Tuesday, December 20, 2011

Mengukur Tekanan Atmosfir dan Ketinggian dengan Barometer Selang Air

Semakin tinggi suatu tempat maka maka rendah tekanan udaranya. Sehingga jika tekanan udara diketahui maka ketinggian dapat dihitung, dan sebaliknya jika ketinggian diketahui maka tekan udara dapat dihitung.
Rumus berikut ini menunjukkan hubungan antara tekanan dan ketinggian:



dengan h adalah ketinggian (altitude) dalam meter, parameter konstanta adalah sebagai berikut:
Parameter
Deskripsi
Besaran
p0
Tekanan atmosfir standard dipermukaan laut
101325 Pa
L
Tingkat perubahan temperatur
0.0065 K/m
T0
Standard temperatur udara di permukaan laut
288.15 K
g
Percepatan gravitasi bumi
9.80665 m/s2
M
Massa molar udara kering
0.0289644 kg/mol
R
Konstanta gas universal
8.31447 J/(mol•K)

Jika alat ukur tekanan udara atau barometer tidak tersedia maka dapat menggunakan selang air dan ember untuk mengukur tekanan udara. Siapkan selang air transparan sepanjang 12 meter, diameternya cukup 3/8 inchi, jika lebih besar akan mahal harganya. Isi ember dengan air sampai penuh, ember bisa berukuran 10 liter. Letakkan ember berisi air pada posisi yang agak tinggi, misal pada sebuah meja. Celupkan ujung selang kedalam ember, pastikan dengan pemberat agar selalu tercelup dalam air, pastikan ujung yang tercelup ini tetap terbuka. Posisikan ujung selang lainnya agak lebih rendah dari ember, isap ujung selang agar air keluar dan menjadi pompa siphon. Pastikan air keluar lancar, agar tidak ada lagi gelembung udara di dalam selang.



Tutup ujung selang dimana air keluar dengan rapat, bisa memakai plastik dan karet gelang.  Angkat  ujung selang yang tertutup rapat sampai mencapai ketinggian 10 meter. Pastikan ujung selang lainnya tetap tenggelam di dalam ember dan tetap terbuka. Air di dalam selang akan turun ketika selang diangkat karena tertarik gaya gravitasi. Tapi penurunan air akan dilawan oleh tekanan udara dipermukaan air pada ember, tekanan udara menekan air untuk naik ke atas selang untuk mengisi ruang kosong pada ujung selang bagian atas. Selisih gaya gravitasi dan tekanan udara pada air akan membentuk kolom air pada selang.



Ukur tinggi kolom air, pada gambar diatas C, yang terbentuk di dalam selang yang berdiri tegak. Tinggi kolom air ini menunjukkan tekanan udara di permukaan air pada ember, maka ketinggian posisi ember dari permukaan laut dapat dihitung dengan rumus diatas.

Barometer selang air cukup akurat karena skalanya yang besar, mencapai 10 meter atau 10.000 mm. Untuk setiap kenaikan posisi ember air 1 meter maka tinggi kolom air akan turun sekitar 1 mm. Tapi karena ukurannya yang besar maka tidak praktis untuk dibawa-bawa.

Tabel berikut menunjukkan relasi antara ketinggian dengan tekanan udara, misal tinggi kolom air (C) pada selang adalah 9 meter H2O , maka ketinggian (altitude) tempat tersebut adalah sekitar 1.150 meter dari muka laut . Formula diatas menghasilkan tekanan dalam satuan Pascal, konversi  1 Pascal = 0,000102 meter H2O. Harap perhatikan bahwa Altitude dalam meter, sedangkan C dalam meter dengan desimal 3 angka dibelakang koma.

Altitude meter
Pascal
C meter H2O
0
        101.325
10,335
300
          97.773
9,973
600
          94.322
9,621
900
          90.970
9,279
1.150
          88.252
9,002
1.500
          84.556
8.625
1.800
          81.490
8,312
2.100
          78.513
8,008
2.400
          75.626
7,714
2.700
          72.825
7,428
3.000
          70.109
7,151
3.300
          67.475
6,882
3.600
          64.922
6,622
3.900
          62.448
6,370
4.200
          60.051
6,125
4.500
          57.729
5,888
4.800
          55.480
5,659
5.100
          53.303
5,437
5.400
          51.195
5,222



No comments:

Post a Comment

Your positive comment will be highly appreciated to improve this site