Tekanan udara bersama dengan temperatur dan kelembaban udara merupakan unsur penting dalam cuaca. Sebelum kita membahas mengenai tekanan udara tersebut ada beberapa hal yang harus kita pahami terlebih dahulu agar kita lebih mudah memahami konsep dari tekanan udara serta jenis barometer yang digunakan sebagai alat ukur tekanan udara tersebut.
Daftar Isi
Perbedaan Massa dengan Berat
Jika dalam bahasa sehari-hari mungkin kedua hal ini dianggap sama, namun secara ilmiah massa dan berat merupakan 2 hal yang berbeda.
Apa bedanya?
Massa seperti kita ketahui satuannya itu gram, kilogram, dll. Massa suatu benda akan sama jika ditempatkan dimanapun, baik itu di bumi, di bulan, di mars dll.
Namun beratnya akan berbeda.
Kenapa?
Karena berat merupakan gaya (gaya berat) yang dipengaruhi nilai gravitasi.
Bagaimana menghitung gaya berat ?
W = m x g
Dimana :
W = Berat
m = Massa
g = Gravitasi
Mungkin sebagian dari kita sudah mengenal hukum 2 Newton
F = m x a
F = Gaya
m = Massa
a = Percepatan
Dari persamaan diatas :
Gaya kita hitung sebagai gaya berat
Percepatannya adalah percepatan gravitasi.
Berikut ini ilustrasi terkait dengan definisi gaya dan berat diatas.
Mialnya ada astronot dari bumi membawa kardus yang isinya buku masanya di bumi adalah 10 kg.
Nah jika astronot tadi mengangkat buku tersebut di bumi dan di bulan beratnya akan berbeda.
Kenapa?
Karena gravitasinya bumi lebih besar daripada gravitasi bulan sehingga berat benda tersebut akan lebih berat di bumi dibandingkan di bulan meskipun memiliki massa yang sama.
Konsep dasar ini penting karena kita akan belajar mengenai pengertian tekanan udara, dimana dalam ilmu fisika tekanan didefinisikan sebagai gaya persatuan luas.
Karena yang kita pakai adalah gaya maka yang kita gunakan adalah gaya berat dimana satuannya bukanlah gram atau kilogram tapi satunya adalah Newton (N).
Perbedaan Densitas dan Tekanan
Densitas (ρ) = massa / volume
Nah di dalam atmosfer ada yang namanya densitas udara, jika kita mengacu pada rumus diatas,
Densitas udara = massa udara per satuan volume
Ketika berbicara satuan volume berarti bentuknya tiga dimensi.
Nah kalau
Tekanan = F / A
Dapat dilihat pembaginya adalah A (luas penampang) yang berarti bentuknya dua dimensi.
Dapat dilihat juga dalam rumus jika densitas berkaitan dengan massa namun untuk tekanan berkaitan dengan gaya berat.
Kembali lagi ke pembahasan tekanan atmosfer.
Di atmosfer densitas udara akan turun seiring dengan bertambahnya ketinggian, karena massa bendanya akan tetap sama tetapi semakin ke atas lapisan atmosfer udaranya akan berkurang.
Seperti kita ketahui, udara di atmosfer terdapat partikel-partikel seperti nitrogen, oksigen, uap air dll dimana nitrogen, oksigen tersebut juga memiliki Massa (bisa dilihat di tabel periodik unsur).
Dengan satuan volume yang sama, semakin keatas akan semakin berkurang karena partikel udara (partikel nitrogen, oksigen, ozone) lebih banyak terkonsentrasi di atmosfer bagian bawah karena adanya gravitasi yang menarik ke bawah.
Satuan tekanan udara yang sering digunakan adalah atm, mmHg, Pa, Hpa, dll. Untuk melakukan konversi satuan tekanan udara tersebut bisa melalui website berikut :
https://www.climate4life.info/2022/05/kalkulator-konversi-tekanan-udara.html
Hal-Hal yang Mempengaruhi Tekanan di Udara
Ketinggian
Tekanan udara di suatu tempat akan dipengaruhi oleh ketinggian. Seiring dengan naiknya ketinggian maka tekanan udara akan menurun.
Tekanan = gaya persatuan luas
Kita bayangkan ada yang namanya sebuah kolom udara di dua tempat yang berbeda
- yang satu di tepi pantai ketinggiannya 0 meter diatas permukaan laut.
- yang satunya lagi di gunung misalkan 1000 m diatas permukaan laut.
Di tempat yang 0 meter diatas permukaan laut tersebut misalnya, kita anggap penampangnya sama 1 m2.
Yang menekan penampang di tempat 0 meter tersebut adalah semua udara dari 0 meter sampai ke lapisan atmosfer paling atas.
