Tekanan – jenis, satuan, rumus, aplikasi

Tekanan, biasanya dilambangkan sebagai p atau P, didefinisikan sebagai penerapan gaya yang tegak lurus terhadap permukaan, di mana gaya ini didistribusikan. Secara matematis ini didefinisikan sebagai hasil bagi antara besarnya gaya yang diberikan secara tegak lurus pada permukaan studi dan luas permukaan ini.

Apa itu tekanan?

Tekanan adalah besaran skalar, diukur dalam gaya per satuan luas. Dalam sistem internasional (SI) satuan pengukurannya adalah pascal (Pa), di mana 1 Pa menyatakan tekanan yang diberikan oleh penerapan gaya 1 N (newton) pada permukaan 1 meter persegi. Dalam sistem pengukuran kekaisaran dan Amerika Utara, psi (akronim pound per inci persegi) digunakan.

Satuan pengukuran lain yang digunakan adalah bar, setara dengan 100.000 Pa. Penggunaannya terkait dengan aplikasi industri dan teknik, dan sampai batas tertentu untuk meteorologi, meskipun beberapa layanan meteorologi menggunakannya. Satuan lain yang digunakan pada tingkat yang lebih rendah adalah atm, setara dengan 101.325 Pa, dan milimeter air raksa, yang kira-kira sama dengan 133 Pa.

Jenis

1- Tekanan atmosfer:

Ini didefinisikan sebagai tekanan yang diberikan oleh berat kolom yang terdiri dari udara dengan dasar 1 meter persegi dan ketinggian hipotetis sama dengan ketebalan atmosfer. Karena ketebalan atmosfer bervariasi dengan lokasi geografis, nilai tekanan atmosfer juga berbeda.

Ada juga faktor lain yang mempengaruhi nilai tekanan atmosfer: ketinggian, tempat-tempat di ketinggian mencatat nilai tekanan atmosfer yang lebih rendah daripada di ketinggian rendah, dan kepadatan udara, udara dingin (lebih padat) lebih berat daripada udara hangat.

Cara di mana pusat meteorologi membuat parameter nilai tekanan untuk pertukaran informasi dan dengan demikian dapat melakukan prakiraan dan studi lainnya, adalah dengan menyatakan pengukurannya sebagai fungsi dari tekanan di permukaan laut rata-rata. Hal ini karena diasumsikan bahwa ketinggian permukaan laut tidak tergantung pada letak geografisnya.

2- Tekanan absolut:

Tekanan absolut adalah pengukuran tekanan yang dilakukan dengan mempertimbangkan tekanan atmosfer, yaitu; jumlah antara tekanan yang diberikan oleh suatu objek atau sistem dan nilai tekanan atmosfer lokal.
Tekanan pengukur atau tekanan relatif: Ini dapat didefinisikan sebagai perbedaan antara tekanan absolut dan tekanan atmosfer lokal, yang menunjukkan kontribusi dalam nilai tekanan suatu objek atau sistem. Secara khusus, apa yang dicari dengan pengukuran tekanan ini adalah untuk mengetahui seberapa besar tekanan yang diberikan oleh objek atau sistem daripada tekanan atmosfer.

3- Tekanan yang diberikan oleh fluida:

Tekanan yang diberikan oleh fluida dijelaskan tergantung pada apakah itu diam atau bergerak. Dalam kasus pertama, nilai tekanan hanya bergantung pada kedalaman, semakin dalam Anda berada di dalam volume yang berisi cairan, semakin besar nilai tekanannya. Nilai tekanan dihitung menggunakan persamaan dasar hidrostatika.

Dalam kasus kedua, tekanan yang diberikan oleh fluida tergantung pada kecepatan sirkulasi dan ketinggian, yaitu: ketinggiannya terhadap tanah. Nilai tekanan dalam sistem seperti ini dilakukan dengan menggunakan prinsip Bernoulli.

