bab 6

tekanan udara

Kewujudan Tekanan Udara

Teori kinetik gas (kinetic theory of gases) menyatakan bahawa molekul gas adalah sentiasa bergerak bebas (moving freely) dan sentiasa berlanggar (colliding) terhadap dinding bekasnya (container).

Kekerapan perlanggaran antara molekul udara terhadap dinding bekasnya akan menghasilkan daya yang menolak terhadap dinding bekas tersebut.

Daya ini dipanggil tekanan udara (air pressure).

Menurut saintis, tekanan udara adalah daya per unit luas kawasan (force per unit area), yang dihasilkan oleh perlanggaran molekul udara terhadap dinding bekasnya.

Tekanan udara meningkat jika kekerapan perlanggaran antara molekul gas dan dinding bekasnya meningkat.

Eksperimen yang menunjukkan bahawa udara mempunyai tekanan

Eksperimen 1

1. Sebiji gelas diisi dengan air sehingga ia penuh.
2. Permukaan gelas tersebut kemudiannya ditutup dengan sekeping kad.
3. Semasa memegang kad, kaca terbalik dengan cepat.
4. Apabila tangan yang memegang kad ditarik, air tidak mengalir keluar dari gelas.
5. Ini adalah kerana tekanan udara yang dikenakan ke atas kad adalah cukup kuat untuk menyokong berat air yang terdapat di dalam gelas tersebut.

Eksperimen 2

1. Sebuah tin yang berisi air sedikit dipanaskan sehingga air mendidih.
2. Mulut tin kemudiannya ditutup rapat/ketat dan seterusnya air sejuk dicurahkan ke atas tin tersebut.
3. Apabila air mula mendidih, molekul stim menolak molekul udara keluar dari tin tersebut.
4. Apabila mulut tin tersebut ditutup rapat dan dicurahkan dengan air sejuk, stim di dalam tin akan memeluwap / terkondensasi (condenses) menjadi air.
5. Ini menyebabkan tekanan udara di dalam tin menjadi lebih rendah daripada tekanan udara di luar tin.
6. Akibatnya, dinding tin ditolak ke dalam oleh tekanan udara di luar tin sehingga ia menjadi kemek (dented).

Eksperimen 3

1. Sebatang pembaris (ruler) diletakkan di atas meja dengan keadaan satu daripada bahagian hujungnya adalah terjulur.
2. Bahagian pembaris yang berada di atas meja ditutup dengan sehelai kertas.
3. Apabila bahagian pembaris yang terjulur (protruding) itu diketuk atau ditolak ke bawah dengan pantas, kertas pada bahagian hujung yang satu lagi itu tidak terbang ke atas.
4. Ini adalah kerana tekanan udara menekan permukaan kertas itu ke bawah.

Apa yang dimaksudkan dengan tekanan udara? Tekanan Udara bermaksud tekanan yang dihasilkan oleh pelanggaran zarah-zarah udara ke atas permukaan luar dan permukaan dalam sesuatu objek.Bagi lebih memahami konsep Tekanan Udara, kita perlulah memahami terlebih dahulu Teori Kinetik Jirim. Teori ini mengatakan bahawa zarah-zarah dalam sesuatu jirim sentiasa bergerak dan berlanggar antara satu sama lain. Jadi zarah udara yang ada dalam sesuatu objek juga akan berlanggar dengan permukaan dalam, manakala zarah udara yang ada di luar objek akan berlanggar dengan permukaan luar. Perlanggaran inilah yang menghasilkan Tekanan Udara.

 


Apakah faktor-faktor yang mempengaruhi tekanan udara?
1) Isipadu
Jika udara dimampatkan lagi dengan mengurangkan isipadu bekas, zarah udara akan melanggar dinding bekas dengan lebih kerap. Ini menyebabkan tekanan bertambah

Isipadu berkurang, Tekanan bertambah

2) Suhu udara
Jika udara dipanaskan, zarah-zarah udara dalam bekas akan memperolehi lebih banyak tenaga dan akan melanggar dinding bekas dengan lebih kerap. Ini menyebabkan tekanan bertambah

Suhu meningkat, Tekanan meningkat

Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Tekanan Udara

Tekanan udara bergantung kepada dua faktor utama, iaitu

1. Isipadu gas.
   Jika bilangan molekul per unit isipadu (volume) gas adalah lebih besar, kekerapan perlanggaran (collision) molekul gas terhadap dinding bekas juga meningkat. Oleh itu, tekanan udara juga akan meningkat.
2. Suhu gas. 
   Pada suhu (temperature) tinggi, molekul gas bergerak pada kelajuan yang lebih tinggi. Hasilnya, kekerapan perlanggaran molekul gas terhadap dinding bekasnya juga meningkat.

Tekanan udara yang disebabkan oleh atmosfera (lapisan udara yang mengelilingi Bumi) dipanggil tekanan atmosfera (atmospheric pressure).

Tekanan atmosfera tidak dipengaruhi oleh luas permukaan (surface area) sesuatu objek. Ia bergantung pada ketinggian objek tersebut dari paras laut (sea level).

Semakin tinggi sesuatu objek itu dari aras laut (atmosfera semakin menipis), maka tekanan atmosfera adalah lebih rendah.

Barometer adalah peralatan (instrument) yang digunakan untuk mengukur tekanan atmosfera.

Barometer.

Aplikasi Prinsip Tekanan Udara Dalam Kehidupan Harian
Pelbagai peralatan dalam kehidupan seharian kita beroperasi dengan menggunakan prinsip tekanan udara. Tanpa tekanan udara, banyak peralatan tidak dapat berfungsi dengan seperti yang kita harapkan. Jom kita tengok bagaimana tekanan udara memainkan peranan untuk membolehkan alat-alat tersebut berfungsi.

1. Penyedut minuman
Apabila udara disedut, kawasan dalam penyedut akan menghasilkan kawasan tekanan rendah. Tekanan udara yang lebih tinggi di luar akan menolak air masuk ke dalam penyedut minuman. 

2. Picagari
Apabila omboh ditarik ke atas, kawasan dengan tekanan rendah terbentuk dalam picagari. Tekanan udara yang lebih tinggi di luar menolakair masukke dalam picagari. 

3. Pam Semburan
Apabila omboh ditolak ke dalam silinder, udara dipancut keluar dengan laju. Satu kawasan tekanan rendah terbentuk di sekeliling muncung silinder. Keadaan ini menyebabkan tekanan udara yang lebih tinggi di dalam tin memaksa racun serangga masuk ke dalam tiub logam. Kemudian, racun serangga dipecahkan kepada titisan kecil oleh udara yang dipancut keluar dengan laju dari silinder. 

4. Sifon
Apabila air mengalir dari hujung bawah salur, kawasan tekanan rendah terbentuk di dalam salur. Tekanan udara yang lebih tinggi di luar menolak air masuk ke sifon. 

5. Paip tersumbat
Menekan pam akan memaksa udara yang ada di dalamnya keluar, kemudian membentuk keadaan bertekanan rendah. Mangkuk getah melekat pada permukaan singki apabila tekanan yang lebih tinggi di luar menekan ke atasnya. Tekanan yang lebih tinggi di dalam paip menolak kotoran yang tersumbat apabila pam sedutan ditarik ke atas.

6. Tin dengan dua lubang
Susu dipaksa keluar di salah satu lubang oleh tindakan tekanan udara yang menolak udara ke dalam lubang yang bertentangan.