Áp suất là gì? Áp suất là lực tác động trên một đơn vị diện tích, được tính bằng công thức P = F/A. Trong bài viết này, bạn sẽ được tìm hiểu khái niệm áp suất, các đơn vị đo áp suất thông dụng như Pascal, bar, atm, psi, mmHg và cách quy đổi giữa chúng. Bên cạnh đó, Bảo An sẽ trình bày phân loại áp suất, ứng dụng của áp suất trong đời sống và công nghiệp, cũng như giới thiệu cảm biến áp suất – thiết bị đo áp suất hiệu quả trong thực tiễn.
Hình 1: Áp suất là gì?
Áp suất (Tiếng Anh: pressure) là lực tác động lên một đơn vị diện tích của bề mặt, được tính theo công thức:
P=F/A
Trong đó:
P là áp suất.
F là lực tác động.
A là diện tích bề mặt.
Hiểu được "áp suất là gì" giúp ta nhận biết được các yếu tố ảnh hưởng đến áp suất như cường độ lực tác động, diện tích bề mặt và điều kiện môi trường xung quanh.
Hình 2: Đơn vị đo áp suất
Đơn vị chuẩn quốc tế để đo áp suất là Pascal (Pa). Ngoài ra, các đơn vị đo áp suất phổ biến khác bao gồm Bar, mmHg, atm và psi. Sự đa dạng của các đơn vị này cho phép quy đổi linh hoạt trong các ứng dụng thực tế từ khoa học đến công nghiệp.
Hình 3: Bảng quy đổi áp suất
Các đơn vị đo áp suất phổ biến được sử dụng trong khoa học và công nghiệp gồm:
Pascal (Pa):
- Đơn vị đo áp suất trong hệ đo lường SI. Một Pascal được định nghĩa là áp suất tạo ra khi một lực 1 Newton tác động đều lên một diện tích 1 mét vuông, hay 1 Pa = 1 N/m 2 1Pa=1N/m 2 . Đây là đơn vị chuẩn quốc tế được sử dụng rộng rãi trong khoa học, kỹ thuật, và các ứng dụng công nghiệp để đo áp suất của khí, chất lỏng và các hệ thống khác.
- Đơn vị này được đặt theo tên của Blaise Pascal, một nhà toán học, triết gia, nhà phát minh và nhà vật lý người Pháp.
Bar (bar):
Đơn vị đo áp suất không thuộc hệ SI, nhưng được sử dụng rộng rãi trong các ngành khoa học và công nghiệp. 1 bar ≈ 100,000 Pascal (Pa), gần với áp suất khí quyển trung bình tại mực nước biển (101,325 Pa).
Atmosphere (atm):
Đơn vị đo áp suất dựa trên áp suất khí quyển trung bình ở mực nước biển. 1 atm ≈ 101,325 Pascal (Pa).
Pound per square inch (psi):
Đơn vị đo áp suất trong hệ thống đơn vị tiêu chuẩn của Hoa Kỳ. Nó được định nghĩa là áp suất tạo ra khi một lực 1 pound tác động đều lên một diện tích 1 inch vuông. 1 psi ≈ 6,894 Pa.
Millimeter of mercury (mmHg):
Đơn vị đo áp suất được định nghĩa dựa trên chiều cao của cột thủy ngân. Cụ thể, 1 mmHg là áp suất do một cột thủy ngân cao 1 mm tác động, 1 mmHg ≈ 133.322 Pa, phổ biến trong y học để đo huyết áp.
Bảng đơn vị đo áp suất này giúp người dùng nhanh chóng nắm bắt được quy đổi cơ bản giữa các hệ đơn vị khác nhau.
Ngoài các công thức tính tay, có rất nhiều công cụ hỗ trợ quy đổi áp suất trực tuyến giúp bạn tiết kiệm thời gian và giảm sai sót. Một số website và ứng dụng trực tuyến cung cấp tính năng chuyển đổi đơn vị đo áp suất tự động, cho phép bạn nhập giá trị và nhận kết quả quy đổi ngay lập tức. Các công cụ này hữu ích cho sinh viên, kỹ sư và các nhà nghiên cứu trong quá trình làm việc.
Hình 4: Phân loại áp suất
Áp suất được phân loại theo nhiều cách tùy vào phương pháp đo và ứng dụng cụ thể:
Áp suất tuyệt đối là giá trị áp suất đo được so với mức áp suất của chân không hoàn hảo. Điều này có nghĩa là áp suất tuyệt đối bao gồm cả áp suất khí quyển. Ví dụ, nếu áp suất gauge (đo theo áp suất so với khí quyển) bằng 0, thì áp suất tuyệt đối chính là áp suất khí quyển tại điểm đó. Công thức liên quan là:
Áp suất tuyệt đối = Áp suất đo (gauge) + Áp suất khí quyển
Áp suất tuyệt đối được sử dụng rộng rãi trong khoa học và kỹ thuật để đảm bảo đo lường chính xác, bất kể sự biến đổi của áp suất môi trường.
