Công thức tính áp suất

Thuật ngữ ” áp suất” chắc không còn xa lạ gì đối với chúng ta. Đây là một đại lượng được sử dụng rất phổ biến trong các ngành nghề, lĩnh vực khác nhau như vật lý, kỹ thuật, y tế,…Vậy áp suất là gì, đơn vị đo áp suất là gì cũng như công thức tính áp suất được sử dụng như thế nào? Hãy cùng tham khảo bài viết dưới đây để tìm ra câu trả lời cho những thắc mắc trên nhé.

Tìm hiểu chung về áp suất và đơn vị đo áp suất

Áp suất hay còn được gọi là Pressure. Đại lượng này được ký hiệu là P. Áp suất được định nghĩa là lực trên một đơn vị diện tích, tác động theo phương vuông góc với bề mặt của vật thể. Hiểu một cách đơn giản thì áp suất được sinh ra khi có sự tác động lực lên một bề mặt diện tích theo góc vuông.

Trong hệ thống đo lường quốc tế SI, thì đơn vị đo lường áp suất là Newton trên m2 hay còn được gọi là Pascal ( Pa). Tuy nhiên, thì tùy vào từng khu vực, quốc gia mà áp suất sẽ có đơn vị đo khác nhau. Ví dụ như PSI là đơn vị của áp suất tại khu vực châu Mỹ, hay ở châu Âu, đơn vị đo áp suất sẽ là bar.

Đơn vị đo áp suất

Theo hệ đo lường SI, thì đơn vị đo áp suất chuẩn quốc tế là Pascal ký hiệu là Pa tương đương với Newton/ mét vuông (N/m2).  Đơn vị này được lấy từ tên của một nhà toán học, vật lý người Pháp vào thể kỷ XVII _ Blaise Pascal. Ngoài ra thì cũng có một số các đơn vị đo áp suất khác được sử dụng phổ biến trong các lĩnh vực khác nhau. Bao gồm:

• Bar: đây không phải là đơn vị đo lường chính thức của hệ SI. Tuy nhiên, đơn bị này đã được công nhận hợp pháp tại các nước châu Âu vào năm 2004. Và 1 bar sẽ tương ứng với 100.000 Pa.
• Psi ( pound per square inch): hiểu một cách đơn giản thì đơn bị này được dùng để đo giá trị áp suất do một lực có trọng lượng tương ứng với 1 pound tác động lên 1 inch. Đơn vị này có nguồn gốc từ Mỹ và thường được xuất hiện trên các thiết bị máy móc như đồng hồ đo áp suất, cảm biến áp suất,…Bên cạnh đó, thì 1 Psi sẽ tương đương với khoảng 6894,8 Pa.
• mmHg: đơn vị này có tên đầy đủ là milimet thủy ngân. Đơn vị này thường được áp dụng trong các lĩnh vực y tế, khoa học, ngành hàng không,… Một mmHg sẽ tương ứng với 133,322 Pa.

Ngoài ra, thì trên thế giới hiện nay có rất nhiều các đơn vị đo áp suất khác nữa. Tuy nhiên, trên đây là những đơn vị phổ biến nhất, thường được dùng để đối sang Pa, để có thể dễ dàng tính toán, so sánh các giá trị.

Ý nghĩa của áp suất

• Thông qua các giá trị áp suất, người vận hành có thể theo dõi, đánh giá được tình trạng hoạt động bên trong các hệ thống. Từ đó, đảm bảo hệ thống được làm việc một cách an toàn, tối ưu hóa hiệu suất.
• Ngăn chặn các sự cố do quá tải áp xảy ra, đảm bảo sự an toàn cho hệ thống và những người xung quanh.

Các công thức tính áp suất

Đối với từng môi trường, áp suất sẽ được tính bởi các công thức khác nhau. Hãy cùng theo chân chúng tôi để tìm hiểu kỹ hơn về các công thức đó nhé.

Công thức tính áp suất trong môi trường chất rắn

Để có thể tính được áp suất trong môi trường chất rắn, chúng ta áp dụng công thức sau: P = F/s

Trong đó:

• P: là áp suất chất rắn, với đơn vị đo là Pascal (Pa).
• F: là lực tác động lên một đơn vị diện tích của bề mặt chất rắn theo chiều vuông góc. Đơn vị: Newton (N).
• s: diện tích mặt phẳng bị lực F tác động vào. Đơn vị: mét vuông (m2).

Ví dụ: Một viên gạch có trọng lượng khoảng 20N. Hãy tính áp suất của viên gạch tác động lên mặt đất biết rằng diện tích đáy viên gạch là 0,1 m2.

Dựa vào công thức trên, ta có áp suất mà viên gạch tác động lên mặt đất là:

P = F/s = 20/ 0,1 = 200 (Pa).

Như vậy, qua đây, chúng ta có thể thấy rằng áp suất chất rắn tỷ lệ thuận với lực tác động lên bề mặt của vật thể, đồng thời tỷ lệ nghịch với diện tích mặt phẳng vuông của chất rắn. Điều này đồng nghĩa với việc khi lực tác động tăng lên, thì áp suất cũng tăng. Và khi diện tích tiếp xúc nhỏ đi thi áp suất cũng sẽ vẫn tăng.

Công thức tính áp suất chất lỏng, chất khí

Công thức tính áp suất chất lỏng cũng như công thức tính áp suất chất khí được biểu diễn hoàn toàn giống nhau. Bởi lực đẩy tác động của chất lỏng và chất khí di chuyển bên trong đường ống là như nhau. Khi lực đẩy càng mạnh thì áp suất càng mạnh và ngược lại khi lực đẩy càng yếu thì áp suất càng yếu.

Và áp suất chất lỏng chất khí được thể hiện qua công thức sau: P = d x h.

Trong đó:

• P: áp suất chất lỏng hoặc chất khí. Đơn vị đo là Pa ( Pascal).
• d: trọng lượng riêng của chất lỏng. Đơn vị là N/m2.
• h: chiều cao của cột chất lỏng. Đơn vị là mét (m).

Như vậy, có thể thấy rằng áp suất chất lỏng chất khí bị phụ thuộc vào 2 yếu tố chính, đó là khối lượng riêng của chất lỏng và chiều cao của cột chất lỏng so với bề mặt tiếp xúc.

• Trọng lượng riêng của chất lỏng: Do mỗi một chất lỏng sẽ có trọng lượng riêng khác nhau nên áp suất của cột chất lỏng tác dụng lên một điểm với độ sâu như nhau là khác nhau.
• Độ sâu của chất lỏng so với bề mặt tiếp xúc: từ công thức trên, chúng ta có thể thấy được áp suất và độ sâu có mối quan hệ tỷ lệ thuận với nhau. Cụ thể, đối với cùng một chất lỏng, nhưng tại các vị trí có độ cao khác nhau thì áp suất chất lỏng đó là khác nhau. Khi độ sâu này càng lớn, thì áp suất càng lớn.

Công thức tính áp suất thẩm thấu

Áp suất thẩm thấu được hiểu là mức áp suất tối thiểu có thể đáp ứng cho dung dịch, nhằm mục đích ngăn chặn dòng chảy của dung môi tinh khiết đi qua màng bán thấm. Do đó, áp suất thẩm thấu thường được áp dụng trong các lĩnh vực địa chất, kỹ thuật mỏ, dầu khí,…

Công thức tính áp suất thẩm thấu: P = R.T.C

Trong đó:

• P: là đơn vị đo áp suất thẩm thấu. Đơn vị đo là atm.
• R: là hằng số, và giá trị R = 0,082.
• T: ký hiệu nhiệt độ tuyệt đối.
• C: nồng độ dung dịch. Đơn vị đo là gam/ lít.

Công thức tính áp suất thủy tĩnh

Áp suất thủy tĩnh ( Hydrostatic Pressure) được tạo ra khi chất lỏng ở trạng thái cân bằng, ổn định. Công thức tính áp suất thủy tĩnh được biểu diễn như sau: P = Po +p.g.h.

Trong đó:

• P : Áp suất thủy tĩnh. Đơn vị đo là Pa ( Pascal).
• Po: là áp suất của không khí trong khí quyển. Đơn vị Pa.
• p: biểu diễn khối lượng riêng của chất lỏng, đơn vị đo là kg/m3.
• g: gia tốc trọng trường. Đơn vị đo gia tốc là m/s2.
• h: chiều cao của đáy chất lỏng lên bề mặt tĩnh của cột chất lỏng.

Sự khác nhau sự áp suất thủy tĩnh và áp suất thẩm thấu 

• Đối với áp suất thủy tĩnh, chúng ta có thể dễ dàng quan sát ở hầu hết các chất lỏng không có sự chuyển động. Còn áp suất thẩm thấu thì lại chỉ xuất hiện trong một số các hệ thống cụ thể mà tại đó, dung môi và dung dịch được phân chia với nhau hoàn toàn thông qua màng bán thấm.
• Áp suất thủy tĩnh chỉ được tạo ra bởi một chất lỏng. Trong khi, áp suất thẩm thấu có thể được hình thành khi có sự tiếp xúc của hai dung dịch đậm đặc khác nhau.

Công thức tính áp suất dư

Áp suất dư hay còn được biết đến với tên gọi là áp suất tương đối. Đây là áp suất của một điểm trong chất lỏng và chất khí khi chúng ta lấy mốc là áp suất khí quyển xung quanh. Để có thể tính được áp suất dư, ta có thể áp dụng công thức sau: Pd = P – Pa. 

Trong đó:

• Pd: là áp suất dư. Đơn vị đo là Pa.
• P: là áp suất tuyệt đối của chất lỏng hoặc khí. Đơn vị đo áp suất tuyệt đối là Pa.
• Pa: là áp suất của khí quyển ( đơn vị: Pa).

Tuy nhiên, công thức trên chỉ được áp dụng trong trường hợp áp suất của chất lỏng, khí lớn hơn áp suất của khí quyển. Bởi nếu áp suất này nhỏ hơn áp suất khí quyển thì áp suất dư sẽ có giá trị âm.

Công thức tính áp suất riêng phần

Công thức tính áp suất riêng phần được áp dụng như sau: Pi = Xi * p.

Trong đó:

• Pi: Áp suất riêng phần của chất khí. Đơn vị đo là Pa.
• Xi: được hiểu là phần mol của i trong hỗn hợp chất khí cần tính.
• p: là áp suất toàn phần.

Công thức tính áp suất tuyệt đối

Áp suất tuyệt đối được tính bằng tổng của áp suất tương đối và áp suất khí quyển. Chúng được biểu diễn như sau: P = Pa + Pd.

Trong đó:

• P: áp suất tuyệt đối, được tính bằng đơn vị Pascal ( Pa).
• Pa: là áp suất của khí quyển.
• Pd: là áp suất tương đối. Đơn vị đo là Pascal ( Pa).

Cách điều chỉnh áp suất

Đối với mỗi một môi trường, hệ thống ứng dụng lại yêu cầu chỉ số áp suất khác nhau. Vậy nên, việc điều chỉnh áp suất là rất cần thiết, nhằm đảm bảo sự an toàn cũng như tính hiệu quả trong các ứng dụng.

Và để điều chỉnh được áp suất, bạn có thể tham khảo một số bước dưới đây:

Hướng dẫn cách tăng áp suất

Một số biện pháp giúp tăng áp suất:

• Tăng lực tác dụng nhưng vẫn giữ nguyên diện tích bề mặt tiếp xúc.
• Tăng lực tác dụng theo phương góc với bề mặt và giảm diện tích đặt tại điểm đó.
• Tăng diện tích đặt tại điểm đó đồng thời giữ nguyên áp lực tác dụng.

Cách tăng áp suất bên trong hệ thống đường ống 

• Trước khi tiến hành tăng áp suất bên trong hệ thống thì cần quan sát và kiểm tra kỹ lưỡng van và đường ống. Cần đảm bảo hệ thống vẫn đang hoạt động ổn định, bình thường, không xảy ra bất kỳ tình trạng rò rỉ hay hỏng hóc nào.
• Để tăng áp suất bên trong các hệ thống đường ống, chúng ta sẽ sử dụng bơm tăng áp. Trong trường hợp nếu không có, bơm tăng áp lực có thể thay thế bằng bơm bình thường. Tuy nhiên, dù sử dụng loại bơm nào đi chăng nữa cũng cần đảm bảo áp lực tăng không quá cao, đảm bảo được sự an toàn cho đường ống và hệ thống.
• Trong khi thực hiện tăng áp suất thì cần ngắt hoạt động của van đầu vào.
• Cần chú ý theo dõi và quan sát sự tăng áp suất bên trong đường ống. Điều này giúp ngăn chặn tình trạng áp suất tăng quá cao, gây nguy hiểm cho các thiết bị và những người xung quanh.
• Sau khi áp suất đã đạt đến mức mong muốn thì cần tiến hành giảm bớt áp suất để tránh gây hư hại cho hệ thống.

Quy trình thực hiện tăng áp suất này cần được thực hiện bởi những người có chuyên môn, kỹ thuật, kinh nghiệm. Bởi chỉ khi đó mới đảm bảo được sự an toàn cho người sử dụng cũng như hệ thống đường ống.

Hướng dẫn cách giảm áp suất

• Giảm lực tác dụng nhưng cần giữ nguyên diện tích bề mặt tiếp xúc.
• Giảm lực tác động và giảm diện tích đặt tại điểm đó.
• Giảm diện tích đặt tại điểm đó đồng thời giữ nguyên lực tác động.

Cách giảm áp suất bên trong hệ thống đường ống

• Một trong những biện pháp đơn giản nhất đó là sử dụng van giảm áp. Thiết bị này giúp đảm bảo áp suất bên trong hệ thống luôn được ổn định, tránh gây ra tình trạng rung lắc hay các sự cố hỏng hóc.
• Ngoài ra, chúng ta cũng có thể sử dụng bơm chân không. Khi chúng ta sử dụng thiết bị này, không khí bên trong hệ thống sẽ được hút ra bên ngoài. Từ đó, áp suất được giảm đi đáng kể.
• Giảm lưu lượng dòng chảy chất. Bởi khi lưu lượng giảm đi thì áp suất cũng giảm đi theo. Và để có thể giảm được lưu lượng dòng chảy, chúng ta có thể sử dụng van xả hơi.
• Điều chỉnh các van được lắp đặt trong hệ thống. Điều này sẽ đồng thời làm giảm lưu lượng dòng chảy đi vào bên trong hệ thống. Từ đó, khiến cho áp suất được giảm đi theo.
• Điều chỉnh nhiệt độ bên trong hệ thống. Đây cũng là một trong những phương pháp hữu hiệu được áp dụng phổ biến. Bởi khi nhiệt độ của chất lỏng hoặc khí bên trong hệ thống được giảm đi thì áp suất cũng giảm.

Một số thiết bị đo áp suất phổ biến hiện nay

Dưới đây là một số thiết bị đo áp suất được sử dụng phổ biến trên thị trường hiện nay.

Đồng hồ đo áp suất 

Trong tiếng anh, đồng hồ đo áp suất được gọi là Pressure Gauges. Thiết bị này được sử dụng để đo lường mức áp suất bên trong các hệ thống ứng dụng. Từ đó, giúp đảm bảo quá trình vận hành hệ thống được diễn ra một cách an toàn và hiệu quả.

Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại đồng hồ đo áp suất khác nhau. Bao gồm: đồng hồ áp suất chân đứng, đồng hồ áp suất chân sau, đồng hồ dạng mạng, đồng hồ mặt dầu,…

Cảm biến đo áp suất 

Cảm biến đo áp suất còn được biết đến với nhiều tên gọi khác nhau như sensor áp suất, đầu dò áp suất,… Mục đích sử dụng thiết bị này là để đo lường, giám sát về áp suất bên trong các hệ thống.

Cụ thể, thông qua đầu dò cơ học, thiết bị cảm biến sẽ tiếp nhận được giá trị áp suất của chất lỏng, khí bên trong hệ thống. Sau đó, chúng sẽ thực hiện chuyển đổi thành tín hiệu điện rồi truyền kết quả đo lường đến thiết bị hiển thị.

Thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều các hệ thống ứng dụng như hệ thống HVAC, hệ thống đường ống,…

Cảm biến áp suất màng 

Thiết bị này được cấu tạo bao gồm một cảm biến đo áp suất kết hợp với một màng ngăn. Từ đó, ngăn chặn không cho môi chất di chuyển vào bên trong thân của thiết bị cảm biến. Điều này sẽ giúp kéo dài tuổi thọ sử dụng cho thiết bị, hạn chế các sự cố hỏng hóc xảy ra.

Cảm biến áp suất màng thường được ứng dụng trong một số hệ thống như ngành công nghiệp sản xuất và chế biến thực phẩm, ngành dược phẩm, hóa chất, hệ thống xử lý nước thải,…

Máy đo áp suất 

Tương tự như những thiết bị trên, máy đo áp suất được dùng để giám sát áp suất của dòng chảy bên trong các hệ thống. Với thiết kế nhỏ gọn, đơn giản, kết quả hiển thị chính xác, máy đo áp suất được sử dụng rất nhiều trong các hệ thống khác nhau như ngành công nghiệp lọc hóa dầu, phòng nghiên cứu, thí nghiệm,…

Ứng dụng của áp suất

Áp suất được ứng dụng trong rất nhiều các ngành nghề, lĩnh vực khác nhau. Bao gồm:

• Ngành công nghiệp sản xuất, chế biến thực phẩm, dược phẩm, đồ uống,…
• Hệ thống đường ống cấp thoát nước.
• Hệ thống máy thủy lực.
• Thiết bị sửa chữa, máy rửa xe: áp suất có vai trò quan trọng trong quá trình nén khí, đảm bảo các thiết bị được vận hành hiệu quả và chất lượng.
• Ngành hàng không: giúp đo lường vận tốc bay của các thiết bị máy bay.

Kết luận

Hy vọng với những thông tin mà chúng tôi vừa chia sẻ phía trên sẽ giúp quý khách có thêm sự hiểu biết, kiến thức sâu sắc về áp suất cũng như cách tính áp suất trong từng điều kiện môi trường, lĩnh vực khác nhau. Từ đó, có thể ứng dụng chúng một cách hiệu quả, đảm bảo các thiết bị, hệ thống được làm việc an toàn và tối ưu hóa chất lượng.

Nhân tiện đây, nếu quý khách hàng đang có nhu cầu sở hữu các thiết bị đo áp suất thì vui lòng liên hệ trực tiếp tới chúng tôi – công ty TNHH Thương mại & XNK HT Việt Nam để được tư vấn và hỗ trợ tận tình, nhanh chóng nhất.

Xin cảm ơn quý khách đã dành thời gian quan tâm đến bài viết của chúng tôi!