4- Tekanan yang diberikan oleh gas:

Dalam teori kinetik gas, gas adalah senyawa partikel yang bergerak secara acak dan dengan tingkat kebebasan yang tinggi. Ketika gas terperangkap dalam wadah, tekanan pada dindingnya adalah hasil dari tumbukan konstan partikel-partikel ini di dinding.

Contoh penerapan konsep tekanan

1- Pressure Cooker:

Alasan untuk desain pressure cooker adalah yang menghubungkan suhu dengan tekanan. Saat air di dalam panci mencapai titik didihnya, uap tidak akan bisa keluar karena panci tertutup rapat. Akibatnya, uap air akan mulai memberikan tekanan pada dinding pot dan pada permukaan air di dalamnya, mencegah air terus masuk ke fase gas pada suhu yang sama.

Dengan demikian, air harus mencapai suhu yang lebih tinggi untuk mengubah keadaan. Dengan ini, makanan yang dimasak dalam pressure cooker dapat dilakukan lebih cepat dan juga memiliki tekstur yang lebih halus.

2- Tekanan kabin pesawat:

Penerbangan udara dengan ketinggian sekitar 10 km terkena tekanan atmosfer yang sangat rendah. Di sana tingkat tekanan tidak memungkinkan untuk membuat seseorang tetap hidup; Anda akan kehilangan kesadaran dan bisa mati karena terkena kondisi ini untuk waktu yang lama, di samping kurangnya oksigen.

Untuk mengatasi tekanan rendah, kabin pesawat diberi tekanan, yaitu, mereka menerima injeksi udara terkompresi. Akibatnya, tekanan atmosfer disimulasikan pada ketinggian yang lebih rendah, meskipun tidak persis di permukaan, tetapi pada ketinggian yang cukup nyaman.

3- Desain kendaraan bawah laut:

Saat merancang kendaraan yang harus dimobilisasi di daerah yang dalam, harus diperhitungkan bahwa ia harus tahan terhadap tekanan besar, bahkan dasar lautan tetap misterius karena keterbatasan kendaraan bangunan yang cocok untuk nilai tekanan yang ditemukan di sana.

Pada tahun 1960, kapal selam Trieste, yang diawaki oleh Don Walsh dan Jacques Piccard, turun sekitar 10.911 meter ke Samudra Pasifik. Kendaraan itu dirancang khusus untuk turun ke kedalaman seperti itu, bahkan dirancang oleh ayah Piccard, Auguste Piccard. Salah satu alasan untuk menghentikan penurunan adalah pecahnya salah satu jendela kapal karena efek tekanan.

Hubungan antara tekanan dan suhu

Suhu didefinisikan sebagai parameter tingkat agitasi di mana partikel-partikel penyusun bahan tertentu ditemukan. Dalam kasus gas, dalam teori kinetik, suhu (keadaan agitasi partikel yang membentuk gas) terkait dengan kecepatan pergerakannya. Semakin tinggi keadaan agitasi, semakin banyak energi, dan semakin tinggi energi, semakin tinggi kecepatannya.

Ketika partikel dalam gas bergerak lebih cepat, mereka menabrak dinding dengan kekuatan yang lebih besar, meningkatkan tekanan. Sebaliknya, pada suhu yang lebih rendah, partikel-partikel memiliki lebih sedikit energi untuk bergerak, dan dengan ini mereka bergerak dengan kecepatan lebih rendah yang menghasilkan tekanan bagian gas yang lebih rendah.

Ini juga memiliki efek pada volume yang dikandung gas. Pada volume yang lebih kecil, partikel memiliki lebih sedikit ruang untuk bergerak, menghasilkan tumbukan yang lebih berulang pada dinding wadah yang menyebabkan peningkatan tekanan.

Ketiga variabel ini terkait dalam persamaan yang disebut persamaan gas ideal yang ditunjukkan di bawah ini:

pV = nRT

Dimana p adalah tekanan gas, T suhu dan V volumenya. Suku-suku persamaan yang tersisa adalah jumlah mol n dan konstanta gas universal R; konstanta yang dikembangkan dari data eksperimen orang Prancis Victor Regnault.

Related Posts