Sedangkan yang gunung dengan ketinggian 1000 meter diatas permukaan laut, yang menekan adalah udara dengan ketinggian 1000 m keatas.
Sehingga jumlah udara yang menekan di 0 meter diatas permukaan laut lebih besar daripada tekanan udara yang di puncak / 1000 meter diatas permukaan laut.
Maka bisa kita katakan bahwa seiring dengan naiknya ketinggian tekanan udara akan menurun.
Temperatur
Pada kondisi lain dalam keadaan konstan, maka jika ada dua tempat yang memiliki suhu udara yang berbeda, tempat dengan suhu udara yang lebih tinggi akan memiliki tekanan udara lebih rendah daripada tempat disekelilingnya yang suhunya lebih rendah.
Seperti kita ketahui, temperatur adalah besaran dari energi kinetik yang didapat dari Pergerakan molekul-molekul udara di atmosfer. Ketika temperatur tinggi pergerakannya molekul udaranya cepat sehingga cenderungnya memuai sehingga tekanan udaranya akan berkurang karena udaranya tidak diam di area itu saja.
Berbeda dengan suhu rendah / dingin maka pergerakkan lebih lambat atau cenderung mengendap di satu tempat sehingga tekanan udaranya di tempat tersebut akan tinggi.
Sehingga bisa kita simpulkan jika dua tempat memiliki suhu udara yang berbeda, tempat yang suhunya lebih tinggi, tekanan udaranya akan lebih rendah dan tempat yang suhunya rendah, tekanan udaranya akan tinggi.
Kelembaban Udara
Pada kondisi keadaan lain konstan, Udara yang memiliki kelembaban udara tinggi akan memiliki tekanan udara yang rendah.
Seperti yang sudah disinggung diatas dimana udara terdiri dari berbagai macam molekul seperti nitrogen, oksigen. Kelembaban udara tersebut unsurnya adalah H2O dalam bentuk uap. Jika H2O nya tinggi maka unsur nitrogen, unsur oksigen dan yang lainnya akan lebih rendah.
Demikian juga sebaliknya, jika H2O rendah maka unsur nitrogen, oksigen, unsur-unsur lainnya akan lebih dominan / tinggi.
Sementara massanya H2O ini dia lebih ringan daripada yang lainnya, maka ketika H2O nya / uap airnya tinggi, keadaan yang lainnya lebih rendah sehingga massanya jadi lebih ringan.
Atau dengan kata lain..
Kelembabannya tinggi >>> Massanya lebih ringan
Jika massanya lebih ringan maka gaya beratnya juga lebih ringan
Jika gaya beratnya lebih ringan maka tekanannya akan lebih lebih ringan juga.
Sehingga bisa kita simpulkan tempat yang kelembaban udara tinggi akan memiliki tekanan udara yang lebih rendah dibandingkan tempat yang kelembaban udaranya rendah.
Pengaruh Pergerakan udara
Pergerakan udara itu secara umum ada dua :
- Konvergensi yang artinya bertemu.
- Divergensi yang artinya saling menjauh.
Jika suatu wilayah menjadi tempat pertemuan udara maka udara di tempat tersebut akan banyak, molekulnya akan menumpuk di tempat tersebut sehingga tekanannya akan lebih tinggi
Sementara di wilayah yang menjadi tempat perpisahan / udara saling menjauh maka udara akan lebih kosong karena molekulnya pindah ketempat yang lain sehingga tekanannya akan menjadi lebih lebih rendah.
Pada tempat pertemuan udara atau konvergensi udara maka tekanan udara akan meningkat sementara tempat yang menjadi divergensi udara maka tekanan udara akan menurun / lebih rendah.
Alat Ukur Tekanan Udara
Alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara adalah barometer. Alat ini mempunyai beberapa jenis antara lain :
- Barometer air raksa.
- Barometer air.
Secara prinsip dan model kedua barometer diatas relatif sama namun ada sedikit perbedaan dimana media air yang digunakan relatif lebih ringan dibandingkan dengan air raksa sehingga ketinggian bisa mencapai 10 meter.
- Barometer aeroid / logam.
Barometer ini terbuat dari logam dan ukurannya relatif kecil.
Di dalam unit barometer logam terdapat sebuah kotak logam yang berisi udara dengan tekanan sangat rendah.
Apakah Kalibrasi Barometer Harus Dilakukan?
Tekanan udara merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi hasil kalibrasi khususnya dalam hal kalibrasi volumetrik, baik itu kalibrasi buret laboratorium, labu ukur, gelas ukur, dll. Sehingga untuk mendapatkan hasil kalibrasi yang valid, kalibrasi balometer sebagai alat ukur tekanan udara ini juga harus dilakukan.
Semoga bermanfaat.
Referensi :
