Đại lượng vật lý áp suất được sử dụng khi chúng ta còn ngồi trên ghế nhà trường. Đơn vị đo hay công thức dùng cho áp suất chất lỏng hoặc chất khí luôn gắn liền với đời sống con người từ thời xa xưa. Vậy, đứng trên cương vị của một kỹ sư hay nhân viên ngành công nghiệp thì bạn đã biết về áp suất là gì? Công thức tính áp suất là gì? Các đơn vị đo và chuyển đổi áp suất? Cùng tìm hiểu ngay nhé.
Áp suất là gì?
Áp suất là độ lớn mà áp lực tác động trên một diện tích có phương vuông góc xuống bề mặt vật chất bị tác động lực.
Áp suất [Pressure] được kí hiệu là P trong vật lú học. Đối với hệ SI, đơn vị áp suất tính bằng N/m2, hay Pascal [Pa].
Minh họa: 1 pa có giá trị xấp xỉ một tờ tiền đô la tác dụng lực lên một mặt bàn vậy. Đơn vị đo: 1 KPa = 1000 Pa.
Công thức tính áp suất là gì?
Công thức tính áp suất chất lỏng
Áp suất chất lỏng là áp suất tồn tại ở một số điểm bên trong chất lỏng. Ví dụ, dòng chảy trong kênh hở như bề mặt đại dương hoặc bể bơi, dòng chảy trong ống dẫn nước.
Trong chất lỏng nói chung, áp suất nước sẽ được truyền đi theo mọi phương. Phương trình Bernoulli cho phép xác định áp suất ở điểm bất kỳ trong chất lỏng. Vì thế, công thức viết giữa điểm a và điểm b trong một hệ thống được thực hiện như sau: Pa/V + v2a/2g + za = Pb/V + v2b/2g + zb
Công thức tính áp suất chất lỏng: p = d.h
Công thức tính áp suất chất khí
Ta có phương trình: F = P/S
Trong đó:
+ F là lực tác động lên bề mặt
+ P là áp suất
+ S là diện tích mà lực tác động
Công thức tính áp suất thẩm thấu
Áp suất thẩm thấu xuất hiện khi lực đẩy có hiện tượng thẩm thấu. Áp suất này tỉ lệ thuận với các đơn vị nồng độ, nhiệt độ, dung dịch.
Công thức tính: P = R*T*C
Trong đó:
+ P là áp suất thẩm thấu, đơn vị đo atm.
+ R là hằng số cố định, giá trị 0,082.
+ T là nhiệt độ tuyệt đối, nhiệt độ T = 273 + t oC.
+ C là nồng độ dung dịch được phân li.
Áp suất thủy tĩnh
Áp suất thủy tính là áp suất sử dụng khi chất lỏng ở trạng thái cân bằng, không xảy ra các dao động trong chất lỏng.
Công thức tính: P = Po + pgh
Trong đó:
+ P là khối lượng riêng, đơn vị đo kg/m3.
+ Po là áp suất của khí quyển.
+ g là gia tốc trọng trường.
+ h là chiều cao từ đáy đến mặt tĩnh chất lỏng.
Áp suất riêng phần
Áp suất riêng phần là áp suất tính cho môi trường khí, nếu như lượng khí chiếm toàn bộ thể tích ở trong hộp.
Công thức tính: pi = xi.p
Trong đó:
+ pi là áp suất riêng phần.
+ xi là phần mol trong toàn bộ hỗn hợp khí.
+ p là áp suất toàn phần.
Áp suất dư
Áp suất dư là áp suất tính tại một thời điểm mà chất lỏng hoặc chất khí được lựa chọn làm mốc.
Công thức tính: Pd = P – Pa
Trong đó:
+ Pd: áp suất tương đối
+ P là áp suất tuyệt đối
+ Pa là áp suất khí quyển
Áp suất tuyệt đối
Áp suất tuyệt đối là tổng của áp suất tương đối + áp suất khí quyển.
Công thức tính: P = pa + pd
Trong đó:
+ P là áp suất tuyệt đối
+ pa là áp suất tương đối
+ pd là áp suất khí quyển
Ví dụ về công thức tính áp suất:
Một lọ hoa có khối lượng 500g được đặt trên bàn. Tính áp suất mà lọ hoa tác dụng lên mặt bàn, biết đáy bình hoa là hình tròn có đường kính bằng 5cm.
Thực hiện:
Đổi đơn vị đo: 500 g = 0,5 kg; 5 cm = 0,05 m.
Áp lực sinh ra do trọng lượng của lọ hoa tác dụng lên mặt bàn bằng:
F = P = 10.m = 10.0,5 = 5 [N].
Diện tích đáy của bình hoa chính là diện tích mặt bị ép:
S = p.r2 = p.0,052 » 7,85.10-3 [m2]
Áp suất mà lọ hoa tác dụng lên mặt bàn là:
P = F/S = 5/[7,85.10-3] 637 [Pa]
Đơn vị đo áp suất là gì?
