Tekanan Udara

 Tekanan Udara di Suatu Tempat

Air bukanlah satu-satunya fluida yang memiliki tekanan yang berubah sesuai kedalamannya. Bumi kita diselimuti lapisan udara, yang disebut atmosfer. Tekanan atmosfer kita juga bervariasi. Tekanan tersebut berubah sesuai dengan ketinggian dari atas tanah. Semakin tinggi suatu tempat, maka tekanan udaranya semakin rendah. Pada ketinggian lebih tinggi, dalam suatu daerah tertentu terdapat partikel-partikel udara yang lebih sedikit. Partikel-partikel yang lebih sedikit mendorong satu sama lain menghasilkan tekanan lebih rendah.

Pada tempat yang lebih tinggi tekanan di dalam tubuhmu menjadi lebih besar daripada tekanan udara di luar tubuhmu. Kamu mungkin merasakan perbedaan tekanan tersebut sebagai rasa sakit pada gendang telingamu. Bila ini terjadi, sebagian udara keluar dari telingamu dan kamu mendengar suara “pop.” Sebagai hasil dari keluarnya sebagian udara dari bagian dalam gendang telingamu, tekanan di dalam telingamu menjadi sama dengan tekanan udara luar. Pada tempat yang sangat tinggi, seperti di puncak Himalaya, tekanan udara menjadi sangat kecil dan dapat menimbulkan masalah serius bagi para pendaki. Pendaki rentan terkena sindrom kekurangan oksigen karena ketinggian, yang dikenal dengan istilah hipoksi.

Puncak Himalaya
Sumber gambar: hananhiri.com

Pada penjelasan sebelumnya telah sedikit disinggung mengenai tekanan udara. Tekanan udara sering juga disebut tekanan atmosfer. Ada kemiripan antara tekanan udara dan tekanan air yang telah kamu pelajari. Tekanan air disebabkan oleh gaya tarik bumi atau gaya gravitasi terhadap air yang mempunyai massa. Jika benda diletakkan di kedalaman air yang semakin dalam, jumlah air yang berada di atasnya akan semakin banyak dan gaya gravitasinya pun akan semakin besar, sehingga tekanan akan semakin besar.

Pada prinsipnya, tekanan udara sama seperti tekanan pada zat cair. Tekanan udara di puncak gunung akan berbeda dengan tekanan udara di pantai. Hal ini dikarenakan di puncak gunung jumlah partikel udaranya semakin kecil yang mengakibatkan gaya gravitasi partikel juga kecil, sehingga tekanan udaranya pun akan semakin kecil. Bagaimana pengaruh ketinggian tempat terhadap tekanan udara?

Pengaruh Ketinggihan Terhadap Tekanan Udara

Pada penjelasan sebelumnya telah disinggung bahwa tekanan udara mirip dengan tekanan zat cair (tekanan hidrostatis). Tekanan zat cair akan bertambah jika kedalamannya bertambah dan sebaliknya, tekanan zat cair akan berkurang jika kedalamannya berkurang. Di udara juga akan berlaku demikian, semakin dekat ke permukaan bumi tekanan udara semakin tinggi dan semakin jauh dari permukaan bumi tekanan udara semakin kecil. 

Tekanan udara di permukaan laut = 76 cmHg atau 1 atm. Setiap ketinggian bertambah 100 m tekanan udara berkurang 1 cmHg. Secara matematis pernyataan tersebut dapat dirumuskan:

h = (76 cmHg - P) 100 m/cmHg

dengan:

h = ketinggian tempat (m)

P = tekanan udara (cmHg)

Hal ini dapat kamu rasakan jika kamu pergi ke tempat tinggi. Misalkan seorang pendaki akan semakin sulit mendaki gunung yang sangat tinggi. Selain udara yang dingin, di ketinggian tekanannya pun sangat rendah. Pada tempat yang tekanannya rendah partikel udaranya pun rendah sehingga pendaki gunung tidak dapat bernapas tanpa bantuan tabung oksigen.

Contoh Soal Pengaruh Ketinggian terhadap Tekanan Udara 

Di suatu tempat, tekanan udaranya diukur menggunakan barometer raksa (alat pengukur tekanan). Jika angka yang ditunjukkan alat tersebut 72 cmHg, hitunglah ketinggian tempat tersebut!

Penyelesaian: 
Tekanan di laut adalah 76 cmHg. Barometer menunjukkan angka 72 cmHg berarti ketinggian tempat tersebut dari permukaan laut dapat dihitung dengan rumus:

h = (76 cmHg - P) 100 m

h = (76 cmHg - 72 cmHg) 100 m/cmHg
h = 4 cmHg . 100 m/cmHg
h = 400 m

Jadi, ketinggian tempat tersebut dari permukaan laut adalah 400 m.

Mengukur Tekanan Udara Dalam Ruang Terbuka

Pada postingan sebelumnya Mafia Online sudah memposting tentang tekanan udara pada suatu tempat, di mana tekanan udara pada temapat tertentu akan berbeda-beda terganntung pada ketinggian tempat tersebut. Lalu bagaimana cara mengukur tekanan udara? Alat apa yang digunakan untuk mengukur tekanan udara? Nah, pada kesempatan ini Mafia Online akan membahas mengenai alat untuk mengukur tekanan udara dalam ruang terbuka. 

