Tìm hiểu áp suất là gì?

Hẳn ai cũng đã quen thuộc với thuật ngữ áp suất và bắt gặp nhiều ứng dụng khác nhau của áp suất trong tất cả các lĩnh vực của cuộc sống từ công nghiệp, xây dựng cho đến dân dụng… Tuy nhiên không phải ai cũng nắm rõ áp suất là gì? Công thức tính áp suất ra sao? Có những loại áp suất nào phổ biến trong cuộc sống? Để hiểu rõ hơn về đại lượng này, mời các bạn cùng chúng tôi đi tìm hiểu thông qua bài viết dưới đây nhé!

Áp suất là gì?

Khái niệm áp suất

Áp suất có tên tiếng anh là Pressure, ký hiệu bằng chữ P. Là đại lượng được tính bằng giá trị tỉ số giữa lực tác động theo hướng vuông góc lên một bề mặt với diện tích của bề mặt đó.

Hiểu một cách đơn giản hơn Áp suất là Lực + diện tích + góc vuông có nghĩa là khi một nguồn lực tác động vuông góc với một bề mặt diện tích nhất định.  Đặc biệt diện tích càng hẹp thì áp suất càng mạnh.

• Ví dụ như:

Khi ta dùng hơi thổi vào quả bóng có nghĩ là ta đã tác động một lượng khí va vào mặt diện tích phía trong của quả bóng. Đó chính là áp suất và hơi càng nhiều thì áp suất càng lớn và quả bóng càng căng ra trường hợp này ta gọi đó là Áp Suất khí.

Khi ta đổ nước vào một quả bóng cũng vậy lượng nước tác động vào mặt bên trong tạo ra áp suất làm căng quả bóng lên trường hợp này ta gọi đó là áp suất lỏng.

Tuy nhiên ở ví dụ này quả bóng có độ co giản nên chúng ta dễ dàng nhận biết được độ tăng giảm cuả áp suất. Còn khi muốn đo chính xác áp suất của các hệ thống đường ống trong các nhà máy thì chúng ta phải sử dụng đến các loại đồng hồ đo áp hay các loại cảm biến áp suất thì mới có thể đo được chính xác dòng lưu chất trong đường ống là bao nhiêu.

Xem thêm: Áp suất khí quyển là gì?

Công thức tính áp suất

Ngày nay, công thức tính áp suất sẽ được áp dụng như sau:

P=F/S

Trong đó:

• P: Là áp suất
• F: Là áp lực tác động lên diện tích mặt bị ép, đơn vị là N.
• S: Là diện tích mặt bị ép, đơn vị m2
• Pa: Đơn vị đo, Pascal.

Ý nghĩa của áp suất

Áp suất có vai trò vô cùng to lớn trong cuộc sống hiện nay. Chúng ta có thể thấy, trong quá trình vận hành, do có sự chênh lệch áp suất giữa phía dưới và phía trên của cánh máy bay. Khi đó lực nâng sẽ được tạo ra lực để nâng máy bay.

Pressure trong các bình nén khí sẽ giúp nén lượng khí lại để phục vụ cho quá trình vận hành của các thiết bị trong nhiều lĩnh vực như sửa chữa xe, máy bơm rửa xe, máy nén khí chế biến thực phẩm, y tế,…

Trong lĩnh vực sinh học, Pressure cũng có ý nghĩa vô cùng lớn. Nhờ có áp suất mà rễ cây có thể vận chuyển được nước lên tận trên ngọn cây. Cũng nhờ áp suất mà tránh được việc teo hồng cầu khi sử dụng những dung dịch đẳng trương,…

Ngoài ra để có thể xác định được tải ròng trên bức tường ống, áp suất động thì chúng ta cần đo được áp suất. Bên cạnh đó, để đo được tốc độ bay cũng như tốc độ của dòng chảy thì chúng ta cũng không thể thiếu được áp suất.

Tuy nhiên, việc áp suất lớn sinh ra từ các vụ nổ sẽ tác dụng lực mạnh lên mọi vật xung quanh khiến hủy hoại môi trường sinh thái cũng như ảnh hưởng tới sức khỏe con người.

Từ định nghĩa Pressure và các vận dụng ở trên có thể thấy rằng áp suất là một đại lượng vật lý không chỉ có ý nghĩa trên giấy giấy tờ hay trong công thức mà nó còn có ứng dụng và tác động rất lớn đến thực tiễn đời sống. Cụ thể hơn chúng ta cùng nhau đi tìm hiểu xem Pressure có những loại nào phổ biến hiện nay và công thức tính các loại áp suất này thế nào ở phần tiếp theo nhé.