Áp suất đo (gauge pressure) chỉ biểu thị hiệu số giữa áp suất bên trong một hệ thống và áp suất môi trường xung quanh. (VD: Khi gauge pressure bằng 0, có nghĩa là áp suất trong hệ thống chỉ bằng áp suất khí quyển)
Áp suất đo = Áp suất tuyệt đối - Áp suất khí quyển
Phép đo áp suất đo là đủ cho hầu hết các ứng dụng công nghiệp.
Áp suất khí quyển là áp suất mà không khí trong tầng khí quyển tác động lên bề mặt trái đất do trọng lượng của không khí. Ở mực nước biển, áp suất khí quyển trung bình khoảng 101,325 Pascal (Pa) hoặc 1 atmosphere (atm) hoặc 14.7 psia.
Đây là giá trị tiêu chuẩn dùng để so sánh và quy đổi trong các đo lường áp suất, đồng thời có vai trò quan trọng trong dự báo thời tiết và nghiên cứu khí hậu.
Áp suất thủy tĩnh là áp suất tạo ra do trọng lượng của chất lỏng đứng yên tác động lên bất kỳ điểm nào bên dưới bề mặt chất lỏng đó. Áp suất này tăng dần theo độ sâu, được tính bằng công thức:
P=ρ×g×h
Trong đó:
P: Áp suất thủy tĩnh
𝜌 (rho): khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m³)
g: gia tốc trọng trường (≈ 9.81 m/s²)
h: độ sâu tính từ mặt chất lỏng (m)
Áp suất thủy tĩnh có vai trò quan trọng trong các lĩnh vực như kỹ thuật hàng hải, xây dựng cầu cống và nghiên cứu thủy văn.
Áp suất chênh lệch là hiệu số giữa hai giá trị áp suất được đo tại hai điểm khác nhau trong cùng một hệ thống. Công thức tính áp suất chênh lệch thường được thể hiện là:
ΔP = P₁ - P₂
Trong đó, P1 và P2 là áp suất đo được ở các vị trí khác nhau.
Áp suất chênh lệch được sử dụng rộng rãi để đánh giá hiệu suất của các bộ lọc, van, và hệ thống thông gió, giúp xác định sự mất mát áp suất trong quá trình vận hành. Đây là chỉ số quan trọng trong việc kiểm tra và bảo trì các thiết bị công nghiệp nhằm đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn.
Áp suất không chỉ là một khái niệm vật lý mà còn đóng vai trò thiết yếu trong cuộc sống hàng ngày và các ngành công nghiệp hiện đại. Hiểu rõ cách áp suất được áp dụng giúp chúng ta nắm bắt được sự ảnh hưởng của nó đối với môi trường, sức khỏe và hiệu suất làm việc của các thiết bị.
Áp suất không khí và ảnh hưởng đến thời tiết:
Áp suất không khí là yếu tố then chốt quyết định các hiện tượng thời tiết. Sự thay đổi áp suất có thể tạo ra gió, mưa hoặc nắng, ảnh hưởng trực tiếp đến khí hậu và sinh hoạt hàng ngày.
Áp suất trong nồi áp suất giúp nấu ăn nhanh hơn:
Sử dụng nồi áp suất giúp tăng nhiệt độ bên trong nồi nhờ áp suất cao, làm giảm thời gian nấu và giữ lại dinh dưỡng, từ đó giúp tiết kiệm năng lượng và thời gian.
Áp suất trong y học:
Các thiết bị y tế như máy đo huyết áp và máy trợ thở hoạt động dựa trên nguyên tắc đo và kiểm soát áp suất, góp phần theo dõi và cải thiện sức khỏe con người.
Áp suất trong lốp xe và hiệu suất vận hành:
Áp suất lốp xe đúng mức không chỉ đảm bảo an toàn khi lưu thông mà còn tối ưu hóa hiệu suất nhiên liệu và tuổi thọ của lốp, giúp cải thiện hiệu suất vận hành của phương tiện.
Áp suất trong hệ thống đường ống dẫn dầu, khí nén:
Trong các hệ thống dẫn dầu và khí nén, kiểm soát áp suất là yếu tố quan trọng giúp đảm bảo quá trình truyền tải năng lượng ổn định và an toàn, từ đó tối ưu hóa hiệu suất sản xuất.
Áp suất trong ngành sản xuất thực phẩm, đóng gói chân không:
Việc sử dụng áp suất cao trong đóng gói chân không giúp bảo quản thực phẩm tốt hơn, kéo dài thời gian sử dụng và giữ được chất lượng sản phẩm.
Ứng dụng áp suất trong chế tạo động cơ và máy móc:
Trong chế tạo động cơ và máy móc, áp suất được sử dụng để kiểm soát các quá trình sản xuất, đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của các thiết bị, góp phần vào sự phát triển của công nghệ hiện đại.
