Áp suất là gì? Công thức tính, phân loại và ý nghĩa trong thực tiễn 

Áp suất là gì?

Áp suất là đại lượng biểu thị lực tác động lên một đơn vị diện tích theo phương vuông góc. Nói một cách đơn giản, áp suất xuất hiện khi một lực ép được truyền trực tiếp lên bề mặt của vật thể.

Đọc thêm: Hóa chất ngành cao su: định nghĩa và ứng dụng

Công thức tính áp suất

Công thức tính áp suất là: 

P=F/S

Trong đó: 

P: áp suất (đơn vị: N/m2N/m2, Pa, Bar, PSI, mmHg…)

F: áp lực tác dụng lên mặt bị ép, có đơn vị là N

S: diện tích bị ép, đơn vị của S là m2m2

(Pa là đơn vị đo của áp suất, đơn vị Pascal). 

Một số quy đổi các đơn vị đo áp suất bạn có thể tham khảo: 

• 1Pa = 1 (N/m2N/m2) = 10 –5 Bar

• 1 mmHg = 133,322 (N/m2N/m2)

• 1Pa = 1 (N/m2N/m2) = 760 mmHg

Các loại áp suất phổ biến hiện nay

Áp suất tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau, mỗi loại có những đặc tính và ứng dụng riêng trong đời sống và công nghiệp. Tuy nhiên, một số loại áp suất quan trọng và được sử dụng rộng rãi nhất bao gồm: áp suất khí, áp suất lỏng, áp suất rắn, áp suất riêng phần, áp suất dư, áp suất tuyệt đối, áp suất thẩm thấu và áp suất thủy tĩnh. Cụ thể như sau:

Áp suất của chất khí và chất lỏng

Áp suất chất lỏng là lực tác động của chất lỏng lên bề mặt hoặc thành của vật chứa, có thể truyền đi trong đường ống. Khi dòng chảy mạnh, áp suất trong hệ thống sẽ tăng lên và ngược lại. Tương tự, trong môi trường khí, khi một lượng khí bị nén lại, nó sẽ tạo ra áp suất khí nén. Mức độ nén càng lớn, áp suất khí càng cao.

Áp suất chất rắn

Áp suất chất rắn là lực tác động lên một diện tích bề mặt xác định. Không giống như chất lỏng hay chất khí, áp lực từ chất rắn chỉ tác động trực tiếp tại bề mặt tiếp xúc. Loại áp suất này có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như y tế (thiết bị nén ép), ẩm thực (chế biến thực phẩm) và xây dựng (đóng cọc, làm móng).

Áp suất riêng phần

Áp suất riêng phần là áp suất mà một chất khí tạo ra khi nó là một thành phần trong hỗn hợp khí. Theo định luật Dalton, tổng áp suất của hỗn hợp khí không phản ứng bằng tổng áp suất riêng phần của từng thành phần trong hỗn hợp. Điều này giúp xác định mức độ ảnh hưởng của từng loại khí trong môi trường không khí xung quanh.

Áp suất dư

Áp suất dư, hay còn gọi là áp suất tương đối, là áp suất tại một điểm trong chất lỏng hoặc chất khí khi so sánh với áp suất khí quyển xung quanh. Loại áp suất này thường được sử dụng để đánh giá và kiểm soát áp suất trong các hệ thống công nghiệp, như nồi hơi hay bình chứa khí nén.

Áp suất tuyệt đối

Áp suất tuyệt đối là tổng của áp suất khí quyển và áp suất dư tại một điểm nhất định. Đây là giá trị áp suất được đo khi lấy mốc là môi trường chân không tuyệt đối (0% áp suất khí quyển). Công thức tính áp suất tuyệt đối là:

Áp suất thẩm thấu

Áp suất thẩm thấu là lực sinh ra từ quá trình thẩm thấu – hiện tượng dung môi khuếch tán qua màng bán thấm từ vùng có nồng độ thấp sang vùng có nồng độ cao hơn. Mức áp suất này tỷ lệ thuận với nồng độ và nhiệt độ của dung dịch. Hiện tượng này đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh học và công nghệ xử lý nước.

