Đại lượng vật lý áp suất được sử dụng khi chúng ta còn ngồi trên ghế nhà trường. Đơn vị đo hay công thức dùng cho áp suất chất lỏng hoặc chất khí luôn gắn liền với đời sống con người từ thời xa xưa. Vậy, đứng trên cương vị của một kỹ sư hay nhân viên ngành công nghiệp thì bạn đã biết về áp suất là gì? Công thức tính áp suất là gì? Các đơn vị đo và chuyển đổi áp suất? Cùng tìm hiểu ngay nhé.
Áp suất là gì?
Áp suất là độ lớn mà áp lực tác động trên một diện tích có phương vuông góc xuống bề mặt vật chất bị tác động lực.
Áp suất [Pressure] được kí hiệu là P trong vật lú học. Đối với hệ SI, đơn vị áp suất tính bằng N/m2, hay Pascal [Pa].
Minh họa: 1 pa có giá trị xấp xỉ một tờ tiền đô la tác dụng lực lên một mặt bàn vậy. Đơn vị đo: 1 KPa = 1000 Pa.
Công thức tính áp suất là gì?
Công thức tính áp suất chất lỏng
Áp suất chất lỏng là áp suất tồn tại ở một số điểm bên trong chất lỏng. Ví dụ, dòng chảy trong kênh hở như bề mặt đại dương hoặc bể bơi, dòng chảy trong ống dẫn nước.
Trong chất lỏng nói chung, áp suất nước sẽ được truyền đi theo mọi phương. Phương trình Bernoulli cho phép xác định áp suất ở điểm bất kỳ trong chất lỏng. Vì thế, công thức viết giữa điểm a và điểm b trong một hệ thống được thực hiện như sau: Pa/V + v2a/2g + za = Pb/V + v2b/2g + zb
Công thức tính áp suất chất lỏng: p = d.h
Công thức tính áp suất chất khí
Ta có phương trình: F = P/S
Trong đó:
+ F là lực tác động lên bề mặt
+ P là áp suất
+ S là diện tích mà lực tác động
Công thức tính áp suất thẩm thấu
Áp suất thẩm thấu xuất hiện khi lực đẩy có hiện tượng thẩm thấu. Áp suất này tỉ lệ thuận với các đơn vị nồng độ, nhiệt độ, dung dịch.
Công thức tính: P = R*T*C
Trong đó:
+ P là áp suất thẩm thấu, đơn vị đo atm.
+ R là hằng số cố định, giá trị 0,082.
+ T là nhiệt độ tuyệt đối, nhiệt độ T = 273 + t oC.
+ C là nồng độ dung dịch được phân li.
Áp suất thủy tĩnh
Áp suất thủy tính là áp suất sử dụng khi chất lỏng ở trạng thái cân bằng, không xảy ra các dao động trong chất lỏng.
Công thức tính: P = Po + pgh
Trong đó:
+ P là khối lượng riêng, đơn vị đo kg/m3.
+ Po là áp suất của khí quyển.
+ g là gia tốc trọng trường.
+ h là chiều cao từ đáy đến mặt tĩnh chất lỏng.
Áp suất riêng phần
Áp suất riêng phần là áp suất tính cho môi trường khí, nếu như lượng khí chiếm toàn bộ thể tích ở trong hộp.
Công thức tính: pi = xi.p
Trong đó:
+ pi là áp suất riêng phần.
+ xi là phần mol trong toàn bộ hỗn hợp khí.
+ p là áp suất toàn phần.
Áp suất dư
Áp suất dư là áp suất tính tại một thời điểm mà chất lỏng hoặc chất khí được lựa chọn làm mốc.
Công thức tính: Pd = P – Pa
Trong đó:
+ Pd: áp suất tương đối
+ P là áp suất tuyệt đối
+ Pa là áp suất khí quyển
Áp suất tuyệt đối
Áp suất tuyệt đối là tổng của áp suất tương đối + áp suất khí quyển.
Công thức tính: P = pa + pd
Trong đó:
+ P là áp suất tuyệt đối
+ pa là áp suất tương đối
+ pd là áp suất khí quyển
Ví dụ về công thức tính áp suất:
Một lọ hoa có khối lượng 500g được đặt trên bàn. Tính áp suất mà lọ hoa tác dụng lên mặt bàn, biết đáy bình hoa là hình tròn có đường kính bằng 5cm.
Thực hiện:
Đổi đơn vị đo: 500 g = 0,5 kg; 5 cm = 0,05 m.
Áp lực sinh ra do trọng lượng của lọ hoa tác dụng lên mặt bàn bằng:
F = P = 10.m = 10.0,5 = 5 [N].
Diện tích đáy của bình hoa chính là diện tích mặt bị ép:
S = p.r2 = p.0,052 » 7,85.10-3 [m2]
Áp suất mà lọ hoa tác dụng lên mặt bàn là:
P = F/S = 5/[7,85.10-3] 637 [Pa]
Đơn vị đo áp suất là gì?
Những đơn vị đo áp suất được sử dụng nhiều nhất hiện nay như: Pa [pascal]; atm [atmosphere]; torr [torr]; psi [pound/ inch vuông].
Một vài cách để tăng giảm áp suất theo yêu cầu như:
+ Tăng hoặc giảm áp lực tác động đến bề mặt nhưng vẫn giữ nguyên diện tích bề mặt nhận lực.
+ Tăng hoặc giảm lực tác động theo phương vuông góc, đồng thời giảm cả điện tích và bề mặt tác động.
+ Tăng giảm diện tích bề mặt nhận lực nhưng giữ nguyên áp lực tác dụng.
Quy đổi các đơn vị đo áp suất
Áp suất ứng dụng trong công nghiệp ra sao?
Trong ngành cơ điện, ngành công nghiệp thì thiết bị đo áp suất là không thể thiếu. Ứng dụng trong ngành công nghiệp sản xuất, nhà máy, xí nghiệp, lọc hóa dầu, chế biến lương thực và chế biến thực phẩm có đồng hồ đo áp suất. Thiết bị đo áp suất hỗ trợ đo giá trị áp suất chất lỏng hoặc chất khí bằng nhiều đơn vị đo khác nhau.
Tùy theo môi trường làm việc mà lắp đặt thiết bị đo áp suất khác nhau, bao gồm: đo áp suất nước, đo áp suất nhiên liệu đốt, đo áp suất khí gas, tính áp suất hóa chất hoặc chất lỏng khác.
Dải đo và tính toán áp suất nằm trong khoảng từ 0 bar đến 1000 bar. Bên cạnh đó, để đáp ứng nhu cầu sử dụng thì áp suất đo cho hệ thống nước hoặc khí nén có dải đo lên đến hơn 1000 bar.
Các máy đo áp suất thường gặp
Đồng hồ đo áp suất là thiết bị đo chuyên sử dụng để đo giá trị áp suất cho hệ thống chất lỏng, chất khí, hơi. Phương pháp đo áp suất đơn giản khi áp lực nước sẽ tác động lên hệ thống chuyển động gắn trong đồng hồ. Thông qua những bánh răng sắp xếp theo dây chuyền thì đồng hồ chỉ tới dải áp suất trên mặt thiết bị đo. Sau đó hiển thị cho chúng ta biết mức áp suất trên màn hình hiển thị hoặc hệ thống.
Thông thường, người ta sử dụng đồng hồ đo áp suất để kiểm soát áp suất tại thời điểm nhất định.