Tekanan Gas

Tekanan gas

Tekanan gas atau udara tergantung ketinggian suatu tempat diukur dari permukaan air laut.

Ada berbagai jenis tekanan yang dikenal dan bermanfaat di kehidupan sehari-hari. Salah satunya adalah tekanan gas atau juga dikenal sebagai tekanan udara di kehidupan sehari-hari.

Tekanan udara ini telah banyak dimanfaatkan dalam aktivitas sehari-hari karena memberi manfaat. Berikut penjelasannya.

Pengertian Tekanan Gas

Tekanan zat gas merupakan tekanan yang terjadi pada suatu gas yang disebabkan baik oleh faktor alam maupun faktor buatan.

Seluruh planet bumi dilapisi oleh suatu lapisan udara tipis yang memiliki berat tertentu. Berat udara yang melapisi permukaan bumi ini juga dipengaruhi oleh adanya gaya tarik gravitasi bumi.

Setiap apapun yang memiliki bobot atau berat maka tentu memiliki tekanan sebagaimana gas.

Tekanan gas atau dikenal juga sebagai tekanan udara menunjukkan besar gaya yang diberikan (F) per satuan luas tertentu (A).

Untuk mengukur kekuatan cairan termasuk gas maka digunakanlah rumus tekanan. Tekanan udara juga berkaitan dengan satuan suhu dan volumenya.

Hukum Tekanan Zat Gas

Hukum tekanan zat gas dinyatakan oleh seorang ilmuwan Fisika asal Inggris bernama Robert Boyle yang berkata bahwa, “hasil kali dari volume gas dan tekanan di ruang yang tertutup selalu bernilai tetap selama suhu dari gas tersebut tetap alias tidak berubah-ubah.”

Pernyataan Robert Boyle ini didasarkan oleh penelitiannya tentang pemampatan suatu udara. Pernyataan Robert Boyle ini kemudian dikenal sebagai Hukum Boyle dengan persamaan sebagai berikut:

p x V = c

Keterangan:

p adalah tekanan zat gas.
V adalah volume gas.
c adalah konstanta yang bernilai tetap.

Berdasarkan persamaan di atas, maka dapat disimpulkan bahwa:

p1 x V1 = p2 x V2

Keterangan:

p1 adalah tekanan zat gas mula-mula.
V1 adalah volume zat gas mula-mula.
p2 adalah tekanan zat gas akhir.
V2 adalah volume zat gas akhir.

Rumus Tekanan Zat Gas

Pt = (P0 – t/100) cmHg

Rumus di atas digunakan untuk menghitung nilai tekanan gas yang ada di suatu ketinggian di permukaan bumi. Pt adalah tekanan udara pada ketinggian tertentu di atas permukaan bumi.

P0 adalah tekanan udara yang ada di titik acuan. Titik acuan yang diambil adalah permukaan air laut sebesar 76 cmHg.

Variabel t adalah ketinggian yang dicari tekanan udaranya. Apabila diketahui besar tekanan udara yang ada di suatu tempat, maka untuk mencari ketinggian pada tempat tersebut dapat digunakan rumus berikut:

t = (P0 – Pt) x 100 m

Sifat Tekanan Gas

1. Volume gas tidak tetap.
2. Partikel gas bersifat renggang karena gaya tarik menariknya rendah.
3. Bentuk gas mengikuti wadah.

Satuan Tekanan Gas

Satuan standar untuk menunjukkan tekanan gas adalah Bar. Selain Bar, satuan yang bisa digunakan adalah mb atau milibar. Terkadang, satuan Pascal atau Pa juga digunakan. Untuk setiap 1 cmHg bernilai 1,103 x 105  Pascal (Pa).

Alat untuk Mengukur Tekanan Zat Gas

1. Manometer Raksa Terbuka

Alat manometer raksa terbuka digunakan untuk mengukur tekanan gas yang ada di ruang tertutup. Bentuk alat ini yakni seperti tabung dengan bentuk U yang memiliki bukaan di kedua ujungnya.

Saat digunakan untuk menghitung tekanan udara, salah satu kaki tabung dibuat terbuka sementara lainnya ditutup.