Áp suất thủy tĩnh

Áp suất thủy tĩnh là áp suất do chất lỏng gây ra khi nó đứng yên. Loại áp suất này phân bố đồng đều theo mọi hướng trong chất lỏng và tỷ lệ thuận với độ sâu của chất lỏng. Đây là nguyên lý cơ bản trong thủy lực học, được ứng dụng rộng rãi trong thiết kế đập nước, bể chứa và các hệ thống liên quan đến chất lỏng đứng yên.

Các thiết bị đo áp suất được sử dụng phổ biến nhất hiện nay 

Đồng hồ đo áp suất cơ học

Đồng hồ đo áp suất cơ học là thiết bị phổ biến dùng để đo áp suất trong môi trường chất lỏng, khí, hơi, v.v. Loại đồng hồ này thường được lắp trực tiếp vào hệ thống máy móc hoặc đường ống dẫn để theo dõi và kiểm soát áp suất trong quá trình vận hành.

Một số loại đồng hồ đo áp suất thông dụng bao gồm:

• Đồng hồ đo áp suất tiêu chuẩn

• Đồng hồ đo áp suất mặt bích

• Đồng hồ đo áp suất chênh lệch

• Đồng hồ đo áp suất có dầu (giúp giảm rung lắc, tăng độ bền)

Cảm biến đo áp suất

Cảm biến đo áp suất là thiết bị điện tử có chức năng chuyển đổi tín hiệu áp suất thành tín hiệu điện. Cảm biến này thường được sử dụng trong các hệ thống tự động hóa, giúp giám sát và điều khiển áp suất một cách chính xác.

Ưu điểm của cảm biến áp suất là có thể lắp đặt tại những vị trí khó tiếp cận hoặc khó quan sát bằng mắt thường. Loại thiết bị này rất phổ biến trong các nhà máy sản xuất, nơi yêu cầu theo dõi áp suất liên tục để đảm bảo vận hành ổn định.

Cảm biến áp suất kết hợp đồng hồ điện tử

Đây là một dạng cảm biến áp suất tích hợp với màn hình hiển thị kỹ thuật số, giúp người dùng dễ dàng theo dõi và ghi chép số liệu áp suất theo thời gian thực.

Nhờ hiển thị kết quả dưới dạng số, thiết bị này giúp đọc kết quả nhanh chóng, chính xác và hỗ trợ việc phân tích dữ liệu đo lường một cách hiệu quả hơn.

Máy đo áp suất

Máy đo áp suất là thiết bị hiện đại sử dụng cảm biến áp suất làm đầu đo, sau đó chuyển đổi tín hiệu áp suất thành dữ liệu điện tử để hiển thị trên màn hình.

Những ưu điểm nổi bật của máy đo áp suất:

• Thiết kế nhỏ gọn, dễ sử dụng

• Kết quả đo chính xác, hiển thị nhanh chóng

• Tích hợp nhiều chế độ đo cho từng loại vật liệu

• Hỗ trợ chuyển đổi đơn vị đo linh hoạt

Đọc thêm: Data Center Cooling là gì? Giải pháp làm mát máy chủ hiệu quả

Những cách để tăng và giảm áp suất

Cách làm tăng áp suất

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

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

• Tăng diện tích bề mặt bị ép và giữ nguyên áp lực.

Cách làm giảm áp suất

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

• Giảm áp lực và giảm diện tích bề mặt bị ép.

• Giảm diện tích bề mặt bị ép và giữ nguyên áp lực.

Ý nghĩa của áp suất trong các lĩnh vực

Áp suất đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của đời sống, từ giáo dục, y tế đến hàng không, công nghiệp và kỹ thuật. Những ứng dụng phổ biến của áp suất có thể kể đến như trong trường học, bệnh viện, máy bay, máy nén khí cao áp, máy bơm rửa xe,...

• Áp suất trong bình nén khí: Giúp tích trữ và nén khí để cung cấp năng lượng cho các thiết bị hoạt động trong nhiều ngành nghề khác nhau như sửa chữa xe, rửa xe áp lực cao, chế biến thực phẩm, y tế, v.v.

• Ứng dụng trong sinh học: Nhờ có áp suất, rễ cây có thể hút nước và vận chuyển lên tận ngọn, giúp cây sinh trưởng và phát triển.

• Đo lường tốc độ dòng chảy và vận tốc bay: Áp suất cũng là yếu tố không thể thiếu trong việc xác định vận tốc của dòng chảy và máy bay, giúp điều chỉnh hoạt động của các phương tiện một cách chính xác.