Công thức tính áp suất chất lỏng

Áp suất chất lỏng chắc hẳn là thuật ngữ mà bạn đã từng được nghe qua ở đâu đó. Tuy nhiên không phải ai cũng đã hiểu rõ về áp suất chất lỏng. Vậy nên, bài viết dưới đây chúng tôi xin được tổng hợp các thông tin, kiến thức liên quan đến áp suất chất lỏng cũng như công thức tính áp suất chất lỏng. Mời bạn đọc cùng theo dõi.

Tìm hiểu chung về áp suất chất lỏng

Áp suất chất lỏng ( Liquid Pressure) được hiểu là lực ép của chất lỏng tác dụng lên bề mặt tiếp xúc với chúng theo phương vuông góc. Chính vì vậy nên độ lớn của áp suất chất lỏng phụ thuộc rất lớn vào lực nén. Khi lực nén của chất lỏng tại vị trí đó càng mạnh thì áp suất càng lớn. Và ngược lại khi lực nén của chất lỏng tại điểm đó càng yếu thì áp suất càng thấp.

Để có thể đo được áp suất chất lỏng, người ta thường sử dụng các dụng cụ, thiết bị đo lường như đồng hồ đo áp suất, cảm biến áp suất. Các đơn vị đo áp suất được sử dụng phổ biến bao gồm Pascal (Pa), bar, pounds per square inch (Psi), Torr,…

Các yếu tố ảnh hưởng đến áp suất chất lỏng

Những yếu tố có thể gây ảnh hưởng đến áp suất chất lỏng bao gồm:

• Độ sâu: độ sâu và áp suất chất lỏng có mối quan hệ tỷ lệ thuận với nhau. Cụ thể khi độ sâu tăng thì áp suất chất lỏng cũng tăng theo và ngược lại khi độ sâu giảm thì áp suất chất lỏng cũng giảm. Điều này xảy ra là do trọng lực tác động lên các phân tử của chất lỏng, khiến cho áp suất được sinh ra.
• Loại chất lỏng: mỗi một chất lỏng lại có những đặc điểm về độ nhớt, độ dẫn điện, khả năng dẫn nhiệt khác nhau. Điều này cũng sẽ gây ra ảnh hưởng đến áp suất của chất lỏng.
• Nhiệt độ: khi nhiệt độ tăng cao, khiến cho độ giãn nở của chất lỏng cũng tăng, áp suất từ đó cũng tăng theo.
• Mật độ: khi mật độ tăng lên thì áp suất chất lỏng cũng tăng và ngược lại.
• Bề mặt tiếp xúc giữa chất lỏng và vật thể cũng có thể ảnh hưởng đến áp suất chất lỏng. Ví dụ như cùng là một lượng chất lỏng như nhau nhưng khi chúng được đặt trong một đường ống có kích thước nhỏ và một đường ống có kích thước lớn thì chắc chắn lúc này áp suất của chúng sẽ khác nhau.

Những điều cần lưu ý về áp suất chất lỏng

• Để có thể tính được áp suất chất lỏng thì cần đảm bảo được độ chính xác của các thông số. Có như vậy thì kết quả tính toán mới đem lại độ tin cậy và tính chính xác cao.
• Trong các hệ thống ứng dụng cần kết hợp sử dụng thêm các thiết bị áp suất như đồng hồ đo áp suất, cảm biến áp suất,…Điều này giúp đảm bảo các thiết bị được hoạt động ổn định, hạn chế xảy ra tình trạng quá tải áp, mang lại sự an toàn cho hệ thống và những người xung quanh.
• Cần xác định về mức áp suất tối đa của chất lỏng. Từ đó, dựa vào đây để lựa chọn những thiết bị phù hợp, đáp ứng được môi trường làm việc đó.
• Đối với những thiết bị, hệ thống đo chất lỏng cần được thường xuyên vệ sinh và bảo dưỡng định kỳ. Điều này giúp đảm bảo được hiệu quả, chất lượng hoạt động của các thiết bị. Đồng thời hạn chế xảy ra các tình trạng hỏng hóc, tiết kiệm chi phí sửa chữa.

Công thức tính áp suất chất lỏng

Để có thể tính được áp suất chất lỏng, chúng ta áp dụng công thức sau: P = ρ.g.h.

Trong đó:

• P: tượng trưng cho áp suất của chất lỏng. Đơn vị đo là Pascal (Pa).
• ρ: khối lượng riêng của chất lỏng. Đơn vị dùng để đo khối lượng riêng là ki-lô-gram trên mét khối (kg/ m³ ).
• g: gia tốc trọng trường. Đơn vị đo gia tốc là m/s² .
• h: là chiều cao của chất lỏng, được tính từ mặt thoáng chất lỏng đến điểm áp suất. Đơn vị đo là mét (m).

Ví dụ: Một bể nước sâu 2 mét, khối lượng riêng của nước là 1000kg/ m³ . Hãy tính áp suất của nước tác động lên bể khi biết gia tốc trọng trường g= 10 m/s² .

