Công thức tính áp suất là gì? Ví dụ minh họa

Mặc dù quen thuộc nhưng cũng có rất nhiều người chưa hiểu rõ ràng áp suất là gì? công thức tính áp suất như thế nào? có những đơn vị đo áp suất nào?. Trong bài viết dưới đây, chúng tôi xin tổng hợp các thông tin liên quan đến áp suất. Mời Quý Vị và các Bạn theo dõi, tham khảo.

Áp suất là gì?

Áp suất là một đại lượng vật lý biểu thị giá trị áp lực tác động trên một diện tích theo chiều vuông góc với bề mặt vật thể. Có thể hiểu đơn giản áp suất là lực sinh ra khi có một lực tác động vuông góc lên bề mặt của một vật khác.

Ví dụ minh họa về áp suất:

– Trong công nghiệp, khi sử dụng máy nén khí thì lượng khí nén do máy sinh ra thường được bơm vào bình chứa, vì vậy khí nén bơm vào bình chứa tạo một áp lực lên bình chứa khí. Khi càng bơm khí nén vào bình thì áp lực càng tăng dần và được gọi là áp lực khí

– Khi bơm nước vào chậu thường xuất hiện áp suất lên đáy chậu và thành chậu. Càng bơm đầy thì áp suất ở đáy chậu và thành chậu càng tăng lên. Hiện tượng này được gọi là áp suất lỏng.

Đơn vị đo áp suất trong hệ đo lường quốc tế(SI) được quy ước là N/m2. Tuy nhiên đơn vị đo áp suất được ứng dụng khá đa dạng, được sử dụng phổ biến theo sự phát triển của các nền công nghiệp theo khu vực:

• Các quốc gia Châu Á thường ưu tiên sử dụng các đơn vị đo áp suất là MPa, KPa, Pa.
• Các quốc gia Châu Mỹ thường sử dụng các đơn vị như Psi, Kpsi.
• Các quốc gia châu Âu, nhà máy sản xuất thiết bị đo thường sử dụng đơn vị đo áp suất là Bar, Kg/cm2.

Quy đổi giữa các đơn vị đo áp suất được thể hiện rõ trong bảng sau:

Công thức tính áp suất chuẩn xác trong vật lý

Trong vật lý, công thức tính áp suất(P) như sau:

P = F/S

Trong đó

• F: Lực lên mặt bị ép
• P: Áp suất
• S: Diện tích mà lực ép lên đó

Ví dụ: áp dụng công thức tính áp suất cụ thể

Biết rằng xe tăng có trọng lượng khoảng 340000N. Hãy tính áp suất của xe tăng lên mặt đường nằm ngang, biết rằng diện tích tiếp xúc các bản xích với mặt đất là 1,5m2. Hãy so sánh áp suất đó với áp suất của một ô tô nặng 20000N có diện tích bánh xe tiếp xúc với mặt đất nằm ngang là 250m2.

Áp dụng công thức tính áp suất ta có:

• Áp suất của xe tăng lên mặt đường nằm ngang là:

P(xe)= F/S = 340000/1,5 = 226 666,6 (N/m2)

Áp suất của ôtô lên mặt đường nằm ngang là:

P = F/S = 20000/250 = 80 N/cm2 = 800 000 N/m2

Như vậy, áp suất của xe tăng lên mặt đường nhỏ hơn so với áp suất của ô tô. Do đó xe tăng di chuyển được trên đất mềm.

Có những loại áp suất nào và công thức tính áp suất của từng loại?

Dưới đây là một số loại áp suất và công thức áp suất cụ thể của từng loại.

Công thức tính áp suất chất rắn

Áp suất chất rắn phụ thuộc chủ yếu vào diện tích bề mặt tiếp xúc và trọng lượng của vật. Ta có công thức tính áp suất chất rắn như sau:

P = F/S

Trong đó:

• P: Áp suất, đơn vị N/m2
• F: Áp lực, đơn vị N
• S: Diện tích bề mặt bị áp lực tác động, đơn vị m2

Công thức tính áp suất chất lỏng

Trên thực tế, chất lỏng gây áp suất theo mọi phương hướng lên đáy bình, thành bình và các vật trong lòng nó.

Áp suất chất lỏng có thể hiểu là giá trị áp lực lên một đơn vị diện tích đặt tại điểm đó. Công thức tính áp suất chất lỏng cụ thể như sau:

P = D.H

Trong đó:

• P: Áp suất chất lỏng khí cần tính, đơn vị Pa
• D: Trọng lượng riêng của chất lỏng, đơn vị tính N/m3
• H: Chiều cao của chất lỏng, đơn vị m

Công thức tính áp suất thẩm thấu

Áp suất thẩm thấu chính là áp suất tối thiểu cần được áp dụng cho dung dịch để ngăn chặn dòng chảy của dung môi tinh khiết qua màng bán thấm về phía chứa chất tan.

