Rối não với Các đơn vị đo áp suất, Tại sao có nhiều đơn vị đo như vậy?

Phamhuutam

Thành Viên [LV 1]
Có rất nhiều đơn vị áp suất khác nhau được sử dụng trên khắp thế giới và đôi khi điều này có thể rất khó hiểu và có thể gây ra những hiểu lầm nguy hiểm.

Dưới dây là liệt kê một vài đơn vị áp suất theo các hệ thống đo lường:

  • Đơn vị hệ SI: Pa, hPa, kPa,MPa, kgf/m², gf/m², kgf/cm², gf/cm², kgf/mm², gf/mm²
  • Đơn vị hệ Anh: lbf/ft², psi, ozf/in², iwc, inH2O, ftH2O
  • Đơn vị áp suất khí quyển: atm, at, Torr
  • Đơn vị áp suất hệ thống CGS: barye (Ba)
  • Đơn vị cột chất lỏng: mmH₂O, cmH₂O, mH2O, mmHg, cmHg, mHg, iwc, inH2O, ftH2O, inHg, mmH2O@4°C, mmH2O@60 °F, mmH2O@68°F, cmH2O@4°C, cmH2O@60°F, cmH2O@68°F, inH2O@60°F, inH2O@68°F, inH2O@4°C, ftH2O@60°F ,ftH2O@68°F, ftH2O@4°C,
Có lẽ bạn nghĩ rằng mình đang đi vào ma trận, tuy nhiên, bạn hãy bình tĩnh và đọc tiếp, càng đọc bạn sẽ càng thấy thú vị và hiểu được tại sao lại có nhiều đơn vị áp suất đến thế.

1. Chuyển đổi đơn vị áp suất​

Trước khi đi vào việc lý giải các đơn vị áp suất ở trên, có lẽ bạn chỉ cần 1 bảng chuyển đổi đơn vị nhanh, dưới đây là câu trả lời của 1 số câu hỏi chuyển đổi đơn vị áp suất cơ bản:

HỏiTrả lời
1 bar bằng bao nhiêu Mpa ?1 bar = 0.1 Mpa
1 Mpa bằng bao nhiêu Kg/cm2 ?1 Mpa = 10.1971621298 kg/cm2
1 bar bằng bao nhiêu PSI1 bar = 14.503773773 PSI
1 PSI bằng bao nhiêu kg/cm21 PSI = 0.0703069579639 kg/cm2
1 Kpa bằng bao nhiêu kg/cm21 kPa = 0.0101971621298 kg/cm2
1 atm bằng bao nhiêu Pa1 atm = 101325 Pa
1 mmHg bằng bao nhiêu atm1 mmHg = 0.00131578966114 atm
Bảng chuyển đổi mốt số đơn vị áp suất thường gặp

Để chuyển đổi nhanh đơn vị áp suất, bạn có thể chuyển đổi trực tuyến tại đây

Giờ chúng ta hãy đi vào chi tiết tại sao lại có nhiều đơn vị áp suất đến vậy


2. Áp suất là gì ?​

Áp suất được định nghĩa là lực trên một diện tích vuông góc lực. Điều đó thường được trình bày dưới dạng công thức:

p = F/A

Khi chúng ta xem xét lực, nó được chỉ định là Khối lượng x Trọng lực. Vì có rất nhiều đơn vị kỹ thuật khác nhau được sử dụng cho cả khối lượng và diện tích nên số lượng kết hợp của những đơn vị này là rất lớn.

Ngoài ra, cũng có rất nhiều đơn vị áp suất không trực tiếp có khối lượng và diện tích trong tên của chúng, mặc dù nó thường có trong định nghĩa của chúng.

Cần lưu ý rằng trong thực tế, “lực” không phải lúc nào cũng được bao gồm trong tên đơn vị áp suất. Ví dụ: đơn vị áp suất kilôgam-lực trên centimet vuông phải được biểu thị là kgf/cm², nhưng thường nó chỉ được biểu thị là kg/cm² mà không có “f”. Tương tự, pound-lực trên inch vuông (pfsi) thường được biểu thị bằng pound trên inch vuông (psi).

3. Hệ đơn vị quốc tế (hệ SI) / Hệ Mét​

Hãy bắt đầu xem xét các đơn vị áp suất bằng cách xem hệ SI, là Hệ đơn vị quốc tế, bắt nguồn từ hệ mét. Hệ thống SI là hệ thống đo lường được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới. Nó được xuất bản vào năm 1960 nhưng đã có một lịch sử rất lâu đời trước đó.