So sánh áp lực và áp suất

Đặc điểm	Áp lực (FA)	Áp suất (p)
Định nghĩa	Lực tác tác động trực tiếp lên một vật thể	Độ lớn của áp lực tác dụng lên một đơn vị diện tích
Công thức	FA = F/S	p = F / S
Đơn vị đo	Newton (N)	Pascal (Pa), N/m², atm, mmHg
Bản chất	Đại lượng vectơ	Đại lượng vô hướng
Tính chất	Độ lớn, phương và chiều	Chỉ có độ lớn
Cách đo	Dùng lực kế	Dùng các dụng cụ đo: Đồng hồ đo áp suất, cảm biến áp suất…
Ví dụ	Khi bơm xe đạp	Áp suất nước tác dụng lên đáy bể
Vai trò	Dùng để tạo ra lực đẩy, lực kẹp, lực nâng	Dùng trong nhiều lĩnh vực như kỹ thuật, khí tượng thủy văn, y học

Như vậy áp lực và áp suất có liên quan mật thiết với nhau nhưng lại là 2 đại lượng khác nhau. Trong khi áp lực là đại lượng thể hiện tổng lực tác dụng lên 1 diện tích, thì áp suất là đại lượng thể hiện độ lớn của áp lực trên 1 đơn vị diện tích.

Các loại áp suất phổ biến và Công thức tính từng loại

Áp suất chất lỏng và áp suất chất khí

*Khái niệm

Sở dĩ áp suất chất lỏng và chất khí được liệt kê chung bởi 2 loại Pressure này có tính chất tương tự nhau.

Áp suất chất lỏng chính là lực tác động trên một đơn vị diện tích của bề mặt chất lỏng và được tính bằng cách chia lực tác động lên bề mặt cho diện tích của bề mặt. Nói cách khác, áp suất chất lỏng là lực nén của chất lỏng được truyền trong đường ống. Khi lực nén chất lỏng càng lớn thì áp suất càng mạnh, ngược lại khi lực đẩy và lực nén yếu thì áp suất thấp. Các loại chất lỏng ở đây có thể là nước, dầu…

Đối với chất khí cũng tương tự như vậy, khi luồng khí được di chuyển bên trong đường ống có áp lực di chuyển càng nhanh và mạnh thì áp suất càng cao. Ngược lại, dòng khí di chuyển chậm chứng tỏ áp suất yếu.

• Ví dụ áp suất chất lỏng

Phanh là một hệ thống đảm bảo an toàn trên xe, giúp giảm tốc độ và dừng lại theo ý muốn của người điều khiển. Loại phanh cơ bản nhất là phanh chính, hay còn gọi là phanh thủy lực. 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. Tiếp theo, lực phanh sẽ được truyền tới bánh xe dưới dạng lực ma sát. Đồng thời, bánh xe cũng sẽ truyền lực đó xuống tới mặt đường dưới dạng ma sát giúp xe dừng lại.

• Ví dụ áp suất chất khí

Khi ta dùng bơm xe đạp đẩy một lực hơi mạnh vào một quả bóng bay; lúc này lượng khí va vào thành quả bóng làm cho quả bóng căng phồng ra. Đây chính là một áp lực khí hay còn gọi là áp suất khí

Áp suất chất lỏng bình thông nhau là áp suất đo được từ 2 bình gắn vào nhau thông qua một đường ống hoặc nhiều đường ống; chất lỏng ở 2 bình thông nhau luôn đứng yên và có chung một chiều cao h

*Công thức tính áp suất chất lỏng và áp suất chất khí

P = d.h

Trong đó:

• P: là áp suất đáy cột chất lỏng, chất khí đo bằng (Pa)
• d: là trọng lượng riêng của chất lỏng, chất khí đó đơn vị là N/m2
• h: là chiều cao của cột chất lỏng, chất khí (m)

Lưu ý: Về đơn vị, p được tính bẳng N/m3, h tính bẳng m. Công thức này cũng được áp dụng cho một điểm bất kì trong lòng chất lỏng, chiều cao h của cột lỏng cũng là độ sâu của điểm đó so với mặt thoáng. Từ đây có thể suy ra một chất lỏng đứng yên, Pressure tại những điểm trên một mặt phẳng ngang có độ lớn như nhau.

