Áp suất và áp lực đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và kỹ thuật, ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình vận hành và đo lường trong các hệ thống cơ khí, thủy lực, khí nén,… Tuy nhiên, tùy vào từng khu vực trên thế giới mà các đơn vị đo lường áp suất và áp lực có sự khác biệt đáng kể. Để hiểu rõ hơn về các đơn vị đo phổ biến cũng như cách quy đổi giữa chúng, hãy cùng SEILAR Việt Nam khám phá chi tiết trong bài viết dưới đây.
Các đơn vị đo áp suất phổ biến
1. Pascal (Pa)
Pascal (ký hiệu: Pa) là đơn vị đo áp suất trong Hệ đo lường quốc tế (SI), được đặt theo tên của nhà toán học và vật lý học người Pháp Blaise Pascal. Một Pascal được định nghĩa là lực một Newton (N) tác dụng lên diện tích một mét vuông (m²), tức là:
1 Pa = 1 N/m²
Pascal là đơn vị chuẩn dùng để đo áp suất và có thể đo áp lực trong nhiều lĩnh vực khoa học và kỹ thuật. Nó có mối quan hệ trực tiếp với lực và diện tích, cụ thể, nếu lực tác dụng lên một bề mặt càng lớn hoặc diện tích càng nhỏ, thì áp suất càng cao. Trong thực tế, Pascal thường được dùng để đo áp suất khí quyển, áp suất chất lỏng và áp suất trong các hệ thống công nghiệp. Tuy nhiên, do đơn vị này khá nhỏ so với áp suất thường gặp trong đời sống, người ta thường sử dụng các bội số như kilopascal (kPa) hay megapascal (MPa).
2. Bar (bar)
Bar (ký hiệu: bar) là một đơn vị đo áp suất phổ biến trong công nghiệp, đặc biệt là trong ngành khí nén, thủy lực và dầu khí. Một bar được định nghĩa bằng:
1 BAR = 100.000 PA = 100 KPA
Mặc dù không thuộc hệ SI, bar vẫn được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành do tính tiện lợi của nó. Một số đơn vị con của bar bao gồm:
- Millibar (mbar): 1 mbar = 0,001 bar = 100 Pa, thường dùng trong khí tượng để đo áp suất khí quyển.
- Kilobar (kbar): 1 kbar = 1.000 bar = 100 MPa, thường dùng trong lĩnh vực địa chất và vật liệu siêu cứng.
3. Atmosphere (atm)
Atmosphere (ký hiệu: atm) là đơn vị áp suất gắn liền với áp suất khí quyển tiêu chuẩn ở mực nước biển. Một atmosphere được định nghĩa bằng:
1 ATM = 101.325 PA = 1,01325 BAR
Đơn vị atm được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực khí tượng, hàng không, và khoa học môi trường. Trong ngành hàng không, phi công phải theo dõi áp suất khí quyển để điều chỉnh độ cao của máy bay. Ngoài ra, áp suất tiêu chuẩn trong các nghiên cứu khoa học thường được quy chiếu theo đơn vị atm, giúp dễ dàng so sánh và tính toán các thông số liên quan đến chất khí.
4. Pound per square inch (psi)
Pound per square inch (ký hiệu: psi) là đơn vị đo áp suất phổ biến ở Mỹ và một số nước sử dụng hệ đo lường Anh. Nó được định nghĩa là áp suất tạo ra bởi một lực một pound (lb) tác động lên một diện tích một inch vuông (in²):
1 PSI ≈ 6894,76 PA
Psi thường được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô (để đo áp suất lốp xe), dầu khí (đo áp suất đường ống), và hệ thống thủy lực. Do sự phổ biến của hệ đo lường Anh ở Mỹ, psi là đơn vị áp suất tiêu chuẩn trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật tại quốc gia này.
5. Torr (Torr)
Torr là đơn vị đo áp suất có liên quan đến milimet thủy ngân (mmHg). Một torr được định nghĩa là:
1 Torr = 1 mmHg ≈ 133,322 Pa
Torr chủ yếu được sử dụng trong các thí nghiệm liên quan đến chân không và áp suất thấp, đặc biệt trong vật lý và hóa học. Nó có mối quan hệ trực tiếp với áp suất khí quyển, vì áp suất khí quyển tiêu chuẩn tại mực nước biển được xấp xỉ bằng 760 Torr.
6. Kilopascal (kPa) và Megapascal (MPa)
Kilopascal (kPa) và Megapascal (MPa) là các bội số của Pascal, thường được dùng để đo áp suất trong các ngành công nghiệp.
- Kilopascal (kPa):
1 kPa = 1.000 Pa
Được sử dụng rộng rãi trong đo áp suất khí quyển, áp suất trong hệ thống HVAC, và áp suất trong xe hơi.
- Megapascal (MPa):
1 MPa = 1.000.000 Pa
Chủ yếu được sử dụng trong ngành xây dựng, kỹ thuật kết cấu, và công nghiệp dầu khí. Áp suất trong bê tông cường độ cao hoặc trong các hệ thống thủy lực thường được đo bằng MPa.