Pascal là gì?

Pascal (Pa) là đơn vị áp suất tiêu chuẩn được sử dụng để đo lượng lực tác dụng trên một đơn vị diện tích. Nó được đặt tên theo Blaise Pascal, một nhà toán học và vật lý học người Pháp.

Blaise-Pascal.jpg

Một pascal là một lượng áp suất tương đối nhỏ, và nó tương đương với lực của một newton trên một mét vuông. Tuy nhiên, đối với các mục đích thực tế, áp suất khí thường được đo bằng kilopascal (kPa), tương đương với 1000 pascal.

Pascal là đơn vị áp suất SI và là đơn vị áp suất cơ bản trong hệ thống SI (Hệ thống đơn vị quốc tế).

Pascal không phải là đơn vị cơ sở cũ là hệ SI, như nó đã được thông qua vào năm 1971.

Pascal được gọi là “đơn vị dẫn xuất SI” của áp suất, vì nó được lấy từ các đơn vị cơ sở được chỉ định trong hệ SI.

Định nghĩa của một Pascal là áp suất của một Newton trên một mét vuông. Một Newton là một lực cần thiết để tăng tốc một kilôgam khối lượng với tốc độ một mét trên giây.

Vì vậy, chúng ta có thể nói một Newton là một kgm/s².

Pascal là một đơn vị áp suất rất nhỏ và thường được sử dụng với các tiền tố khác nhau. Các bội số phổ biến bao gồm hectopascal (1 hPa = 100 Pa), kilopascal (1 kPa = 1 000 Pa) và megapascal (1 MPa = 1 000 000 Pa).

Áp suất khí quyển tiêu chuẩn là hơn một trăm nghìn Pascals, chính xác là 101 325 Pa, hay 101,325 kPa.

Chúng ta thường thấy đơn vị áp suất Pascal được sử dụng trong các máy phát hoặc đồng hồ đo chênh lệch áp suất phòng sạch, vì sự khác biệt giữa các phòng/khu vực khác nhau thường chỉ là hàng chục Pascals.

Ngoài định nghĩa của Pascal, lực kg có thể được thay thế bằng các đơn vị khác nhau như lực g (gam), và mét có thể được thay thế bằng centimet hoặc milimét. Bằng cách đó, chúng tôi nhận được nhiều tổ hợp hoặc đơn vị áp suất khác, chẳng hạn như kgf/m², gf/m², kgf/cm², gf/cm², kgf/mm², gf/mm², chỉ để liệt kê một số.

Đơn vị “bar” vẫn thường được sử dụng ở một số khu vực. Nó dựa trên hệ mét nhưng không phải là một phần của hệ SI. Bar gấp 100 000 lần Pascal (100 lần kPa) dù sao cũng dễ dàng chuyển đổi. Ở một số khu vực (như NIST ở Hoa Kỳ), bar không được khuyến khích sử dụng rộng rãi.

Và cũng như với tất cả các đơn vị áp suất, SI hay không SI, chúng ta có thể sử dụng các tiền tố/hệ số chung đứng trước chúng, thông dụng nhất là milli (1/100), centi (1/10), hecto (100), kilo ( 1000) và Mega (1000000). Để liệt kê một số ví dụ, đã cung cấp cho chúng tôi các phiên bản Pa khác nhau, tất cả đều được sử dụng phổ biến: Pa, kPa, hPa, MPa. Thanh đơn vị được sử dụng phổ biến nhất không có tiền tố hoặc có tiền tố milli: bar, mbar.

Nhưng lấy tất cả các đơn vị khối lượng và kết hợp chúng với tất cả các đơn vị diện tích từ hệ SI, chúng ta có nhiều kết hợp.

Mặc dù hệ thống SI được sử dụng ở hầu hết các quốc gia, nhưng vẫn còn rất nhiều đơn vị áp suất khác cũng được sử dụng. Vì vậy, chúng ta hãy xem những hệ thống tiếp theo.

4. Hệ thống Imperial (Hệ thống đo lường tại Vương quốc Anh)​

Ở các quốc gia sử dụng hệ thống Imperial (như Hoa Kỳ và Vương quốc Anh), các đơn vị kỹ thuật được sử dụng cho cả khối lượng và diện tích đều khác so với hệ SI. Do đó, điều này cũng tạo ra một bộ đơn vị áp suất hoàn toàn mới. Khối lượng thường được đo bằng pound hoặc ounce, diện tích và khoảng cách tính bằng inch hoặc feet.

