Áp Suất Là Gì? Ứng Dụng Và Công Thức Tính Của Áp Suất

Áp suất là đại lượng quen thuộc trong đời sống. Đại lượng này cũng được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực sản xuất. Bạn đã hiểu rõ khái niệm áp suất là gì? Công thức tính của áp suất ra sao chưa? Hãy cùng HCTECH tìm hiểu chi tiết về khái niệm, công thức tính và ứng dụng của áp suất qua bài viết dưới đây nhé.

1. Khái niệm Áp suất là gì?

Áp suất (Tiếng Anh: Pressure) là một đại lượng vật lý, biểu thị lực tác động lên bề mặt vật thể (theo hướng vuông góc) trên một đơn vị diện tích.

Hình ảnh ấp suất, mô tả khái niệm áp suất

• Chúng ta có thể hiểu đơn giản áp suất theo 3 cụm từ “lực” + “vuông góc” + “diện tích”. Áp suất là đại lượng được tính bằng giá trị tỉ số giữa

  lực

  tác động theo hướng

  vuông góc

  lên một bề mặt với

  diện tích

  của bề mặt đó.

• Chú ý, lực ở đây là lực tác động theo phương vuông góc với diện tích chịu lực (áp lực). 

• Ký hiệu áp suất

  là P hoặc p.

• Blaise Pascal

  Trong hệ SI, đơn vị của áp suất bằng Newton trên mét vuông (N/m2) nó được gọi là Pascal (Pa) mang tên nhà toán học và vật lý người Phápthế kỷ thứ 17.

Để hiểu tưởng tận hơn về áp suất, chúng ta cùng tìm hiểu sâu hơn về áp lực. Áp lực là lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép.

Công thức tính áp lực:

Về toán học:

Fa=  F/S

Trong đó:

• F

  a:

  Áp lực (Đơn vị N/m2)

• F: Lực (Đơn vị: Newton, ký hiệu: N)

• S: Diện tích bề mặt (Đơn vị: mét vuông; m2)

Đối với chất khí ta có thể sử dụng công thức sau:

F = p.S

Trong đó:

• p là áp suất,

• F là lực ép lên diện tích chịu lực, 

• tại đây

  S là diện tích chịu lực. Chi tiết hơn về áp lực

Áp lực và áp suất đều cùng là lực tác động lên một diện tích; nhưng áp lực là lực tác dụng lên một diện tích còn áp suất là lực tác dụng lên một đơn vị diện tích.

2. Công thức tính áp suất

Để tính áp suất, người ta sử dụng công thức sau: P=F/S

Trong đó: 

• P

  là áp suất (đơn vị: N/m2, Pa, Bar, mmHg, atm…)

• F

  là áp lực tác dụng lên mặt bị ép (đơn vị là N)

• S

  là diện tích bị ép (đơn vị: m2).

Mô tả công thức tính áp suất

Công thức trên là cách tính áp suất thông dụng được áp dụng. Từ định nghĩa áp suất cũng như công thức tính áp suất ở trên, chúng ta cũng có thể rút ra các cách khác nhau để tăng giảm áp suất như sau:

2.1. Tăng áp suất

Muốn tăng áp suất, chúng ta có thể điều chỉnh các giá trị áp lực (F) và diện tích bị ép (S). Cụ thể, áp suất tăng với 3 tác động sau:

• Tăng áp lực tác động, giữ nguyên diện tích bề mặt bị ép.

• Tăng lực tác động theo hướng vuông góc và giảm diện tích bề mặt bị ép.
• Giảm diện tích bề mặt bị ép và giữ nguyên áp lực.

Ví dụ: Khi có thùng hàng đặt trên mặt bàn tạo ra một giá trị áp suất. Áp suất tăng khi nào? Một trong các cách có thể thực hiện là cho hàng vào thùng có diện tích mặt tiếp xúc với bàn nhỏ hơn.

Mô tả cách tăng áp suất

2.2. Cách giảm áp suất

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

• Giữ nguyên áp lực, tăng diện tích bề mặt bị ép.
• Giảm áp lực tác động, đồng thời tăng diện tích bề mặt bị ép.

>> Xem thêm: Đơn Vị Đo Áp Suất

3. Áp suất tương đối và áp suất tuyệt đối

Khi nhắc về áp suất, chúng ta cũng hay bắt gặp khái niệm áp suất tuyệt đối và áp suất tương đối. Định nghĩa các loại áp suất này như thế nào?

3.1. Áp suất tuyệt đối là gì?

• Áp suất tuyệt đối là tiêu chuẩn đối với một môi trường chân không hoàn hảo. Giá trị áp suất của nó bằng áp suất tương đối cộng với áp suất khí quyển.

• Áp suất tuyệt đối là áp suất sẽ xảy ra ở chân không tuyệt đối hoặc 0 pound trên mỗi inch vuông (PSI). Các tính toán liên quan đều đòi hỏi môi trường tuyệt đối: áp suất và nhiệt độ phải ở đơn vị tuyệt đối.

3.1. Áp suất tương đối

• Áp suất tương đối là tiêu chuẩn đối với áp suất không khí môi trường xung quanh. Được gọi là áp suất khí quyển đã hiệu chỉnh. Giá trị của áp suất tương đối bằng áp suất tuyệt đối trừ áp suất khí quyển.

• Có đến 90% các thiết bị đo áp suất hiện nay đo theo thang đo áp suất tương đối.

Áp suất tuyệt đối sử dụng số 0 tuyệt đối làm điểm 0, trong khi áp suất đo sử dụng áp suất khí quyển làm điểm không.

