Contoh Perhitungan Tekanan

Dalam Fisika, tekanan adalah gaya yang diberikan pada area tertentu. Kasus Tekanan yang paling umum adalah Berat suatu benda di permukaan yang ditempatinya di planet ini.

Tekanan dapat diberikan oleh materi dalam tiga keadaan fisik: padat, cair dan gas.

Manifestasi Tekanan

Tekanan dapat terjadi dalam keadaan yang sangat bervariasi:

• Dalam satu kolom, mungkin ada yang berbeda cairan yang tidak bercampur, saling bertumpu. Setiap cairan akan memberikan tekanan pada yang di bawahnya. Siapa pun yang berada di bawah, akan menerima tekanan bersama dari semua yang di atas.
• Dalam wadah tertutup, seperti balon, mungkin ada: gas atau campuran gas yang akan memberikan tekanan di dindingnya.
• Pada mesin pembakaran dalam, piston turun menghasilkan tekanan pada campuran bensin-udara. Saat percikan memasuki sistem dan meledak, reaksi kimia akan mendorong piston, mengangkatnya lagi.
• Semua gas yang ada di atmosfer menghasilkan tekanan di permukaan bumi. Tekanan ini disebut Tekanan Barometrik atau Tekanan Atmosfer.

Tekanan Barometrik atau Atmosfer

Tekanan atmosfer sebenarnya diukur dengan alat yang disebut Barometer, dirancang oleh E Torricelli pada tahun 1644. Ilmuwan membuat alat ini menggunakan tabung sepanjang 1 meter, disegel di satu sisi. Dia mengisi tabung itu dengan Merkurius, dan mencelupkan sisi yang terbuka ke dalam tong yang penuh dengan Merkurius.

Merkuri di dalam tabung diturunkan secara gravitasi, hingga disesuaikan ke level 760 milimeter. Tekanan atmosfer menundukkan Merkurius di Kuba, mendorongnya sampai tabung itu disesuaikan dengan ketinggian itu. Sejak itu telah ditetapkan bahwa Tekanan Atmosfer Standar memiliki nilai 760mmHg.

Tekanan Barometrik atau Atmosfer diukur dengan alat Barometer, atau disebut juga dengan Barograf, yang selain Pengukuran tekanan mencakup pena tinta untuk melacak nilai Tekanan Atmosfer pada grafik selama cuaca.

Pengukur tekanan

Tekanan Gauge adalah tekanan yang diberikan pada dinding wadah tertutup. Umumnya mengacu pada yang diberikan oleh gas, karena mereka memiliki sifat menutupi seluruh volume wadah yang berisi mereka.

Tergantung pada massa gas yang terkandung, itu akan menjadi jumlah partikel gas yang menerapkan gaya pada dinding wadah, dan oleh karena itu besarnya Tekanan Gauge yang akan diukur.

Gas bisa dalam keadaan diam di dalam tangki, atau bergerak, terus-menerus bergerak di sepanjang sistem pipa.

Pengukur Tekanan diukur dengan alat yang disebut Pengukur, yang berbentuk lingkaran seperti jam, dan memiliki skala dalam satuan di mana Tekanan diukur. Pengukur Tekanan merespons dorongan cairan atau gas dan mengembalikan pembacaan dengan jarum indikatornya.

Unit Pengukuran Tekanan

Milimeter Merkuri (mmHg): Itu adalah unit pertama untuk Tekanan Barometrik berkat desain Barometer Torricelli. Tekanan Barometrik Standar sesuai dengan 760mmHg.

Pascal (Pa): Ini adalah satuan yang ditetapkan untuk Tekanan secara umum, menurut Sistem Satuan internasional. Menurut konsepnya "Gaya di atas Luas", itu setara dengan 1 Newton di atas meter persegi (1 Pa = 1 N / m²). Kesetaraan dalam Pascal dari Tekanan Atmosfer adalah 101.325.00 Pascal.

