng dụng của áp suất trong cuộc sống là không thể kể hết. Đặc biệt, trong các lĩnh vực công nghiệp sản xuất, việc đo áp suất khí nén, áp suất thủy lực rất quan trọng trong các dụng cụ càng cần được cẩn trọng, tránh gây ra những trường hợp áp suất quá mức làm cháy nổ, ảnh hưởng đến con người và cảnh quan xung quanh.

Trong lĩnh vực sinh học

Áp suất được dùng để xác định được tải ròng trên bức tường ống. Bên cạnh đó, nó cũng được ứng dụng để đo được tốc độ bay cũng như tốc độ của dòng chảy nước,…Thậm chí, nhờ có áp suất mà rễ cây có thể vận chuyển được nước lên tận trên ngọn cây. Ngay cả máu người và các loài động vật cũng phải nhờ các áp suất thẩm thấu trong huyết tương và hồng cầu để hoạt động ổn định.

Nếu áp suất thẩm thấu của huyết tương có giá trị ngang bằng với trong hồng cầu thì hồng cầu có thể giữ nguyên được hình dạng ban đầu và chức năng của nó. Ngược lại, khi bỏ hồng cầu vào dung dịch có áp suất nhỏ rất nhiều áp suất thẩm thấu của nó thì nước sẽ đi vào bên trong khiến hồng cầu biến dạng và phồng lên, có thể dẫn tới hiện tượng dung huyết.

Trên đây là những phân tích của Auvietco.vn về Áp suất là gì?, các lý thuyết liên quan và ứng dụng của áp suất trong thực tế. Hi vọng qua bài phân tích trên, bạn đọc có thể rút ra được kiến thức cho riêng mình.

BÀI VIẾT KHÁC CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM

• Áp suất thủy tĩnh là gì?
• Đơn vị bar là gì? Cách quy đổi bar sang đơn vị khác
• Áp lực là gì? Định nghĩa chính xác nhất về áp lực

Cập nhật lúc 11:04 – 15/02/2023