Besar tekanan gas pada manometer terbuka dapat dihitung melalui persamaan tekanan gas (pgas) dalam wadah sama dengan tekanan udara luar (p) ditambah selisih tinggi (h) pada pipa manometer. Secara matematis dituliskan pgas
= p + h yang berlaku pada manometer berisi air raksa. Jika zat cair yang berada pada pipa U manometer

bukan

air raksa maka permasaan yang berlaku adalah pgas
= p + ρgh. Di mana ρ adalah massa jenis zat cair dan g adalah percepatan gravitasi bumi (g = 9,8 m/s2 ≈ 10 m/s2).

Tekanan gas (dengan volume sama) pada suatu wadah yang besar berbeda dengan tekanannya pada wadah yang sempit. Besar tekanan gas dapat dikur dengan sebuah alat yang disebut

manometer

atau

barometer
. Namun pada pengukuran tekanan gas pada ruang tertutup umumnya menggunakan manometer. Ada dua jenis manometer yaitu manometer terbuka dan manometer tertutup. Cara kerja manometer terbuka sesuai pada kondisi gambar berikut.


Baca Juga: Persamaan Volume Benda Padat yang Tercelup pada Suatu Zat Cair

Bagaimana cara kerja tekanan gas pada manometer terbuka? Bagaimana cara menentukan tekanan gas pada manometer terbuka? Sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan di bawah.

Table of Contents

  • Apa Itu Manometer Terbuka?
  • Bentuk Manometer Terbuka
  • Rumus Tekanan Gas pada Manometer Terbuka
  • Contoh Soal dan Pembahasan

    • Contoh 1 – Soal Tekanan Gas pada Manometer Terbuka
    • Contoh 2 – Soal Tekanan Gas pada Manometer Terbuka
    • Contoh 3 – Soal Tekanan Gas pada Manometer Terbuka

Apa Itu Manometer Terbuka?

Sebelumnya, perlu diketahui bahwa manometer adalah alat yang digunakan secara luas pada audit energi untuk mengukur perbedaan tekanan di dua titik yang berlawanan. Di bagian awal disebutkan bahwa ada dua jenis manometer yaitu manometer terbuka dan tertutup.

Manometer terbuka dan tertutup memiliki prinsip kerja yang sama. Perbedaan terletak pada manometer tertutup dengan salah satu ujung dari tabungnya dibuat tertutup. Sedangkan pada manometer terbuka salah satu ujungnya dibiarkan terbuka dan berhubungan dengan udara bebas di atmosfer.

Seiring perkembangan teknologi, diketahui ada

manometer Bourdon

yang biasanya digunakan untuk mengukur tekanan udara (berupa uap) yang sangat tinggi, seperti uap pada pembangkit listrik tenaga uap (PLTU). Dalam penggunaannya, manometer Bourdon hanya perlu melihat jarum panunjuk besar tekanan gas.

Baca :   Sebuah Kawat Tembaga Dipotong Menjadi 10 Bagian Yang Sama Panjangnya

Baca Juga: Pengukuran Tekanan Gas pada Suatu Wadah dengan Manometer Tertutup

Bentuk Manometer Terbuka

Bentuk manometer terbuka berupa pipa tabung U yang diisi dengan zat cair. Cara menggunakannya, salah satu sisi tabung U dihubungkan dengan wadah tertutup berisi gas yang akan dicari tahu besar tekanannya. Sementara sisi pipa U lainnya terhubung dengan udara luar. Gambaran penggunaan manometer terbuka ditunjukkan seperti ilustrasi berikut

Cara Menghitung Tekanan Gas dengan Manometer

Sebuah tabung berbentuk U diisi oleh zat cair dan kedua ujung tabungnya dibiarkan berhubungan dengan udara atau gas yang sama. Awalnya, ketinggian air pada sisi kedua tabung berbentuk U memiliki tinggi yang sama. Selanjutnya, sebuah kotak berisi gas yang berbeda dihubungkan dengan tabung berbentuk pipa U tersebut. Jika ada perbedaan tekanan gas di dalam wadah tertutup dengan tekanan gas di luar maka akan terdapat perbedaan ketinggian pada kedua sisi pipa U.

