Áp suất là gì? Cách tính và phân loại áp suất trong vật lý

Trong vật lý cơ bản, người ta định nghĩa áp suất là 1 loại lực áp dụng lên 1 đối tượng. Trong khi nhấm nháp đồ uống bằng ống hút, bạn có nhận thấy rằng bạn thực sự hút hết không khí ra khỏi ống hút không? Bởi vì khi nhâm nhi đồ uống, bạn thực sự đang áp dụng “Áp suất”. Nhưng thực sự áp suất là gì? Hãy cùng tham khảo những thông tin sau nhé.

1. Áp suất là gì?

Lượng lực tác dụng (lực đẩy) lên bề mặt trên một đơn vị diện tích được định nghĩa là áp suất. Nó cũng có thể được định nghĩa là tỷ số của lực đẩy trên diện tích mà lực đó tác dụng.

Ví dụ: Dùng búa để đóng 1 chiếc đinh nhọn thì dễ hơn dùng búa đóng chiếc đinh cùn. Điều này xảy ra là do diện tích ở cuối đinh nhọn nhỏ hơn diện tích ở cuối đinh cùn. Từ đó dẫn đến tăng áp suất làm búa đóng đinh nhọn dễ dàng hơn.

2. Công thức và đơn vị tính áp suất là gì?

Áp suất cơ bản được tính theo công thức: P = F/A

Trong đó:

• P: Áp suất (Pressure)
• F: Lực đẩy (Force)
• A: Diện tích (Area)

Đơn vị tính áp suất theo hệ đo lường SI là pascal (Pa) với 1 Pa = 1N/m2.

3. Các loại áp suất là gì?

Có 5 loại áp suất cơ bản bao gồm:

• Áp suất không khí
• Áp suất tuyệt đối
• Áp suất chênh lệch
• Áp suất tiêu chuẩn

Áp suất không khí 

Không khí trong khí quyển của trái đất được bao quanh bởi một lớp khí. Do đó không khí bao quanh trái đất này tạo ra một áp suất được gọi là áp suất không khí. Người ta đo lường được giá trị áp suất tại mực nước biển rơi vào 101.325 Pa.

Áp suất không khí được đo bằng cách sử dụng 1 biểu thủy ngân (do đó áp suất không khí còn được gọi là áp suất khí quyển). Nó cho biết chiều cao của cột thủy ngân bằng chính xác trọng lượng của cột khí quyển trên khí áp kế.

Nó có thể được biểu thị bằng một số hệ đơn vị khác nhau như milimét (hoặc inch) thủy ngân, pound trên inch vuông (psi), dyne trên centimet vuông, milibar (mb), hoặc kilopascal. Áp suất không khí giảm khi gần bề mặt Trái đất, với độ cao và tốc độ khoảng 3,5 milibar cho mỗi 30 mét.

Áp suất tuyệt đối 

Áp suất tuyệt đối là tổng của áp suất đo và áp suất khí quyển. Trong hầu hết các trường hợp, áp suất tuyệt đối trong chất lỏng không thể là số âm. Chất lỏng đẩy chứ không phải kéo, do đó áp suất tuyệt đối nhỏ nhất bằng 0. Một áp suất tuyệt đối âm là một lực kéo.

Giá trị đo áp suất hoặc áp suất tuyệt đối do khí, hơi hoặc chất lỏng tạo ra là giá trị áp suất được đo so với chân không. Áp suất chân không hoàn hảo được định nghĩa là áp suất bằng 0. Do đó nó là một tham chiếu cố định để đo áp suất tuyệt đối. Áp suất tuyệt đối có thể được đo bằng cách sử dụng cảm biến màng ngăn điện tử.

Một số ứng dụng áp suất tuyệt đối:

• Một ứng dụng cho cảm biến áp suất tuyệt đối là đo lường sự thay đổi áp suất khí quyển do sự thay đổi cao, thấp bởi các kiểu thời tiết tạo ra.
• Một ví dụ khác là xác định độ cao bằng cách đo sự thay đổi của áp suất trong môi trường xung quanh dưới dạng một hàm của độ cao. Tuy nhiên, cần có sự bù lại cho những thay đổi của áp suất tại mực nước biển theo khí áp để đo độ cao chính xác hơn.

Áp suất chênh lệch

Thực chất, áp suất chênh lệch chính là chênh lệch về trọng số áp suất giữa hai đối tượng có sẵn. Công tắc áp suất chênh lệch thường được sử dụng trong các ứng dụng nhằm tiết kiệm năng lượng để xác định thời điểm thiết bị không hoạt động như bình thường. Điều này cũng giúp bảo trì theo kế hoạch và các ứng dụng quan trọng về an toàn kỹ thuật.

Những ứng dụng có thể kể tới bao gồm:

• Xác định lưu lượng hô hấp trong các thiết bị y tế
• Phát hiện bộ lọc bị tắc trong quạt vắt
• Áp suất trong ống xả
• Áp suất trong bộ điều hòa không khí
• Áp suất khí gas

Áp suất tiêu chuẩn

Áp suất tiêu chuẩn là áp suất được đo so với áp suất khí quyển xung quanh. Loại áp suất này có thể được đo bằng cảm biến màng ngăn, trong đó một mặt của màng ngăn tiếp xúc với áp suất cần đo, trong khi mặt còn lại nằm trong cùng môi trường với áp suất khí quyển.

Khi đo áp suất tiêu chuẩn, cần lưu ý rằng số liệu đo được sẽ thay đổi theo sự thay đổi của áp suất khí quyển. Do sự thay đổi của các kiểu thời tiết, trừ khi chính điểm đo tiếp xúc với áp suất khí quyển xung quanh.

4. Ví dụ đơn giản về áp suất

1 trong những ví dụ cơ bản về áp suất có thể nhận thấy rõ là áp suất trong động tác sử dụng dao dể cắt trái cây. Thoạt nhiên, nếu dao được sử dụng bằng cách áp mặt dao lên trái cây, bạn chắc chắn không thể cắt ra. Bởi lẽ lực tác động lên trái cây đó đã được dàn rộng trên 1 diện tích bề mặt lớn.

Và đó là hiện tượng áp suất thấp. Nếu bạn xoay lưỡi dao để lưỡi cắt ép vào quả, lực tương tự sẽ được tác dụng trên một diện tích bề mặt nhỏ hơn nhiều (áp suất tăng lên rất nhiều), do đó bạn có thể cắt trái cây dễ dàng.

5. Lời kết

Như vậy, toàn bộ bài viết trên đây đã cung cấp tới các bạn những kiến thức về áp suất là gì cũng như các loại áp suất trong vật lý. Mong rằng bạn đọc đã nắm bắt được thông tin cơ bản và biết cách vận dụng áp suất trong đời sống thực tiễn.