Áp suất chân không là gì? Các ứng dụng thực tiễn của áp suất chân không?

Áp suất chân không là gì? Ví dụ về áp suất chân không

Để hiểu được áp suất chân không, trước tiên ta cần hiểu về môi trường chân không và áp suất là gì? 

Môi trường chân không là gì? 

Một môi trường được coi là chân không là môi trường không chứa vật chất, phân tử khí (nito, cacbon,oxi,..) bên trong nó.

Mọi môi trường chân không hiện nay mà ta thấy chỉ là tương đối, bởi trên thực tế chưa có một cỗ máy nào có thể tạo ra chân không hoàn hảo mà tại đó không chứa bất kỳ đơn vị vật chất nào.

Tuy nhiên ở một số lý thuyết lượng tử cho rằng môi trường chân không luôn có sự dao động khối lượng nhỏ. Nghĩa là, ở một thời điểm nào đó có thể xuất hiện một cách ngẫu nhiên các hạt có năng lượng dương và vào một thời điểm khác những hạt này cũng sẽ biến mất. Các hạt ngẫu nhiên xuất hiện trong chân không tạo ra một áp suất gọi là áp suất lượng tử chân không.

Áp suất là gì?

Áp suất là lực trên một đơn vị diện tích tác dụng theo chiều vuông góc với bề mặt của vật thể trên đơn vị diện tích (hệ mét hoặc hệ inch) được tác dụng.

Tham khảo thêm bài viết chi tiết: Áp suất là gì? Tổng hợp kiến thức về áp suất từ A-Z.

Áp suất chân không là gì?

Áp suất chân không được hiểu là giá trị đạt khi số lượng vật chất còn lại trong một khoảng không gian nhất định. Lúc này giá trị áp suất tỉ lệ nghịch với số lượng và độ phân bổ vật chất có trong đó. 

Nghĩa là khi áp suất chân không đạt giá trị càng cao thì lượng vật tồn tại chất trong môi trường càng ít đi và ngược lại.

Đơn vị đo áp suất chân không

Mỗi khu vực và mỗi đối tượng khác nhau người ta sẽ có những đơn vị đo khác nhau. Dưới đây là một số đơn vị đo áp suất chân không hay gặp và được sử dụng nhiều nhất hiện nay:

• Đơn vị Pa: 1 pascal áp suất sẽ được tính bằng áp lực của 1 newton tác dụng lên bề mặt của nó và có diện tích là 1 mét vuông. Áp suất 1 Pa rất nhỏ. 1 Pa = 1 N/m²

• Đơn vị Kpa: 1 Kpa = 1000 Pa

• Đơn vị Mpa: 1 Mpa = 1000 Kpa = 1000000 Pa

• Đơn vị Bar: 1 Bar = 100000 Pa

• Đơn vị Psi: 1 Psi = 0.0689 Bar

• Đơn vị atm: 1 atm = 101325 Pa và 1 atm = 1 bar

Ngoài ra bạn có thể tham khảo bảng chuyển đổi các đơn vị đo áp suất thông dụng bên dưới:

Ví dụ áp suất chân không 

Ví dụ như máy bơm hút chân không Becker VT4.40 có độ chân không 150 mbar biểu thị áp suất vật chất còn tồn tại trong buồng hút (sau khi bơm hút chân không) là 150 mbar.

Áp suất âm là gì? 

Áp suất âm (tiếng Anh gọi là Negative Pressure) chính là áp suất chân không. 

Áp suất chân không còn được gọi là độ chân không và tính theo các đơn vị như mmHg, Pa, mBar và Torr,... là số đo áp suất của lượng vật chất có trong một khoảng không gian nhất định. 

Mức độ áp suất và chân không tỷ lệ nghịch với áp suất. Mật độ các phân tử trong một đơn vị không gian cũng biểu thị cho mức độ chân không, độ chân không lớn sẽ thể hiện mật độ nhỏ hơn các phần tử ở trong cùng một đơn vị không gian.

Áp suất chân không bằng bao nhiêu? 

Đơn vị đo áp suất chân không bao gồm nhiều loại khác nhau như: mmHg, mBar, Kg/cm2, N/cm2,... nhưng phổ biến nhất là Torr và Pascal (Pa).

Mức độ chân không trong một không gian sẽ được mô tả bằng mật độ của các hạt phân tử khí trong thể tích nhất định. 

Theo quy chuẩn, mật độ phân tử khí được tính theo công thức: 2,5 x Phân tử cm3

Mật độ phân tử khí thực tế so với mật độ phân tử khí chuẩn càng thấp thì độ chân không càng lớn và ngược lại. Trạng thái chân không biểu thị tại thời điểm lượng vật chất thấp hoặc rất thấp. 