Những đơn vị đo áp suất được sử dụng nhiều nhất hiện nay như: Pa [pascal]; atm [atmosphere]; torr [torr]; psi [pound/ inch vuông].
Một vài cách để tăng giảm áp suất theo yêu cầu như:
+ Tăng hoặc giảm áp lực tác động đến bề mặt nhưng vẫn giữ nguyên diện tích bề mặt nhận lực.
+ Tăng hoặc giảm lực tác động theo phương vuông góc, đồng thời giảm cả điện tích và bề mặt tác động.
+ Tăng giảm diện tích bề mặt nhận lực nhưng giữ nguyên áp lực tác dụng.
Quy đổi các đơn vị đo áp suất
Áp suất ứng dụng trong công nghiệp ra sao?
Trong ngành cơ điện, ngành công nghiệp thì thiết bị đo áp suất là không thể thiếu. Ứng dụng trong ngành công nghiệp sản xuất, nhà máy, xí nghiệp, lọc hóa dầu, chế biến lương thực và chế biến thực phẩm có đồng hồ đo áp suất. Thiết bị đo áp suất hỗ trợ đo giá trị áp suất chất lỏng hoặc chất khí bằng nhiều đơn vị đo khác nhau.
Tùy theo môi trường làm việc mà lắp đặt thiết bị đo áp suất khác nhau, bao gồm: đo áp suất nước, đo áp suất nhiên liệu đốt, đo áp suất khí gas, tính áp suất hóa chất hoặc chất lỏng khác.
Dải đo và tính toán áp suất nằm trong khoảng từ 0 bar đến 1000 bar. Bên cạnh đó, để đáp ứng nhu cầu sử dụng thì áp suất đo cho hệ thống nước hoặc khí nén có dải đo lên đến hơn 1000 bar.
Các máy đo áp suất thường gặp
Đồng hồ đo áp suất là thiết bị đo chuyên sử dụng để đo giá trị áp suất cho hệ thống chất lỏng, chất khí, hơi. Phương pháp đo áp suất đơn giản khi áp lực nước sẽ tác động lên hệ thống chuyển động gắn trong đồng hồ. Thông qua những bánh răng sắp xếp theo dây chuyền thì đồng hồ chỉ tới dải áp suất trên mặt thiết bị đo. Sau đó hiển thị cho chúng ta biết mức áp suất trên màn hình hiển thị hoặc hệ thống.
Thông thường, người ta sử dụng đồng hồ đo áp suất để kiểm soát áp suất tại thời điểm nhất định.
Trong môn vật lý 8, áp suất là một đại lượng cực kì quan trọng gắn liền với nhiều công thức chủ đạo khác nhau. Mỗi hình dạng vật chất đều có những công thức tính áp suất khác nhau. Dưới đây là một số công thức cho 3 dạng vật chất: rắn, lỏng, khí và một số ứng dụng.
Đang xem: Công thức tính áp suất chất lỏng
Công thức tính áp suất
Khái niệm áp suất
Áp suất là một đại lượng đo lường độ lớn của lực trên một đơn vị diện tích bất kì tác dụng theo chiều vuông góc với bề mặt của vật thể. Đơn vị chuẩn của áp suất trong hệ SI là N / m2 [đọc là Niu tơn trên mét vuông].
Công thức tính áp suất
Công thức tính áp suất tổng quát: P = F / S
Trong đó:
P: Là áp suất [N/m2 hay còn gọi là Pa]
F: Là lực tác dụng lên bề mặt S, lực vuông góc
S: Diện tích mà lực F tác dụng lên.
Bảng đo các đơn vị đo áp suất chuẩn:
1 Pa = 1 N/m2 = 10−5 bar = 10,197×10−6 at = 9,8692×10−6 atm
Ý nghĩa của áp suất
Ưu điểm:
Sự chênh lệch giữa áp suất phía dưới và phía trên của cánh máy bay tạo ra lực nâng máy bay.Áp suất do chất khí tạo ra, ứng dụng vào miếng hút khí dính tường.Áp suất chất lỏng ứng dụng vào máy thủy lựcNhờ có áp suất chất rắn chúng ta có thể đóng cọc vào nền đất, làm nền móng cho các công trình xây dựng cỡ lớn, nhà cao tầng…
Nhược điểm:
Áp suất gây ra từ các vụ nổ lớn có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe, tính mạng của con người. Phá vỡ các công trình công cộng.
Từ những khái niệm trên, chúng ta có thể thấy rằng áp suất là một đại lượng không chỉ có ý nghĩa trong môn vật lý mà còn được ứng dụng rộng rãi trong xã hội và cuộc sống hằng ngày.
