Tekanan pada Zat Gas
Adanya perbedaan tekanan udara di suatu tempat dapat menimbulkan angin. Angin bertiup dari daerah yang tekanan udaranya tinggi ke daerah yang tekanannya lebih rendah. Pengaruh tekanan udara dapat dirasakan pada beberapa peristiwa, di antaranya:
1) Ketika memasak air, di pegunungan akan lebih cepat mendidih dibandingkan memasak air di pantai. Hal ini disebabkan tekanan udara di pegunungan lebih rendah daripada di pantai sehingga gas oksigennya pun lebih rendah.
2) Ketika kita pergi ke daerah yang lebih tinggi (misalnya dari pantai ke pegunungan), pada ketinggian tertentu kita akan merasakan dengungan di telinga kita. Hal ini disebabkan oleh selaput gendang telinga yang lebih menekuk keluar pada tekanan udara yang lebih rendah.
3) Pada tekanan udara tinggi, suhu terasa dingin, tetapi langit cerah. Sebaliknya, saat tekanan udara rendah, dapat dimungkinkan terjadinya hujan, bahkan badai.
1) Ketika memasak air, di pegunungan akan lebih cepat mendidih dibandingkan memasak air di pantai. Hal ini disebabkan tekanan udara di pegunungan lebih rendah daripada di pantai sehingga gas oksigennya pun lebih rendah.
2) Ketika kita pergi ke daerah yang lebih tinggi (misalnya dari pantai ke pegunungan), pada ketinggian tertentu kita akan merasakan dengungan di telinga kita. Hal ini disebabkan oleh selaput gendang telinga yang lebih menekuk keluar pada tekanan udara yang lebih rendah.
3) Pada tekanan udara tinggi, suhu terasa dingin, tetapi langit cerah. Sebaliknya, saat tekanan udara rendah, dapat dimungkinkan terjadinya hujan, bahkan badai.
Ketiga peristiwa di atas memberikan gambaran bahwa tekanan udara memiliki hubungan yang cukup erat dengan ketinggian suatu tempat. Tekanan tersebut berubah sesuai dengan ketinggian dari atas tanah. Semakin tinggi suatu tempat, maka tekanan udaranya semakin rendah. Suatu daerah yang memiliki struktur geografis yang lebih tinggi misalnya di pegunungan Himalaya terdapat partikel-partikel udara yang lebih sedikit. Partikel-partikel yang lebih sedikit mendorong satu sama lain menghasilkan tekanan lebih rendah.
Hal ini ternyata telah dibenarkan melalui suatu penelitian yang dilakukan para ahli. Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa setiap kenaikkan 10 m, tekanan udara berkurang 1mmHg sehingga makin tinggi suatu tempat dari permukaan air, makin rendah tekanan udaranya. Pernyataan ini dapat digunakan untuk memperkirakan ketinggian suatu tempat di atas permukaan laut, asalkan tekanan udara di sekitarnya diketahui.
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 hipoksia.
Partikel –partikel dalam gas bebas bergerak dalam ruang dan saling bertumbukan satu sama lain. Tumbukan antara partikel gas dengan dinding wadah akan menyebabkan tekanan.Semakin banyak jumlah tumbukan antar molekul maka semakin tinggi tekanan yang terjadi. Pada proses bernapas Hukum Boyle berlaku. Hukum Boyle berbunyi “Jika volume suatu wadah gas diperkecil, maka tekanan gas tersebut membesar, asalkan suhu gas tersebut tetap. Memperbesar volume wadah tersebut menyebabkan tekanan gas tersebut turun. Penting untuk dicatat bahwa hukum ini berlaku asal suhu gas tersebut tetap”.
Jika gas ditekan ke suatu ruang yang lebih kecil, molekul-molekulnya akan lebih sering menumbuk dinding ruang tersebut. Akibatnya tekanan gas itu bertambah. Hal sebaliknya akan terjadi. Jika gas diberikan ruang yang lebih besar, molekul-molekul gas tersebut menjadi lebih jarang menumbuk dinding dan tekanan gas tersebut mengecil. Gerakan pernapasan menyebabkan perubahan volume dada dan perubahan tekanan gas dalam rongga dada, yang mengakibatkan udara mengalir ke dalam atau ke luar rongga dada.
Agar lebih memahami materi ini, kerjakan LKS tekanan zat gas
Inspirasi merupakan proses aktif dimana diafragma berkontraksi dan mendatar dan otot-otot antariga berkonstraksi. Sebelum inspirasi, tekanan udara di dalam paru seimbang dengan tekanan udara atmosfer yaitu 760 mmHg atau 1 atm. Karena tekanan udara di dalam paru-paru lebih rendah daripada tekanan udara atmosfer, maka udara mengalir ke dalam paru-paru. Kondisi ini diperoleh dengan jalan membesarkan volume paru-paru. Tekanan gas di dalam tempat tertutup berbanding terbalik dengan besarnya volume. Bila ukuran tempat diperbesar, tekanan udara di dalamnya turun. Bila ukuran diperkecil, tekanan udara di dalamnya naik. Inilah hukum Boyle.