Áp suất chất rắn

*Khái niệm

Áp suất được gây 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.

* Công thức tính áp suất chất rắn:

P = F/S

Trong đó:

• P: là áp suất có đơn vị đo là (N/m2), (Pa), (Bar), (mmHg), (Psi)
• F: là lực tác động vuông góc lên bề mặt ép (N)
• S: là diện tích bề mặt bị ép (m2)

Ngày này áp suất chất rắn đang được ứng dụng khá phổ biến trong cuộc sống:

• Trong công trình xây dựng, đóng cọc vào đất nền.
• Trong lĩnh vực y tế, chúng được ứng dụng trong hô hấp nhân tạo
• Trong ẩm thực, dao cũng là một ứng dụng quan trọng của áp suất chất rắn.

Áp suất riêng phần

*Khái niệm

Áp suất riêng phần là áp suất của 1 chất khí khi nó là một thành phần trong hỗn hợp khí, nếu giả thiết rằng 1 mình khí đó chiếm toàn bộ thể tích của hỗn hợp.

Khái niệm áp suất riêng phần xuất hiện trong định luật Dalton. Theo 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 giữ 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. Cách điều chỉnh được thực hiện bằng cách dùng định luật Dalton về áp suất riêng phần.

*Công thức tính áp suất riêng phần

pi = xip

Trong đó:

• pi: là áp suất riêng phần
• xi: là phần mol xi của cấu tử i trong hỗn hợp khí
• p: là áp suất toàn phần

Áp suất dư

* Khái niệm

Áp suất dư (hay còn gọi là áp suất tương đối) là Pressure 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: là áp suất tuyệt đối,
• pa: là áp suất khí quyển.

Lưu ý: Nếu chất lỏng đứng yên:

Pdu= yh

Trong đó:

• y: là trọng lượng riêng của chất lỏng,
• h: là chiều sâu của điểm đang xét tính từ mặt thoáng của chất lỏng.

Áp suất tuyệt đối

* Khái Niệm

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, nó được tính bằng tổng áp suất tương đối và áp suất khí quyển.

* Công thức tính áp suất tuyệt đối

p=pa+pd

Trong đó:

• pd: là áp suất tuyệt đối
• pa: là áp suất dư
• p : là áp suất khí quyển

Áp suất thẩm thấu

* Khái niệm

Để hiểu được khái niệm và định nghĩa áp suất thẩm thấu là gì, chúng ta cần hiểu về khái niệm của hiện tượng thẩm thấu. Vậy hiện tượng thẩm thấu là gì? Thẩm thấu được hiểu là sự chuyển dịch của dung môi từ những dung dịch có nồng độ thấp sang những dung dịch có nồng độ cao hơn. Sự dịch chuyển sẽ được thông qua màng. Mục đích chính cùa thẩm thấu tức là sự trung hòa để cân bằng dung dịch.

Áp suất thẩm thấu được hiểu là lực đẩy trong hiện tượng thẩm thấu. Tức là Pressure gây nên bởi hiện tượng các phân tử dung môi khuếch tán một chiều qua màng thẩm thấu từ dung môi sang dung dịch( hoặc từ dung dịch có nồng độ thấp sang dung dịch có nồng có nồng đọ cao hơn).

Áp suất thẩm thấu của một dung dịch tỉ lệ thuận với nồng độ cũng như nhiệt độ của dung dịch đó.

• Ví dụ.

Ta có 2 ly nước. 1 ly cho 1 gam muối và 1 ly cho 5 gam muối. Quấy tất cả lên ta sẽ có 1 ly nước muối vừa mặn và 1 ly rất mặn

Ta đổ dồn 2 ly lại làm 1. Lúc này sự thẩm thấu của nước muối loãng sẽ tác động lên nước đặc tạo thành một thể trung hòa cân bằng. Và đó chính là áp suất thẩm thấu

Hoặc một cái cây chẳng hạn. Sau khi ta đổ nước xuống gốc; thông qua quy trình thẩm thấp qua lớp màng từ rễ thân tới ngọn giúp dòng chất lỏng ta đổ xuống lan tỏa cung cấp nước khắp thân cây.