Khi đó, không gian này được xem là trạng thái chân không nếu: Giá trị áp suất của nhỏ hơn áp suất trung bình chuẩn của khí quyển và được quy ước như sau:

• Áp suất chân không thấp: p > 100 Pa

• Áp suất chân không trung bình: 0,1 Pa < p< 100 Pa

• Áp suất chân không cao: 10-5  Pa < p < 0,1 Pa

• Áp suất chân không cực cao: p < 10-5  Pa

Các bài viết không thể bỏ lỡ

Áp suất là gì? Tổng hợp kiến thức về áp suất từ A-Z

Áp suất khí quyển là gì? Công thức tính áp suất khí quyển | Vật lý lớp 8

Công thức tính áp suất chất rắn, lỏng, khí và bài tập áp dụng

Thiết bị đo áp suất chân không 

Tùy theo các dạng của áp suất mà chúng ta chọn các thiết bị đo áp suất chân không khác nhau sao cho phù hợp, trong đó có thể kể đến một số loại như:

• Khí áp kế dùng để đo áp suất khí quyển.

• Áp kế - chân kế hay áp kế chính xác được dùng để đo áp suất dư.

• Áp kế - chân không kế, dùng để đo áp suất âm.

• Còn áp kế hiệu số dùng để đo áp suất hiệu.

Áp suất chân không tuyệt đối là gì?

Đây là tiêu chuẩn đối với một môi trường chân không hoàn hảo có áp suất chân không đạt 0 Torr hoặc 0 kPa sẽ được coi là áp suất chân không tuyệt đối (áp suất âm tuyệt đối) khi không có vật chất bên trong.

Ví dụ: 

Khi dùng đồng hồ đo áp suất được giá trị bằng 10 bar, thì khi đó áp suất tuyệt đối sẽ bằng giá trị áp suất tương đối + áp suất khí quyển (1 bar hoặc 1 atmosphere). Lúc này, áp suất tuyệt đối sẽ là 11bar.

Áp suất chân không và áp suất khí quyển

Áp suất khí quyển (áp suất không khí) là độ lớn của áp lực trong bầu khí quyển lên Trái Đất (hay của một hành tinh khác, ngôi sao khác) trên một đơn vị diện tích.

Khác với những loại áp suất khác, áp suất khí quyển tác dụng lên vật theo mọi phương hướng khác nhau. Theo đó, nếu độ cao tăng, khối lượng khí quyển giảm xuống, do đó áp suất khí quyển giảm với độ cao ngày càng tăng.

Ví dụ: 

Khi máy bay cất cánh, sự chênh lệch áp suất làm chúng ta bị ù tai, khó chịu,... bởi do chúng ta đang quen sống trong môi trường có áp suất không khí 1 atmosphere.

Dựa vào thí nghiệm của nhà bác học người Ý Torixenli, người ta tính được bầu khí quyển tiêu chuẩn là 101325 Pa tương đương với 1.01325 bar, 760 mmHg, 29.92 inch Hg và 14.696 psi.

Trạng thái chân không, được hiểu là trạng thái có áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển trung bình chuẩn. 

Có thể hiểu là: Áp suất chân không có giá trị thấp hơn áp suất khí quyển tiêu chuẩn.

Xem thêm: Áp suất là gì? Tổng hợp kiến thức về áp suất từ A-Z

Ứng dụng của áp suất chân không trong đời sống

Hiện nay có khá nhiều những ứng dụng của áp suất chân không mà ta có thể gặp, người ta thường sẽ tạo môi trường chân không bằng các thiết bị máy móc phụ trợ và ứng dụng chúng cho nhiều mục đích khác nhau như:

• Trong cuộc sống thường ngày, máy hút chân không được sử dụng như một loại máy hút khí thường hút chân không gối bông, bảo quản thực phẩm, đồ dùng, các sản phẩm tươi hoặc chế biến,...

• Còn trong công nghiệp thì những loại máy hút chân không thường có công suất lớn và được dùng trong các máy bơm hút chân không.

• Các nhà máy như: chế biến thực phẩm, chế biến nhựa, hóa học, ngành dược,... sử dụng máy bơm hút chân không và máy thổi để có thể vận chuyển các loại bột.

• Bên cạnh đó còn có thể thực hiện kiểm tra phôi sản phẩm, linh kiện trong các dây chuyền sản xuất chai nhựa.

• Máy hút chân không có thể thổi bay và làm sạch hết nước (làm khô) và bụi ra khỏi các loại xe (xe máy, ô tô), sản phẩm, linh kiện trước khi đóng gói.

Trên đây là tổng hợp những kiến thức về áp suất chân không đơn giản nhất mà Monkey biên soạn. Hy vọng rằng những chia sẻ của Monkey sẽ giúp bạn có tư duy cũng như kỹ năng làm những dạng bài liên quan. Ngoài ra, bạn có thể truy cập vào kiến thức cơ bản để theo dõi những bài học mới nhất giúp học tốt môn Lý, Hóa, Toán... Hãy để Monkey đồng hành cùng bạn ngay bây giờ.