Barometer adalah sebuah alat ukur tekanan udara yang digunakan untuk mengetahui seberapa besar tekanan udara/gas. Melalui besar nilai tekanan udara memungkinkan seseorang untuk memprediksi cuaca. Bagaimana bisa seseorang memprediksi cuaca dengan barometer?
Barometer menunjukkan besar tekanan udara yang dapat dijadikan sebagai patokan dalam menentukan kondisi cuaca. Nilai tekanan yang tinggi berhubungan dengan kondisi cuaca yang cenderung baik. Sedangkan tekanan udara rendah mengidentifikasikan keadaan cuaca yang buruk.
Barometer juga dapat digunakan untuk menghitung ketinggian suatu tempat yang sangat tinggi, misalnya ketinggian suatu pegunungan dari permukaan laut. Mengukur ketinggian suatu pegunungan menggunakan meteran tentu bukan hal yang menguntungkan, bukan? Sebagai solusinya dapat memanfaatkan barometer untuk mengkur ketinggian
Bagaimana cara menghitung ketinggian suatu tempat menggunakan barometer? Bagaimana cara kerja barometer? Bagaimana rumus yang menyatakan persamaan ketinggian dengan tekanan udara pada suatu tempat? Jawaban dari pertanyaan tersebut dapat sobat idschool cari tahu melalui ulasan-ulasan di bawah.
Table of Contents
- Cara Kerja dan Awal Mula Cerita Penemuan Barometer
- Hubungan Tekanan Udara dengan Ketinggian Suatu Tempat
- Rumus Ketinggian dan Tekanan Udara dari Barometer
- Contoh Soal dan Pembahasan
Baca Juga: Cara Membaca Jangka Sorong
Cara Kerja dan Awal Mula Cerita Penemuan Barometer
Barometer muncul dikarenakan sebuah permasalahan cukup besar terjadi pada awal abad ke–17. Pada waktu itu, seorang penambang Italia menghadapi masalah ketika menemukan bahwa pompa yang digunakan tidak dapat mengangkat air lebih dari 10,3 meter.
Beberapa ilmuwan pada waktu itu, mengusulkan untuk menghisap udara keluar dari pipa yang membuat air naik untuk menggantikan kekosongan. Nyatanya, upaya itu tidak bisa dilakukan karena kekuatan yang dimiliki terbatas dan tidak bisa mengangkat air setinggi 10,3 meter.
Percobaan Berti
Pada waktu itu, gagasan mengenai ruang hampa yang ada sama sekali masih dianggap kontroversial. Namun, seorang ilmuwan bernama Gasparo Berti melakukan eksperimen sederhana namun cemerlang untuk menunjukkan bahwa itu mungkin.
Untuk menunjukkan hal itu, Berti melakukan sebuah percobaan menggunakan sebuah tabung panjang dan sebuah wadah dengan bentuk lebih lebar namun tidak lebih tinggi dari tabung pertama.
Baca Juga: Hukum Archimedes – Gaya ke Atas
Sebuah tabung panjang diisi dengan air dan ditempatkan pada tabung kedua dengan posisi pada kedua ujungnya saling terpasang. Kemudian, ujung bawah tabung yang panjang dibuka dan air dikeluarkan ke dalam tabung kedua hingga pada keadaan akhir menunjukkan terdapat ruang kosong di bagian atas tabung. Melalui percobaan ini, Berti menunjukkan bahwa ruang hampa udara yang stabil dapat dibuat.
Meskipun demikian, gagasan tersebut belum sepenuhnya diterima oleh para ilmuwan masa itu.
Percobaan Toricelli
Selanjutnya Evangelista Torricelli, seorang murid dan teman muda Galileo melihat masalah dari sudut yang berbeda. Torricelli tidak berfokus pada ruang kosong di dalam tabung, namun ia fokus pada bagian lain yang mempengaruhi sistem pada percobaan yang dilakukan Berti.
Satu – satunya hal yang bersentuhan dengan air adalah udara di sekitar. Sehingga, ia membuat hipotesis bahwa tekanan udara menjadi satu – satunya hal yang mencegah ketinggian air dalam tabung turun lebih jauh. Kemudian, dia menyadari bahwa percobaan bukan hanya dibutuhkan pada alat untuk membuat ruang hampa, namun percobaan untuk keseimbangan antara tekanan atmosfer pada air di luar tabung dan tekanan dari kolom air di dalam tabung juga diperlukan.
Torricelli kemudian mengulangi percobaan Berti dengan menggunakan merkuri. Karena merkuri lebih padat, sehingga dapat jatuh lebih jauh dari air dan kolom merkuri hanya setinggi 76 cm. Hal ini tidak hanya memungkinkan Torricelli untuk membuat instrumen menjadi jauh lebih sederhana, namun juga untuk mendukung gagasannya bahwa massa jenis zat cair yang digunakan adalah faktor penentu.