Agar inspirasi terjadi, paru-paru harus membesar, dengan demikian tekanan di dalam paru-paru akan turun. Untuk membesarkan paru-paru, harus melibatkan kerja otot inspirasi utama yaitu otot diafragma dan otot antar tulang rusuk. Pada orang hamil, orang gemuk atau pakaian yang terlalu sesak di daerah perut, dapat menghalangi turunnya diafragma dengan sempurna.
Tepat sebelum inspirasi, tekanan intrapleura kira-kira 756 mmHg, setelah otot-otot inspirasi bekerja yang menambah ukuran rongga dada, tekanan intrapleura turun sampai kira-kira 754 mmHg. Akibatnya, dinding paru-paru terisap ke arah luar karena hampa sebagian. Bila volume paru bertambah, tekanan di dalam paru turun dari 760 mmHg menjadi 758 mmHg. Udara bergerak dari atmosfer ke paru-paru dan terjadilah inspirasi. Udara terus bergerak ke paru-paru sampai tekanan dalam paru seimbang dengan tekanan atmosfer.
Inspirasi secara ringkas sebagai berikut:
Inspirasi secara ringkas sebagai berikut:
Ekspirasi normal merupakan proses dimana diafragma berelaksasi dan bergerak ke atas. Ekspirasi (menghembuskan napas) diperoleh dari perbedaan tekanan, tetapi dalam hal ini perbedaaan berubah sehingga tekanan dalam paru lebih besar daripada di atmosfer. Ekspirasi normal adalah proses pasif karena otot antar tulang rusuk relaksasi, lengkungan diafragma bergerak dari datar kembali melengkung. Gerakan ini mengurangi diameter vertikal dan rusuk belakang rongga dada, ini mengembalikan pada ukuran istirahatnya.
Selama ini otot antar tulang rusuk internal menggerakkan rusuk ke arah bawah serta menekan otot antar tulang rusuk sehingga menekan diafragma ke atas. Karena tekanan intrapleura kembali ke tingkat sebelum inspirasi (756 mmHg), dinding paru-paru tidak lagi diisap ke arah luar. Tekanan dalam paru-paru naik menjadi 763 mmHg dan udara bergerak dari daerah bertekanan udara lebih tinggi ke daerah bertekanan udara lebih rendah di atmosfer. Ekspirasi secara ringkas sebagai berikut:
Tekanan udara berhubungan dengan Hukum Boyle. Masih ingatkah kalian bagaimana bunyi Hukum Boyle? Hukum Boyle berlaku apabila suhu gas tidak berubah, maka hasil kali tekanan dan volume gas dalam ruang tertutup selalu tetap.
Secara matematik Hukum Boyle tersebut dapat dinyatakan sebagai:
Jadi, yang tetap dalam keadaan ini adalah suhunya. Pada banyak kejadian, tekanan dan volume tempat tertutupnya berubah. Namun, keadaan ini tetap memenuhi hukum Boyle. Oleh karena itu, dapat juga dinyatakan sebagai:
Keterangan:
P = tekanan (atm atau N/m2)
1 atm = 76 cmHg
V = volume udara (m3)
Keterangan:
P = tekanan (atm atau N/m2)
1 atm = 76 cmHg
V = volume udara (m3)
Dengan P1 adalah tekanan mula-mula, P2 adalah tekanan akhir, V1 adalah volume udara mula-mula dan V2 adalah volume udara akhir.
Contoh Soal:
Suatu ruangan tertutup mengandung gas dengan volume 200 m3. Jika tekanan ruangan tersebut adalah 60 cmHg, hitunglah tekanan gas pada ruangan jika volumenya menjadi 150 m3?
Suatu ruangan tertutup mengandung gas dengan volume 200 m3. Jika tekanan ruangan tersebut adalah 60 cmHg, hitunglah tekanan gas pada ruangan jika volumenya menjadi 150 m3?
Penyelesaian:
Diketahui :
V1 = 200 m3
P1 = 60 cmHg
V2 = 150 m3
Diketahui :
V1 = 200 m3
P1 = 60 cmHg
V2 = 150 m3
Ditanyakan:
P2………….?
Dijawab:
P1V1 = P2V2
Maka
P2 = (P1 x V1) / V2
= (200 m3 x 60 cmHg) / 150 m3
= 80 cmHg
Jadi, tekanan gas pada ruangan yang volumenya 150 m3 adalah 80 cmHg.
P2………….?
Dijawab:
P1V1 = P2V2
Maka
P2 = (P1 x V1) / V2
= (200 m3 x 60 cmHg) / 150 m3
= 80 cmHg
Jadi, tekanan gas pada ruangan yang volumenya 150 m3 adalah 80 cmHg.
https://prodiipa.wordpress.com/kelas-viii/tekanan-dalam-tubuhku/tekanan-pada-zat-gas/
IPA Kelas 8 | Tekanan Gas dalam Ruang Tertutup di Kehidupan Sehari-hari
Di artikel kelas VIII kali ini kita akan membahas tentang tekanan gas dalam ruang tertutup serta aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.
---
Squad! 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 Squad. 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.
