Áp Suất Là Gì ? Áp Suất Khí Quyển – Áp Suất Chất Lỏng

Áp suất khí quyển, nồi áp suất, áp suất lốp xe máy, áp suất lốp xe ô tô, áp suất chân không … những thuật ngữ rất quen thuộc trong đời sống hằng ngày của chúng ta thường nghe thấy.

Thế nhưng không phải ai cũng biết áp suất là gì ? Trong khuôn khổ bài viết này mình sẽ chia sẻ các thuật ngữ áp suất một cách đơn giản nhất. Chúng ta cùng tìm hiểu nhé.

Áp Suất Là Gì ?

Khi lên google tìm kiếm với từ khoá “áp suất là gì “ cho ra hơn 46.000.000 lượt tìm kiếm thì phần lớn các bài viết đều là biên soạn lại nôi dung từ Wikipedia như sau :

Tiếng Anh áp suất là Pressure ký hiệu là P được định nghĩa một lực tác động trên một đơn vị diện tích – tác dụng theo chiều vuông góc với bề mặt vật thể ….

Trong vật lý áp suất định nghĩa : P = F/S

Trong đó :

F lực tác động

S : diện tích tiếp xúc

Bản thân tôi thì đọc các khái niệm này cảm thấy rất khó hiểu. Thậm chí bản thân làm nhiều năm trong ngành cũng cảm thấy khó hiểu bởi nó quá cao siêu dành cho nghiên cứu hoặc học tập.

 Tôi sẽ lấy một ví dụ minh hoạ cho dể hiểu.

Dùng một cái ấm nước đun sôi. Trước khi nước nóng thì hoàn toàn không có gì xảy ra. Nhưng khi nước sôi lên thì hơi nóng bắt đầu phun ra tại vòi của ấm nước.

Hơi nóng này chính là áp suất. Lò hơi cũng hoạt động theo nguyên lý này được gọi là áp suất hơi bão hoà.

Như vậy theo công thức trên thì : lực tác động vào một diện tích tiếp xúc mới là áp suất. trong trường hợp này thì sẽ tính như thế nào ?

Bằng một cách nào đó chúng ta vẫn nung nóng nước nhưng không cho áp suất thoát ra ngoài thì điều gì xảy ra ?

Tôi chắc chắn với bạn rằng tới một mức cực hạn chịu được của ấm nước thì nó sẽ nổ tại vị trí chịu nén thấp nhất.

Bởi lúc này áp suất bên trong rất lớn so với áp suất bên ngoài. Vậy áp suất bên ngoài khí quyển chúng ta là bao nhiêu hay không có áp suất ? Bạn có biết chưa ?

Cùng tìm hiểu tiếp nhé.

Áp Suất Khí Quyển

Áp suất khí quyển chính là áp suất không khí chúng ta đang hít thở hằng ngày còn được gọi là áp lực trong khí quyển trái đất.

Càng lên cao áp suất càng giảm. Điều này dể dàng nhận thấy khi chúng ta đi máy bay, khu vừa cất cánh sự chênh lệch áp suất làm chúng ta khó thở hơn , ù tai hơn, khó chịu hơn … bời chúng ta đang quen sống trong môi trường áp suất không khí 1 atmosphere.

1 atmosphere ( atm ) = 0.1 Mpa

1 atm = 1.01 bar

1 atm = 1.03 kg/cm2

1 atm = 1 013.25 mbar ( milibar )

1 atm = 10.33 mH20

1 atm = 760 mmHg

1 atm = 14.7 psi

….

Để hiểu rõ hơn về các đơn vị áp suất. Xem thêm tại : các đơn vị đo áp suất

Áp suất khí quyển còn được gọi là áp suất tương đối bởi nó được tính theo trọng lượng của không khí tác động lên bề mặt nước biển.

Để tao một cột mốc chung người ta so sánh áp suất chân không với áp suất tại bề mặt mực nước biển. Sư so sánh áp suất này còn được gọi là áp suất thuỷ tĩnh.

