TEKANAN UDARA

  1. Pengertian Tekanan Udara

Tekanan udara adalah tenaga yang bekerja untuk menggerakkan massa udara dalam setiap satuan luas tertentu.Diukur dengan menggunakan barometer. Satuan tekanan udara adalah milibar (mb). Garis yang menghubungkan tempat-tempat yang sama tekanan udaranya disebut sebagai isobar.Tekanan udara diukur berdasarkan tekanan gaya pada permukaan dengan luas tertentu, misalnya 1 cm2. Satuan yang digunakan adalah atmosfer (atm),millimeter kolom air raksa (mmHg) atau milibar (mbar). Tekanan udara patokan (sering juga disebut) tekanan udara normal) adalah tekanan kolom udara setinggi lapisan atmosfer bumi pada garis lintang 450 dan suhu 00C. Besarnya tekanan udara tersebut dinyatakan sebagai 1 atm. Tekanan sebesar 1 atm ini setara dengan tekanan yang diberikan oleh kolom air raksa setinggi 760 mm. Satuan tekanan selain dengan atm atau mmHg juga dapat dan sering dinyatakan dalam satuan kg/m2.

Dan juga Tekanan  udara merupakan tingkat kebasahan udara karena dalam udara air selalu terkandung dalam bentuk uap air. kandungan uap air dalam udara hangat lebih banyak daripada kandungan uap air dalam udara dingin. kalau udara banyak mengandung uap air didinginkan maka suhunya turun dan udara tidak dapat menahan lagi uap air sebanyak itu. Uap air berubah menjadi titik-titik air. Udara yang mengandung uap air sebanyak yang dapat dikandungnya disebut udara jenuh.

  1. Pembentukan Udara

Udara terbentuk dari campuran gas yang diperlukan oleh semua tanaman dan hewan untuk hidup. Ketika bergerak,udara menekan segala sesuatu yang dilaluinya,misalnya daun berdesir dan layangan terangkat tinggi. Gerakan udara yang disebabkan oleh tekanan disebut angin. Udara yang tak bergerak juga menekan. Bumi dikelilingi oleh lapisan udara setebal 640 km.

Meskipun ringan,lapisan udara ini begitu tebal sehingga menekan semua benda kepermukaan tanah dengan kekuatan yang sama dengan tekanan setebal 10,4 m. Kita tidak merasakan tekanan udara ke tubuh kita karena tekanannya sama besar pada seluruh tubuh,dan cairan dalam tubuh juga menekan ke luar. Tekanan atmosfer lebih rendah di tempat tinggi. Tekanan udara pada kapal terbang di ketinggian sekitar 16.000 m di atas permukaan tanah hanya tekanan di permukaan tanah.

  1. Variasi Tekanan Udara

Tekanan udara dibatasi oleh ruang dan waktu. Artinya pada tempat dan waktu yang berbeda, besarnya juga berbeda. Tekanan udara secara vertikal yaitu makin ke atas semakin menurun.

Hal ini dipengaruhi oleh:

  • Komposisi gas penyusunnya makin ke atas makin berkurang.
  • Sifat udara yang dapat dimampatkan, kekuatan gravitasi makin ke atas makin lemah.
  • Adanya variasi suhu secara vertikal di atas troposfer (>32 km) sehingga makin tinggi tempat suhu makin naik.

Tekanan udara secara horizontal yaitu variasi tekanan udara dipengaruhi suhu udara, bahwa daerah yang suhu udaranya tinggi akan bertekanan rendah dan daerah yang bersuhu udara rendah tekanannya tinggi.

Pola penyebaran tekanan udara horizontal dipengaruhi:

  • Lintang tempat.
  • Penyebaran daratan dan lautan.
  • Pergeseran posisi matahari tahunan.
  1. Sistem Tekanan Udara

Dua system tekanan udara yang utama mengontrol cuaca kita. Tekanan tinggi (antisiklon) terbentuk ketika udara dingin turun. Biasanya tekanan tinggi berarti cuacanya kering dan baik panas di musim panas dan dingin di musim dingin. Tekanan rendah (siklon atau depresi) terjadi ketika udara panas naik,membawa awan hujan dan cuaca yang tidak mementu. Angin bertiup dari zona bertekanan tinggi ke zona bertekanan randah. Kekuatan angin tergantung pada besarnya perbedaan tekanan. Jika perbedaannya besar,maka anginnya kuat.
Seperti dibelahan bumi utara,angin berputar melawan arah jarum jam menuju zona bertekanan rendah dan berputar-putar searah jarum jam dari zona bertekanan tinggi dan dibelahan bumi selatan,angin berputar berlawanan arah dengan angin di belahan bumi utara,berputar menuju zona bertekanan rendah.

