Áp suất khí quyển, áp suất thủy tĩnh, áp suất thẩm thấu,… hay áp suất cao và áp suất thấp là những thuật ngữ mà ta vẫn hay nghe và thường gặp trong cuộc sống. Tuy nhiên không phải ai cũng nắm được áp suất là gì? Cùng tìm hiểu khái niệm áp suất cũng như công thức tính áp suất trong bài viết dưới đây nhé!
Contents
Áp suất là gì? Áp lực là gì?
Lực tác động trên diện tích bề mặt của một vật khi ép vuông góc với diện tích bề mặt chịu lực được gọi là áp lực và khi đó khái niệm áp lực, lực tổng quát là vectơ.
Tuy nhiên theo quy ước khi đã xác định được phương mà vuông góc với bề mặt chịu lực và chiều hướng vào mặt chịu lực thì lúc này người ta chỉ nói đến độ lớn tức là cường độ của áp lực mà thôi. Áp lực được đo bằng đơn vị đại lượng là Newton (N).
Khi tính toán được áp lực tác dụng lên một bề mặt lớn thì người ta sẽ phải chia phần diện tích chịu lực và tính lực tác động lên đơn vị diện tích này. Kể từ đây thì khái niệm áp suất được ra đời.Tức là lực trên một đơn vị diện tích tác dụng theo chiều vuông góc với bề mặt của vật thể được gọi là Áp suất hay có tên tiếng Anh là Pressure, ký hiệu là P.
Theo đó, độ lớn của áp lực mà bị ép trên một diện tích có phương vuông góc với bề mặt bị ép chính là áp suất. Trong hệ SI, đơn vị của áp suất là Newton trên mét vuông ký hiệu là N/m2 hay còn được gọi là Pascal (Pa). Pascal là tên của một nhà khoa học – người đã phát hiện ra áp suất.
1 Pa rất nhỏ và nó chỉ xấp xỉ bằng một tờ tiền đô la tác dụng lên mặt bàn mà thôi. Ta có: 1kPa = 1000Pa.
Các loại áp suất và công thức tính áp suất
Độ lớn của áp lực trên một đơn vị diện tích bề mặt bị ép chính là độ lớn của áp suất. Cùng tìm hiểu những công thức tính áp suất cho các loại áp suất riêng biệt dưới đây nhé!
Công thức tính áp suất chất rắn
P = F/S
Trong đó :
- P có đơn vị là N/m2
- F có đơn vị N chính là áp lực
- S có đơn vị là m2, là diện tích bề mặt bị áp lực (F) tác động.
Công thức tính áp suất chất lỏng khí
P = D.H
Trong đó :
- P là áp suất chất lỏng khí cần tính, đơn vị là Pa hoặc Bar.
- D là trọng lượng riêng của chất lỏng cần tính, đơn vị là N/m2
- H là chiều cao của chất lỏng hay chất khí cần tính, đơn vị là mét.
Tuy nhiên, Áp suất có đơn vị đo chính xác nhất là Pa (Pascal), 1N/1m2 với góc 90 độ sẽ tương đương với 1Pa.
Công thức tính áp suất thẩm thấu
Có thể hiểu đơn giản áp suất thẩm thấu chính là áp suất hay còn gọi là áp lực trong hiện tượng thẩm thấu và hoạt động dựa trên nguyên lý thẩm thấu này. Nghĩa là lực đẩy của hiện tượng thẩm thấu thông qua màng.
Áp suất thẩm thấu là áp suất cao hay áp suất thấp thì có thể được hiểu là lực đẩy là mạnh hay yếu. Áp suất càng cao lực đẩy các dung dịch qua màng càng mạnh và ngược lại, áp suất càng thấp thì lực đẩy các dung dịch qua màng càng yếu đi.
Để hiểu hơn về hiện tượng thẩm thấu là như thế nào chúng ta có thể cùng tham khảo ví dụ minh họa về máy lọc nước công nghệ RO sau đây:
Hầu hết các máy lọc nước theo công nghệ RO đều hoạt động dựa vào các màng lọc có trong máy và mỗi máy thường sẽ có từ 4 – 10 quả lọc với các cấp độ khác nhau phù hợp cho nhiều loại lọc từ lọc thô cho tới lọc tinh.
Máy lọc nước sẽ đẩy nước cấp vào qua các màng lọc này khi được cấp nguồn điện để bắt đầu hoạt động. Các màng lọc ngăn các tạp chất đi qua hay nói cách khác thì các màng lọc này có nhiệm vụ giữ các tạp chất lại. Do đó, ta có thể hiểu sự dịch chuyển của nước từ nơi có nồng độ thấp qua nơi có nồng độ cao thông qua màng lọc được gọi là hiện tượng thẩm thấu.