Tức là áp suất đo được so sánh với một điểm nào đó thì được gọi là thuỷ tĩnh. Thuỷ ở đây là nước, Tĩnh có nghĩa là cố định tại một vị trí nào đó.

Tóm lại : áp suất khí quyển bạn cần nhớ

• Tất cả các nơi trên trái đất này đều chịu áp suất khí quyển
• Không khí cũng có trọng lượng nên mọi vật trên trái đất này đều chịu áp lực của lớp không khí này gọi là áp suất khí quyển
• Áp suất khí quyển có nhiều đơn vị đo khác nhau như mmHg, atm, mH20, bar, psi …
• Càng lên cao áp suất khí quyển càng giảm – có nghĩa là càng lên cao áp suất càng thấp so với mặt đất.

Áp Suất Chất Lỏng

Bạn có biết tại sao ống nước thấp nhất lại phun mạnh nhất hay không ?

Tất cả dựa vào nguyên lý áp suất tác dụng lên bề mặt chất lỏng. Đây là chứng minh rõ rang nhất của việc càng lên cao áp suất càng giảm.

Tại vị trí thấp hơn nếu như không có một lực tác động nào mà để trong môi trường tự nhiên thì mực nước thấp nhất luôn luôn mạnh hơn so với các vị trí khác trong cùng một hệ quy chiếu.

Điều này dể dàng bắt gặp trong đời sống hằng ngày. Các bồn chứa nước sinh hoạt thường được đặt trên vị trí cao nhất trong nhà. Nếu không dùng bơm tăng áp thì :

• Tại lầu cao nhất tức gần nhất so với bồn chứa nước luôn luôn có áp lực nước yếu nhất.
• Ngược lại tại mặt đất, áp lực nước tại các vòi phun có áp lực rất mạnh so với các lầu ở giữa.

Nguyên lý này cũng được sử dụng trong đo áp suất chất lỏng trong công nghiệp. Cảm biến sẽ được đặt dưới đáy của các tank chứa.

Đựa vào áp lực nước tác dụng lên cảm biến từ đó chúng ta xác định được mức nước trong tank là bao nhiêu.

Một trong những phương pháp đo mức chất lỏng chính xác nhất sử dụng cảm biến mực nước công nghiệp,cũng dựa vào nguyên lý đo mực nước bằng cảm biến áp suất.

Áp suất thẩm thấu

Có bao giờ bạn nghe thuật ngữ thẩm thấu chưa ? để tìm hiểu áp suất thẩm thấu chúng ta cần tìm hiểu hiện tượng thẩm thấu trước.

Tôi sẽ lấy một ví dụ để cho bạn hình dung được hiện tượng thẩm thấu nó như thế nào. Chúng ta vào siêu thị xem một cái máy lọc nước theo công nghệ RO.

Các máy này hoạt động dựa vào các màng lọc có trong máy. Mỗi máy có 4-10 quả lọc cho các cấp độ lọc khác nhau từ lọc thô cho tới lọc tinh.

Khi cắm điện vào máy bơm nằm trong máy lọc nước sẽ đẩy nước cấp vào qua các màng lọc này. Các tạp chất sẽ được giữ lại bởi các màng lọc này.

Như vậy, hiện tượng thẩm thấu là sự dịch chuyển của nước từ nơi có nồng độ thấp qua nơi có nồng độ cao thông qua màng lọc.

Áp suất thẩm thấu cũng hoạt động dựa trên nguyên lý thẩm thấu này. Có thể hiểu đơn giản là áp suất hay áp lực trong hiện tượng thẩm thấu. Tức là lực đẩy của hiện tượng thẩm thấu thông qua màng.

Áp suất thẩm thấu cao hay thấp có thể hiểu là lực đẩy mạnh hay yếu. Áp suất càng cao lực đẩy các dung dịch qua màng mạnh hơn và ngược lại.