Pound pada Inci Persegi (lb / in², psi): Ini adalah satuan dalam Sistem Satuan Inggris untuk tekanan. Ini adalah yang paling banyak digunakan untuk mengkalibrasi pengukur tekanan industri dan perangkat untuk penggunaan konvensional. Ini disebut "psi" dari istilah bahasa Inggrisnya: "pon inci persegi". Kesetaraan dalam psi tekanan atmosfer adalah 14,69 lb / in².

Batang (batang): Bar adalah unit alternatif untuk mengukur tekanan. Ini digunakan dalam Sastra untuk merujuk pada besaran tekanan yang besar, agar tidak menggunakan jumlah yang begitu besar. Setara bar tekanan atmosfer adalah 1.013 bar.

Suasana (atm): Ini adalah unit yang ditetapkan untuk tekanan atmosfer, terletak persis pada tekanan barometrik yang diukur di area di mana perhitungan dibuat. Nilainya selalu ditetapkan sebagai 1 atm, dan memiliki ekivalensi yang berbeda dengan satuan lainnya. Tentu saja, jika tekanan atmosfer diukur dalam satuan lain, data numeriknya akan berbeda.

Perhitungan tekanan

Tekanan akan dihitung secara berbeda, tergantung pada keadaan fisik zat yang memberikannya: padat, cair atau gas. Tentu saja, rumus dapat digunakan untuk semua kasus, tetapi untuk lebih menjelaskannya, kami menggunakan klasifikasi perhitungan seperti ini.

Tekanan yang diberikan oleh benda padat:

Untuk padatan, rumus yang digunakan

P = F / A

Definisikan tekanan sebagai gaya yang bekerja pada suatu luasan. Padatan secara alami mencakup area yang ditentukan, sehingga gaya yang akan diberikan adalah Beratnya, kecuali jika ada gaya tambahan yang juga bekerja pada padatan.

Untuk mendapatkan tekanan dalam Pascal (Pa = N / m²), maka Gaya harus dalam Newton (N) dan Luas dalam meter persegi (m²).

Tekanan yang diberikan oleh zat cair:

Untuk cairan, rumus yang digunakan

P = * g * h

Definisikan tekanan sebagai hasil kali Massa jenis, gaya Gravitasi, dan Ketinggian yang dicakup oleh cairan dalam kolom tempat ia dikurung. Jika ada dua atau lebih cairan dalam kolom, dipisahkan oleh kepadatan, rumusnya bekerja untuk setiap cairan di sisinya.

Sehingga didapatkan tekanan dalam Pascal (Pa = N / m²), maka Densitas harus dalam Kilogram di atas meter kubik (Kg / m³), gravitasi dalam meter di atas kuadrat kedua (m / s²) dan tinggi badan dalam meter (m).

Tekanan yang diberikan oleh gas:

Tekanan gas, jika berperilaku seperti gas ideal, dapat dihitung dengan ekspresi gas ideal:

PV = nRT

Memiliki data jumlah mol gas, Temperatur dan Volume yang ditempati, dapat segera dihitung. Jika itu adalah Gas Nyata, maka perlu menggunakan persamaan untuk Gas Nyata, yang lebih kompleks daripada hubungan gas ideal sederhana.

Agar Tekanan dalam Pascal, Volume harus dalam meter kubik (m³), Suhu dalam derajat mutlak Kelvin (K), dan konstanta gas ideal harus R = 8,314 J / mol * K.

Contoh cara menghitung tekanan

Ada sebuah benda padat dengan berat 120 N, dan luas permukaannya 0,5 m². Hitung tekanan yang diberikan pada tanah.

P = F / A

P = (120 N) / (0,5 m²) = 240 N / m² = 240 Pa

Ada benda padat dengan berat 200 N, dan menutupi area permukaan 0,75 m². Hitung tekanan yang diberikan pada tanah.

