Tìm hiểu về đơn vị đo áp suất Psi là gì

Psi là gì? Đây là một trong những đơn vị đo thường thấy nhất sau Bar được sử dụng trong tất cả thiết bị đo áp suất. Nhưng có ít ai biết và để ý đến ý nghĩa hay tính chất của đơn vị đo này. Chính vì vậy hãy cùng tôi tìm hiểu về đơn vị psi này.

1. Psi là gì

Psi là một đơn vị đo áp suất rất phổ biến đến nỗi ta cảm thấy chúng có mặt là điều đương nhiên. Nhưng ít ai hiểu rõ được tên gọi và ý nghĩa của chúng. Chính vì vậy chúng ta đi từ điều đơn giản nhất. Định nghĩa psi là gì?

Pounds Per Square Inch hoặc PSI là đơn vị đo áp suất. Sử dụng đơn vị đo lường Anh là pound và square inch – inch vuông, nó là thước đo lực trên một đơn vị diện tích. Là đơn vị áp suất hoặc ứng suất dựa trên đơn vị avoirdupois. Áp suất phát sinh từ một lực bằng một pound tác dụng lên diện tích một inch vuông. Trong hệ SI, một psi gần bằng 6895 N/m2

Một cách khác để đo psi là dùng một đơn vị hoàn toàn khác: pascal. Về mặt toán học, đơn vị psi và pascal liên hệ với nhau như sau: 1psi = 6.894,76Pascal. Nguyên tắc bao quát của psi là diện tích bề mặt của lực xuyên thấu càng nhỏ thì áp lực cần tạo ra để xuyên qua bề mặt khác càng nhỏ.

2. Lịch sử phát triển của đơn vị đo psi

Đơn vị đo áp suất psi có thể nói là được sử dụng quá thường xuyên. Chúng ta có thể thấy hầu hết tại bất cứ phương tiện đo áp suất nào. Đến nỗi chúng ta coi nó thành điều đương nhiên phải có. Nhưng đơn vị psi bắt nguồn từ đâu hay từ khi nào nó trở lên phổ biến như hiện nay. Vậy hay cùng đi tìm hiểu về lịch sử phát triển của đơn vị đo psi là gì.

Hiện nay, hầu hết tất cả các loại đồng hồ áp suất được sản xuất và muốn cung cấp ra thị trường đều có dải đo psi đi kèm dải đo chính để phù hợp hoặc đạt theo tiêu chuẩn quốc tế như: tiêu chuẩn ASTM, BS 1387-1985 (EN 10255), …

Ngày xưa, các đơn vị đo lường tiêu chuẩn như Psi, Kpa, … chỉ có thể áp dụng cho một cộng đồng hoặc một khu vực nhỏ. Lúc đấy mỗi khu vực phát triển các tiêu chuẩn riêng về độ dài, diện tích, thể tích, khối lượng và áp suất; để phục vụ cho một lĩnh vực sử dụng riêng biệt. Ví dụ như mét (m) và Inch (in) để đo độ dài, Kilogram (Kg) và Pound (lbs) để đo trọng lượng, … Vì thế việc giao thương hàng hóa giữa các vùng, các khu vực, các quốc gia gặp rất nhiều khó khăn. Trước sự phát triển không ngừng của nền kinh tế và nhu cầu thương mại hóa trên toàn cầu. Đòi hỏi các đơn vị đo lường phải được tiêu chuẩn hóa và đồng nhất để việc giao thương thuận lợi hơn.

Ban đầu psi chỉ là đơn vị đo áp suất của một số quốc gia phương tây như Mỹ, Anh, … Và đến năm 1960, hội nghị chung về Cân và Đo lường (CGPM) lần thứ 11. Đã chính thức phê chuẩn Hệ thống Đơn vị Quốc tế, thường được gọi là “SI“. Trong đó có đơn vị đo áp suất là psi và từ đó cũng dần trở lên phổ biến như hiện nay.

3. Các kiểu đơn vị đo psi cụ thể

Vì psi tác động lên một diện tích nhỏ hơn nhiều so với pascal nên 1psi có áp suất lớn hơn nhiều so với 1pascal. Nên đôi khi, psi được chỉ định xem đó là đơn vị đo áp suất hoặc áp suất tuyệt đối hay áp suất chênh lệch.  Mỗi kiểu sẽ có tên gọi riêng và ký hiệu khác nhau. Vậy ý nghĩa của từng đơn vị đo psi là gì.

Psia: pound per square inch absolute

Được sử dụng để làm rõ rằng áp suất được áp dụng cho chân không chứ không phải áp suất khí quyển xung quanh. Vì áp suất khí quyển ở mực nước biển là khoảng 14,7psi (101 kilopascal), nên giá trị này sẽ được cộng vào bất kỳ số đo áp suất nào được thực hiện trong không khí ở mực nước biển.

Psig: pound per square inch gauge

Đât là đơn vị được sử dụng để đo áp suất có liên quan đến áp suất khí quyển và nó chỉ cho biết áp suất có liên quan đến áp suất khí quyển. Ví dụ, một chiếc lốp xe đạp được bơm tới 65psig ở áp suất khí quyển cục bộ ở mực nước biển sẽ có áp suất 79,7 psia, tức là 14,7 psi + 65 psi.