7. Kilogram trên centimét vuông (kg/cm²)
Kilogram trên centimét vuông (kg/cm²) là đơn vị áp suất phổ biến trong lĩnh vực cơ khí và kỹ thuật công nghiệp. Một kg/cm² được định nghĩa bằng:
1 KG/CM² ≈ 98.066,5 PA ≈ 0,98 BAR
Đơn vị này thường được sử dụng trong hệ thống máy nén khí, nồi hơi, và các thiết bị liên quan đến áp suất cao trong công nghiệp. Do đơn vị này trực quan và dễ hiểu hơn đối với kỹ sư và công nhân trong ngành cơ khí, nó vẫn được sử dụng phổ biến dù không thuộc hệ đo lường quốc tế.
Bảng quy đổi đơn vị áp suất
Bảng dưới đây giúp quy đổi giữa các đơn vị áp suất phổ biến như Pascal (Pa), bar, atmosphere (atm), pound per square inch (psi), Torr, kilopascal (kPa), megapascal (MPa), và kilogram trên centimet vuông (kg/cm²).
| Đơn vị | Pascal (Pa) | Bar | Atm (atmosphere) | Psi (pound/in²) | Torr (mmHg) | kPa | MPa | kg/cm² |
| 1 Pa | 1 | 10⁻⁵ | 9.8692 × 10⁻⁶ | 1.4504 × 10⁻⁴ | 7.5006 × 10⁻³ | 10⁻³ | 10⁻⁶ | 1.0197 × 10⁻⁵ |
| 1 bar | 100,000 | 1 | 0.98692 | 14.504 | 750.06 | 100 | 0.1 | 1.02 |
| 1 atm | 101,325 | 1.01325 | 1 | 14.696 | 760 | 101.325 | 0.1013 | 1.033 |
| 1 psi | 6,894.76 | 0.0689476 | 0.068046 | 1 | 51.715 | 6.89476 | 0.00689 | 0.07031 |
| 1 Torr | 133.322 | 0.00133322 | 0.0013158 | 0.019337 | 1 | 0.133322 | 1.33322 × 10⁻⁴ | 0.00136 |
| 1 kPa | 1,000 | 0.01 | 0.0098692 | 0.14504 | 7.5006 | 1 | 0.001 | 0.0102 |
| 1 MPa | 1,000,000 | 10 | 9.8692 | 145.04 | 7,500.6 | 1,000 | 1 | 10.2 |
| 1 kg/cm² | 98,066.5 | 0.980665 | 0.967841 | 14.223 | 735.56 | 98.0665 | 0.0980665 | 1 |
Hướng dẫn sử dụng bảng quy đổi
- Xác định đơn vị áp suất cần chuyển đổi: Xác định đơn vị đo của giá trị áp suất ban đầu (ví dụ: bar, psi, kPa, MPa…).
- Tra cứu giá trị trong bảng: Tìm hàng tương ứng với đơn vị gốc, sau đó đối chiếu với cột chứa đơn vị muốn chuyển đổi.
- Nhân với giá trị quy đổi: Nhân giá trị áp suất ban đầu với hệ số quy đổi tương ứng trong bảng.
Ví dụ minh họa cách quy đổi
- Ví dụ 1: Chuyển đổi 2 bar sang psi
- Từ bảng quy đổi, ta có: 1 bar = 14.504 psi
- Vậy: 2 bar = 2 × 14.504 = 29.008 psi
- Ví dụ 2: Chuyển đổi 500 kPa sang MPa
- Từ bảng quy đổi, ta có: 1 kPa = 0.001 MPa
- Vậy: 500 kPa = 500 × 0.001 = 0.5 MPa
- Ví dụ 3: Chuyển đổi 1 atm sang Torr
- Từ bảng quy đổi, ta có: 1 atm = 760 Torr
- Vậy: 1 atm = 760 Torr
Sử dụng bảng quy đổi giúp quá trình tính toán áp suất trở nên nhanh chóng và chính xác, đặc biệt trong các lĩnh vực kỹ thuật, công nghiệp, y tế, hàng không và khí tượng.
Lưu ý khi sử dụng các đơn vị đo
Khi sử dụng các đơn vị đo áp suất, cần đảm bảo độ chính xác của thiết bị đo vì sai số có thể ảnh hưởng đến kết quả, đặc biệt trong các ngành công nghiệp, y tế và nghiên cứu khoa học. Nhiệt độ và độ cao là những yếu tố môi trường quan trọng có thể làm thay đổi giá trị đo, do đó cần hiệu chỉnh thiết bị phù hợp với điều kiện thực tế.
Bên cạnh đó, việc bảo quản thiết bị đúng cách như tránh va đập, bụi bẩn, độ ẩm cao và thực hiện hiệu chuẩn định kỳ theo quy định sẽ giúp duy trì độ chính xác và tuổi thọ của thiết bị. Khi chuyển đổi giữa các đơn vị áp suất như Pascal (Pa), bar, psi, atm hay Torr, nên sử dụng bảng quy đổi tiêu chuẩn hoặc công cụ tính toán để đảm bảo kết quả chính xác, tránh nhầm lẫn khi áp dụng vào thực tế.
Hy vọng qua bài viết này, bạn đã nắm được những kiến thức cơ bản về các đơn vị đo áp suất và áp lực, cũng như bảng quy đổi chi tiết trong vật lý. Việc hiểu rõ những đơn vị này không chỉ giúp bạn áp dụng vào các bài toán vật lý, mà còn hữu ích trong nhiều lĩnh vực của đời sống và kỹ thuật. Hãy tiếp tục khám phá và tìm hiểu thêm để làm chủ kiến thức này nhé!