* Một ví dụ đơn giản về cách tính 2 loại áp suất này:

• • Dùng đồng hồ đo áp suất cho giá trị 10bar. Khi đó áp suất tương đối sẽ bằng 10bar.

  • Công thức tính áp suất tuyệt đối: Áp suất tuyệt đối = Áp suất tương đối + áp suất khí quyển (1bar hoặc 1 atmosphere). Do đó, áp suất tuyệt đối trong trường hợp này là 11bar.

>> Xem thêm: Áp Suất Khí Quyển Là Bao Nhiêu?

4. Ứng dụng của áp suất trong đời sống và sản xuất

Áp suất không chỉ là đại lượng vật lý có ý nghĩa trên giấy tờ mà nó còn có nhiều ứng dụng thực tiễn. Các loại áp suất trong đời sống hàng ngày như: áp suất khí – áp suất chất lỏng – áp suất rắn… Cùng HCTECH tìm hiểu sâu hơn về những ứng dụng thực tiễn của áp suất nhé.

4.1. Đồng hồ đo áp suất

Đồng hồ đo áp suất sử dụng để đo áp suất của hệ thống

• Các loại đồng hồ đo áp suất ra đời đáp ứng nhu cầu đo lường về áp suất của người dùng. Thiết bị này được sử dụng để đo áp suất nội tại hay áp suất chân không của các hệ thống như: chất lỏng, khí,…

• Đồng hồ đo áp suất có nhiều kiểu dáng,

  đơn vị áp suất

  , kích cỡ, thang đo, vật liệu chế tạo,… phù hợp với từng mục đích đo lường của người sử dụng.

4.2. Máy đo huyết áp

Áp suất được ứng dụng vào máy đo huyết áp, giúp con người theo dõi sức khỏe tốt hơn

Máy đo huyết áp là thiết bị thông dụng trong y tế. Thiết bị sử dụng để đo lường huyết áp tăng/giảm của con người trong một thời gian nhất định. Nhờ vậy mà con người có thể theo dõi tình trạng sức khỏe tốt nhất.

Máy đo huyết áp hoạt động theo cơ chế sau:

• Túi hơi quấn chặt tại vị trí bắp tay hoặc cổ tay của người bệnh.

• Bắt đầu bơm phồng hơi lên, vòng bít sẽ siết chặt dần tay của người bệnh. Thực hiện cho đến khi đạt đến áp lực có thể cản trở dòng máu ở động mạch đi qua cánh tay. 

• Máy tiếp tục xả áp lực trong túi hơi. Chúng ta sẽ nhận được kết quả các chỉ số huyết áp tối đa, huyết áp tối thiểu và nhịp tim của người bệnh.

Ngày nay, máy đo huyết áp đã được thiết kế đa dạng mẫu mã và ngày càng hiện đại hơn. Người sử dụng có thể dễ thực hiện đo ngay tại nhà, dễ dàng đọc được các kết quả đo lường.

>> Xem thêm: Đơn Vị Atm

4.3. Nồi áp suất

Áp suất được vận dụng trong nguyên lý hoạt động của nồi áp suất

• Nồi áp suất là dụng cụ nhà bếp được sử dụng phổ biến hiện nay. Loại nồi này được thiết kế để nấu chín thức ăn bằng nước ở mức áp suất cao hơn mức thông thường.

• Nồi áp suất giúp làm nóng thức ăn nhanh chóng nhờ áp suất hơi bên trong. Chúng tác động thực tiếp và khắp bề mặt thực phẩm, thức ăn nấu nhanh hơn. Ứng dụng này giúp các bà nội trợ tiết kiệm năng lượng và thời gian trong nấu ăn.

4.4. Áp suất và máy bơm chân không

• Bơm hút chân không

  ra đời dựa trên nhu cầu về việc giảm áp suất trong một không gian kín (để tạo môi trường chân không/ gần chân không). Bơm hút chân không giúp loại bỏ khí, hơi nước trong khoang kín. Từ đó giúp áp suất giảm dần, đạt đến mức chân không.

• Bơm chân không được sử dụng cho nhiều lĩnh vực và ứng dụng khác nhau: sản xuất gạch, đóng gói, in ấn, chân không y tế,…

• Đồng hồ đo áp suất âm

  là thiết bị chuyên dụng để đo áp suất của bơm chân không và hệ thống bơm chân không.

Đồng hồ đo lường áp suất hút chân không

Ngoài những ứng dụng đề cập chi tiết ở trên, áp suất còn xuất hiện rất nhiều ở các lĩnh vực và ứng dụng khác. Ứng dụng của áp suất trong thực tế có thể kể đến:

• Nhờ có áp suất mà rễ cây có thể vận chuyển nước lên ngọn cây

• Áp suất được dùng tính toán trong việc sản xuất, vận hành máy bay. Do sự chênh lệch áp suất phía dưới và phía trên của cánh, lực nâng tạo ra để nâng máy bay.

• Trong các ứng dụng công nghiệp, nhà máy, xí nghiệp, chế biến,… việc sử dụng thiết bị đo áp suất đóng vai trò quan trọng. Chúng cho phép người sử dụng nắm được áp suất của nước, khí, hơi,… phục vụ cho công tác sản xuất.

Trên đây là các thông tin chi tiết về khái niệm áp suất là gì? công thức tính cũng như những ứng dụng của áp suất. Hy vọng bài viết trên giúp bạn hiểu hơn về đại lượng đặc biệt này và dễ dàng hơn trong việc tính toán, áp dụng nó vào thực tiễn cuộc sống.

HCTECH cảm ơn bạn đã quan tâm và theo dõi bài viết!