Fisika: Tekanan Udara

Tekanan Udara

1.Pengaruh Tekanan Udara Dari Atas Permukaan Laut

Udara makin ke bawah makin besar tekanannya, dan makin ke atas maka makin rendah tekanannya. Tekanan udara paling besar dialami oleh tempat-tempat yang ketinggiannya hampir sejajar dengan permukaan laut.

2.Satuan

1       atm=1,013 bar=1013 mbar

3.Hubungan gejala-gejala alam dengan tekanan udara

Tekanan udara dapat menyebabkan gejala-gejala alam tertentu. Contohnya adalah terjadinya angin seperti angin siklon, dan tekanan udara dapat memperkirakan cuaca, contoh:

      Jika tekanan udara lebih rendah dari biasanya maka kemungkinan besar akan terjadi hujan.

      Jika tekanan udara lebih tinggi dari biasanya maka kemungkinan besar cuaca cerah

4.Contoh Dalam Kehidupan Sehari-hari

1.      Mengisap minuman dengan sedotan

2.      Pengisap Karet

3.      Alat Suntik

5. Manfaat Tekanan Udara dalam kehidupan sehari-hari

1.      Mengisap minuman dengan sedotan.

Pada saat kita mengisap sedotan, paru-paru mengembang. Sehingga kita memindahkan sebagian udara ke dalam sedotan. Hal ini menyebabkan tekanan udara dalam sedotan berkurang dan menyebabkan tekanan udara diatas permukaan gelas minuman lebih besar daripada tekanan udara di dalam sedotan. Pebedaan tekanan udara inilah yang menyebabkan air pada permukaan gelas naik melalui sedotan.

2.      Pengisap karet

Pada saat pengisap karet yang basah ditekan pada suatu permukaan licin, udara dalam pengisap tertekan keluar. Segel basah menjaga tekanan dalam pengisap selalu lebih rendah dibandingkan tekanan udara luar, sehingga perbedaan tekanan yang cukup besar ini mampu menekan pengisap dengan kuat menempel pada permukaan.

3.      Alat suntik

Obat yang akan disuntikkan ke tubuh seseorang sebelumnya dimasukkan kedalam alat duntik. Caranya yaitu mulut alat suntik dimasukkan dalam cairan obat dan pengisapnya ditarik ke atas sehingga tekanan udara dibawah pengisap menjadi berkurang dan udara luat menekan cairan obat ke atas memasuki ruang di bagian bawah pengisap.

6. Hubungan Ketinggian dengan Tekanan Udara

            Hasil penelitian menunjukkan bahwa setiap kenaikan 10 m, tekanan udara berkurang kira-kira 1 mmHg. Hubungan antara ketinggian tempat dan tekanan udara dapat dirumuskan:

h=( 760-x) mmHg X 10 meter

         1 mmHg

dengan h         =Ketinggian tempat dari atas permukaan laut (m)

dengan x         =Tekanan udara tempat dari atas permukaan laut (mmHg)

760       = Tekanan udara/atmosfer di permukaan laut (mmHg, sama dengan

    1 atm)

7. Barometer

            Barometer adalah alat untuk mengukur tekanan udara dalam ruang terbuka (tekanan udara luar atau tekanan atmosfer). Cara kerja barometer didasari oleh Percobaan Torricelli (1643). Mula-mula tabung raksa diisi sampai penuh. Kemudian tabung dibalik dan diletakkan di dalam bejana berisi raksa secara vertikal. Permukaan raksa dalam tabung turun dan berhenti ketika tinggi kolom raksa dalam tabung 76 cm di atas permukaan raksa dalam bejana. Ruang vakum terperangkap di atas kolam raksa.

            Diameter tabung tidak mempengaruhi ketinggian raksa dalam tabung barometer, demikian juga saat posisi tabung dimiringkan, tinggi kolom raksa tetap 76 cm. Namun jika tabung terlalu miring dan tinggi vertikalnya kurang dari 76 cm, maka raksa akan mengisi seluruh tabung tanpa ada ruang vakum diatasnya.

Barometer terbagi 2, yaitu:

1.      Barometer raksa/ air, merupakan barometer yang tidak praktis dan susah untuk dibawa, karena menggunakan zat berbahaya (raksa)

2.      Barometer aneroid/ barometer kering, merupakan barometer yang sering digunakan di rumah atau gedung, karena praktis, ringan, murah, dan skalanya mudah dibaca.

8. Manometer

            Manometer adalah alat untuk mengukur tekanan udara dalam ruang tertutup. Jenis-jenis manometer antara lain:

1.      Manometer raksa terbuka

Salah satu kaki manometer terbuka berhubungan dengan udara luar, sehingga besar tekanan permukaan raksa pada kaki terbuka sama dengan tekanan atmosfer. Kaki lainnya dihubungkan ke ruang yang akan diukur tekanan gasnya (kaki tertutup).