Dựa vào công thức trên, ta có thể tính được áp suất chất lỏng như sau: P= 1000 x 10 x 2= 20.000 Pa.

Công thức trên được áp dụng để thể hiện về mối quan hệ giữa áp suất và chiều cao của chất lỏng trong môi trường trọng lực. Ngoài ra, do áp suất chất lỏng được chia thành 2 dạng chính là áp suất chất lỏng tương đối và áp suất chất lỏng tuyệt đối. Nên mỗi một loại lại được áp dụng các công thức khác nhau.

Lịch sử ra đời của công thức tính áp suất chất lỏng

Vào thế kỷ thứ 3 TCN thì một nhà khoa học, triết gia Hy Lạp có tên là Archimedes đã phát hiện và tìm ra khái niệm về áp suất cũng như khối lượng riêng của chất lỏng.

Đến thế kỷ thứ 17, một nhà khoa học tên là Blaise Pascal đã tiến hành một nghiên cứu liên quan đến chất lỏng và khí. Khi đó, để tính toán được áp suất chất lỏng, ông đã đưa ra công thức P= F/A ( P: áp suất, F: lực tác động và A là diện tích tiếp xúc).

Công thức tính áp suất chất lỏng tiếp tục được phát triển bởi nhà toán học Leohard Euler vào thế kỷ thứ XVIII. Để có thể tính được áp suất chất lỏng, ông đã sử dụng công thức P= ρ.g.h ( ρ: khối lượng riêng của chất lỏng, g: gia tốc và h: chiều cao). Công thức này của ông đã được cộng đồng khoa học chấp nhận vào thế kỷ thứ XIX và được đưa vào sử dụng trong rất nhiều ứng dụng thực tế.

Cùng với sự phát triển của khoa học, công nghệ, các công thức tính áp suất chất lỏng ngày càng được xuất hiện nhiều. Tuy nhiên, thì công thức của ông Euler vẫn được sử dụng phổ biến hơn hết trong nhiều lĩnh vực.

Đơn vị của áp suất chất lỏng

Các đơn vị của áp suất chất lỏng được sử dụng phổ biến hiện nay bao gồm:

• Pascal ( Pa): đây là đơn vị nằm trong hệ thống đo lường quốc tế SI. 1 đơn vị Pascal sẽ tương đương với 1 Newton trên mét vuông.
• Bar (bar): đây là đơn vị hay được sử dụng trong các ngành công nghiệp và kỹ thuật.
• Kilopasal (kPa): là đơn vị đo áp suất chất lỏng phổ biến được sử dụng trong các ngành y tế, đóng tàu và khai thác dầu khí.
• Kilogram – force per square centimeter (kgf/cm2 hoặc kg/cm2): đơn vị đo lường này nằm trong hệ thống đo lường Metric và chúng thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp.
• Atmosphere (atm): đơn vị đo áp suất chất lỏng này thường được sử dụng trong các ngành hàng hải và đóng tàu.
• Torr: ứng dụng trong các ngành hóa học và y tế.
• Pound per square inch (psi): đây là đơn vị phổ biến được sử dụng rộng rãi ở Hoa Kỳ.

Phân loại áp suất chất lỏng

Áp suất chất lỏng tương đối

Áp suất chất lỏng tương đối hay còn được gọi là áp suất dư, chúng có tên tiếng anh là relative pressure. Đây là áp suất được tạo ra do trọng lượng, khối lượng riêng của một chất lỏng. Áp suất tương đối này được tính bằng hiệu giữa áp suất tuyệt đối và áp suất khí quyển. Tuy nhiên trong trường hợp áp suất tuyệt đối nhỏ hơn áp suất khí quyển thì kết quả thu được sẽ là áp suất chân không.

Ngoài ra, để có thể tính được áp suất chất lỏng tương đối thì chúng ta cũng có thể áp dụng công thức:  Pdu = γ.h

Trong đó:

• Pdu: là áp suất chất lỏng tương đối (Pa).
• γ: trọng lượng riêng của chất lỏng.
• h: độ sâu được tính từ mặt thoáng chất lỏng đến điểm áp suất.

Áp suất chất lỏng tuyệt đối

Áp suất chất lỏng tuyệt đối có tên tiếng anh là Absolute Pressure. Giá trị của áp suất chất lỏng tuyệt đối được hiểu là tổng của áp suất khí quyển và áp suất chất lỏng tương đối.

Áp suất chất lỏng tuyệt đối được diễn giải qua công thức sau: Pa= P0 + γ.h

Trong đó:

• Pa: Áp suất chất lỏng tuyệt đối.
• P0: Áp suất khí quyển.
• γ: Trọng lượng riêng của chất lỏng.
• h: Độ sâu được tính từ mặt thoáng chất lỏng đến điểm áp suất.

