Áp lực là gì? áp suất là gì?
Áp lực là lực ép tác động trên diện tích bề mặt của một vật theo phương vuông góc với về mặt tiếp xúc, có đại lượng là véc tơ. Tuy nhiên đa xác định được phương (vuông góc với bề mặt chịu lực) nên khi nói đến áp lực người ta chỉ nói về độ lớn. Đơn vị đo của áp lực là Newton (N).
Khi tính được áp lực (lực tác động) trên bề mặt, người ta chia nhỏ và tính toán được lực tác động trên các phần diện tích khi được chia đều. Từ đó đại lượng áp suất được ra đời.
Vậy áp suất là gì? áp suất là một đại lượng vật lý chỉ lực trên một đơn vị diện tích tác dụng theo phương vuông góc với bề mặt của vật thể. Áp suất có đơn vị đo là Newton/mét vuông (N/m2) hay Pascal (Pa) với 1kPa = 1000Pa ( Pa rất nhỏ lương đương với áp suất 1 đồng đô la đặt trên mặt bàn)
Công thức tính áp lực
Để tính áp lực - lực ép tác động lên 1 diện tích bề mặt, người ta có công thức tính như sau:
FA = F/A
Trong đó:
- FA : Áp lực
- F: Lực tác động
- S: Diện tích bề mặt
Tuy nhiên trong trường hợp đặc biệt tính áp lực chất khí, ta có công thức như sau:
F = p.S
Trong đó:
- p: Áp suất
- F: Lực ép lên diện tích chịu lực
- S: Diện tích chịu lực
- Với chuyển đổi 1kg = 10N
Công thức tính áp lực
Các đơn vị đo áp suất
Trên thế giới có rất nhiều đơn vị dùng để đo áp suất khác nhau theo từng khu vực:
- Châu Mỹ: Sử dụng PSI - Pound lực trên inch vuông
- Châu Á: Sử dụng Pa
- Châu Âu: Sử dụng Bar
- Ngoài ra còn có các đơn vị khác như Atmosphere kỹ thuật (at); Atmosphere (atm) ; Torr (Torr).
Để dễ dàng quy đổi các đơn vị này, ta có bảng quy đổi cụ thể như sau
Đơn vịPascal(Pa)
Bar(bar)
Atmosphere kỹ thuật(at)
Atmosphere(atm)
Torr(Torr)
Pound lực trên inch vuông(psi)
1 Pa 1 N/m2 10-5 1,0197 x 10-5 9,8692 x 10-6 7,5006 x 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 735,56 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 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/in2Các loại áp suất và công thức tính
Trên thực tế, đối với từng loại vật chất khác nhau sẽ có các công thức tính áp suất tương ứng. Sau đây là thông tin chi tiết AME Group cung cấp giúp bạn tham khảo dễ dàng:
Áp suất chất khí, áp suất chất lỏng
Đây là lực đẩy của chất lỏng, chất khí trên bề mặt tác động có thể là hộp, thùng, đường ống,…. :Lực đẩy càng lớn thì áp suất càng mạnh. Ta có công thức tính như sau:
F = d.h
Trong đó:
- P: Áp suất tại đáy cột chất lỏng/ chất khí (Pa)
- d: Trọng lượng riêng của chất lỏng/chất khí (N/m2)
- h: Chiều cao của cột chất lỏng/chất khí (m)
Áp suất chất khí, áp suất chất lỏng
Áp suất chất rắn
Áp suất chất rắn là áp lực của chất rắn trên một bề mặt với diện tích nhất định, thường được sử dụng trong y tế, xây dựng,… Ta có công thức tính như sau:
P = F/S
Trong đó:
- P: Áp suất (N/m2, Pa, Bar, Psi hoặc mmHg…)
- F: Áp lực tác dụng lên mặt vật thể bị ép (N)
- S: Diện tích bị ép (m2)
- Pa: Đơn vị đo của áp suất, đơn vị Pascal
Áp suất chất rắn
Áp suất riêng phần
Áp suất riêng phần là áp suất của chất khí được hình thành trong hỗn hợp khí. Cụ thể theo định luật Dalton, tổng áp suất hỗn hợp khí bằng tổng áp suất riêng của từng loại chất khí nếu chúng không phản ứng với nhau. Ta có công thức tính:
Pi = xi.P
Trong đó
- Pi: Áp suất riêng phần của chất khí
- x: Phần mol xi của cấu tử i trong hỗn hợp khí cần tính
- : Áp suất toàn phần
Áp suất dư
Áp suất dư (áp suất tương đối) là áp suất đo được tại 1 điểm trong chất lỏng và chất khí được xác định khi lấy mốc là áp suất khí quyển ở các khu vực xung quanh. Công thức tính áp suất dư là:
Pd = P - Pa
Trong đó:
- Pd: Áp suất dư
- P: Áp suất tuyệt đối
- pa: Áp suất khí quyển
Áp suất tuyệt đối
Áp suất tuyệt đối là tổng áp suất xuất hiện bởi khí quyển, là áp suất tiêu chuẩn so với môi trường chân không tuyệt đối. Công thức tính là:
P = Pa + Pd
Trong đó:
- Pd: Áp suất tuyệt đối
- Pa: Áp suất dư ( áp suất tương đối)
- P: Áp suất khí quyển
Áp suất thẩm thấu
Là loại lực đẩy xuất hiện trong hiện tượng thẩm thấu với nguyên nhân chính là các phần tử dung môi khuếch tán qua màng thẩm thấu từ dung môi sang dung dịch hoặc từ dung dịch nồng độ thấp sang nồng độ cao. Nồng độ và nhiệt độ của dung dịch tỉ lệ nghịch với áp suất thẩm thấu:
P = R.T.C
Trong đó:
- P: Áp suất thẩm thấu của dung dịch (atm)
- R: Hằng số và R= 0,082
- T: Nhiệt độ tuyệt đối, T = 273 + toC
- C: Nồng độ dung dịch (g/l)
Áp suất thủy tĩnh
Là loại áp suất thống nhất trong tất cả các hướng và tương ứng với áp suất gây ra khi chất lỏng không chuyển động. Áp suất tĩnh được đo tại 1 điểm M cách bề mặt tự do khoảng cách h có công thức tính như sau:
P = Po + Pgh
Trong đó:
- Po: Áp suất khí quyển
- P: Khối lượng riêng chất lưu
- g: Gia tốc trọng trường
Ý nghĩa của áp suất trong cuộc sống
Áp suất là phần không thể thiếu trong cuộc sống, trong nhiều lĩnh vực khác nhau, người ta cần tính toán áp suất tương ứng nhằm đạt được hiệu quả cao.