Mengapa kondisi ini bisa terjadi?
Saat dihubungkan ke sebuah kotak berisi gas memiliki tekanan berbeda, gas dengan tekanan berbeda tersebut akan menekan tabung pada sisi yang dihubungkan dengannya. Hal ini menyebabkan terjadinya perbedaan ketinggian zat cair pada tabung berbentuk U. Selisih ketinggian zat cair merupakan selisih tekanan gas pada manometer terbuka dengan tekanan udara luar.

Rumus Tekanan Gas pada Manometer Terbuka

Satuan tekanan gas dapat dinyatakan dalam



cmHg


 atau



atm


 di mana 1 atm = 76 cmHg. Selain itu satuan tekanan juga dapat dinyatakan dalam



Pa


 di mana 1 Pa = 1 N/m2 = 1 kg/ms2. Persamaan konversi satuan tekanan gas adalah 1 atm = 76 cmHg = 101.325 Pa.

Secara umum, tekanan gas pada manometer terbuka memenuhi persamaan Pgas = Pudara ± ρgh.

Bentuk Umum Rumus Tekanan Gas Manometer

Keterangan:



Tanda positif


 digunakan saat ketinggian pada pipa U manometer yang terhubung dengan bagian luar lebih tinggi.



Tanda negatif


 digunakan saat ketinggian pada pipa U manometer yang terhubung pada wadah/ruang tertutup lebih tinggi.

Pada pengukuran dengan tekanan gas pada manometer terbuka yang didalamnya



menggunakan air raksa


 dan



dalam satuan cmHg


 maka dapat diperoleh bentuk persamaan yang lebih sederhana yaitu Pgas = Pudara ± h (dalam cm).

Baca :   Rumus Volume Bangun Ruang Sisi Datar

Tekanan gas dapat memiliki nilai lebih besar, sama dengan, atau lebih kecil dari tekanan udara/atmosfer. Ketika tekanan udara dalam ruang tertutup



sama dengan



tekanan tekanan udara di luar maka pipa U pada manometer tidak memiliki perbedaan ketinggan.

Kondisi Manometer saat Tekanan Gas dalam Wadah sama dengan Udara di Atmosfer

Ketika tekanan gas dalam wadah tertutup memiliki tekanan yang lebih besar atau lebih kecil dari tekanan udara di luar maka pipa U pada manometer akan memiliki perbedaan ketinggian. Pengukuran tekanan gas pada manometer terbuka saat gas dalam wadah tertutup lebih besar akan mengakibatkan tinggi raksa pada pipa yang terhubung dengan udara luar akan lebih tinggi. Secara matematis, persamaan tekanan gas akan memeuhi persamaan Pgas = Pudara + h (dalam cm).

Rumus Tekanan Gas pada Manometer Terbuka Saat Tekanan Dalam Wadah Lebih Besar Tekanan Udara Luar

Sementara pengukuran tekanan gas pada manometer terbuka saat gas dalam wadah tertutup lebih kecil akan mengakibatkan tinggi raksa pada pipa yang terhubung dengan wadah menjadi lebih tinggi. Secara matematis, persamaan tekanan gas akan memeuhi persamaan Pgas = Pudara ‒ h (dalam cm).

Rumus Tekanan Gas pada Manometer Terbuka Saat Tekanan Gas Dalam Wadah > Tekanan Udara Luar” class=”wp-image-18624″ srcset=”https://idschool.net/wp-content/uploads/2022/07/Rumus-Tekanan-Gas-pada-Manometer-Terbuka-Saat-Tekanan-Dalam-Wadah-Lebih-Kecil-Tekanan-Udara-Luar.jpg 412w, https://idschool.net/wp-content/uploads/2022/07/Rumus-Tekanan-Gas-pada-Manometer-Terbuka-Saat-Tekanan-Dalam-Wadah-Lebih-Kecil-Tekanan-Udara-Luar-300×285.jpg 300w” sizes=”(max-width: 412px) 100vw, 412px”><br />
              </figure>
</p></div>
<p>Selain air raksa, zat cair yang juga umum digunakan dalam pipa U manometer adalah air. Ketika zat cair yang digunakan adalah air maka persamaan untuk menentukan tekanan gas manometer terbuka menjadi seperti berikut.</p>
<div class=
Rumus Manometer Terbuka

Persamaan di atas digunakan saat zat cair pada pipa U manometer adalah air dan panjang air pada sisi tabung yang terhubung ke wadah tertutup lebih rendah dibanding sisi tabugn yang terhubunga ke udara luar.