* Công thức tính áp suất thẩm thấu

Trong vật lý học, áp suất thẩm thấu được tính theo công thức:

P = R*T*C

Trong đó:

• P: là ký hiệu của áp suất thẩm thấu và được tính theo đơn vị atm
• R: là hằng số và R= 0,082
• T: là nhiệt độ tuyệt đối, T = 273 + toC
• C: là nồng độ dung dịch, đơn vị là gam/lít

Áp suất thủy tĩnh

* Khái niệm

Áp suất thủy tĩnh hay còn gọi là áp suất tĩnh hiểu nôm na là áp suất tạo ra khi chất lỏng hay chất khí đứng yên. Nó chính là áp suất tại 1 vị trí cố định trong hệ thống.

Áp suất tĩnh được đo bằng các thiết bị như pressure gauge hay barometer.

Áp suất tĩnh là một tham số quan trọng trong nhiều lĩnh vực như kỹ thuật, khí động học hay HVAC…

*Công thức tính áp suất tĩnh

Công thức tính áp suất tĩnh (P) trong một chất lỏng được mô tả như sau:

P =ρ⋅g⋅h

Trong đó:

• P: Áp suất tĩnh (Pa)
• ρ: Mật độ của chất lỏng (kg/m³)
• g: Gia tốc trọng trường (9.81 m/s²)
• h: Chiều cao cột chất lỏng (m)

Từ công thức trên ta có thể thấy rằng áp suất tĩnh tỷ lệ thuận với mật độ và chiều cao của chất lỏng.

Áp suất động

*Khái niệm

Áp suất động (dynamic pressure) là Pressure được tạo ra bởi chuyển động của chất lỏng hay chất khí. Như vậy nếu áp suất tĩnh tính đến áp suất ở trạng thái nghĩ, thì áp suất động lại tính đến tác động chuyển động của chất lỏng.

Áp suất động bị ảnh hưởng bởi mật độ của chất lỏng và bình phương vận tốc của nói. Khi vận tốc chất lỏng tăng, áp suất động cũng tăng theo.

Áp suất động là một thông số quan trọng trong các ứng dụng khác nhau như khí động hocjm thủy lực hay động lực học chất lỏng…Nó được đo bằng các thiết bị như pitot tube hay các cảm biến động.

*Công thức tính áp suất động

P = (1/2) * ρ * v^2

Trong đó:

• P: Là áp suất động
• p: Là khối lượng riêng của chất lưu
• v: Là vận tốc của chất lưu.

Các đơn vị đo áp suất phổ biến và cách thức quy đổi

Các đơn vị đo áp suất phổ biến

 Đơn vị Pa

Pa là kí hiệu quả Pascal, một đơn vị đo Pressure nằm trong hệ thống đo lường quốc tế (SI). Đơn vị này được đặt theo tên của nhà toán học và vật lý nổi tiếng người pháp Blaise Pascal.

Pa là đơn vị đo áp suất được sử dụng khá phổ biến hiện nay, đặc biệt là tại châu Á. Chúng được sử dụng rộng rãi trong xây dựng, trong sản xuất công nghiệp…

Đơn vị Kpa

Kpa là viết tắt của từ Kilopascal, đây là một đơn vị đo Pressure được quy đổi từ đơn vị Pascal (Pa) nhằm tránh tính trạng phức tạp và vất vả trong ghi chế bởi những số 0. 1KPa = 1000Pa.

Đơn vị kpa được sử dụng phổ biến ở nhiều quốc gia trên thế giới đặc biệt là Hoa Kỳ. Đơn vị này thường được sử dụng trong các hệ thống cấp thoát nước, hệ thống thông gió hay ngành xây dựng.

Đơn vị Bar

Bar cũng là đơn vị đo áp suất nhưng không phải là đơn vị của hệ thống đo lường quốc tế (SI). Tuy nhiên chúng là được sử dụng phổ biến ở các nước châu Âu như Anh, Pháp, Đức…

Bar còn được biến đổi thành các đơn vị đo nhỏ hơn hay lớn hơn như Kbar, mbar để đo áp suất khí nén hay chân không…1 Bar = 100 000 Pa

Đơn vị Mpa

Mpa là kí hiệu của Mage Pascal, đây thực chất là tiền tố kết hợp với đơn vị áp suất Pascal và cũng là đơn vị đo áp nằm trong hệ thống đo lường quốc tế (SI).

