Áp suất là gì? Phân loại, công thức tính Áp suất của từng loại sẽ được PLC phổ biến qua bài viết sau. Việc nắm rõ từng loại áp suất tránh gây ra những trường hợp áp suất quá mức làm cháy nổ, ảnh hưởng đến con người và cảnh quan xung quanh.
1. Áp suất là gì?
Áp suất có tên tiếng anh là Pressure, trong vật lý được ký hiệu là P. Trong hệ đo lường SI thì đơn vị của áp suất là N/m2, đơn vị này được gọi là Pascal (Pa) được đặt theo tên của nhà toán học, vật lý người Pháp Blaise Pascal. 1 áp suất Pa là rất nhỏ, nó chỉ xấp xỉ bằng áp suất của một đồng đô la tác dụng lên mặt bàn. Thường áp suất được đo với tỉ lệ bắt đầu bằng 1 kPa = 1000 Pa.
Áp suất được định nghĩa đơn là độ lớn của áp lực mà bị ép trên một diện tích có phương vuông góc với bề mặt bị ép. Hoặc bạn có thể hiểu áp suất là lực tác động kết hợp với diện tích và vuông góc tạo thành. Đặc biệt diện tích càng hẹp thì áp suất càng mạnh.
Ví dụ về áp suất: khi ta dùng hơi thổi vào quả bóng là lúc ta tác động một lượng khí va vào mặt diện tích phía trong của quả bóng. Đó chính là áp suất, lượng hơi càng nhiều thì áp suất càng lớn và bóng càng căng ra. Trường hợp này áp suất được gọi là áp suất khí.
2. Phân loại và công thức tính áp suất từng loại
2.1 Áp suất chất lỏng và áp suất chất khí
Áp suất chất lỏng là một lực đẩy của chất lỏng truyền trong các đường ống, lực đẩy càng nhanh thì áp suất càng lớn, đồng nghĩa với việc lực đẩy càng yếu thì áp suất càng nhỏ. Ở đây chất lỏng có thể là nước, dầu,…
Không chỉ riêng về chất lỏng, mà tất cả áp suất các lưu chất như chất khí, chất nén đều như nhau.
Ví dụ về áp suất chất lỏng: Phanh thủy lực là một trong những ví dụ về loại áp suất này, khi đạp phanh lực sẽ được truyền từ bàn chân xuống cơ cấu phanh thông qua áp suất chất lỏng được dẫn đi qua hệ thống ống thủy lực. Lực phanh sẽ được truyền tới bánh xa dưới dạng lực ma sát, bánh xe cũng sẽ truyền lực đó xuống mặt đường dưới dạng ma sát để dừng xe lại.
Ví dụ về áp suất chất khí: Khi bạn sử dụng bơm xe đạp để bơm một lượng khí vào một quả bóng bay, lúc này lượng khí được truyền vô va chạm vào thành quả bóng làm quả bóng căng phồng ra. Đây là một loại áp lực khí.
Áp suất chất lỏng và chất khí đều có chung một công thức tính như nhau:
P = d.h
Trong đó:
- P : áp suất đáy cột chất lỏng, chất khí được đo bằng Pa.
- d (N/m2): trọng lượng riêng của chất lỏng, chất khí.
- h (m): chiều cao của cột chất lỏng, chất khí.
2.2 Áp suất chất rắn
Áp suât chất rắn được tạo ra bởi chất rắn là áp lực tác dụng lên một đơn vị diện tích xác định. Áp lực này chỉ tác dụng lực lên vật ở bề mặt tiếp xúc. Ngày nay áp suất chất rắn được sử dụng khá phổ biến trong cuộc sống. Từ những công trình xây dụng, đóng cọc vào nền đất; hay trong y tế, ứng dụng áp suất chất rắn trong hô hấp nhân tạo; họặc trong ẩm thực dao cũng là một ứng dụng của áp suất chất rắn,…
Áp suất chất rắn được tính theo công thức là:
P= F/S
Trong đó:
- P: áp suất, đơn vị đo có thể là N/m2, Pa, Bar, kPa,…
- F: lực tắc động vuông góc lên bề mặt (N)
- S: diện tích bề mặt bị ép (m2)
2.3 Áp suất riêng phần
Áp suất riêng phần là áp suất của 1 chất khí khi nó là một thành phần trong một hỗn hợp khí, nếu giả thiết rằng một mình khí đó chiếm toàn bộ thể tích của hỗn hợp. Trong định luật Dalton thì tổng áp suất của hỗn hợp khí không phản ứng bằng tổng áp các áp suất từng phần của các khí riêng lẻ nếu xét hỗn hợp khí gồm nhiều chất khí không phản ứng với nhau.