Trong vật lý, áp suất thẩm thấu tính theo công thức sau:

P = R.T.C

Trong đó:

• P: Áp suất thẩm thấu, đơn vị tính atm
• R: Hằng số, đơn vị R= 0,082
• T: Nhiệt độ tuyệt đối, đơn vị T = 273 + toC
• C: Nồng độ dung dịch, đơn vị gam/lít

Theo công thức tính trên có thể thấy nồng độ dung dịch tỷ lệ thuận với áp suất thẩm thấu của chính dung dịch đó.

Công thức tính áp suất thủy tĩnh

Áp suất thủy tĩnh có thể hiểu là áp suất được tạo ra từ chất lỏng khi đứng yên. Nói theo cách khác, áp suất thủy tĩnh là áp lực được tính khi mực chất lỏng ở trạng thái cân bằng không có dao động và được tính theo công thức tính áp suất thủy tĩnh sau:

P = Pa + pgh

Trong đó:

• P: Áp suất thủy tĩnh chất lỏng
• Pa: Áp suất của khí quyển
• H: Chiều cao từ đáy lên mặt tĩnh chất lỏng
• P: Khối lượng riêng mặc định của một đơn vị chất lỏng nhất định, đơn vị Kg/m3

Áp suất riêng phần

Đây là áp suất của chất khí khi nó nằm trong một thành phần hỗn hợp bao gồm nhiều loại khác nhau. Trong hỗn hợp các chất khí, mỗi chất khí sẽ có một áp suất riêng phần hay áp suất từng phần chính là áp suất của khí đó nếu giả thiết một mình nó chiếm toàn bộ thể tích trong hỗn hợp ban đầu có cùng nhiệt độ. Áp suất tổng của một hỗn hợp khí lý tưởng là tổng của áp suất riêng phần các khí có trong hỗn hợp.

Áp suất riêng phần là khái niệm xuất hiện trong định luật của Dalton. Định luật Dalton đã nêu rõ tổng áp suất của hỗn hợp khí không phản ứng bằng tổng áp suất từng phần của các khí riêng lẻ trong hỗn hợp đó.

Ví dụ về áp suất riêng phần: Đưa các khí Nito, Oxy vào trong bình chứa khí. Lúc này, dựa vào công thức của định luật Dalton mà chúng ta có thể tìm được áp suất của từng loại khí trong bình chứa khí tại cùng một môi trường và nhiệt độ giống nhau.

Áp suất riêng phần tính theo công thức tính áp suất riêng phần sau:

pi = xi x p

Với:

• pi: Áp suất riêng phần của từng loại chất khí
• xi: Phần mol của i trong hỗn hợp khó cần tính toán
• p: Áp suất toàn phần

Áp suất dư

Áp suất dư chính là áp suất tại một điểm mà chất lỏng hoặc chất khí khi lấy mốc là áp suất khí quyển lân cận.

Công thức tính áp suất dư cụ thể như sau:

pd  = p – pa

Trong đó:

P: Áp suất tuyệt đối

Pa: Áp suất của khí quyển

Lưu ý nếu chất lỏng đứng yên thì ta có:

Pdu= yh

Trong đó:

y: Trọng lượng riêng chất lỏng

h: Chiều cao của điểm đang xét, được tính từ mặt thoáng của chất lỏng

Áp suất tuyệt đối

Áp suất tuyệt đối chính là tổng áp suất gây ra bởi khí quyển và cột chất lỏng tác dụng lên các điểm trong lòng chất lỏng, đây là áp suất tiêu chuẩn so với môi trường chân không 100%. Vì thế, áp suất tuyệt đối được tính bằng tổng áp suất tương đối và áp suất khí quyển

Áp suất tuyệt đối được tính theo công thức tính áp suất tuyệt đối sau:

P = pa+pd

Trong đó:

Trong đó:

pd: Áp suất tương đối

pa: Áp suất khí quyển

P: Áp suất tuyệt đối

Ứng dụng của áp suất

Với mức độ phổ biến cao, áp suất có vai trò đặc biệt quan trọng trong nhiều ngành nghề cũng như các lĩnh vực khác nhau, góp phần đảm bảo cho quá trình sản xuất, vận hành diễn ra trôi chảy, ổn định. Vậy ứng dụng của áp suất là gì? Trong thực tiễn, áp suất được ứng dụng cụ thể như sau:

• Trong công nghiệp sản xuất: Đây là đơn vị không thể thiếu cho sản xuất cơ điện, hóa lọc dầu, chế biến thực phẩm, xử lý nước thải.
• Đối với y tế: Đây là nguồn cung cấp chân không phục vụ cho các lĩnh vực như phẫu thuật, khám bệnh, nguồn cung khí oxy cho người bệnh.
• Trong dự báo thời tiết: Nhiệt kế.
• Trong khai khoáng: Khai thác than, dầu mỏ, có thể hiểu được áp lực để tính toán an toàn cho con người và thiết bị.
• Trong các công trình xây dựng: Tính toán áp suất cho các công trình, áp suất xung quanh để đưa ra những thiết kế an toàn và chắc chắn nhất trong xây dựng.
• Trong nông nghiệp: Máy bơm, phun, tưới.

Hướng dẫn cách điều chỉnh tăng và giảm áp suất

Cách tăng áp suất

• Tăng áp lực tác dụng nhưng vẫn giữ nguyên diện tích bề mặt bị ép.
• Tăng lực tác động theo phương vuông góc và giảm diện tích bề mặt bị ép.
• Tăng diện tích bề mặt bị ép, vẫn giữ nguyên áp lực.

Cách giảm áp suất

• Giảm áp lực tác động, vẫn giữ nguyên diện tích bề mặt bị ép.
• Giảm áp lực và diện tích bề mặt bị ép.
• Giảm diện tích bề mặt bị ép, vẫn giữ nguyên áp lực.

Những thiết bị sử dụng để đo áp suất

Mỗi dạng áp suất khác nhau sẽ sử dụng các thiết bị đo chuyên dụng riêng biệt. Vậy thiết bị để đo áp suất là gì? Tùy thuộc vào mỗi chất cần đo mà có thể sử dụng các thiết bị đo áp suất riêng như: Máy đo áp suất chất lỏng, khí…Có rất nhiều máy đo áp suất tùy theo từng khu vực mà chúng ta cần đo. Ngoài ra, một số khu vực cũng có đơn vị đo áp suất riêng của mình như Châu Mỹ (PSI), Châu Á (Pa) và Châu Âu (Bar). Điển hình cho những dụng cụ đo áp suất bao gồm: Đồng hồ đo áp suất, cảm biến đo áp suất. Ngoài ra, thuật ngữ “‘áp kế”‘ cũng được đề cập đến như một dụng cụ đo áp suất. Áp kế, khí áp kế hoặc phong vũ biểu là những thiết bị được sử dụng để đo áp suất khí quyển, khi ở trên cao áp suất khí quyển thấp khiến mực nước tăng và ngược lại. Nó có thể đo áp suất gây ra bởi khí quyển bằng cách sử dụng nước, khí hoặc thủy ngân.

Hiện nay, có 3 thiết bị đo áp suất được sử dụng phổ biến nhất là:

Đồng hồ đo áp suất

Đây là thiết bị chuyên sử dụng để đo áp suất các chất lỏng, khí, hơi. Hoạt động thông qua tác động của áp lực nước lên hệ thống chuyển động khiến bánh răng quay, qua đó giúp kim trỏ đồng hồ chỉ tới dải áp suất trên mặt thiết bị đo. Đồng hồ đo áp suất có nhiều dải đo khác nhau, nhiều kích thước mặt đồng hồ khác nhau nên có thể được ứng dụng rất linh hoạt.

Cảm biến đo áp suất

Khi chịu tác động của các nguồn như áp suất, nhiệt độ, cảm biến sẽ đưa giá trị về vi xử lý, sau đó xử lý và ra tín hiệu. Thiết bị chủ yếu được sử dụng để đo áp suất ở những vị trí khó quan sát hoặc trong những trường hợp cần xuất ra tín hiệu để điều khiển áp suất.

Cảm biến đo áp suất có mặt hiển thị điện tử

Thiết bị này giúp người sử dụng có thể quan sát được áp suất ngay tại thời điểm đo, đồng thời xuất ra tín hiệu để đưa vào bộ xử lý. Đây là dạng thiết bị kết hợp cảm biến đo áp suất tích hợp với mặt đồng hồ hiển thị điện tử.

Tổng kết

Mong rằng với những chia sẻ về áp suất là gì, đơn vị đo áp suất là gì và công thức tính áp suất của chúng tôi sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về đại lượng vật lý này. Có thể thấy, áp suất không chỉ có ý nghĩa trên giấy tờ mà còn được ứng dụng cũng như có tác động rất lớn trong thực tiễn. Nếu vẫn còn thắc mắc hoặc cần tư vấn thêm, hãy liên hệ với chúng tôi qua hotline hoặc bình luận phía dưới để được giải đáp nhé.

>>Xem thêm: Tiêu chuẩn PN là gì?