MPa là một đơn vị của Pascal nhưng có giá trị lớn hơn rất nhiều, chúng thường được dùng trong các loại đồng hồ đo áp suất khí nén, áp suất lò hơi, áp suất thủy lực…

Đơn vị PSI

PSI là viết tắt của cụm từ “Pound per Square Inch”, đây là đơn vị thường được sử dụng phổ biến trong hệ thống đo lường Mỹ. 1 psi tương đương với áp suất tạo ra bởi 1 pound lực tác động lên 1 inch vuông, xấp xỉ 6894.76 Pascal.

Chúng ta dễ dàng bắt gặp đơn vị đo này trên các thiết bị đo Pressure như đồng hồ đo áp, cảm biến áp suất có nguồn gốc từ châu Âu hay Mỹ.

Trên đây là một số đơn vị đo Pressure phổ biến, đến đây ta có thể thấy:

• Đa số các quốc gia châu Á sẽ ưu tiên sử dụng các đơn vị: Mpa, Kpa, Pa
• Các quốc gia châu Âu thường sử dụng Bar, Kg/cm2.
• Còn các quốc gia châu Mỹ thường sử dụng đơn vị đo: Psi, Kpsi

Cách thức đổi đơn vị áp suất

Mặc dù đơn vị đo của áp suất là Pa, nhưng chúng ta vẫn dễ bắt gặp những chiếc máy rửa xe có ghi là Psi, máy nén khí là Bar,… Sở dĩ có chuyện như vậy là vì Pa có giá trị khá nhỏ vậy nên mọi người đổi sang các đơn vị đo khác.

Tùy vào từng khu vực mà sẽ sử dụng đơn vị đo áp suất khác nhau. Ở châu Âu sử dụng đơn vị Bar, Psi được sử dụng nhiều ở châu Mỹ, châu Á thì đa phần là Pa. Trong khi đó, ở nước ta do nhập khẩu nhiều máy móc đến từ nhiều khu vực khác nhau nên sử dụng đầy đủ các đơn vị đo kể trên. Để có thể thấy được sự tương quan giữa các đơn vị với nhau mình xin cung cấp đến các bạn bảng chuyển đổi đơn vị giữa các kí hiệu khác nhau.

Bảng chuyển đổi đơn vị áp suất

Ví dụ : Nhìn vào bảng chúng ta sẽ có 1 Pa = 1 N/m2  = 10−5 bar  = 10,197×10−6 at  = 9,8692×10−6 atm,…

Một số cách để làm tăng và giảm áp suất

* Cách để làm tăng áp suất

Qua các công thức tính áp suất trên cho thấy mỗi loại áp suất khác nhau sẽ phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau. Do đó, để thay đổi các loại Pressure cụ thể, chúng ta cần thay đổi ( tăng hoặc giảm) các biến số phụ thuộc trong công thức.

• Tăng áp lực tác động đồng thời giữ nguyên diện tích bề mặt bị ép
• Tăng lực tác động vuông góc, đồng thời 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

Có cách tăng thì sẽ có cách giảm. Và chúng ta có 3 cách giảm áp lực như sau:

• Giảm áp lực tác động và giữ nguyên diện tích bề mặt bị ép
• Giảm áp lực đồng thời giảm luôn cả diện tích bề mặt bị ép
• Giữ nguyên áp lực và giảm diện tích bề mặt bị ép.

Áp suất hiện nay có thể được bắt gặp ở rất nhiều nơi: trường học, công ty, bệnh viện, nhà máy… Qua đó cho thấy được tầm vai trò quan trọng của Pressure trong đời sống con người. Việc đo áp suất khí nén, áp suất thủy lực rất quan trọng trong các dụng cụ phục vụ cho lĩnh vực công nghiệp.

Vì vậy để đo được Pressure đúng nên để áp suất ở điều kiện tiêu chuẩn, tránh gây ra những trường hợp quá áp làm cháy nổ, ảnh hưởng đến con người và cảnh quan xung quanh. Để làm được điều đó, việc hiểu rõ được các loại Pressure cũng như công thức tính của từng loại là hết sức cần thiết và quan trọng.

Trên đây là khái quát thông tin về Pressure cũng như một số loại áp suất. Van nhập khẩu hy vọng những thông tin này sẽ giúp quý vị có thể ứng dụng vào đời sống. Mọi thông tin chi tiết khác về Pressure cũng như các thiết bị dùng để đo áp suất, Quý khách có thể liên hệ trực tiếp Hotline 0969 103 458 của chúng tôi để được nghe tư vấn chi tiết nhất từ các chuyên gia.

Cập nhật lúc 10:42 – 06/01/2025