Phân loại áp suất trong đời sống
Áp suất chất khí
Mọi vật đều chịu áp lực của chất khí, dù ít hay nhiều. Áp suất chất khí được ứng dụng cũng khá rộng rãi trong đời sống hàng ngày như:
Miếng hút tường đa năngĐồ chơi trẻ emNồi áp suấtÁp suất chất lỏng
Nếu bạn muốn nhâng đỡ một vật cực nặng mà không có đủ nhân lực, thì không còn cách nào khác là phải sử dụng máy ép thủy lực. Được ví như một đại lực sĩ, nhờ ứng dụng định luật truyền áp suất trong chất lỏng đã giúp loại máy này có thể làm bất cứ việc gì mà không lo về vấn đề sức mạnh.
Áp suất chất lọng có ứng dụng đặc biệt quan trọng trong máy móc từ đơn giản đến phức tạp.
Áp suất chất rắn
Áp suất chất rắn ứng dụng khá quan trọng trong đời sống:
Trong công trình xây dựng, đóng cọc vào đất nền.Trong lĩnh vực y tế, ứng dụng áp suất chất rắn trong hô hấp nhân tạoTrong ẩm thưc, dao cũng là một ứng dụng quan trọng của áp suất chất rắn
Bài tập về công thức tính áp suất
Câu 1: Trong các cách tăng, giảm áp suất sau đây, cách nào là không đúng:
A. Muốn tăng áp suất thì tăng áp lực, giảm diện tích bị ép
B. Muốn tăng áp suất thì giảm áp lực, tăng diện tích bị ép
C. Muốn giảm áp suất thì phải giảm áp lực lực, giữ nguyên diện tích bị ép
D. Muốn giảm áp suất thì phải giữ nguyên áp lực, tăng diện tích bị ép
⟹ Trả lời : Chọn B
Câu 2: Trong các trường hợp dưới đây, trường hợp nào áp lực của người lên mặt sàn là lớn nhất?
A. Người đứng cả hai chân.
Xem thêm: Bảng Công Thức Họ Nguyên Hàm Các Hàm Số Thường Gặp [Đầy Đủ], Bảng Đầy Đủ Nhất Công Thức Tính Nguyên Hàm
B. Người đứng co một chân.
C. Người đứng cả hai chân nhưng cúi gập xuống
D. Người đứng cả hai chân nhưng tay cầm quả tạ
⟹ Trả lời : Chọn D
Câu 3: Hai người có khối lượng lần lượt là m1 và m2. Người thứ nhất đứng trên tấm ván có diện tích S1, người thứ hai đứng trên tâm ván có diện tích S2. Nếu giả thiết cho: m2 = 1,2m1 và S1 = 1,2 S2 thì khi đó, hãy so sánh áp suất của hai người tác động lên mặt sàn:
A. p1 = p2
B. p1 = 1,2p2
C. p2 = 1,44p1
D. p2 = 1,2p1
Đáp án B. p1 = 1,2p2
Câu 4: Một người tác dụng lên mặt sàn một áp suất 1,7.104 N/m2. Diện tích của hai bàn chân tiếp xúc với mặt sàn là 0,03m2. Tính trọng lượng và khối lượng của người này từ các dự kiện đề bài cho.
Lời giải:
Trọng lượng của người là : P = p.S = 17000 . 0,03 = 510N
Khối lượng của người đó là : m = = 51kg
Câu 5 : Câu nào sau đây chỉ nói về chất lỏng là đúng, nếu có hãy giải thích.
A. Chất lỏng chỉ gây áp suất theo phương thẳng đứng từ trên xuống.
B. Áp suất chất lỏng chỉ phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng
C. Chất lỏng gây áp suất theo mọi phương
D. Áp suất chất lỏng chỉ phụ thuộc vào chiều cao của cột chất lỏng
⟹ Trả lời: đáp án C. Chất lỏng không hình dạng do đó sẽ gây tác dụng lực vuông góc lên mọi phương.
Câu 6: Hai bình A và B thông nhau. Bình A đựng dầu, bình B đựng nước tới cùng một độ cao. Khi bình mở khóa K, nước và dầu có chảy từ bình nọ sang bình kia không? Hãy giải thích
A. Không, vì độ cao của cột chất lỏng ở hai bình bằng nhau
B. Dầu chảy sang nước vì lượng dầu nhiều hơn
C. Dầu chảy sang nước vì dầu nhẹ hơn
D. Nước chảy sang dầu vì áp suất cột nước lớn hơn áp suất cột dầu do trọng lượng riêng của nước lớn hơn của dầu.
⟹ Trả lời: đáp án D. Nước chảy sang dầu vì áp suất cột nước lớn hơn áp suất cột dầu do trọng lượng riêng của nước lớn hơn của dầu.
Xem thêm: Phân Tích Khổ 4 Bài Ánh Trăng Siêu Hay, Phân Tích Thơ: 4 Khổ Cuối Ánh Trăng
Theo mỗi chương trình vật lý khác nhau, học sinh tiếp cận cùng một công thức tính áp suất. Tuy nhiên mức độ vận dụng và ứng dụng thực tế thì hoàn toàn khác nhau. Các bài tập phía trên chỉ nhằm mục đích giúp các em có thể hiểu công thức, biết cách vận dụng vào một số bài tập thực tế đơn giản.
Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Công thức