Vì vậy, một số đơn vị áp suất bắt nguồn từ những đơn vị này là lbf/ft², psi, ozf/in², iwc, inH2O, ftH2O.

Tại Hoa Kỳ, đơn vị áp suất phổ biến nhất là pound trên inch vuông (psi). Đối với các ngành công nghiệp chế biến, một đơn vị phổ biến cũng là inch nước (inH2O), được lấy từ phép đo mức và các phép đo lịch sử về chênh lệch áp suất với nước trong cột.

5. Liquid column units (đơn vị cột chất lỏng)​

Các thiết bị đo áp suất cũ hơn thường được chế tạo bằng cách sử dụng chất lỏng trong ống chữ U trong suốt. Nếu áp suất ở hai đầu ống bằng nhau thì mực chất lỏng ở hai bên thành bằng nhau. Nhưng nếu có sự khác biệt về áp suất, thì có sự khác biệt về mức chất lỏng. Mức chênh lệch tỷ lệ tuyến tính với chênh lệch áp suất.

Trong thực tế, bạn có thể để hở một bên của ống với áp suất khí quyển trong phòng và nối áp suất cần đo với bên còn lại. Như đã đề cập đến áp suất khí quyển hiện tại, nó là một loại áp suất đo được đo.

Thang đo áp suất được đánh dấu trong ống để bạn đọc áp suất bằng cách đọc sự khác biệt về mức chất lỏng. Khi áp suất được áp dụng, nó sẽ thay đổi mức chất lỏng và chúng ta có thể đọc giá trị. Điều này nghe có vẻ rất đơn giản, không có thiết bị điện tử và không có bộ phận hao mòn, vậy điều gì có thể xảy ra sai sót… à, hãy xem điều đó.

Chất lỏng được sử dụng phổ biến nhất trong cột rõ ràng là nước. Nhưng để có thể đo áp suất cao hơn bằng ống chữ U nhỏ hơn, cần có chất lỏng nặng hơn. Một chất lỏng như vậy là thủy ngân (Hg) vì nó nặng hơn nhiều so với nước (nặng hơn 13,6 lần). Khi bạn sử dụng chất lỏng nặng hơn, bạn không cần phải có cột dài đó để đo áp suất cao hơn, vì vậy bạn có thể tạo cột có kích thước nhỏ hơn và thuận tiện hơn.

Ví dụ, huyết áp trước đây (đôi khi vẫn được) đo bằng cột thủy ngân. Thủy ngân chủ yếu được sử dụng vì cột nước trong cùng phạm vi áp suất sẽ quá dài nên sẽ không thực tế khi sử dụng nó trong phòng bình thường, vì cột nước dài hơn cột thủy ngân khoảng 13,6 lần. Do đó, thậm chí ngày nay, đơn vị áp suất mà huyết áp thường được biểu thị là milimét thủy ngân (mmHg).

Quay lại cột nước: Rõ ràng là khi ghi độ dài cho cột chữ U, nhiều đơn vị độ dài khác nhau đã được sử dụng, cả hệ mét và không hệ mét. Điều này đã tạo ra nhiều đơn vị áp suất khác nhau.

Mặc dù cột chất lỏng nghe có vẻ rất đơn giản, nhưng điều quan trọng cần nhớ là trọng lượng của chất lỏng phụ thuộc vào trọng lực cục bộ, vì vậy nếu bạn hiệu chỉnh cột ở một nơi và mang nó đến một nơi khác (xa, độ cao khác) thì có thể không được đo chính xác nữa. Vì vậy, hiệu chỉnh trọng lực là cần thiết để được chính xác.

Ngoài ra, nhiệt độ của chất lỏng ảnh hưởng đến mật độ của chất lỏng và điều đó cũng ảnh hưởng một chút đến số đọc của ống chữ U. Có sẵn nhiều đơn vị áp suất dựa trên cột chất lỏng khác nhau, có nhiệt độ chất lỏng được chỉ định trong đơn vị áp suất, nhiệt độ được sử dụng phổ biến nhất là 0 °C, 4 °C, 60 °F, 68 °F.

Nhưng cũng có những đơn vị cột nước không có chỉ báo về nhiệt độ nước. Các giá trị này dựa trên mật độ lý thuyết của nước, là 1 kg/1 lít (ISO31-3, BS350). Trong thực tế, nước không bao giờ có mật độ cao như vậy. Mật độ cao nhất mà nước có là ở +4 °C (39,2 °F), trong đó nó xấp xỉ 0,999972 kg/lít. Mật độ của nước sẽ thấp hơn nếu nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn +4 °C. Nhiệt độ có thể có tác động khá mạnh đến mật độ, ví dụ như đi từ +4 °C đến +30 °C làm thay đổi nước mật độ khoảng 0,4%.

