[Định nghĩa] [Công thức tính] Áp suất & bài tập tham khảo

I. ÁP SUẤT LÀ GÌ?

Định nghĩa: là một đại lượng vật lý, là lực trên một đơn vị diện tích tác dụng theo chiều vuông góc lên bề mặt vật thể xác định.

Kí hiệu: P.

II. ĐƠN VỊ CỦA ÁP SUẤT?

Theo hệ SI, áp suất có đơn vị đo là Newton/mét vuông (N/m²) hay Pascal (Pa).

⇒ 1 Pa = 1 N/m².

Thông thường đơn vị đo áp suất được dùng là Kilopascal (kPa): 1kPa = 1000 Pa.

Ngoài ra còn tùy thuộc vào máy móc và khu vực khác nhau sẽ có các đơn vị đo áp suất khác nhau như: Bar, Atmosphere (atm), Psi, Torr,...

III. CÁC LOẠI ÁP SUẤT 

Có 6 loại áp suất thường gặp nhất là: Áp suất chất rắn, chất lỏng và chất khí, Áp suất dư (Áp suất tương đối),  Áp suất riêng phần,...

1. Áp suất chất rắn

Áp suất chất rắn xuất hiện khi chất rắn có áp lực tác động lên một bề mặt diện tích nhật định. 

Chú ý: áp lực chất rắn chỉ tác dụng lên vật tại bề mặt tiếp xúc.

Áp suất chất rắn thường được ứng dụng trong xây dựng công trình ở những công đoạn đóng cọc, đổ tầng hoặc sử dụng trong y tế hay chế biến thực phẩm.

Công thức tính áp suất chất rắn bằng thương của lực tác động vuông góc lên bề mặt diện tích nhất định và diện tích bề mặt đó.

\(P= \frac{F}{S}\)

Trong đó:

• P: Áp suất của chất rắn.
• F: Lực tác động vuông góc lên bề mặt diện tích nhất định.
• S: Diện tích bề mặt chịu tác động.

2. Áp suất chất lỏng và chất khí

Áp suất của chất lỏng là lực đẩy của chất lỏng dịch chuyển ở bên trong đường ống, trong đó chất lỏng có thể là nước lạnh, nước nóng, dầu, nhớt, … Nếu lực đẩy của dòng chất lỏng càng lớn thì áp suất cản càng lớn, ngược lại lực đẩy chất lỏng càng nhỏ thì áp suất càng nhỏ.

Áp suất của chất khí là luồng khí di chuyển ở bên trong đường ống, trong đó chất khí có thể là khí nén, gas, hơi, … Nếu dòng khí di chuyển càng nhanh thì áp lực càng lớn, ngược lại dòng khí di chuyển càng chậm thì áp lực càng nhỏ.

Công thức tính áp suất chất lỏng và chất lỏng sẽ tương tự nhau sẽ bằng tích của trọng lượng riêng của khí nén/chất lỏng với chiều cao của cột chất khí/lỏng:

P = d. h

Trong đó:

• P: Áp suất ở đáy của cột chất khí hoặc chất lỏng.
• d: Trọng lượng riêng của chất khí hoặc chất lỏng.
• h: Chiều cao của cột chất khí hoặc chất lỏng.

3. Áp suất riêng phần

Áp suất riêng phần là áp suất của một chất khí hình thành trong thành phần hỗn hợp khí.

Công thức của áp suất riêng phần chất khí đó bằng tích phần mol của chất khí đó trong hỗn hợp cần tính với áp suất toàn phần.

\(P_i= x_i.P\)

Trong đó:

• \(P_i\): Áp suất riêng phần khí i.
• \( x_i\): Phần mol của khí i trong hỗn hợp khí cần tính.
• P: áp suất toàn phần.

4. Áp suất dư (Áp suất tương đối)

Áp suất dư hay áp suất tương đối là áp lực tại một điểm bên trong chất thủy lực, chất khí hoặc chất lỏng, được xác định thông qua việc lấy mốc áp suất khí quyển ở các khu vực xung quanh.

Công thức áp suất dư như sau:

\(P_d=P-P_a\)

Trong đó:

• P: áp suất tuyệt đối.
• \(P_d\): Áp suất dư.
• \(P_a\): Áp suất khí quyển.

IV. ỨNG DỤNG CỦA ÁP SUẤT

Áp suất có vai trò vô cùng quan trọng trong nhiều ngành nghề cũng như các lĩnh vực khác nhau, góp phần nhằm đảm bảo cho sản xuất, các quá trình vận hành được diễn ra thật trôi chảy, bình thường. Ví dụ như:

• Trong công nghiệp sản xuất: Áp suất là đơn vị không thể thiếu cho sản xuất cơ điện, trong hóa lọc dầu hay chế biến thực phẩm hay trong xử lý nước thải,…
• Đối với y tế: Áp suất là nguồn cung cấp chân không phục vụ cho các lĩnh vực như phẫu thuật, khám bệnh hay các nguồn cung khí oxy cho người bệnh,…
• Các loại áp suất cùng các thiết bị đo áp suất là thiết bị cần thiết trong các ngành sản xuất nhằm cung cấp đủ áp suất cũng như theo dõi đo áp suất để có thể có những điều chỉnh phù hợp với nhà máy sản xuất.

V. BÀI TẬP ÁP DỤNG CÔNG THỨC

Ví dụ: Tính áp suất của xe tăng lên trên mặt đường nằm ngang, biết rằng trọng lượng của xe là 340000N và diện tích tiếp xúc của các bản xích với mặt đất là 1,5 m².

Lời giải tham khảo:

Áp suất của xe tăng lên trên mặt đường là:

\(P= \frac{F}{S}= \frac{340000}{1,5}/\) 

≈ 226667 (N/m²)