Tempat wisata balon udara di Cappadocia, Turki. (sumber: jalan2liburan.com)
Nah, kamu tau nggak sih kenapa balon udara sebesar itu bisa terbang? Pada artikelpenerapan 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 Squad. Sekarang, kita langsung cus ke materinya!
Jadi, selain dengan ketinggian, tekanan gas atau tekanan udara juga memiliki hubungan dengan volume Squad. Kalau hubungan antara volume dan tekanan udara, penemunya adalah Robert Boyle.
Hukum yang dinamakan hukum Boyle tersebut persamaannya adalahh
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 Squad.
- 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 Squad. Bagaimana cara menurunkan tekanan udaranya? Yaitu dengan cara memanaskan balon udara. Setelah dipanaskan, volumebalon udara akan meningkat sementara tekanan udaranya menurun. Setelah itu, baru balon udara bisa terbang.
- 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 ekspirasivolume paru-paru harus mengecil. Setelah volume paru-paru mengecil, tekanan paru-paru membesar. Karena itulah napas yang kita tarik tadi bisa kita keluarkan Squad.
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, Squad. 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 Squad. Karena jarum yang ada manometer sudah menunjuk ke angka tekanan udara dari uap tersebut.
https://blog.ruangguru.com/ipa-kelas-8-tekanan-gas-dalam-ruang-tertutup-di-kehidupan-sehari-hari
Tekanan Pada Gas
Besar tekanan udara dapat diukur dengan percobaan Torricelli yang dilakukan oleh Evangelista Torricelli (1608-1647). Percobaan itu berhasil menciptakan barometer, yaitu alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara dan menetapkan bahwa: Tekanan udara 1 atm = 76 cmHg “Setiap kenaikan 100 m dari permukaan laut, tekanan udara berkurang 1cmHg”
Ketinggian suatu tempat dapat dihitung dengan rumus:
h= (76 cmHg- Pbar) x100 m
| Pgas = (Pbar ± h) cmHg |
Tekanan udara dalam ruang tertutup dapat diukur dengan manometer.
keterangan:
| Pgas = tekanan gasPbar = tekanan pada barometerh = ketinggi8an tempat (m) |
- Hukum Boyle
Robert Boyle (1627-1691) menyatakan dalam hukumnya bahwa:
“Hasil kali tekanan dan volume gas dalam ruang tertutup selalu tetap/konstan bila suhu gas tidak berubah”
P.V= konstan atau P1. V1 = P2. V2
Keterangan:
P1= tekanan awal
V1= volume awal
P2= tekanan akhir
V2= volume akhir
- Tekanan Gas dalam Ruang Tertutup dan Konsep Tekanan Udara dalam Kehidupan Sehari-hari
Alat untuk mengukur tekanan udara dalam ruang tertutup dinamakan manometer. Manometer ada dua macam, yaitu manometer raksa dan manometer logam.
a. Manometer Raksa
Manometer raksa dibedakan menjadi:
1) Manometer Raksa Terbuka
Manometer raksa terbuka adalah sebuah tabung U yang kedua ujungnya terbuka. Salah satu kaki dibiarkan terbuka berhubungan dengan udara luar sedangkan kaki lainnya dihubungkan ke ruang yang akan diukur tekanan gasnya. Besar tekanan gas dapat dihitung dengan rumus: Pgas = Pbar + h
2) Manometer Raksa Tertutup
Manometer raksa tertutup adalah sebuah tabung U yang salah satu ujungnya tertutup.
b. Manometer Logam
Digunakan untuk mengukur tekanan udara yang sangat tinggi.
- Seperti pada tekanan zat padat dan zat cair, berikut diberikan beberapa contoh kejadian yang berkaitan dengan tekanan udara.
a. Angin
Angin adalah udara yang bergerak dari suatu tempat yang bertekanan tinggi ke tempat yang tekanannya lebih rendah. Jika suatu daerah mempunyai tekanan udara yang sangat rendah, udara di sekelilingnya akan mengitari daerah tersebut sehingga membentuk pusaran angin. Kekuatan angin ini bisa sangat besar dan menerbangkan benda-benda yang dilaluinya. Bentuk angin seperti ini disebut angin siklon. Angin ini bersifat merusak jika tempat terjadinya pusaran dekat dengan tempat tinggal penduduk.
b. Prakiraan Cuaca
Para ahli meteorologi mencatat perubahan tekanan udara di suatu tempat, kemudian data hasil pengamatan tersebut dianalisis dan diinterpretasi. Misalkan, jika pada suatu tempat tekanan udara rendah, udara dari tempat yang bertekanan lebih tinggi akan bergerak ke daerah tersebut. Angin tersebut membawa uap air. Karena tekanan udaranya rendah, uap air tersebut akan jatuh ke Bumi dalam bentuk hujan. Begitu pun sebaliknya, di suatu daerah cuacanya akan cerah jika tekanan di daerah tersebut tinggi yang berarti udara dari tempat tersebut akan bergerak ke daerah lain yang tekanan udaranya lebih rendah. Alat untuk mencatat perubahan tekanan udara secara terus menerus disebut barograf.
https://sumadewiblog.wordpress.com/tekanan/tekanan-pada-gas-2/
VIDEO :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar