IPA 8 : TEKANAN GAS

Assalamualaikum wrwb

Selamat bertemu kembali dengan pelajaran IPA.

Pada pertemuan ketiga ini kita akan pelajari TEKANAN GAS.

Tekanan pada zat gas kita bedakan menjadi 2.

1. Tekanan gas dalam ruang terbuka.

Kamu pernah naik pesawat? Bagi yang pernah mencobanya, saat pesawat landing ke daratan, telingamu terkadang berdengung atau sakit bukan? Kenapa bisa begitu ya? Nah ternyata, hal ini ada hubungannya dengan ketinggian dan tekanan gas atau tekanan udara. Hubungan antara ketinggian dengan tekanan udara ini berawal dari teori 400 tahun yang lalu dari seorang ilmuwan Italia, Evangelista Torricelli. Sekarang, supaya kamu semakin paham, kita bahas bersama ya!

Melalui percobaan Torricelli, tekanan udara diukur besarannya dan ditemukan bahwa tekanan udara di atas permukaan laut = 76 cmHg

“Setiap naik 100 m, tekanan udara berkurang 1 cmHg”

atau

“Semakin tinggi suatu tempat, maka tekanan udaranya semakin rendah”

Sehingga ketinggian suatu tempat dapat dihitung dengan persamaan:

h = (76 cmHg - Pbarometer) x 100 m

h = ketinggian tempat (meter)

Pbarometer = tekanan yang terbaca pada barometer

Nah, kita akan menjawab pertanyaan di atas tentang mengapa telinga berdengung saat pesawat landing. Hal ini disebabkan oleh selaput gendang telinga kita lebih menekuk keluar. Lho, kok bisa menekuk keluar? Ini akibat dari tekanan di dalam telinga yang masih tinggi saat pesawat mengudara alias belum landing. Sementara itu, tekanan udara di luar telinga lebih rendah dibandingkan dengan tekanan udara di dalam telinga.

Selain kejadian telinga berdengung tadi, masih banyak fenomena tekanan gas dalam ruang terbuka dalam kehidupan sehari-hari. Di antaranya adalah:

1. Angin laut dan angin darat

Waktu SD, kamu belajar tentang angin laut dan angin darat 'kan ? Angin yang sering kita rasakan berhari-hari itu muncul karena adanya perbedaan tekanan udara di suatu tempat. Sementara itu, angin bertiup dari daerah yang tekanan udaranya lebih tinggi ke daerah yang tekanan udaranya lebih rendah. Tekanan udara inilah yang menyebabkan adanya angin laut dan angin darat.

2. Peristiwa ketika memasak air

Saat kamu memasak air di pegunungan, air yang kamu masak akan lebih cepat mendidih dibandingkan jika kamu memasak air di pantai. Wah, kenapa tuh? Hal itu disebabkan karena tekanan udara di pegunungan lebih rendah daripada di pantai. Akibatnya, air lebih mudah lepas ke udara atau menguap.

3. Turun dari dataran tinggi seperti pegunungan, ke dataran rendah

Sama seperti saat landing pesawat, telinga kita akan berdengung atau terasa sakit. Akibat selaput gendang telinga lebih menekuk keluar akibat turunnya tekanan udara di luar. Sementara tekanan udara di dalam telinga masih tetap tinggi seperti saat kita masih berada di atas pegunungan.

Para pendaki yang akan menaiki gunung tinggi seperti Gunung Everest atau Gunung Kalimanjaro harus membawa persediaan tabung oksigen. Tekanan udara di puncak gunung sangat rendah, ketika berada di puncak maka para pendaki akan kesulitan bernapas. Oleh karena itu, persediaan tabung oksigen yang akan sangat berguna.

Setelah baca contoh-contoh peristiwa di atas, sudah terbayang 'kan bagaimana tekanan udara dan ketinggian suatu tempat memiliki hubungan yang cukup erat? Sekarang, kita latihan soal yuk agar makin paham!

2. Tekanan gas dalam ruang tertutup.

Kegiatan outdoor apa yang kamu suka? Bungee jumping? Flying fox? Arung jeram? Hiking? Permainan seperti bungee jumping dan flying fox bakal membuat kamu meluncur dan merasa seakan-akan kamu sedang terbang di udara. Selain bungee jumping dan flying fox, masih ada lagi lho permainan lain yang membuatmu ‘terbang’ di udara. Salah satunya adalah balon udara. Berbeda dengan bungee jumping dan flying fox, balon udara ini nggak akan bikin jantungmu copot . Saat berada di atas balon udara yang sedang terbang ribuan kaki di udara, kita bisa menikmati pemandangan yang luar biasa di sekitarnya.