Ứng dụng của áp suất chất lỏng

Áp suất chất lỏng được ứng dụng trong rất nhiều các các lĩnh vực khác nhau. Tiêu biểu như:

• Ngành y tế: đo áp suất máu và theo dõi chức năng, tình hình hoạt động của thận. Từ đó, có thể đánh giá được tình trạng sức khỏe. Ngoài ra, thì chúng cũng được sử dụng để kiểm soát lưu lượng chất bên trong các thiết bị máy móc y tế như hệ thống xét nghiệm, máy giữ nhiệt,…
• Máy nén thủy lực: Áp suất chất lỏng được dùng để tạo ra lực nén, ép, giúp chúng ta thuận tiên hơn trong việc nâng hạ các vật thể có trọng lượng nặng, nâng cao hiệu suất làm việc.
• Hệ thống phanh ô tô: trong hệ thống phanh, áp suất chất lỏng được sử dụng để truyền lực từ bàn đạp đến bánh xe.
• Máy bơm nước: áp suất chất lỏng được dùng để di chuyển nước từ vị trí này đến vị trí khác. Khi máy bơm được hoạt động, áp suất chất lỏng bên trong đường ống sẽ được sinh ra. Chúng khiến cho nước trong ống phải chảy ra khỏi vòi.
• Giúp duy trì, đảm bảo mức áp suất ổn định trong các thiết bị. Từ đó, hệ thống được hoạt động hiệu quả, ngăn chặn tình trạng sự cố, hỏng hóc xảy ra.
• Trong các bể chứa chất lỏng, ống dẫn dầu khí: áp suất chất lỏng được dùng để kiểm tra độ kín của các thiết bị. Nhờ vậy, đảm bảo hệ thống làm việc hiệu ổn định, không xảy ra tình trạng rò rỉ lưu chất, tránh gây lãng phí.
• Ngành nghiên cứu khoa học: áp suất chất lỏng được dùng trong các ứng dụng nghiên cứu về sự tương tác giữa các phân tử, thành phần hóa học.
• Ứng dụng trong các hệ thống sản xuất và chế biến thực phẩm, đồ uống,…
• Hệ thống đường ống xử lý nước thải.

Ứng dụng trong ngành sản xuất đồng hồ đo áp suất

Đồng hồ đo áp suất là thiết bị được sử dụng để đo lường áp suất của chất lỏng hoặc khí bên trong các hệ thống đường ống. Thiết bị này giúp kiểm tra và giám sát áp suất trong các ứng dụng. Kết quả đo lường áp suất sẽ được hiển thị trên mặt đồng hồ. Từ đó, người sử dụng có thể dễ dàng quan sát, đánh giá và có những điều chỉnh phù hợp. Đảm bảo hệ thống được làm việc, hoạt động năng suất.

Các loại đồng hồ đo áp suất được sử dụng phổ biến trên thị trường hiện nay như đồng hồ đo áp suất khí nén, đồng hồ đo áp suất máy bơm, đồng hồ đo áp suất xe hơi,…

Ứng dụng trong ngành van công nghiệp

Trong ngành van công nghiệp, áp suất chất lỏng đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong việc sản xuất các thiết bị van nước như van giảm áp, van an toàn, van ổn áp,… Khi đó, áp suất chất lỏng này sẽ được sử dụng để đánh giá và kiểm tra về độ kín của van.

Bên cạnh đó, áp suất chất lỏng cũng được sử dụng để điều khiển hoạt động của các loại van trong các hệ thống ứng dụng. Cụ thể, khi người vận hành điều chỉnh áp suất chất lỏng bên trong đường ống, van sẽ mở hoặc đóng sao cho phù hợp với yêu cầu hoạt động của hệ thống. Điều này giúp cho hệ thống được hoạt động và làm việc chính xác, hiệu quả hơn.

Tổng kết

Bài viết trên chúng tôi đã chia sẻ những thông tin, kiến thức liên quan đến đặc điểm của áp suất chất lỏng cũng như công thức để tính áp suất chất lỏng. Hy vọng với những điều mà chúng tôi vừa cung cấp sẽ giúp bạn có thêm sự hiểu biết và áp dụng chúng vào trong thực tiễn cuộc sống một cách hiệu quả nhất.

Và nếu như bạn cũng đang quan tâm đến các sản phẩm về áp suất chất lỏng như đồng hồ đo áp suất, van giảm áp, van an toàn,…thì đừng bỏ qua công ty TNHH Thương mại & XNK HT Việt Nam.

Công ty chúng tôi là một trong những doanh nghiệp hàng đầu cả nước chuyên cung cấp các thiết bị van công nghiệp, phụ kiện đường ống, thiết bị đo,… chính hãng, đảm bảo chất lượng và đặc biệt là giá thành rất phải chăng.

Vậy nên, nếu quý khách có bất kỳ thắc mắc hay cần tư vấn hỗ trợ thêm thì vui lòng liên hệ trực tiếp tới số Hotline của công ty.

Xin chân thành cảm ơn!