Tekanan Udara

Atmosfer diciptakan Tuhan dengan sesempurna mungkin sehingga dapat menjaga dari seluruh kemungkinan yang dapat merusak bumi yang kamu cintai ini. Misalnya, meteor-meteor yang jatuh ke bumi akan hangus terbakar digesek oleh lapisan atmosfer, angin matahari yang sangat berbahaya bagi manusia dibelokkan oleh medan magnet bumi serta radiasi ultraviolet yang juga berbahaya sebagian diserap oleh atmosfer sehingga kadarnya jadi bermanfaat bagi manusia. Dengan kata lain, atmosfer atau disebut juga udara diciptakan khusus untuk kehidupan manusia.

Atmosfer memiliki tekanan seperti halnya zat cair. Tekanan udara sangat memengaruhi cuaca. Terjadinya angin merupakan salah satu hal yang disebabkan oleh perbedaan tekanan atmosfer di dua daerah yang berdekatan. Angin bersifat meratakan tekanan udara. Semakin besar perbedaan tekanan udaranya, semakin kencang angin yang berhembus sehingga terjadi keseimbangan tekanan. Perbedaan tekanan ini dipicu oleh perbedaan suhu akibat pemanasan sinar matahari.

Atmosfer memiliki tekanan yang tentu akan bermanfaat apabila tahu rahasianya. Tekanan atmosfer sangatlah besar, salah satu buktinya adalah dapat menahan air di dalam gelas melalui selembar kertas HVS dan dapat memecahkan balon karet ketika air di dalam labu erlenmeyer didinginkan yang menyebabkan tekanan di dalam labu lebih rendah dari tekanan atmosfer.

Tekanan atmosfer dapat menjaga keseimbangan tubuhmu karena dari dalam tubuh pun terdapat tekanan. Oleh karena itu, supaya tidak terjadi sesuatu yang bisa keluar dari dalam tubuh maka diseimbangkan oleh tekanan atmosfer. Inilah yang menyebabkan mengapa seorang pendaki gunung bisa keluar darah dari hidungnya apabila naik ke gunung yang sangat tinggi.

1. Ketinggian Memengaruhi Tekanan Atmosfer

Setiap zat memiliki berat, termasuk udara, namun berat udara sangatlah ringan dibandingkan dengan zat-zat yang lain. Seperti kita ketahui bahwa tekanan hidrostatis disebabkan oleh berat zat cair itu sendiri, begitupun halnya dengan tekanan udara. Tekanan udara (tekanan atmosfer) disebabkan oleh berat udara yang menekan lapisan atmosfer bagian bawah sampai ke ketinggian tertentu. Tekanan atmosfer dapat dimisalkan dengan tekanan zat cair. Semakin dalam suatu zat cair maka semakin besar tekanannya, begitu pula tekanan atmosfer. Mulai dari bagian atas atmosfer bumi hingga ke bawah akan semakin besar sehingga beratnya semakin besar. Dengan kata lain, semakin rendah permukaannya, semakin besar tekanan udaranya. Sebaliknya, semakin tinggi permukaan bumi akan semakin rendahtekanan udaranya. Tekanan udara dipermukaan laut sama dengan satu atmosfer (1 atm = 76 cmHg). Setiap kenaikan 100 m, tekanan udara berkurang sebesar 1 cmHg. Berikut ini data hasil perhitungan tekanan udara berdasarkan ketinggiannya.

No.	Ketinggian (m)	Tekanan (cmHg)
1.	7.000	6
2.	5.000	26
3.	3.000	46
4.	1.000	66
5.	500	71
6.	Di permukaan laut	76

2. Alat Ukur Tekanan

Pada abad ke-17 seorang ilmuwan berkebangsaan Italia bernama Evangelista Torricelli

(1608–1647) mencoba mengukur tekanan udara. Karena keuletannya, dia berhasil melakukan percobaan untuk membuktikan tekanan udara dengan memperkenalkan alat pengukur tekanan yang disebut barometer pertama yang sangat sederhana. Alatnya hanya menggunakan sebuah pipa kaca yang panjangnya 1 meter dengan salah satu ujungnya tertutup dan raksa. Torricelli melakukan percobaan di daerah pantai pada ketinggian permukaan laut. Caranya, pipa kaca diisi dengan air raksa sampai penuh, kemudian pipa yang terbuka tersebut dimasukkan ke dalam bejana berisi raksa, seperti terlihat pada gambar

Hasil percobaannya menunjukkan bahwa raksa yang berada di dalam pipa akan turun sampai 24 cm sehinggatinggi raksa yang berada di dalam pipa menjadi 76 cm. Lalu, Torricelli mengubah-ubah kemiringan pipa dan ternyata tinggi raksa tidak berubah. Dia menyimpulkan bahwa tekanan di permukaan laut itu sebesar 76 cmHg atau disebut 1 atmosfer. Untuk mengukur tekanan atmosfer di daerah tertentu pun cara yang digunakan adalah sama, yaitu hanya dengan melihat ketinggian raksa di dalam pipa Torricelli yang ditempatkan di daerah tersebut. Dengan demikian, tekanan atmosfer di daerah itu dapat diketahui.

Contoh Soal

Satuan tekanan dalam SI adalah Pascal (Pa) atau (N/m²). Jika massa jenis raksa 13.600 kg/m³, percepatan gravitasi di tempat itu 9,8 m/s², dan 1 atmosfer sama dengan tinggi raksa 76 cm, berapa Pascalkah satu atmosfer itu?

Penyelesaian:

Diketahui: 
ρ = 13.600 kg/m³

g = 9,8 m/s²

h = 76 cm = 0,76 m

Ditanyakan: 1 atm = ... Pa

Jawab: ρ = ρgh

= (13.600 kg/m³)(9,8 m/s²)(0,76 m)

= 101,292,8 N/m2

= 101,293 kN/m²

= 101,293 kPa

Pada tabel, tekanan udara di permukaan laut dibulatkan menjadi 101,3 kPa. Jadi, 1 atm = 101,3 kPa = 1,01 × 10⁵ Pa

Para ahli berusaha membuat alat pengukur tekanan udara yang praktis, di antaranya adalah sebagai berikut.
a. Barometer Fortin
Barometer raksa disebut barometer Fortin karena yang pertama membuatnya adalah seorang ahli Fisika berkebangsaan Prancis Nicolas Fortin walaupun yang kali pertama menemukannya Torricelli. Barometer ini dapat mengukur dengan teliti karena dilengkapi dengan skala nonius atau skala vernier seperti halnya dalam jangka sorong. Ketelitian alat ukur ini mencapai 0,01 cmHg. Barometer ini cukup panjang seperti halnya barometer Torricelli sehingga sulit untuk dibawa-bawa.

b. Barometer Logam
Barometer logam disebut barometer aneroid. Barometer ini banyak digunakan di Badan

Meteorologi dan Geofisika untuk memperkirakan cuaca dengan mengukur tekanan udaranya. Barometer logam biasa juga disebut barometer kering. Barometer logam lebih praktis untuk dibawa-bawa dan skalanya mudah dibaca karena berbentuk lingkaran. Bagian utama dari barometer ini adalah sebuah kotak logam kecil berisi udara dengan tekanan yang sangat rendah. Permukaan kotak dibuat bergelombang agar lebih mudah melentur di bagian tengahnya. Jika tekanan bertambah, bagian atas dan bawah kotak mengempis sehingga menekan kotak logam yang berisi udara. Akibatnya, tekanannya naik dan akan menggerakkan tuas yang menarik rantai kiri sehingga jarum penunjuk barometer akan menyimpang ke kanan dengan menunjukkan angka tertentu.