P = F / A

P = (200 N) / (0,75 m²) = 266,67 N / m² = 266,67 Pa

Ia memiliki benda padat dengan berat 180 N, dan mencakup luas permukaan 0,68 m². Hitung tekanan yang diberikan pada tanah.

P = F / A

P = (180 N) / (0,68 m²) = 264,71 N / m² = 264,71 Pa

Ia memiliki benda padat dengan berat 230 N, dan mencakup luas permukaan 1,5 m². Hitung tekanan yang diberikan pada tanah.

P = F / A

P = (230 N) / (1,5 m²) = 153,33 N / m² = 153,33 Pa

Ada kolom dengan dua cairan, dengan massa jenis 1000 Kg / m³ dan 850 Kg / m³. Cairan tersebut mengumpulkan ketinggian masing-masing 0,30 m dan 0,25 m. Hitung tekanan di dasar wadah.

P = (ρ * g * h)₁ + (ρ * g * h)₂

P = (1000 Kg / m³) * (9,81 m / dtk²) * (0,30 m) + (850 Kg / m³) * (9,81 m / dtk²) * (0,25 m)

P = 2.943 Pa + 2085 Pa = 5028 Pa

Ada kolom dengan dua cairan, dengan massa jenis 790 Kg / m³ dan 830 Kg / m³. Cairan tersebut mengumpulkan ketinggian masing-masing 0,28 m dan 0,13 m. Hitung tekanan di dasar wadah.

P = (ρ * g * h)₁ + (ρ * g * h)₂

P = (790 Kg / m³) * (9,81 m / dtk²) * (0,28 m) + (830 Kg / m³) * (9,81 m / dtk²) * (0,13 m)

P = 2170 Pa + 1060 Pa = 3230 Pa

Ada kolom dengan dua cairan, dengan massa jenis 960 Kg / m³ dan 750 Kg / m³. Cairan tersebut mengumpulkan ketinggian masing-masing 0,42 m dan 0,20 m. Hitung tekanan di dasar wadah.

P = (ρ * g * h)₁ + (ρ * g * h)₂

P = (960 Kg / m³) * (9,81 m / dtk²) * (0,42 m) + (750 Kg / m³) * (9,81 m / dtk²) * (0,20 m)

P = 3960 Pa + 1470 Pa = 5820 Pa

Ada kolom dengan dua cairan, dengan massa jenis 720 Kg / m³ dan 920 Kg / m³. Cairan berkumpul pada ketinggian masing-masing 0,18 m dan 0,26 m. Hitung tekanan di dasar wadah.

P = (ρ * g * h)₁ + (ρ * g * h)₂

P = (720 Kg / m³) * (9,81 m / dtk²) * (0,18 m) + (920 Kg / m³) * (9,81 m / dtk²) * (0,26 m)

P = 1270 Pa + 2350 Pa = 3620 Pa

Ada 14 mol gas ideal, yang volumenya 2 m³ pada suhu 300 K. Hitung tekanan yang diberikan pada dinding wadah.

PV = nRT P = (nRT / V)

P = (14 mol) (8,314 J / mol * K) (300 K) / 2 m³ = 17459,4 Pa

Ada 8 mol gas ideal, yang volumenya 0,5 m³ pada suhu 330 K. Hitung tekanan yang diberikan pada dinding wadah.

PV = nRT P = (nRT / V)

P = (8 mol) (8,314 J / mol * K) (330 K) / 0,5 m³ = 43897,92 Pa

Ada 26 mol gas ideal, yang volumenya 1,3 m³ pada suhu 400 K Hitung tekanan yang diberikan pada dinding wadah.

PV = nRT P = (nRT / V)

P = (26 mol) (8,314 J / mol * K) (400 K) / 1,3 m³ = 66512 Pa

Ada 20 mol gas ideal, dengan volume 0,3 m³ pada suhu 350 K. Hitung tekanan yang diberikan pada dinding wadah.

PV = nRT P = (nRT / V)

P = (20 mol) (8,314 J / mol * K) (350 K) / 0,3 m³ = 193993,33 Pa