Baca Juga: Cara Kerja Elektroskop

Contoh Soal dan Pembahasan

Beberapa contoh soal di bawah dapat sobat idschool gunakan untuk menambah pemahaman bahasan di atas. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasan cara menentukan tekanan gas pada manometer terbuka. Sobat idschool dapat menggunankan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat Berlatih!

Contoh 1 – Soal Tekanan Gas pada Manometer Terbuka

Perhatikan gambar manometer raksa terbuka di bawah ini!

Contoh Soal Menghitung Tekanan Gas dengan Manometer

Besarnya tekanan gas adalah … cmHg.
A. 69
B. 78
C. 72
D. 81

Baca :   Mengenai Larutan Nacl Dalam Air Pernyataan Yang Benar Adalah

Pembahasan:

Berdasarkan informasi yang diberikan pada soal diketahui seperti berikut.

  • Tekanan udara luar = po
    = 75 cmHg
  • Selisih ketinggian = h = 6 cm

Menghitung tekanan gas:
pgas
= po
+ h
pgas
= 75 + 6
pgas
= 81 cmHhg

Jadi, besar tekanan gas adalah 81 cmHg.

Jawaban: D

Contoh 2 – Soal Tekanan Gas pada Manometer Terbuka

Sejumlah gas dialirkan pada bejana besi raksa, sehingga raksa mengalami perubahan ketinggian sebesar 25 cm dengan sisi manometer yang terhubung ke atmosfer lebih tinggi. Diketahui massa air raksa 13.600 kg/m3
dan tekanan atmosfer pada ujung manometer terbuka adalah 1,01 × 105
Pa. Besarnya tekanan gas yang dialirkan pada bejana adalah ….
A. 125.000 Pa
B. 135.000 Pa
C. 145.000 Pa
D. 155.000 Pa

Pembahasan:

Berdasarkan informasi yang diberikan pada soal dapat diperoleh keterangan seperti yang terdapat pada gambar berikut.


Menghitung tekanan gas:
pgas = p + ρgh
pgas = 1,01×105

+ 13.600×10×0,25
pgas = 101.000 + 34.000 = 135.000 Pa

Jadi, besarnya tekanan gas yang dialirkan pada bejana adalah 135.000 Pa,

Jawaban: B

Contoh 3 – Soal Tekanan Gas pada Manometer Terbuka

Sebuah tabung U yang berisi raksa digunakan pada manometer untuk mengukur tekanan gas dalam ruang tertutup.


Ketika keran dibuka pada pipa U terdapat selisih ketinggian seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Tekanan gas dalam ruang tertutup tersebut adalah ….
A. 71 cmHg
B. 81 cmHg
C. 85 cmHg
D. 90 cmHg

Pembahasan:

Berdasarkan keterangan yang diberikan pada soal dapat diperoleh beberapa informasi besaran nilai seperti berikut.

  • Selisih ketinggian raksa dalam dalam kedua kaki maometer: h = 5 cm
  • Tekanan atmosfer: p
    = 76 cmHg

Menentukan tekanan gas:
pgas
= p
– 5 cm
pgas
= 76 – 5 = 71 cmHg

Jadi, tekanan gas dalam ruang tertutup adalah 71 cmHg.

Jawaban: A

Demikianlah tadi ulasan materi mengenai cara mengukur tekanan gas pada manometer terbuka untuk berbagai kondisi. Terima kasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.

Baca Juga: Rumus Tekanan pada Benda Padat dan Tekanan Hidrostatis