Di beberapa negara seperti Turki, Austria, dan bahkan Indonesia memiliki tempat wisata dan festival balon udara. Beberapa di antaranya ada di Ciwidey Bandung, di Taman Mini Indonesia Indah (TMII) Jakarta dan di Nglegok Blitar. Nggak usah jauh-jauh ke luar negeri kan sekarang kalau mau mencoba wisata balon udara.

Nah, kamu tau nggak sih kenapa balon udara sebesar itu bisa terbang? Pada artikel penerapan gas dalam ruang terbuka kita telah membahas tentang hubungan tekanan udara dengan ketinggian, di artikel kali ini kita akan membahas tentang hubungan tekanan udara dengan volume. Hal itu ada kaitannya sama balon udara tadi. Sekarang, kita langsung cus ke materinya!

Jadi, selain dengan ketinggian, tekanan gas atau tekanan udara juga memiliki hubungan dengan volume. Kalau hubungan antara volume dan tekanan udara, penemunya adalah Robert Boyle.

Hukum yang dinamakan hukum Boyle tersebut persamaannya adalah

PV = konstan

Atau

P1V1 = P2V2

Di mana:

P1 = tekanan udara awal

V1= volume udara awal

P2= tekanan udara akhir

V2= volume udara akhir

Kamu pasti masih bingung dan membayangkan ‘seperti apa ya tekanan udara dalam ruang tertutup di kehidupan sehari-hari’? Nah, berikut ini ada beberapa fenomena tekanan udara dalam ruang tertutup yang bisa kita temui. Simak ya.

1. Contoh pertama adalah balon udara. Menjawab pertanyaan di atas tadi ‘kenapa balon udara bisa terbang?’. Jadi, balon udara bisa terbang atau mengangkasa karena tekanan udaranya diturunkan. Bagaimana cara menurunkan tekanan udaranya? Yaitu dengan cara memanaskan balon udara. Setelah dipanaskan, volume balon udara akan meningkat sementara tekanan udaranya menurun. Setelah itu, baru balon udara bisa terbang.

2. Sementara itu prinsip tekanan udara dan volume juga ada pada makhluk hidup yaitu pada sistem pernapasan manusia. Konsep tekanan dan volume bisa kita lihat pada proses menarik napas (inspirasi) dan proses mengeluarkan napas (ekspirasi).

Saat inspirasi, rongga dada harus membesar supaya volume paru-paru membesar. Saat volume paru-paru membesar, tekanan paru-paru mengecil. Akibatnya, udara dapat mengalir masuk dan kita bisa bernapas. Kebalikan dengan inspirasi, saat ekspirasi volume paru-paru harus mengecil. Setelah volume paru-paru mengecil, tekanan paru-paru membesar. Karena itulah napas yang kita tarik tadi bisa kita keluarkan.

Setelah membahas tekanan udara pada ruang tertutup dan contoh fenomenanya, sekarang kita akan membahas alat-alat apa saja yang digunakan untuk mengukur tekanan udara pada ruang tertutup. Ada apa aja ya?

1. Manometer Raksa Terbuka

Manometer raksa ini berbentuk huruf U yang kedua ujungnya terbuka. Salah satu ujung tabung selalu dihubungkan dengan udara luar supaya tekanannya sama dengan tekanan atmosfer. Sementara ujung yang lain dihubungkan dengan ruangan yang akan diukur tekanannya.

Besarnya tekanan gas dapat dihitung dengan rumus:

Pgas = P0 ± h

Di mana:

Pgas = tekanan udara yang diukur (mmHg atau cmHg)

P0 = tekanan udara atmosfer (mmHg atau cmHg)

h = perbedaaan ketinggian raksa setelah gas masuk (mm atau cm)

(+) apabila tinggi kolom udara lebih tinggi daripada kolom tabung

(-) apabila tinggi kolom udara lebih rendah daripada kolom tabung

2. Manometer Raksa Tertutup

Prinsip kerja pada manometer raksa tertutup sama dengan manometer raksa terbuka. Tapi, salah satu ujung dari tabungnya ditutup. Secara matematis dapat ditulis dengan:

Pgas = h

di mana:

Pgas = tekanan udara yang diukur (mmHg atau cmHg)

h = perbedaaan ketinggian raksa setelah gas masuk (mm atau cm)

3. Manometer Bourdon

Kalau manometer yang satu ini terbuat dari logam dan digunakan untuk mengukur tekanan udara (berupa uap) yang sangat tinggi. Misalnya seperti uap pada pembangkit listrik tenaga uap (PLTU). Selain untuk PLTU, alat ini juga digunakan untuk memeriksa tekanan udara dalam ban oleh para penambal ban. Untuk membaca manometer bourdon tidak perlu pakai rumus seperti yang lain ya .... Karena jarum yang ada manometer sudah menunjuk ke angka tekanan udara dari uap tersebut.