1. Faktor- Faktor yang Mempengaruhi Tekanan Udara

Faktor-faktor yang memengaruhi tekanan udara adalah sebagai berikut :

  1. Tinggi Rendahnya Tempat

Semakin tinggi suatu tempat, lapisan udaranya semakin tipis dan semakin renggang, akibatnya tekanan udara semakin rendah.Tekanan udara di suatu tempat pada umumnya dipengaruhi oleh penyinaran matahari. Daerah yang banyak mendapat sinar matahari mempunyai tekanan udara rendah dan daerah yang sedikit mendapat sinar matahari mempunyai tekanan udara tinggi.

Tekanan udara pada suatu tempat berubah sepanjang hari. Alat pencatat tekanan udara dinamakan barograf. Pada barograf tekanan udara sepanjang hari tergores pada kertas yang dinamakan barogram. Bila hasilnya dibaca secara teliti, maka tekanan udara tertinggi terjadi pada pukul 10.00 (pagi) dan pukul 22.00 (malam) dan tekanan rendah terjadi pada pukul 04.00 (pagi) dan pukul 16.00 (sore).

  1. Temperatur

Jika temperatur udaranya tinggi, maka volume molekul udara berkembang, sehingga tekanan udara menjadi rendah, sebaliknya jika temperatur udara menjadi kecil, maka tekanan udara menjadi tinggi.

  1. Sebaran lautan dan daratan

Pengaruh sebaran daratan dan lautan ini sangat jelas pada lintang pertengahan, pada musim dingin benua relatif lebih dingin dan mempunyai tendensi membentuk pusat-pusat tekanan tinggi.

  1. Alat Ukur Tekanan Udara

 index

alat ukur tekanan udara barometer raksa

Tekanan udara merupakan besaran turunan yang dapat diukur dengan alat ukur yang dinamakan barometer yang berasal dari bahasa yunani “baros = berat dan metron = udara” . Barometer ada beberapa jenis seperti barometer. Alat yang ditemukan oleh Ilmuwan asal Irlandia (Robert Boyle) ini memiliki beberapa jenis seperti barometer air raksa, barometer air, barometer aneroid, dan beberapa jenis barometer lainnya.

Pada umumnya dunia menggunakan hektopascal untuk menyatakan nilai tekanan udara. Akan tetapi mungkin masih ada yang menjumpai satuan cmHg pada barometer tua dengan konversi satuan 1 cmHg = 1,103 x 105 Pa = 1 x 1,013 x 103 hektopascal. Penggunaan hektopascal sebagai pengganti milibar. Hektopascal adalah satuan pengukuran langsung dari tekanan udara (gaya/luas alas) seperti halnya newton/cm persegi tetapi dalam satuan metrik. 1 Hektopascal = 100 Pascal sedangkan 1 bar = 100.000 newton/m2 = 100.000 Pa.

Barometer ada dua jenis yaitu barometer raksa dan barometer aneroid.Tetapi kegunaan mereka tetap sama yaitu mengukur tekanan udara. Barometer termasuk peralatan metereologi non recording yang pada waktu tertentu harus dibaca agar mendapat data yang diinginkan.Barometer baik raksa maupun aneroid dipengaruhi oleh ketinggian,mengingat tekanan udara akan berkurang seiring pertambahan ketinggian,sehingga perlu selalu pensetting awal.

Barometer raksa ada dua jenis yaitu wheel barometer dan stick barometer.Prinsip kerja wheel barometer adalah peningkatan tekanan udara akan berpengaruh pada kolom merkuri menyebabkan ketinggian raksa di tuba sebelah kiri meningkat disebelah kanan menurun.Terdapat pemberat kecil yng mengapung di atas merkuri,yang mengikuti pergerakan turun naik merkuri ini menyebabkan darongan yang terhubung pada pointer dimana akan mengidentifikasi kenaikan tekanan.Jika terjadi penurunan tekanan maka akan terjadi proses sebaliknya,barometer jenis ini sebaiknya diguncang dulu sebelum digunakan.

Stik barometer mempunyai prinsip kerja sebagai berikut barometer jenis ini dirancang untuk dapat membaca tekanan pada sea level dan juga dapat langsung dibaca oleh pengguna pada skala yang biasanya tercatat pada stick barometer tersebut,sehinngga memerlukan pengaturan yang lebih rumit disbanding wheel barometer untuk menyesuaikan dengan ketinggian.Prinsip kerjanya hampir sama dengan wheel barometer karena sama-sama menggunakan air raksa.Intinya barometer didasarkan pada pemahaman bahwa tekanan udara akan berkurang dengan menambah ketinggian.

