Áp suất chất lỏng là gì? Đơn vị đo và công thức tính áp suất chất lỏng

1. Áp suất chất lỏng là gì?

Áp suất chất lỏng là lực tác động của bề mặt chất lỏng trên một đơn vị diện tích. Cách tính áp suất này phụ thuộc vào diện tích bề mặt và cách chia lực tác động lên bề mặt đó.

Khả năng truyền áp suất của chất lỏng khá đa dạng. Trong đó điển hình nhất là bề mặt chứa chất lỏng, vật thể nằm bên trong và chất lỏng của chính nó.

Tìm hiểu về áp suất chất lỏng

2. Đơn vị đo áp suất chất lỏng

Tùy thuộc vào hệ đo lường được sử dụng mà đơn vị đo áp suất chất lỏng sẽ có sự khác biệt. Dưới đây là một số đơn vị phổ biến hiện nay như:

• Psi: Đơn vị này được tính là áp suất tác động lên diện tích 1 inch vuông với 1 pound lực. Chúng thuộc hệ đo lường Anh – Mỹ.
• Bar: Được dùng nhiều trong ngành địa chất và công nghiệp. Trong đó, 1 Bar tương đương với áp suất của cột nước có chiều cao khoảng 10 mét. Đơn vị này không nằm trong hệ đo lường SI.
• Torr: Dùng trong y tế và các ứng dụng khoa học. Trong đó, 1 Torr tương ứng với áp suất của cột thủy ngân có chiều cao khoảng 1mm. Chúng không thuộc hệ đo lường SI.

• Pascal: Đây chính là áp suất tác động lên một diện tích rộng 1m2 với 1N. Chúng là đơn vị cơ bản trong hệ đo lường SI về áp suất.

3. Áp suất chất lỏng chịu ảnh hưởng bởi những yếu tố nào?

• Mật độ chất lỏng tăng lên làm cho áp suất tăng theo. Nguyên nhân là do số lượng phân tử tăng lên trong mỗi đơn vị thể tích.
• Chiều cao chất lỏng tăng kéo theo áp suất chất lỏng cũng tăng.
• Nhiệt độ tăng làm cho chất lỏng giãn nở. Khi đó, áp suất sẽ tăng theo.
• Áp suất chịu ảnh hưởng của bề mặt tiếp xúc giữa vật thể và chất lỏng.
• Tùy theo tính chất, loại chất lỏng mà áp suất sẽ có sự chênh lệch đáng kể.

4. Công thức tính áp suất chất lỏng

Áp suất chất lỏng công thức như sau: P = ρgh

Trong đó:

• P (Pascal) là áp suất chất lỏng .
• ρ (kilogam/ mét khối) là mật độ của chất lỏng.
• g (mét/ giây bình phương) là gia tốc trọng trường
• h (mét) là độ sâu của chất lỏng.

hoặc P = d.h

Trong đó:

• d: trọng lượng riêng của chất lỏng.
• h: độ sâu tính từ mặt thoáng của chất lỏng tới điểm áp suất.

Với công thức trên có thể áp dụng vào cách tính áp suất chất lỏng trong nhiều trường hợp khác nhau.  Bao gồm: Bồn chứa, đường ống, bể chứa, đập thủy điện…

Công thức tính áp suất chất lỏng

5. Ứng dụng của áp suất chất lỏng

Hiểu rõ về áp suất chất lỏng là gì và những yếu tố ảnh hưởng sẽ giúp vận dụng ứng dụng của vào nhiều lĩnh vực khác nhau. Bao gồm:

• Ứng dụng để điều khiển hệ thống thủy lực trong các thiết bị hay máy móc công nghiệp.
• Ứng dụng sản xuất các loại thiết bị đo áp suất. Điển hình như: Cảm biến áp suất, bơm đo áp suất, đồng hồ đo áp suất…
• Ứng dụng để giám sát, kiểm soát quá trình sản xuất dược phẩm, thực phẩm. Bao gồm: Chưng cất, nấu chín, làm mát, sấy khô…
• Ứng dụng trong việc giám sát, đo đạc để khai thác than và dầu khí có hiệu quả.
• Ứng dụng để sản xuất bộ phận điều khiển, hệ thống dẫn động trong một số phương tiện. Trong đó chủ yếu là tàu thủy, máy bay, ô tô…
• Trong y tế, áp suất chất lỏng giúp bác sĩ theo dõi chức năng thận của người bệnh, đo áp suất máu.
• Ứng dụng trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học: Sinh học, vật lý, hóa học,…

Áp suất chất lỏng có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực

6. Một số bài tập liên quan đến áp suất chất lỏng 

Từ những kiến thức lý thuyết kể trên có thể áp dụng để làm bài tập về áp suất chất lỏng dưới đây.

Bài tập 1: Một thùng đựng đầy nước hình trụ cao 1,5m. Biết 10.000 N/m3 là trọng nước riêng của nước thì áp suất là bao nhiêu khi tác động lên đáy thùng?

Cách làm: Áp suất của nước lên đáy thùng là: P = d.h = 10000 x 1,5 = 15000 Pa.

Bài tập 2: Một thùng cao 1,7m hình trụ. 10.300 N//m3 là trọng nước riêng của nước biển. Khi đó, hãy tính áp suất của nước biển gây ra tại điểm A cách đáy thùng 80cm.

Cách làm: Khoảng cách từ điểm A đến mặt thoáng của nước biển là:

H = 1,7 – 0,8 = 0,9m

Khi đó áp suất do nước biển gây ra tại điểm A: P = d.h = 10300 x 0,9 = 92700 Pa.

Bài tập 3: Một quả cầu bằng đồng được móc vào lực kế. Nhúng chìm quả cầu đó vào nước thì lực kế là bao nhiêu. Biết trước đó lực kế ngoài không khí là 1,78N, trọng lượng riêng của nước và của đồng lần lượt là 10000 N/m3 – 89000 N/m3.

Cách làm: Chỉ số hiển thị của lực kế chính là trọng lượng của vật.

Ta có: P = V.d  → V = P/d = 1,78/89000 = 2.10-5.

F = V.d(nước) = 2.10-5 x 10000 = 0,2N

Vậy lực kế khi nhúng chìm quả cầu đó xuống nước sẽ là: F = 1,78 – 0,2 = 1,58N.

Áp suất chất lỏng là một phần quan trọng trong chiến lược phát triển công nghiệp hóa, hiện đại hóa toàn cầu. Hy vọng những chia sẻ của SIV Eco sẽ giúp các bạn có cái nhìn tổng quan hơn về loại áp suất này cũng như những ứng dụng hiệu quả vào cuộc sống.