Bagian kaki tabung yang terbuka terhubung ke lingkungan luar sementara kaki yang tertutup dihubungkan ke ruang tertutup. Untuk mengukur tekanan gas pada manometer raksa terbuka maka dapat menggunakan persamaan:

Preservoir = Pbar ± x

Apabila kaki yang terbuka memiliki level raksa lebih tinggi dibandingkan kaki yang tertutup, maka untuk menghitung tekanan gasnya menggunakan rumus berikut:

Preservoir = Pbar + x cmHg

Sementara apabila kaki yang terbuka memiliki level raksa lebih rendah dibandingkan kaki yang tertutup, maka untuk menghitung tekanan gasnya menggunakan rumus berikut:

Preservoir = Pbar – x cmHg

Keterangan:

Preservoir = tekanan udara yang ada di ruang reservoir.
Pbar = Tekanan udara yang ada di lingkungan luar.
x = selisih level ketinggian permukaan raksa di kedua kaki tabung.

2. Manometer Raksa Tertutup

Manometer raksa tertutup merupakan alat pengukur tekanan udara berupa tabung berbentuk U dengan salah satu ujung tertutup sementara lainnya terbuka.

Sebelum digunakan untuk mengukur tekanan, permukaan raksa di kedua tabung sama tinggi. Sementara ujung terbuka dihubungkan ke ruangan tertutup.

3. Manometer Logam

Manometer logam dibuat dari material logam yang digunakan untuk mengukur tekanan udara yang tinggi.

Biasanya manometer logam digunakan pada alat pengukur tekanan udara ban, tekanan udara pada pembangkit listrik dan ketel uap. Untuk mengetahui tekanan udara tinggal melihat jarum pada manometer.

Contoh Tekanan Gas

Ada banyak contoh tekanan gas yang bisa ditemukan di planet ini. Salah satu contoh termudah adalah rasa berdengung dan sakit pada telinga saat berada di pesawat terutama ketika pesawat akan mendarat.

Hal ini dikarenakan saat akan mendarat, tekanan udara di dalam telinga masih cukup tinggi.

Sementara tekanan di luar ruangan lebih rendah ketimbang tekanan udara pada telinga. Hal ini menyebabkan selaput pada gendang telinga akan menekuk keluar.

Contoh Soal Tekanan Gas

Sebuah bangunan tertutup mempunyai volume berukuran 0,5 m3 berisi udara bertekanan 30.000 Pa. Hitung besar ukuran volume udara apabila tekanan udara akan dibuat 50.000 Pa!

Diketahui:

P1 = 30.000 Pa

P2 = 50.000 Pa

V1 = 0,5 m3

Jawab:

p1 x V1 = p2 x V2

V2 = 30.000 Pa x 0,5 m3 / 50.000 Pa

V2 = 0,3 m3

Sehingga dibutuhkan volume udara sebesar 0,3 m3 jika ingin tekanan udara menjadi 50.000 Pa.

Tekanan Gas dalam Ruang Tertutup

Secara umum kita memang lebih mengenal fenomena tekanan gas dalam ruang terbuka seperti atmosfer udara dan sebagainya.

Padahal, di kehidupan sehari-hari, kita juga sering berhubungan dengan fenomena tekanan udara di ruang tertutup seperti berikut:

1. Balon Udara

Contoh penerapan tekanan udara di ruang tertutup adalah pada fenomena balon udara. Balon udara merupakan balon yang di dalamnya diisi udara yang diatur suhunya dengan cara dipanaskan.

Agar balon udara dapat mengangkasa, maka udara di dalam balon akan dipanaskan agar volumenya meningkat.

Semakin tinggi volume, maka tekanan udara menurun. Sehingga balon pun dapat terangkat ke angkasa.

2. Peristiwa Pernapasan

Konsep tekanan udara dan volume udara berkaitan erat dengan peristiwa pernapasan yaitu mengeluarkan napas (ekspirasi) dan menarik napas (inspirasi).

Saat menarik napas, maka diafragma otot di antara tulang rusuk akan berkontraksi. Alhasil, rongga dada pun membesar sehingga volume paru-paru meluas.

Tekanan udara di dalam paru-paru pun turun menjadi 758 mmHg, sehingga tekanan udara dari luar yang lebih tinggi masuk ke dalam paru-paru.

Sementara saat ekspirasi, maka diafragma otot di antara tulang rusuk akan berelaksasi. Hal ini menyebabkan rongga dada dan organ paru-paru berkurang volumenya.

Tekanan dalam paru-paru pun meningkat menjadi 763 mmHg. Udara dari dalam paru-paru bergerak ke tekanan lebih rendah di luar tubuh.

Adanya perbedaan tekanan gas di permukaan bumi disebabkan oleh banyak faktor. Perbedaan suhu udara menjadi salah satu faktor yang menyebabkan hal tersebut.

sumber: https://theinsidemag.com/tekanan-gas/#!