Cuối cùng, khả năng đọc của cột chất lỏng cơ học thường khá hạn chế, vì vậy bạn không thể có được các phép đo chính xác. Và do những hạn chế về cơ học, bạn không thể sử dụng ống chữ U cho áp suất cao.

Tất cả những vấn đề nêu trên làm cho cột chất lỏng ống chữ U không thực tế để sử dụng. Ngoài ra, các thiết bị đo áp suất kỹ thuật số hiện đại đã thay thế các cột chất lỏng. Nhưng nhiều đơn vị áp suất được tạo ra trong kỷ nguyên cột chất lỏng vẫn còn và vẫn được sử dụng cho đến ngày nay. Để tóm tắt ngắn gọn các đơn vị áp suất dựa trên cột chất lỏng:

• Đối với độ dài ta có bao nhiêu đơn vị; mm, cm, m, inch và feet.
• Sau đó, chúng tôi có các cột cho các chất lỏng khác nhau, như nước (H2O) và thủy ngân (Hg).
• Chúng tôi có các đơn vị cột nước cho mật độ khác nhau ở nhiệt độ, như 0 °C, 4 °C, 60 °F và 68 °F và cho mật độ lý thuyết.

Bằng cách kết hợp tất cả những đơn vị này, chúng ta có một danh sách dài các đơn vị áp suất, chỉ đề cập đến một số đơn vị: mmH₂O, cmH₂O, mH2O, mmHg, cmHg, mHg, iwc, inH2O, ftH2O, inHg, mmH2O@4°C, mmH2O@60 °F, mmH2O@68°F, cmH2O@4°C, cmH2O@60°F, cmH2O@68°F, inH2O@60°F, inH2O@68°F, inH2O@4°C, ftH2O@60°F ,ftH2O@68°F, ftH2O@4°C, v.v.


6. Đơn vị khí quyển (atmospheric unit)​

Để đo áp suất tuyệt đối của khí quyển, các đơn vị áp suất chuyên dụng đã được tạo ra. Một trong số đó là bầu không khí tiêu chuẩn (atm) được định nghĩa là 101325 Pascal. Để thêm phần nhầm lẫn, cũng có một bầu không khí kỹ thuật (at) khá gần, nhưng không hoàn toàn giống với atm. Bầu không khí kỹ thuật là một kilôgam lực trên một centimet vuông. Vì vậy, 1 at bằng khoảng 0,968 atm.

Một đơn vị áp suất khác được sử dụng để đo áp suất tuyệt đối của khí quyển là torr, bằng 1/760 của khí quyển tiêu chuẩn. Vậy torr là một đơn vị áp suất tuyệt đối, mặc dù nó thường không được đề cập, bạn chỉ cần biết nó, điều này có thể gây nhầm lẫn. Torr ban đầu có nghĩa là giống như 1 milimét thủy ngân, mặc dù các định nghĩa sau này cho thấy sự khác biệt rất nhỏ ở giữa. Torr không phải là một phần của hệ thống SI.

7. Đơn vị đo áp suất CGS​

Chữ viết tắt “CGS” xuất phát từ các từ “ centimet-gram-giây ”. Như những từ này gợi ý, hệ thống cgs là một biến thể của hệ mét, nhưng thay vì sử dụng mét, nó sử dụng centimet làm đơn vị đo chiều dài và thay vì kilôgam, nó sử dụng gam làm đơn vị đo khối lượng.

Các đơn vị cơ học CGS khác nhau được lấy từ việc sử dụng các đơn vị cơ sở CGS này.

CGS là một hệ thống khá cũ và hầu hết đã được thay thế trước tiên bởi hệ thống MKS (mét-kilôgam-giây), sau đó đã được thay thế bằng hệ thống SI. Tuy nhiên, đôi khi bạn vẫn có thể gặp phải các đơn vị áp suất CGS.

Đơn vị áp suất cơ sở của CGS là barye (Ba), tương đương với 1 dyne trên mỗi centimet vuông.

Dyne là lực cần thiết để tăng tốc một khối lượng một gam lên tốc độ một centimet trên giây trên giây.