Torricelli kemudian melakukan percobaan dengan variasi menggunakan dua tabung dengan satu tabung memiliki gelembung lebih besar pada bagian atas.
Jika pendapat Galileo benar maka seharusnya merkuri pada tabung dengan bagian atas lebih besar akan lebih tinggi karena akan menggerakkan lebih banyak hisapan dan mengangkat merkuri lebih tinggi. Nyatanya, hasil percobaan menunjukan bahwa level di kedua tabung itu sama.
Kemudian teori Torricelli mendapat dukungan dari Blaise Pascal. Dengan tabung merkuri seperti pada percobaan Torricelli, Pascal membuktikan bahwa tabung merkuri menunjukkan penurunan ketika tekanan atmosfer menurun karena ketinggian.
Tabung merkuri tersebut kemudian yang biasa kita kenal sebagai barometer. Kesimpulan yang dapat diambil dari percobaan Torricelli adalah untuk setiap kenaikan tinggi 100 m besar tekanan udara berkurang 1 cmHg.
Barometer merkuri berdasarkan model asli Torricelli tetap menjadi salah satu cara paling umum untuk mengukur tekanan atmosfer hingga 2007. Sampai penggunaannya dihentuikan ketika pembatasan penggunaan merkuri karena toksitasnya menyebabkan tidak ada lagi produksinya di Eropa.
Baca Juga: Manometer Terbuka
Hubungan Tekanan Udara dengan Ketinggian Suatu Tempat
Berdasarkan penelitian yang dilakukan Evangelista Torricelli, diperoleh kesimpulan yang menyatakan bahwa terdapat hubungan antara ketinggian dan tekanan gas/udara pada suatu tempat.
Melalui percobaan Torricelli, tekanan udara diukur besarannya dan ditemukan bahwa atmosfer di atas permukaan laut memiliki tekanan 76 cmHg. Ketinggian di suatu tempat mempengaruhi besar tekanan udaranya. Sehingga diperoleh kesimpulan bahwa setiap kenaikan tinggi 100 m, tekanan udara berkurang 1 cmHg.
Kesimpulan:
i) Semakin tinggi suatu tempat maka tekanan udaranya semakin rendah.
ii) Tempat yang lebih rendah memiliki tekanan udara lebih tinggi.
Baca Juga: Konversi Suhu dengan Satuan Celcius, Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin
Rumus Ketinggian dan Tekanan Udara dari Barometer
Berdasarkan yang dilakukan Torricelli diperoleh kesimpulan bahwa untuk setiap kenaikan tinggi 100 m besar tekanan udara berkurang 1 cmHg. Melalui kesimpulan tersebut dapat diperoleh persamaan yang menyatakan hubungan ketinggian dan tekanan udara pada suatu tempat.
Persamaan tekanan udara pada suatu ketinggian:
Baca Juga: Manometer Tertutup
Contoh Soal dan Pembahasan
Beberapa contoh soal di bawah dapat digunakan untuk menambah pemahaman bahasan di atas. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasannya. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat Berlatih!
Contoh 1 – Soal Mengukur Ketinggian dengan Barometer
Tekanan udara suatu kota yang ditunjukkan oleh sebuah alat ukur adalah 56 cmHg. Ketinggian kota tersebut di atas permukaan laut adalah ….
A. 1.000 m
B. 1.500 m
C. 2.000 m
D. 2.500 m
Pembahasan:
Menghitung perubahan ketinggian pada barometer:
h = (76 cmHg – Pbar) × 100 m
h = (76 cmHg – 56cmHg) × 100 m
h = 20 × 100 m
h = 2.000 m
Jadi, ketinggian kota tersebut di atas permukaan laut adalah 2 km
Jawaban: C
Baca Juga: Rumus Massa Jenis
Contoh 2 – Soal Mengukur Tekanan Udara dengan Barometer
Kota A diketahui memiliki ketinggian 800 m di atas permukaan laut. Tekanan udara di kota tersebut adalah … cmHg.
A. 68
B. 69
C. 70
D. 76
Pembahasan:
Dari informasi yang diberikan dapat diperoleh keterangan nilai dan besarannya seperti berikut.
- h = 800 m
- tekanan udara rata – rata di permukaan air laut = 76 cmHg
Menghithung tekanan udara di kota A:
h = (76 cmHg – Pbar) × 100 m
800 = (76 – Pbar) × 100
800 = 7.600 – 100 Pbar
100 Pbar = 7.600 – 800
100 Pbar = 6.800
Pbar = 6.800 : 100 = 68 cmHg
Jadi, tekanan udara di kota tersebut adalah 68 cmHg.
Jawaban: A
Demikianlah tadi ulasan materi alat ukur tekanan udara dengan barometer. Terima kasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.
Baca Juga: Penerapan Hukum Archimedes dalam Kehidupan Sehari – Hari