Công thức tính Áp suất thẩm thấu như sau:
P = R x T x C
Trong đó:
- P là ký hiệu đại diện cho áp suất thẩm thấu
- R là một hằng số có giá trị = 0,082
- T là nhiệt độ có giá trị = 273 + t℃
- C là lượng nồng độ dung dịch được phân ly theo tỷ lệ theo từng dung dịch chất.
Mà theo công thức ở trên thì ta biết rằng 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 là một trong số những loại áp suất được sử dụng hằng ngày trong đời sống của chúng ta. Tuy nhiên áp suất thủy tĩnh thường được đo dựa vào cột nước mặt chất lỏng thay vì đo áp suất trên mặt đất.
Và áp lực được tính khi mực chất lỏng ở mức cân bằng không có dao động chính là áp suất thủy tĩnh (Hydrostatic Pressure) và được tính theo công thức sau:
P = Pa + pgh
Trong đó:
- P là ký hiệu đại diện cho áp suất thủy tĩnh của chất lỏng
- Pa là Áp suất của khí quyển
- H là chiều cao tính từ đáy của chất lỏng lên đến mặt tĩnh của nó.
- p là khối lượng riêng mặc định của chất lỏng có đơn vị là Kg/m3.
Dựa vào nguyên lý áp suất thủy tĩnh người ta chỉ cần thả một đầu cảm biến xuống đáy khu vực cần đo là có thể đo được mực nước ao hồ, thủy điện và biển,….
Quy đổi các đơn vị đo áp suất
Áp suất được đo bằng các đơn vị như: mpa, psi, mmhg. Để tiện cho việc tính toán cũng như hiểu được thông số áp suất trên các thiết bị chúng ta có thể tham khảo bảng quy đổi các đơn vị áp suất dưới đây để có thể chuyển đổi bất kỳ đơn vị nào mà mình muốn.
Trên thực tế, ngoài cuộc sống chúng ta vẫn thường bắt gặp rất nhiều sản phẩm dùng để đo áp suất. Đây là một phương pháp rất tiện lợi để chúng ta có thể đo được áp suất một cách nhanh chóng như là đồng hồ áp suất sử dụng để kiểm tra áp suất của dòng chảy lưu thông,….
Một số cách để điều chỉnh áp suất
Làm tăng áp suất
Chúng ta có thể thực hiện một số cách để giảm áp suất dựa theo đặc tính của áp suất như sau:
- Giữ nguyên lực ép nhưng tăng lực tác động.
- Giảm diện tích bị ép đồng thời tăng áp lực
- Hoặc giảm diện tích bị ép và giữ nguyên áp lực.
Làm giảm áp suất
Tương tự như cách để làm tăng áp lực, chúng ta có thể thực hiện một số cách dưới đây nếu muốn áp suất tăng lên:
- Tăng diện tích bề mặt bị nén và giảm lực tác động
- Tăng diện tích bề mặt nén và giữ nguyên lực tác động
- Hoặc giữ nguyên diện tích bị ép và giảm áp lực.
Áp suất có ý nghĩa gì trong cuộc sống?
Áp suất có vai trò và ứng dụng phổ biến hiện nay và bạn có thể bắt gặp chúng xuất hiện ở rất nhiều địa điểm trong cuộc sống. Đại lượng vật lý này có mặt đa dạng ở các ngành nghề hay lĩnh vực khác nhau như: Ứng dụng trong bệnh viện. trường học, máy bơm rửa xe, máy nén khí cao cấp, máy bay,…. và cả chính trong cơ thể của con người.
- Áp suất ứng dụng trong các bình nén khí giúp nén lượng khí lại để phục vụ cho quá trình vận hành các thiết bị như: máy nén khí chế biến thực phẩm, y tế, máy bơm rửa xe, sửa chữa xe,…
- Trong lĩnh vực sinh học: Áp suất đóng vai trò quan trọng trong quá trình vận chuyển nước trong cây, nghĩa là nhờ có áp suất mà nước mới được vận chuyển từ rễ cây lên đến tận trên ngọn cây.
- Trong thực tế áp suất là yếu tố không thể thiếu để có thể đo được tốc độ bay cũng như tốc độ của dòng chảy.
Các loại áp suất lớn có thể sẽ là nguyên nhân gây ra các vụ nổ và tác động vào các vật xung quanh nếu như chúng không được kiểm soát. Vì vậy, ở các công trường xây dựng khi áp suất được sử dụng rất nhiều thì việc không quản lý hợp lý thường gặp rất nhiều tình trạng nổ, vỡ hay thủng các bình chứa tại đó; ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sinh thái xung quanh cuộc sống của con người.
Lời kết
Như vậy bài viết trên đã nêu đầy đủ những thông tin liên quan đến áp suất là gì? cùng với công thức tính áp suất của các loại áp suất khác nhau, các đơn vị áp suất đặc trưng,…. Hy vọng quý bạn đọc đã hiểu hơn về phần nội dung kiến thức này và có thể ứng dụng áp suất vào các lĩnh vực trong cuộc sống.