Trong công nghiệp hiện tượng thẩm thấu được dùng nhiều nhất trong hệ thống xử lý nước thải. Màng lọc bị dơ sẽ làm giảm lưu lượng nước đi qua đồng thời làm tăng công suất máy bơm.

Để hạn chế điều này chúng ta dùng cảm biến đo chênh áp để đo mức độ chênh áp giữa trước và sau màng lọc. Sự chênh áp càng lớn đồng nghĩa với lọc càng dơ và tới một giới hạn nào đó phải thay lọc mới để đảm bảo lưu lượng.

Áp suất Thuỷ Tĩnh

Áp suất thuỷ tĩnh đươc sử dụng hằng ngày trong đời sống của chúng ta nhưng thay vì đo áp suất trên mặt đất thì áp suất thuỷ tĩnh lại đo dựa vào cột nước mặt chất lỏng.

Áp suất thuỷ tĩnh tiếng Anh là Hydrotatic Pressure. Hiểu một cách đơn giản là đo dựa vào sự so sánh giữa áp suất tại vị trí đo so với bề mặt nước biển.

Đúng với tên gọi của nó :

• Thuỷ : mực nước ( biển )
• Tĩnh : bề mặt nước phải tĩnh lặng

Xuống càng sâu thì áp suất càng tăng so với bề mặt nước biển. Cứ 10m nước bằng 1 bar, càng xuống sâu thì áp suất càng tăng so với bề mặt nước biển 0 bar.

Dựa vào nguyên lý áp suất thuỷ tĩnh người ta có thể đo được mực nước ao, hồ,thuỷ điện, biển … bằng cách thả một đầu cảm biến xuống đáy khu vực cần đo.

Áp Suất Tuyệt Đối

Nếu bạn từng nghe các thuật ngữ áp suất :

• Áp Suất chân không
• Áp suất dư
• Vacuum – Áp suất âm
• Áp Suất tương đối

….. nhiều thuật ngữ khác. Tất cả đều có liên quan trong phần áp suất tuyệt đối này

Như chúng ta đã biết, áp suất chúng ta đang thở là 1 atm tức là áp suất tương đối. Khi càng lên cao áp suất càng giảm tới một giá trị 0 gọi là chân không.

Để tạo ra môi trường chân không chúng ta dùng các máy hút chân không hoặc dể dàng tìm thấy trên các hệ thống quạt hút.

Tôi từng gặp một người nghĩ rằng : dùng cảm biến áp suất tuyệt đối để đo cho chính xác áp suất trong đường ống nước. Tôi khẳng định luôn “nó sẽ luôn hiển thị lớn hơn áp suất đo được 1 bar “

Lý do : môi trường của chúng ta là 1 atm sẽ được cộng vào giá trị áp suất đo được.

Như vậy :

Áp suất tuyệt đối = Áp Suất Đo Được + Áp Suất Tương Đối ( 1 atm )

Áp suất tương đối còn được gọi là áp suất dư bởi tại môi trường tuyệt đối thì đo được 1 atm Như vậy các đồng hồ đo áp suất luôn luôn là đo tương đối.
Để đo tuyệt đối chúng ta phải dùng đồng hồ áp suất âm hay còn gọi là vacuum. Tuy nhiên, cảm biến áp suất thì có hai loại : cảm biến áp suất tuyệt đối và cảm biến áp suất tương đối.

Có tới hơn 90% chúng ta dùng cảm biến áp suất tương đối để đo và giám sát. Chỉ một vài trường hợp đặc biệt sử dụng cảm biến áp suất tuyệt đối.

Tóm lại, qua chia sẻ của mình tôi mong rằng mọi người sẽ có cái nhìn tổng thể hơn vể áp suất là gì cũng như các loại áp suất thường dùng : áp suất thuỷ tĩnh, áp suất tương đối, áp suất tuyệt đối, áp suất khí quyển …