Meskipun kamu dapat membandingkan tekanan gas dengan memijat bola basket yang penuh berisi udara dan kurang berisi udara, cara ini tidak memberikan ukuran yang akurat dari dua tekanan tersebut. Apa yang dibutuhkan adalah alat pengukur tekanan. Salah satu instrumen pertama yang digunakan untuk mengukur tekanan gas dirancang oleh ilmuwan Italia Evangelista Torricelli (1608-1647). Ia menemukan barometer, suatu instrumen yang mengukur tekanan yang diberikan oleh atmosfer.

Gambar di atas menjelaskan bagaimana bekerjanya barometer Torricelli. Pipa berisi penuh air raksa dibalik dan bagian yang terbuka diletakkan pada bejana berisi air raksa. Tinggi kolom air raksa itu menunjukkan tekanan yang diberikan oleh atmosfer tersebut. Bila pembalikan itu dilakukan di atas permukaan laut, maka tinggi kolom air raksa pada pipa itu adalah 760 mm. Oleh karena itu tekanan udara di atas permukaan laut tersebut dapat dinyatakan sebesar 760 mmHg atau 1 atmosfer. Pada saat ini barometer yang digunakan untuk pengukuran tekanan tidak seperti percobaan Torricelli.

Besaran ini selanjutnya digunakan sebagai satuan untuk mengukur tekanan. Atmosfer baku (atm) didefinisikan sebagai tekanan yang menyangga 760 mm kolom air raksa. Berdasarkan hal itu 1,00 atm = 760 mmHg. Apabila pembalikan itu dilakukan di tempat yang lebih tinggi, maka ketinggian kolom air raksa itu berkurang. Artinya di tempat yang lebih tinggi tekanan udaranya lebih rendah. Alat pengukur tekanan atmosfer semacam ini disebut barometer air raksa. Barometer jenis lain adalah barometer aneroid. Barometer ini memiliki tabung lentur yang volumenya berubah-ubah akibat tekanan. Perubahan volume tabung ini diteruskan ke jarum penunjuk. Jika tekanan berubah, maka bentuk tabung berubah, dan penunjukan jarum juga berubah.

Prinsip kerja barometer aneroid
sumber gambar: geographylwc.org.uk

Gambar barometer aneroid
sumber gambar: Metcheck

Demikain postingan Mafia Online tentang Alat Mengukur Tekanan Udara Dalam Ruang Tebuka. Lalu bagaimana alat ukur untuk mengukur tekanan dalam ruang tertutup? Apakah sama alat yang digunkan pada pengukuran tekanan pada ruang terbuka? Untuk lebih jelasnya silahkan baca postingan Mafia Online berikutnya yang berjudul "Alat Mengukur Tekanan Udara Dalam Ruang Tertutup"

TAlat Ukur Tekanan Udara dalam Ruang Tertutup

Pernahkah anda melihat orang mengisi angin pada ban sepeda motor atau mobil? Biasanya alat pengisi angin pada ban dilengkapi dengan alat pengukur tekanan udara. Alat pengukur tekanan udara di dalam ban tidak sama dengan alat ukur tekanan udara di luar (terbuka). Tekanan udara di dalam ban merupakan tekanan udara tertutup. Tahukah Anda alat pengukur tekanan udara di dalam ban?

Udara di dalam ruang tertutup memiliki ciri yang berbeda dengan udara di ruang terbuka (atmosfer). Ciri-ciri tersebut menyangkut volume, tekanan, dan suhu. Alat pengukur tekanan udara dalam ruang tertutup disebut manometer.

Ada beberapa jenis manometer, yakni manometer raksa terbuka, manometer raksa tertutup, dan manometer Bourdon. 

Manometer Raksa Terbuka

Manometer raksa terbuka terbuat dari pipa berbentuk U, seperti gambar di bawah ini. 

Disebut manometer raksa terbuka karena salah satu ujung pipa terbuka atau terhubung dengan udara luar (tekanan atmosfer), sedangkan 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 dalam kaki terbuka akan naik. 

Perbedaan tekanan udara di dalam dan di luar ruang ditunjukkan oleh perbedaan ketinggian permukaan zat cair tersebut. Semakin besar tekanan udara di dalam ruang, perbedaan ketinggian ini juga semakin besar. Permukaan raksa dalam kaki tertutup akan lebih rendah h mmHg dibandingkan permukaan raksa kaki terbuka. Rumus:

Pgas= 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.

Manometer raksa tertutup

Disebut manometer raksa tertutup karena salah satu ujung pipa 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.

Manometer Bourdon

Manometer Bourdon atau manometer logam dihubungkan ke tangki gas yang akan diukur tekanannya. Perhatikan gambar di bawah ini, tekanan dari dalam ruang tertutup akan mengubah kelengkungan pipa lentur. Ujung pipa itu dihubungkan dengan jarum berskala. Ketika pipa itu berubah kelengkungannya akibat tekanan, penunjukan jarum tersebut juga berubah.

Manometer Bourdon atau manometer logam mampu mengukur tekanan udara sangat tinggi, sehinng sering digunakan oleh montir untuk mengukur tekanan udara di dalam ban.

Oke, demikian dulu postingan Mafia Online tentang Alat Ukur Tekanan Udara dalam Ruang Terutup. Semoga artikel ini bermanfaat buat kita semua.