Hiểu thế nào là cân bằng thủy tĩnh khi thống kê thủy tĩnh học, người ta coi chất lỏng ở trạng thái yên tĩnh tương đối, nghĩa là khối chất lỏng trong một không gian có giới hạn cùng chuyển động với bình chứa nó, còn các phần tử trong khối chất lỏng thì không có chuyển động tương đối với nhau.Cùng thủy lực An Huy làm rõ khái niệm cân bằng thủy tĩnh. liên lạc để được tư vấn.

Khái niệm về áp suất thủy tĩnh là gì ? áp suất động là gì

Áp suất thủy tĩnh : “thủy” có nghĩa là chất lỏng, “tĩnh” => đứng yên. Áp suất thủy tĩnh có nghĩa là áp suất được tạo ra từ chất lỏng đứng yên. Ví dụ như : đổ nước vào ly, nước trong ly sẽ tạo ra áp suất thủy tĩnh lên đáy ly và thành ly.

Áp suất động : áp suất này xuất hiện khi chất lỏng (chất khí) chuyển động.

Ví dụ như nước chảy trong đường ống. Nó sẽ tạo ra 2 áp suất. Một là áp suất thủy tĩnh. Hai là áp suất động. Hoặc áp suất được tạo ra từ mày nén khí cũng được gọi là áp suất động

Công thức tính áp suất chất lỏng (xem hình bên dưới nhé)

Cảm biến đo mức nước thủy tĩnh

Thiết bị đo mức nước áp dụng theo nguyên lý áp suất thủy tĩnh được ứng dụng để đo mức nước có độ sâu cao như giếng, đo mực nước sông, hồ thủy điện,…

Nguyên lý hoạt động cảm biến áp suất thủy tĩnh : Theo công thức tính áp suất của chất lỏng thì áp suất của chất lỏng tỉ lệ thuận với chiều cao của chất lỏng và khối lượng riêng của chất lỏng đó. Tóm lại chiều cao cột nước càng cao thì áp suất càng lớn đúng không nào?

Áp suất càng lớn khi mực nước càng cao : h1>h2>h3 tương đương p1>p2>p3

Sự thay đổi áp suất theo chiều cao của mức chất lỏng tính từ đáy, không phụ thuộc vào thể tích bình chứa, mà phụ thuộc vào khối lượng riêng của chất lỏng.

Bên trong các cảm biến đo áp suất hoặc cảm biến đo mức nước thủy tĩnh (thả chìm) sẽ có ống thông để hở. Mục đích chính là dùng để so sánh giữ áp suất tác động lên màng của cảm biến và áp suất của khí quyển.

Để thuận tiện cho việc qui đổi áp suất ra chiều cao cột nước. Tôi dùng bảng tra đơn vị áp suất qui đổi như sau :

• 1bar = 10210mmH2O (milimet nước)
• 1bar = 10,210mH2O (hơn 10 mét nước)

Câu hỏi : Khi nào nên áp dụng đo mức nước bằng áp suất?

Trả lời : Điều kiện để ứng dụng áp suất thủy tĩnh vào đo mức nước là bồn chứa, bể chứa phải ở dạng hở => Có nghĩa là phải thông với không khí bên ngoài. Vì cảm biến hoạt động trên nguyên lý so sánh sự chênh lệch áp suất giữa chiều cao cột nước và áp suất khí quyển. Nếu bịch kín lỗ thông áp suất thì cảm biến sẽ đo sai lệch mức nước hoặc không đo được luôn.

Các yếu tố gây tác động cân bằng thủy tĩnh.

Khối chất lỏng ở trạng thái tĩnh chịu hai lực công dụng: lực khối và lực mặt. Khi ρ =const thì lực khối tỷ lệ thuận với dung tích khối chất lỏng và công dụng lên mọi phần tử của dung tích khối chất lỏng đó. Lực công dụng lên bề mặt khối chất lỏng gọi là lực mặt.

Xét một nguyên tố bề mặt F trong chất lỏng, thì bề mặt nguyên tố đó sẽ chịu một áp lực của cột chất lỏng chứa nó là ΔP theo phương pháp tuyến. Khi đó áp suất thủy tĩnh sẽ là:

Hiểu thế nào là cân bằng thủy tĩnh

Đặc điểm cân bằng thủy tĩnh là gì?

Áp suất thủy tĩnh:

– công dụng theo phương pháp tuyến và hướng vào trong chất lỏng. Vì nếu theo phương bất kì và có lực kéo ra phía ngoài thì sẽ làm chất lỏng chuyển động, trái với điều kiện cân bằng tĩnh của chất lỏng.

– Tại một điểm bất kì trong chất lỏng có tổng giá trị bằng nhau theo mọi phương.

– Là hàm số của tọa độ p=(x, y, z) nên tại những điểm khác nhau trong chất lỏng thì có tổng giá trị khác nhau.

– mặt khác áp suất thủy tĩnh còn phụ thuộc vào những tính chất vật lý của chất lỏng như khối lượng riêng và gia tốc trọng trường.

Tham khảo thêm tác nhân gây ra tiếng ồn cho hệ thống thủy lực và mẹo khắc phục

Phương trình cơ bản của cân bằng thủy tĩnh chất lỏng

Hiểu thế nào là cân bằng thủy tĩnh

Phương trình (*) được gọi là phương trình cơ bản của tĩnh lực học chất lỏng. Nó được dùng để xác định áp suất thủy tĩnh trong khối chất lỏng tại những điểm khác nhau và chỉ rõ trong khối chất lỏng đồng nhất ở trạng thái tĩnh thì mọi điểm cùng nằm trên mặt phẳng nằm ngang đều có cùng một áp suất thủy tĩnh.

Trong phương trình (*):

– Đại lượng z đặc trưng chiều cao hình học tại điểm đang xét so với mặt chuẩn và có đơn vị là m.

– p/ρg đặc trƣng chiều cao áp suất thủy tĩnh tại điểm đang xét hay chiều cao pezomét: Chiều cao pezomét là chiều cao của cột chất lỏng khả năng tạo ra một áp suất bằng với áp suất tại điểm đang xét.

Hiểu thế nào là cân bằng thủy tĩnh

Xét điểm A trong bình kín chứa nước có áp suất trên bề mặt pB>pA. Ống kín đầu được hút chân nhớ đừng nên p0=0.

Chiều cao cột nước trong ống ha được gọi là chiều cao pezomét (chiều cao cột áp) ứng với áp suất tuyệt đối vì lúc này đang so với áp suất chân không tuyệt đối p0=0:

pa= ρg ha

Còn ống hở đầu có áp suất là pa (áp suất khí quyển) nên chiều cao của cột nước là chiều cao pezomét ứng với áp suất dư tại điểm A vì lúc này đang so với áp suất khí quyển:

pdư=pA-pa= ρg hdư

Như vậy, hiệu số chiều cao pezomét ứng với áp suất tuyệt đối và áp suất dư chính bằng chiều cao ứng với áp suất khí quyển tức là pa/ρg =10mH2O.

Tóm lại tổng chiều cao hình học và chiều cao pezomét h ứng với áp suất tuyệt đối ở mọi điểm bất kì trong chất lỏng là một hằng số. vì thế, tất cả các ống pezomét hở đầu (áp suất khí quyển) đều có cùng chung mức chất lỏng. Mức chất lỏng trong ống kín đầu (chân không tuyệt đối) cùng nằm trên một mặt phẳng. Hai mức chất lỏng này chênh nhau một đoạn tương ứng pa/ρg.