Áp suất được biết đến là đại lượng có vai trò vô cùng quan trọng tác động trực tiếp đến cuộc sống hiện nay. Ví dụ áp suất trong bình khí nén phục vụ công nghiệp, áp suất trong lĩnh vực sinh học giúp cây được cung cấp nước hay áp suất chênh lệch của cánh máy bay giúp tạo ra lực nâng máy bay lên. Mặc dù các thiết bị đồng hồ đo áp suất đã rất phổ biến, nhưng chúng ta vẫn cần hiểu và nắm rõ hơn về phương pháp tính áp suất và mức chênh áp. Để hiểu rõ hơn về áp suất và công thức tính áp suất, cùng chúng tôi tìm hiểu chi tiết qua bài viết dưới đây nhé!
Áp suất là gì?
Áp suất có tên tiếng anh là Pressure, được kí hiệu là P trong vật lý học. Trong hệ SI, đơn vị của áp suất là N/m2 (Newton trên mét vuông), nó được gọi là Pascal (Pa) – đây là tên của một nhà khoa học và vật lý người Pháp Blaise Pascal thế kỉ thứ 17, người mà phát hiện ra được áp suất.
Áp suất được định nghĩa đơn giản là độ lớn của áp lực mà bị ép trên một diện tích có phương vuông góc với bề mặt bị ép. Hoặc có thể hiểu áp suất là lực tác động kết hợp với diện tích và vuông góc tạo thành. Áp suất 1 Pa là rất nhỏ, nó xấp xỉ bằng áp suất của một đồng đô la tác dụng lên mặt bàn. Thường áp suất được đo với tỉ lệ bắt đầu bằng 1kPa = 1000Pa.
Theo thống kê, đơn vị đo áp suất ở những khu vực khác nhau thông thường sẽ khác nhau. Dưới đây là một số đơn vị phổ biến được sử dụng:
- Pascal (Pa): đơn vị đo áp suất trong hệ đo lường quốc tế SI được đặt theo tên nhà toán học Blaise Pascal.
- Kpa (Kilopascal): đơn vị đo áp suất được quy đổi từ đơn vị Pascal, 1 Kpa = 1000Pa.
- Mpa (Mega Pascal): đơn vị trong hệ đo lường quốc tế SI được quy đổi từ Pa và có giá trị lớn hơn. 1 Mpa = 1000 Kpa = 1000000 Pa.
- Bar: đơn vị đo lường áp suất được giới thiệu bởi nhà khí tượng học người Na uy – Vilhelm Bjerknes. 1 Bar = 100000 Pa.
- Psi ( Pounds per square inch): đơn vị đo áp suất của khí hoặc chất lỏng. 1 Psi = 0.0689 Bar.
- Atm (Atmotphe): đơn vị đo áp suất được hội nghị toàn thể về cân đo lần thứ 10 thông qua. 1 stm = 101325 Pa, 1 atm = 1 bar.
Công thức tính áp suất
Theo nghiên cứu, tùy thuộc vào môi trường rắn, lỏng khí… sẽ có công thức tính áp suất khác nhau. Cụ thể như sau:
Công thức tính áp suất chất rắn
Áp suất chất rắn là áp lực tác dụng lên một đơn vị diện tích xác định và được ứng dụng trong lĩnh vực y tế, xây dựng, thực phẩm…
Công thức tính:
P = F / S
Trong đó:
P: áp suất của chất rắn, đơn vị là N/m2, Pa, Bar, mmHg, Psi. F: là áp lực vuông góc tác động lên bề mặt diện tích đơn vị N. S: là diện tích bề mặt bị F tác động( đơn vị m2).
Công thức tính áp suất chất lỏng khí
Áp suất chất lỏng và khí sẽ có công thức tính giống nhau vì đều là lực đẩy của lưu chất bên trong hệ thống đường ống. Lực đẩy càng nhanh thì áp suất càng mạnh, lực đầy càng yếu, áp suất càng yếu.
Công thức tính:
P = D.H
Trong đó:
P: Là áp suất chất lỏng hoặc khí cần tính (Đơn vị Pa hoặc bar) D: Trọng lượng riêng của chất lỏng hoặc khí (đơn vị N/m2). H: Chiều cao của chất lỏng chất hoặc khí (mét)
Công thức tính áp suất thẩm thấu
Áp suất thẩm thấu được hiểu là lực đẩy trong hiện tượng thẩm thấu ( sự dịch chuyển của dung môi từ dung dịch có nồng độ thấp sang nồng độ cao). Áp suất này tỷ lệ thuận với nồng độ cũng như nhiệt độ của dung dịch. Công thức tính:
P = R*T*C
Trong đó:
P: là áp suất thẩm thấu, đơn vị atm. R: là hằng số cố định 0,082 T: nhiệt độ tuyệt đối, T = 273 + t oC C: Lượng nồng độ dung dịch được phân li theo tỷ lệ từng dung chất, đơn vị gam/lit.
Áp suất thủy tĩnh
Áp suất tĩnh (Hydrotatic Pressure) là áp lực được tính khi mực chất lỏng ở mức cân bằng không có dao động.
Công thức tính:
P = Po + pgh
Trong đó:
P: khối lượng riêng mặc định của một đơn vị chất lỏng, đơn vị kg/m3 Po: áp suất khí quyển g: gia tốc trọng trường h: chiều cao từ đáy lên mặt tĩnh của chất lỏng.
Áp suất riêng phần
Áp suất riêng phần của một chất khí khi nằm trong một hỗn hợp khí nếu giả thiết 1 mình khí đó chiếm toàn bộ thể tích của hộp. Công thức tính:
pi = xi.p
Trong đó:
pi: áp suất riêng phần xi: phần mol xi của phần tử i trong hỗn hợp khí p: áp suất toàn phần
Áp suất dư
Áp suất dư còn được gọi là áp suất tương đối là áp suất tại một thời điểm mà chất lỏng và chất khí lấy mốc là áp suất khí quyển lân cận xung quanh.
Công thức tính:
Pd = P – Pa
Trong đó:
Pd: áp suất tương đối P: áp suất tuyệt đối Pa: áp suất khí quyển
Lưu ý: Nếu chất lỏng đứng yên sẽ có công thức tính áp suất dư như sau:
Pdu = y.h
Trong đó: y là khối lượng riêng của chất lỏng, h là chiều sâu của điểm đang xét tính từ mặt thoáng của chất lỏng.
Áp suất tuyệt đối
Áp suất tuyệt đối được tính bằng tổng của áp suất tương đối và áp suất khí quyển vì là áp suất được gây ra bởi cả khí quyển và cột chất lỏng tác dụng lên điểm trong lòng chất lỏng.
Công thức tính:
P = pa+pd
Trong đó:
P: áp suất tuyệt đối pa: áp suất tương đối pd: áp suất khí quyển
Tổng kết
Bài viết trên đây chúng tôi đã tổng hợp chi tiết các công thức tính áp suất phổ biến, thống dụng đối với các môi trường chất lỏng, khí, rắn, thẩm thấu… Hy vọng sẽ cung cấp được nhiều kiến thức hữu ích cho bạn đọc về đại lượng này trong cuộc sống.
Xem thêm: Tổng quan & đổi đơn vị áp suất trong công nghiệp