  1. Cara Mengukur Tekana Udara

Tekanan udara diukur berdasarkan tekanan gaya pada permukaan dengan luas tertentu, misalnya 1 cm2. Satuan yang digunakan adalah atmosfer (atm), millimeter kolom air raksa (mmHg) atau milibar (mbar).Tekanan udara patokan (sering juga disebut) tekanan udara normal) adalah tekanan kolom udara setinggi lapisan atmosfer bumi pada garis lintang 450 dan suhu 00C. Besarnya tekanan udara tersebut dinyatakan sebagai 1 atm. Tekanan sebesar 1 atm ini setara dengan tekanan yang diberikan oleh kolom air raksa setinggi 760 mm. Satuan tekanan selain dengan atm atau mmHg juga dapat dan sering dinyatakan dalam satuan kg/m2

Konversi antara satuan tekanan udara tersebut adalah sebagai berikut :

1 atm = 760 mmHg = 14,7 Psi = 1,013 mbar

Tekanan udara berkurang dengan bertambahnya ketinggian tempat(elevasi atau altitude). Hubungan antara tekanan udara dengan ketinggian dapat dilihat pada persamaan laplace sebagai berikut :

H = k(1+¥t)log(β0/βh)

Hubungan antara tekanan udara dengan ketinggian tempat itu dimanfaatkan dalam merancang alat untuk pengukuran ketinggian tempat yang disebut altimeter. Tekanan udara dipengaruhi oleh suhu.

  1. Rumus Tekanan Udara

Bagaimana menetukan tinggi suatu tempat bila diketahui tekanannya?

Bagaimana pula menentukan tekanan jika yang kita ketahui adalah tekanannya. Tekanan udara dipermukaan air laut adalah 76 cmHg yang akan jadi patokan dan setiap perubahan tinggi 100 m maka akan terjadi perubahan tekanan sebesaar 1 mmHg.

Ph = (Pu – h/100) cmHg

Ph = tekanan pada ketinggian h

Pu = tekanan udara permukaan air laut

h = tinggi suatu tempat

Untuk mencari ketinggian :

h = (Pu-Ph) x 100 m

Contoh Soal :

Wilayah Jakarta utara memiliki ketinggian 10 m dibawah permukaan airl laut. Berapakah tekanan udara di tempat tersebut.

Jawab :

Ph = (Pu – h/100) cmHg

Ph = (76 – 10/100) = 76 – 0,1 = 75,9 ccmHg

jika disuatu puncak gunung tekanan udaranya adalah 45 cmHg, berapa ketinggian gunung tersebut dari permukaan air laut?

h = (Pu-Ph) x 100

h = (76-45 x 100 = 31 x 100 = 3100 m di atas permukaan laut.

  1. Hubungan Gejala- Gejala Alam Dengan Tekanan Udara

Tekanan udara termasuk salah satu unsur utama cuaca. Cuaca adalah keadaan atmosfer di suatu tempat yang tidak luas pada saat tertentu dan biasanya tidak berlangsung lama. Kita mengatakan cuaca baik jika hari cerah dan tidak berawan, dan cuaca buruk ketika hari mendung dan turun hujan lebat. Ilmu yang mempelajariatmosfer di sebut dengan meteorologi.

Tekanan udara pada suatu tempat berubah sepanjang hari. Lembaga neteorologi mencatat tekanan udara yang berubah-ubah ini pada gulungan kertas yang terdapat pada barograf (alat pencatat tekanan udara). Penyimpangan yang cukup signifikan pada garfik yang di peroleh dapat mem prakirakan cuaca di tempat itu:

  1. Tekanan udara lebih rendah dari biasanya, maka kemungkinan besar akan turun hujan. Karena angin akan melaju ke tempat tersebut.
  2. Tekanan udara lebih tinggi dari biasanya, maka kemungkinan cuaca cerah. Ini karena angin bertiup dari daerah tersebut.

Bagaimana pola tekanan udara dapat memprakirakan datangnya musim hujan?

Pola tekanan udara yang baik yang terjadi di belahan bumi utara (BBU) dan belahan bumi selatan (BBS) misalnya dapat memberikan gambaran seberapa besar aliran udara yang melintasi wilayah Indonesia (ekuator). Dengan mengacu pada indeks tekanan udara di BBU dan BBS ini kita dapat mewaspadai kedatangan hujan pada tahun itu secara lebih arif.