Khi chuyển đổi đơn vị áp suất, 1 barye (Ba) bằng 0,1 Pascal (Pa).

Và một vài thứ nữa…

Ngoài tất cả các đơn vị áp suất ở trên, vẫn còn nhiều đơn vị khác hiện có…

8. Tiêu chuẩn chuyển đổi đơn vị áp suất​

Nếu bạn làm việc với áp suất, bạn sẽ biết rằng rất phổ biến khi áp suất được biểu thị bằng một đơn vị áp suất nhất định và bạn cần chuyển đổi nó thành một đơn vị áp suất khác.

Đơn vị áp suất dựa trên tiêu chuẩn và việc chuyển đổi giữa các đơn vị cũng nên dựa trên tiêu chuẩn. Các tiêu chuẩn phổ biến nhất cho các đơn vị áp suất là:

  • hệ SI
  • ISO31-3
  • ISO 80000-4:2006
  • BS350
  • PTB-Mitteilungen 100 3/90
  • Perry’s Chemical Engineer’s Handbook, tái bản lần thứ 6, 1984

Cảm ơn Bạn đã đọc bài chia sẻ!

Chúc bạn thành công !

Nguồn bài viết: https://drgauges.net/page/hieu-ro-c...-psi-cach-chuyen-doi-don-vi-ap-suat-don-gian/
 
Cảm ơn Bạn đã sưu tầm và Chia sẻ các Thông tin hữu ích liên quan đến Khái niệm Áp suất.
Nhân tiện đây mình xin phép gửi lên 1 Thuật ngữ rất hay dùng và cũng hay bị nhầm lẫn, để các Anh Em cùng tìm hiểu, trao đổi để hiểu sâu hơn và đúng. Đó là Thuật ngữ/Khái niệm: Áp suất (Pressure) và Cột áp (Pressure Head). Các Bạn cho ý kiến nhé.
 
Cảm ơn anh đã tương tác, theo em được biết 2 thuật ngữ này được giải thích như sau:

PRESSURE:
Pressure là một khái niệm trong vật lý và cơ học chất lưu (fluid mechanics) để mô tả lực tác động lên một diện tích nhất định. Nó được định nghĩa là lực tác động lên một bề mặt chia cho diện tích của bề mặt đó.

Theo định nghĩa, áp suất (pressure) được tính bằng cách chia một lực F tác động lên một bề mặt A:

P = F/A

Ở đây, P là áp suất, F là lực tác động và A là diện tích mà lực đó tác động lên.

Đơn vị thông thường để đo áp suất là Pascal (Pa), đặc biệt khi áp suất nhỏ. Tuy nhiên, trong thực tế, các đơn vị khác như psi (pound per square inch), bar, atmospheres (atm) cũng được sử dụng.

Áp suất có thể thay đổi dựa trên lực tác động và diện tích. Khi lực tác động lớn hơn hoặc diện tích nhỏ hơn, áp suất sẽ tăng. Ngược lại, khi lực tác động nhỏ hơn hoặc diện tích lớn hơn, áp suất sẽ giảm.

Áp suất có tác động quan trọng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm cơ học chất lưu, vật liệu, kỹ thuật, y học và nhiều ngành khoa học khác.

PRESSURE HEAD
Pressure head (cũng được gọi là "pressure energy" hoặc "head") là một thuật ngữ trong ngành cơ học chất lưu (fluid mechanics) để chỉ định năng lượng tự do được một chất lưu (như chất lỏng hoặc khí) mang theo do áp suất.

Pressure head được tính bằng cách chia áp suất tại một điểm trong chất lưu cho đơn vị trọng lượng (ví dụ: Pa/m hoặc N/m^2). Khi đơn vị áp suất được chọn là mét nước (mH2O), pressure head cũng có thể được tính bằng cách chia áp suất tại một điểm cho trọng lượng riêng của nước (ρg), trong đó ρ là trọng lượng riêng của nước và g là gia tốc trọng trường.

Pressure head thường được sử dụng trong ngành cơ học chất lưu để phân tích và tính toán các quá trình liên quan đến áp suất, chẳng hạn như dòng chảy trong ống, bơm chân không, hệ thống cấp nước, và quá trình chuyển đổi năng lượng trong các thiết bị cơ học chất lưu khác.
---
Phần giải thích này cũng từ sự tìm hiểu trên các nguồn internet và một số kiến thức được đúc kết được, Nếu có thông tin nào thiếu sót hoặc chưa chính xác, Anh Lộc bổ sung giúp nha.
 
Back
Bên trên