Sebelum kaki tertutup dihubungkan dengan ruang gas, permukaan raksa sama tinggi. Namun setelah kaki tertutup dihubungkan dengan ruang gas bertekanan lebih besar dibandingkan tekanan atmosfer, permukaan raksa dalam kaki tertutup ditekan turun dan permukaan raksa alam kaki terbuka naik. Permukaan raksa dalam kaki tertutup akan lebih rendah h mmHg dibandingkan permukaan raksa kaki terbuka. Rumus:

P _gas= tekanan atmosfer + h mmHg

Namun jika kaki tertutup dihubungkan dengan ruang gas yang tekanannya lebih kecil dibandingkan tekanan atmosfer, permukaan kaki tertutup akan lebih tinggi h mmHg daripada permukaan raksa kaki terbuka. Rumus:

P _gas= tekanan atmosfer- h mmHg

Penggunaan manometer raksa terbuka harus didampingi barometer untuk mengukur tekanan atmosfer.

2.      Manometer raksa tertutup

Manometer raksa tertutup memiliki salah satu ujung tertutup. Ujung yang terbuka dihubungkan ke suplai gas. Pipa U diisi raksa dan ruang diatas permukaan raksa pada pipa tertutup adalah vakum. Jika gas tidak memiliki tekanan atau tekanan=0, maka permukaan raksa pada kedua kaki sama tinggi. Namun jika gas memiliki tekanan, maka permukaan raksa pada ujung tertutup akan naik dan lebih tinggi h mmHg daripada permukaan raksa yang kakinya berhubungan dengan suplai gas. Rumus:

P _gas= h mmHg

Penggunaan manometer raksa tertutup tidak perlu didampingi barometer karena langsung dapat membaca tekanan gas.

3.      Manometer Bourdon/Manometer Logam

Manometer baourdon digunakan sebagai pengganti manometer raksa dalam menghitung tekanan uap pada boiler (ruang untuk memasak air sampai menjadi uap pada PLTU).

Manometer Bourdon dihubungkan ke tangki gas yang akan diukur tekanannya. Gas masuk melalui lubang A, menekan pipa lengkung B. Makin besar tekanan gas, makin besar kekuatan yang akan meluruskan B. Gerakan B diteruskan ke tuas mekanik bergerigi yang memutar lingkar logam bergerigi searah jarum jam. Lalu penunjuk skala yang melekat pada lingkar logam bergerigi akan menyimpang searah jarum jam dan menunjuk suatu angka yang menyatakan besar tekanan gas dalam tangki. Dalam kehidupan sehari-hari, manometer Bourdon sering digunakan tukang tambal ban untuk mengukur tekanan udara dalam ban.

9. Contoh Soal

1.Berapa tinggi Kota Pekanbaru di atas permukaan laut jika tekanan udaranya adalah 580 mmHg?

Dik       : x=580 mmHg

Dit       : h=?

Jawab  : h=( 760-x) mmHg X 10 meter

                  1 mmHg

h=( 760-580) mmHg X 10 meter

                  1 mmHg

            h=180 mmHg X 10 meter

                  1 mmHg

h=1800 m diatas permukaan laut

2.Berapa tekanan udara di kota X apabila ketinggian kota itu adalah 3600 m diatas permukaan laut?(dalam cmHg)

Dik       : h=3600 m

Dit       : x=?

Jawab  : h=( 760-x) mmHg X 10 meter

                     1 mmHg

            3600=( 760-x) mmHg X 10 meter

                       1 mmHg

   360=760-x

x=760-360

x=400 mmHg

x=40 cmHg

3.Sebuah gunung memiliki ketinggian 2200 m diatas permukaan laut. Berapa tekanan udara di gunung tersebut?

Dik       : h=2200 m

Dit       : x=?

Jawab  : h=( 760-x) mmHg X 10 meter

                  1 mmHg

           

2200=( 760-x) mmHg X 10 meter

                      1 mmHg

            220=760-x

            x=760-220

            x=540 mmHg

4.Permukaan raksa pada kaki tertutup lebih tinggi 50 mmHg dibandingkan permukaan raksa pada kaki terbuka. Tekanan atmosfer adalah 150 cmHg. Berapa besar tekanan gas dalam cmHg?

Dik       : h mmHg=50 mmHg

TA=150 cmHg=1500 mmHg

Dit       : P gas=? cmHg

Jawab  : P _gas= tekanan atmosfer- h mmHg

              P _gas= 1500 mmHg- 50 mmHg

  P _gas= 1450 mmHg=145 cmHg

5.Berapa besar tekanan gas pada manometer yang permukaan raksa pada kaki tertutupnya lebih rendah 500 mmHg dibandingkan permukaan aksa pada kaki terbuka jika diketahui tekanan atmosfernya adalah 275 cmHg?

Dik       : h mmHg=500 mmHg

            TA=275 cmHg=2750 mmHg

Dit       : P gas=?

Jawab  : P _gas= tekanan atmosfer + h mmHg

             P _gas= 2750 mmHg + 500 mmHg

            P _gas= 3250 mmHg/ 325 cmHg