  1. Jenis- Jenis Tekanan Udara

Jika suatu gas atau udara menempati suatu bejana tertutup maka pada dinding bejana tersebut akan bekerja suatu gaya. Gaya ini per satuan luas dinding disebut tekanan.Menurut teori ilmu fisika, gas terdiri dari molekul-molekul yang bergerak terus menerus secara sembarang. Karena gerakan ini, dinding bejana yang ditempati akan mendapat tumbukan terus-menerus pula dari banyak molekul.

Tumbukan inilah yang dirasakan sebagai tekanan pada dinding.Jika temperatur  gas dinaikkan, maka gerakan molekul-molekul akan menjadi semakin cepat. Dengan demikian tumbukan pada dinding akan menjadi semakin sering dan dengan implus yang semakin besar. Jadi meskipun volume bejana tetap, tekanan pada dinding akan menjadi lebih besar.

  1. Tekanan atmosfir

Tekanan atmosfir yang bekerja di permukaan bumi dapat dipandang sebagai berat  kolom udara mulai dari permukanan  bumi sampai batas atmosfir yang paling atas. Untuk kondisi standar, gaya berat kolom udara ini pada setiap 1 cm2   luas permukaan bumi adalah 1,033 kgf. Dengan perkataan lain dapat dinyatakan bahwa tekanan :

1 atmosfir (1atm) = 1,033 kgf/cm2 = 0,1013 MPa

Tekanan atmosfir juga biasa dinyatakan dalam tinggi kolom air raksa (mm Hg), di mana 1 atm = 760 mm Hg

  1. Tekanan  Mutlak dan  Tekanan  Lebih

Untuk menyatakan besarnya tekanan  gas (atau zat cair) dalam suatu ruangan atau  pipa biasanya dipakai satuan kgf/cm2 atau  Pa (pascal). Dasar yang dipakai sebagai harga nol dalam mengukur atau menyatakan tekanan ada dua macam.

  • Jika harga nol diambil sama dengan tekanan atmosfir, maka tekanan yang diukur disebut tekanan lebih (gage pressure)
  • Jika harga nol diambil sama dengan tekanan vakum  mutlak maka tekanan disebut  tekanan mutlak.

Antara tekanan mutlak dan tekanan lebih terdapat hubungan sebagai berikut:

Tekanan mutlak = tekanan lebih + tekanan atmosfir

Dalam penulisan satuan tekanan biasanya perlu ditambahkan keterangan apakah harga yang dimaksud  merupakan tekanan mutlak atau tekanan absolut. Jika yang dimaksud adalah tekanan lebih, maka penulisan satuannya dapat dilakukan misalnya sebagai berikut: kgf/cm2 (g) atau Pa (g), dimana g merupakan singkatan dari gage. Jika yang dimaksud adalah tekanan mutlak, dapat ditulis sebagai: kgf/cm2 (abs) atau Pa (abs) dimana abs. merupakan singkatan dari absolut  atau mutlak.

Dalam praktek biasanya orang  memakai tekanan  lebih, sedang tekanan mutlak dipakai dalam teori.

  • Tabel  konversi tekanan

Tekanan  dapat dinyatakan dalam berbagai satuan. Dalam prakteknya seringkali diperlukan untuk mengubah  harga tekanan dalam suatu satuan menjadi harga dalam satuan lainnya. Untuk memudahkan  perhitungan dapat dipergunakan

Tabel. Daftar Konversi Tekanan

Pa Bar kgf/cm2 atm mm H2O mm Hg (Torr)
1 1 x 10-5 1,019 72 x 10-5 9,869 23 x 10-6 1,019 72 x 10-1 7,500 62 x 10-3
1 x 105 1 1,019 72 9,869  23 x 10-4 1,019 72 x 104 7,500 62 x 102
9,806 65 x 104 9,806 65 x 10-1 1 9,678 41 x 10-1 1,000   0 x 104 7,355 59 x 102
1,013 25 x 105 1,013 25 1,033 23 1 1,033 23 x 104 7,600 00 x 102
9,806 65 9,806 63 x 10-5 1,000 0 x 10-4 9,678 41 x 10-5 1 7,355 59 x 10-2
1,333 22 x 102 1,333 22 x 10-3 1,359 51 x 10-3 1,315 79 x 10-3 1,359 51 x 10 1

(Sumber ;Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga)

 

Iklan

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout /  Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout /  Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout /  Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout /  Ubah )

Connecting to %s