- Trong ngành hàng không: Tính toán sự chênh lệch áp suất giữa dưới và trên của cánh máy bay sao cho nâng cánh máy bay giúp máy bay cất cách hiệu quả.
- Trong sửa chữa xe, y tế, thực phẩm: Sản xuất các loại máy nén khí để phục vụ các mục đích khác nhau.
- Trong sinh học: Nhờ áp suất mà rễ cây có thể chuyển được nước lên tận đỉnh ngọn cây, hay áp suất giúp tránh teo hồng cầu khi dùng dung dịch đẳng trương,…
- Tính tốc độ bay, tốc độ dòng chảy: dựa vào áp suất để tính chính xác được các đại lượng trên.
Tuy nhiên , nếu áp suất được tạo ra quá lớn cũng dẫn đến các tác động tiêu cực như gây ra các vụ nổ lớn nhỏ gây phá hủy hệ sinh thái, các công trình, ảnh hưởng trực tiếp đến tính mạng và sức khỏe con người.
Ý nghĩa của áp suất trong cuộc sống
Những cách tăng và giảm áp suất
Trên thực tế, con người có thể hoàn toàn điều chỉnh độ tăng, giảm áp suất bằng các phương pháp sau:
Tăng áp suất
- Giữ nguyên diện tích tác động lực đồng thời tăng áp lực tác động lên bề mặt
- Tăng lực tác động theo hướng vuông góc đồng thời giảm diện tích bề mặt ép
- Tăng diện tích bề mặt bị ép và giữ nguyên áp lực tác động
Giảm áp suất
- Giảm lực tác động và không thay đổi diện tích mặt bị ép
- Giảm áp lực đồng thời giảm diện tích bị ép
- Giảm diện tích bề mặt bị ép nhưng vẫn giữ nguyên áp lực.
Một số thiết bị đo áp suất hiện nay
Hiện nay người ta đã nghiên cứu và sản xuất được nhiều loại thiết bị đo áp suất với các tính năng hiện đại khác nhau. Sau đây là một số sản phẩm nổi bật được nhiều người ưa chuộng sử dụng:
- Đồng hồ đo áp suất cơ học: Sử dụng phổ biến để đo áp suất chất lỏng, khí, hơi, ứng dụng lắp đặt trong các hệ thống máy móc, đường ống khác nhau, phân ra thành các loại:
- Đồng hồ đo áp suất
- Đồng hồ đo áp suất mặt bích
- Đồng hồ áp suất đo chênh áp
- Đồng hồ đo chênh áp có dầu
Đồng hồ đo áp suất cơ học
- Cảm biến đo áp suất: Là thiết bị điện tử hoạt động bằng cách thu tín hiệu áp suất để chuyển sang tín hiệu điện, được ứng dụng đo áp suất ở các vị trí, thường hợp khó hay không nhìn thấy bằng mắt thường. Nó được dùng trong các nhà máy sản xuất để báo tín hiệu giúp vận hành và điều khiển áp suất hợp lý.
Cảm biến đo áp suất
- Cảm biến áp suất kết hợp với đồng hồ điện tử: Kết hợp đo áp suất sau đó hiển thị kết quả chính xác trên mặt điện tử với dạng số rõ ràng từ đó đọc kết quả nhanh chóng, ghi nhận số liệu chính xác.
- Máy đo áp suất: Thiết bị có cảm biến áp suất để làm đầu đo cho máy, ghi tín hiệu áp suất sau đó chuyển chúng sang tín hiệu điện, kết quả cũng được hiển thị trên màn hình điện tử nhanh chóng. Thiết bị được sản xuất với các vật liệu đa dạng, hỗ trợ chuyển đổi các đơn vị đo dễ dàng, giúp việc thực hiện kiểm tra áp suất nhanh chóng, thuận tiện.
Máy đo áp suất
Trên đây là khái niệm chi tiết về áp lực, áp suất cũng như cách tính với các loại áp suất cụ thể khác nhau. Bạn cần năm vững được công thức này để có thể vận dụng linh hoạt và dễ dàng trong đời sống. Mọi thông tin thắc mắc, quý vị vui lòng liên hệ ngay AME Group để được hỗ trợ tốt nhất.