Psid: pound per square inch differential

Đơn vị này dùng khi đo chênh lệch áp suất giữa hai điểm trong môi trường. Điều này được gọi là áp suất chênh lệch.

Cách tính đơn vị đo PSIG và PSIA

Lưu ý rằng PsiG luôn thấp hơn PsiA. Công thức mô tả mối quan hệ là như sau, trong đó atm là áp suất khí quyển.

PsiG + 1 atm = PsiA

PsiA – 1 atm = PsiG

Chúng ta có thể sử dụng giá trị atm – áp suất khí quyển thực tế hay sử dụng 14,7psi làm giá trị tiêu chuẩn để chuyển đổi PsiG sang PsiA và ngược lại. Điều này sẽ khiến bạn cảm thấy thật dễ dàng để tính toán PsiA hoặc PsiG hoặc chuyển đổi giữa 2 đơn vị psi này.

Ví dụ: áp suất tuyệt đối ở mực nước biển là 14,70PsiA và áp suất tuyệt đối ở độ cao 1.000 feet là 14,18 PsiA. Ở độ cao cao hơn sẽ có ít áp suất hơn, vì vậy nếu đồng hồ đo áp suất tuyệt đối được đọc ở độ cao 1000 feet, số đọc của nó sẽ thấp hơn gần 0,5 Psi (14,70 – 14,18 = 0,52) so với số đọc từ đồng hồ đo áp suất tiêu chuẩn.

4. Ứng dụng của đơn vị đo psi

Ứng dụng của đơn vị psi là gì. Có thể nói đồng hồ đo áp suất được sử dụng trong tất cả các loại thiết bị đo cho xe cộ, máy khí nén và thủy lực cũng như các hệ thống công nghiệp và an toàn. Trong năng lượng khí nén, dụng cụ đo áp suất si tương đương với đồng hồ đo nhiên liệu.

Psi áp dụng dễ dàng nhất cho áp suất khí nén. Một ví dụ phổ biến là bơm không khí vào lốp xe của bạn. Nếu chúng ta để ý sẽ thấy có đồng hồ đo psi của van bơm hơi lốp xe sẽ cho biết mỗi lốp có thể chịu bao nhiêu psi.

Nói rộng hơn nữa, nhiều dụng cụ và phương tiện có đồng hồ đo hiển thị áp suất theo đơn vị psi. Bao gồm các thiết bị khí nén sử dụng áp suất không khí để thực hiện công việc của chúng, như máy cắt vỉa hè và máy phun nổ.

Để tính toán độ bền kéo chính xác của một vật liệu bất kỳ cũng sẽ sử dụng tới thang đo áp suất psi. Đây là phép đo quan trọng khi xử lý vật liệu xây dựng như bê tông, dầm thép và sàn. Ví dụ, tre có độ bền kéo lớn hơn thép nên có khả năng chịu lực kéo cao.

Một ứng dụng khác là mô đun đàn hồi. Mô đun thấp có độ đàn hồi cao, giống như dây cao su, còn mô đun cao thì cứng, giống như bê tông. Đơn vị đo mô đun đàn hồi là GPa và psi.

5. Quy đổi Psi sang đơn vị đo phổ thông

Thông thường mỗi một hệ thống khác nhau đều sẽ được sử dụng đơn vị đo áp suất khác nhau. Chính vì vậy nên ta thường phải quy đổi áp suất về đơn vị đo mình muốn. Mục cuối về tìm hiểu psi là gì, chúng ta quy đổi từ một số đơn vị đo phổ thông (Bar, Mpa, Kgf/cm², …) về psi hoặc ngược lại.

Xét về tính thông dụng nhất trong các hệ thống hiện nay thì thường được lưu hành với áp lực PN10 hay PN16. Tức là 10Bar hoặc 16Bar hay 10Kgf/cm² hay 16kgf/cm² vậy nên để quy đồi qua đơn vị đo psi cần có phép tính đơn giản. Bạn có thể hiểu qua ví dụng phép tính dưới đây.

Đầu tiên là quy đổi psi sang Bar:

1 psi = 0.0689475729 bar

5 psi = x?

Chúng ta sử dụng phép tính đơn giản như nhân chéo để tìm x. Gọi phương trình là y ta có y = (x*1)/(5*0.069) => x = 5*0.069 = 0.345. Từ đo suy ra 5 psi = 0.345 bar

Tương tự đối với cách quy đổi psi sang kgf/cm2, chúng ta cũng làm phép tính như sau:

1 psi = 0.070306958 Kgf/cm²

8 psi = x? Kgf/cm²

Tiếp tục sử dụng phép nhân chéo ta có phương trình như sau: y = (x*1)(8*0.07) => x = 8*0.07 = 0.56. Từ đo suy ra 8 psi = 0.56 Kgf/cm²

6. Ý nghĩa của đơn vị psi là gì trong nhiều lĩnh vực khác nhau

Khi tìm hiểu psi là gì thì ý nghĩa của chúng trong một số lĩnh vực khá quan trong cần chúng ta tìm hiểu một cách kỹ lưỡng.