CATATAN

Tekanan pada zat gas (udara)

saat kalian pergi ke daerah pegunungan pernahkah telinga kalian tiba-tiba terasa mendengung? Suara di sekitar kita menjadi tidak begitu jelas. Hal tersebut dapat terjadi karena terjadi perubahan tekanan di dalam telinga dengan di luar telinga secara tiba-tiba. Di daerah pegunungan tekanan udara lebih kecil daripada di daerah dataran rendah, sehingga ketika kita melakukan perjalanan dengan tiba-tiba ke daerah pegunungan tekanan yang diterima gendang telinga menjadi lebih kecil daripada tekanan di bagian dalam telinga sehingga terjadi dengungan pada telinga, akan tetapi hanya berlangsung beberapa saat sampai tubuh kita mampu beradaptasi.
Berdasarkan uraian di atas kita dapat mengetahui bahwa pada udara atau zat gas juga terdapat tekanan. Sedikit berbeda dengan tekanan pada zat pada dan zat cair, pada tekanan zat gas kita akan mempelajari bagaimana tekanan udara saat berada di ruang terbuka (seperti pegunungan, pantai, dataran renda) dan tekanan udara saat berada di dalam ruang tertutp (seperti tekanan pada bola, tekanan pada roda sepeda, tekanan pada balon)

Tekanan zat gas pada ruang terbuka

Kita hidup di ruang terbuka yang diselimuti oleh udara di sekitar kita yang sebenarnya memberikan tekanan terhadap tubuh kita. Tekanan udara standart disebut dengan tekanan atmosfer (atm) yang diukur di atas permukaan air laut dengan percobaan yang dilakukan oleh Evangelista Torricelli seorang fisikawan asal Italia pada tahun 1643 menggunakan barometer air raksa (barometer = alat pengukur tekanan) yang digambarkan sebagai berikut

 

                                       Gambar 13. Barometer air raksa  

Gambar 13 merupakan seperangkat barometer air raksa yang digunakan oleh Torricelli untuk menyelidiki tekanan di permukaan air laut. Ia menggunakan air raksa (Hg) sebagai zat cairnya, ketika barometer tersebut diletakkan di permukaan laut ternyata tinggi air raksa sebesar 76 cm. nilai ini kemudian yang pada sebagai tekanan atmosfer atau tekanan udara luar (P₀) dimana  

 

Lihat kembali satuan tekanan di atas untuk mengkonversi menjadi bentuk satuan tekanan yang lain. Selanjutnya ketika barometer dibawa ke tempat yang lebih tinggi ternyata ketinggian air raksa juga turun hal ini hal ini menunjukkan semakin tinggi tempatnya maka tekanan udaranya akan semakin kecil, dimana Setiap kenaikan 100 m tinggi air raksanya turun 1 cm atau tekanannya turun sebesar 1 cmHg. misalkan sebuah kota A terletak 200 m di atas permukaan air laut, maka kita dapat menentukan tekanan udara di kota A tersebut dengan cara mengurangi tekanan atmosfer di permukaan air laut dengan perubahan ketinggiannya.

P = 76 – 2
(ingat setiap kenaikan 100 m tekanannya turun 1 cmHg, jadi kalau kenaikan ketinggiannya 200 m, maka tekanannya turun 2 cmHg)
P = 74 cmHg

Tekanan zat gas pada ruang tertutup

Tekanan gas pada ruang tertutup biasa kita lihat saat kita akan memompa bola, bola yang awalnya kempes ketika di pompa akan mengembang menjadi lebih besar, pada saat memompa itu sebenarnya menggunakan prinsip hukum Boyle yakni sebagai berikut

“hasil kali antara tekanan dan volume gas pada ruang tertutup adalah tetap, asalkan tidak terjadi perubahan suhu”

Secara matematis dapat ditulis 

 

Keterangan :
P₁ = Tekanan gas mula – mula (atm)
P₂ = Tekanan gas setelah di ubah (atm)
V₁ = Volume gas mula-mula (m³)
V₂ = Volume gas setelah di ubah (m³)

 Contoh Soal
Untuk mengukur tekanan gas dalam tabung digunakan air raksa seperti gambar berikut 

                                           

Jika tekanan udara luar adalah 76 cm Hg, dan h = 3 cm, tentukan tekanan gas di dalam tabung!

Pembahasan
Tekanan udara dalam tabung
P = Po − h
P = 76 cmHg − 3 cm Hg = 73 cm Hg  

Contoh Soal
Kota A berada 300 m di atas permukaan air laut. Jika tekanan di atas permukaan air laut adalah 76 cmHg, tentukan tekanan udara di kota A, nyatakan dalam cmHg!

Pembahasan
Setiap kenaikan 100 cm, tekanan udara luar turun 1 cm
Kota A 300 m dari muka laut, sehingga tekanan udaranya turun 3 cm,
P = 76 cm Hg − 3 cm Hg = 73 cm Hg

Contoh Soal
Contoh dalam kehidupan sehari-hari yang menunjukkan bahwa gas dalam ruang tertutup mengadakan tekanan pada dindingnya adalah ...

A. lilin yang menyala menjadi padam ketika ditutup gelas
B. balon yang berisi udara lebih berat dari balon kosong
C. balon yang berisi udara naik ke angkasa
D. meletusnya balon atau ban sepeda

Pembahasan
- lilin yang menyala menjadi padam ketika ditutup gelas→ pembakaran memerlukan udara (oksigen), jika gelas ditutup suplai oksigen berkurang dan akhirnya habis, sehingga lilin padam.
- balon yang berisi udara lebih berat dari balon kosong → membuktikan udara juga memilki massa
- balon yang berisi udara naik ke angkasa → massa jenis udara dalam balon berarti lebih kecil dari massa jenis udara di luar balon
- meletusnya balon atau ban sepeda → udara memiliki tekanan, dinding balon atau ban tidak mampu menahan gaya tekan sehingga meletus.

Contoh Soal
Gas Argon yang mempunyai volume 2 m³ dengan tekanan 6 atm dipompakan ke dalam ruang hampa yang volumenya 8 m³. Tekanan gas Argon tersebut menjadi ... 

A. 24atm
B. 14 atm
C. 4 atm
D. 1,5 atm

Pembahasan
P₁V₁ = P₂V₂
(6 atm)(2 m³) = P₂ (8 atm)
P₂ = 12 / 8 = 1,5 atm