Ví dụ: thu giữu khí oxy bằng cách đẩy nước vào trong 1 bình dốc ngược, sự hiện diện của hơi nước trong bình phải được xem xét đến lượng khí oxy thu được.
Công thức tính áp suất riêng phần
Pi = xi.p
Trong đó:
- Pi: áp suất riêng phần
- xi: phần mol xi của cấu tử i trong hỗn hợp khí.
- p: áp suất toàn phần.
2.4 Áp suất dư
Áp suất dư hay còn gọi là áp suất tương đối, đây là loại áp suất có tại một điểm trong chất lỏng và chất khí khi lấy mốc là áp suất khí quyển lân cận xung quanh.
Công thức tính áp suất dư
Pd = P-Pa
Trong đó:
- P: áp suất tuyệt đối
- Pa: áp suất khí quyển.
Lưu ý: nếu chất lỏng đó đứng yên thì công thức ta có:
Pdư = y.h
Trong đó:
- y: trọng lượng riêng của chất lỏng.
- h: chiều sâu của điểm đang xét tính từ mặt thoáng của chất lỏng.
2.5 Áp suất tuyệt đối
Áp suất tuyệt đối là tổng áp suất gây ra bởi cả khí quyển và cột chất lỏng tác dụng lên điểm trong lòng chất lỏng. Là áp suất tiêu chuẩn so với môi trường chân không 100%. Do đó chúng được tính bằng tổng áp suất tương đối và áp suất khí quyển.
Công thức tính:
p = pa + pd
Trong đó:
- p: áp suất khí quyển
- pd: áp suất dư
- pa: áp suất tuyệt đối.
2.6 Áp suất thẩm thấu
Áp suất thẩm thấu là lực đẩy xuất hiện trong hiện tượng thẩm thấu, áp suất gây nên bởi hiện tượng các phân tử dụng môi khuếch tán một chiều qua màng thẩm thấu từ dung môi sang dung dịch. Áp suất thẩm thấu của một dung dịch sẽ tỉ lệ thuận với nồng độ cũng như nhiệt độ của dung dịch đó.
Ví dụ: Quấy đều hai ly nước muối, trong đó 1 ly cho 1g muối và 1 ly cho 5g muối. Lúc này sự thẩm thấu của nước muối loãng sẽ tác động lên nước đặc tạo thành một thể trung hòa cân bằng. Đó chính là áp suất thẩm thấu.
Công thức tính áp suất thẩm thấu:
P = R*T*C
Trong đó:
- P: ký hiệu của áp suất thẩm thấu và được tính theo đơn vị atm.
- R: là hằng số bằng 0,082.
- T: là nhiệt độ tuyệt đối với T = 273+toC.
- C: nồng độ dung dịch, đơn vị là gam/lit.
2.7 Áp suất thủy tĩnh
Áp suất thủy tĩnh là áp suất thống nhất trong tất cả các hướng, tương ứng với áp suất gây nên khi chất lỏng không chuyển động.
Công thức tính áp suất tĩnh:
Áp suất tĩnh được đo tại một điểm M cách bề mặt tự do một khoảng (h) xác định theo công thức: p = Po + Pgh
Trong đó:
- Po: áp suất khí quyển.
- p: khối lượng riêng chất lưu.
- g: gia tốc trọng trường.
3. Cách làm tăng và giảm áp suất
Cách làm tăng áp suất
Tùy vào mỗi loại áp suất ta sẽ thấy chúng sẽ phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau như trong công thức. Chính vì thế, việc thay đổi các loại áp suất cụ thể, chúng ta cần thay đổi vào các biến số phụ thuộc có trong công thức.
- Tăng áp lực tác động, giữ nguyên diện tích bề mặt bị ép.
- Tăng lực tác động vuông góc, giảm diện tích bề mặt bị ép.
- Giữ nguyên áp lực và tăng diện tích bề mặt bị ép.
Cách để làm giảm áp suất
Bạn có thể tham khảo qua 3 cách như sau:
- Giảm áp lực tác động, giữ nguyên diện tích bề mặt bị ép.
- Giảm áp lực đồng thời giảm diện tích bề mặt bị ép.
- Giữ nguyên áp lực nhưng giảm diện tích bề mặt bị ép.
>>> Xem thêm: Đơn vị đo áp suất phổ biến hiện nay