Arsip Tag: Tekanan

Rumus Tekanan Hidrostatis, Contoh Soal & Pembahasannya

Ditulis pada oleh
Balas

Hai, Sobat Zenius, apa kabar? Di artikel Materi Fisika Kelas 11 ini, gue mau ngebahas rumus tekanan hidrostatis dan cara menghitungnya. Materi ini sering muncul di ujian dan UTBK lho. Yuk baca artikel ini sampai selesai!

Bicara soal tekanan hidrostatis, gue mau ngasih contoh sederhana nih. Di antara elo tentu pernah berenang kan? Adakah Sobat Zenius yang pernah menyelam di laut? Coba ingat-ingat, saat elo berenang dan menyelam di laut misalnya, apa yang elo rasakan?

Saat elo berenang atau menyelam di laut, elo pasti merasakan perbedaan tekanan air yang ada di permukaan dengan yang lebih dalam kan? Kalau elo mencoba menyelam lebih dalam, tubuh elo akan terasa lebih berat. Itulah kenapa saat menyelam, elo butuh perlengkapan khusus, yaitu fins atau kaki katak buat memudahkan pergerakan elo di dalam air.

Kenapa sih hal itu bisa terjadi? Apakah di dalam air juga bisa mengalami tekanan? Yap bisa, makin dalam suatu titik dari permukaan zat cair maka tekanan hidrostatisnya lebih besar.  

Sehingga semakin dalam menyelam, maka elo terkena tekanan hidrostatis yang lebih besar. Tekanan ini juga terjadi pada semua benda yang ada di dalam air, lho. Tekanan yang elo rasakan itu ada perhitungannya, jadi, elo bisa tahu nih berapa besar tekanan yang elo rasakan jika menyelam di kedalaman tertentu.

Untuk mengetahui besaran tekanan itu, elo perlu menggunakan rumus dan cara menghitung tekanan hidrostatis. Yuk, kita bahas lebih jauh. Simak penjelasan di bawah ini ya!

Apa Itu Tekanan Hidrostatis?

Dari analogi di atas, elo sudah dapat gambaran kan apa sih tekanan hidrostatis itu? Intinya, tekanan hidrostatis merupakan tekanan yang ditimbulkan oleh zat cair diam pada suatu kedalaman tertentu ke semua arah.

Tadi kan udah dikasih contoh tentang menyelam di kedalaman tertentu, misalnya di laut.

Tekanan hidrostatisnya diakibatkan oleh air laut terhadap penyelam. Ada tekanan air dari atas penyelam, dari samping, bahkan dari bawah. Nah, tekanan tersebut dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi. Elo bisa lihat contoh dan rumus tekanan hidrostatis dalam ilustrasi berikut ini.

Rumus tekanan hidrostatis dituliskan dengan P = PGH. Pelajari cara mencari tekanan hidrostatis di artikel ini!
Saat menyelam, kamu akan mengalami tekanan hidrostatis yang dipengaruhi oleh massa jenis, gravitasi, dan ketinggian

Saat menghitung rumus tekanan hidrostatis, elo bakal nemuin kalau besarnya tekanan hidrostatis juga tergantung pada ketinggian zat cair, massa jenis zat cair, dan percepatan gravitasi bumi. Gravitasi inilah yang menyebabkan partikel-partikel zat cair menekan partikel lain di bawahnya hingga ke dasar zat cair tersebut.

Makanya, semakin dalam menyelam di air, penyelam akan lebih sulit berenang. Karena, tekanan dari atas semakin besar juga. Tapi, perlu diingat bahwa kedalaman penyelam atau suatu benda berada, tidak berpengaruh terhadap massa jenis zat cair, berat benda, luas permukaan zat cair, maupun bentuk wadahnya. 

Pokoknya semua itu tetap deh, gak akan berpengaruh terhadap tekanan hidrostatis.

Sifat dan Faktor yang Mempengaruhi Tekanan Hidrostatis

Nah, sebelum mencari cara menghitung tekanan hidrostatis, elo perlu tahu tentang sifat dan faktor yang mempengaruhi tekanan hidrostatis, sebagai berikut: 

  • Tekanan hidrostatis ke segala arah memiliki ukuran yang sama besar.
  • Tekanan hidrostatis tergantung pada kedalaman, massa jenis zat cair, dan percepatan gravitasi.
  • Tekanan hidrostatis tidak bergantung pada bentuk wadahnya.

Nah, sekarang udah makin paham ya pengertian dan sifat dari tekanan hidrostatis.Oh iya, sebelum lanjut ke pembahasan rumus tekanan hidrostatis dan contoh soalnya, buat elo yang belum punya aplikasi Zenius, elo bisa download apps-nya dengan klik banner di bawah ini. Pilih button yang sesuai dengan device yang elo gunakan ya!

cta banner donwload apps zenius

Download Aplikasi Zenius

Tingkatin hasil belajar lewat kumpulan video materi dan ribuan contoh soal di Zenius. Maksimalin persiapan elo sekarang juga!

icon download playstore
icon download appstore
download aplikasi zenius app gallery

Rumus Tekanan Hidrostatis

Untuk menemukan cara menghitung tekanan hidrostatis, elo perlu menerapkan rumus berikut:

Ph = ρ.g.h

Keterangan:

Ph : tekanan hidrostatis (N/m3) atau (Pa)

ρ : massa jenis zat (kg/m3)

g : percepatan gravitasi (m/s2)

h : tinggi (m)

Jadi, secara nggak langsung persamaan matematis dari tekanan hidrostatis adalah Ph = ρ.g.h

Contoh Soal Tekanan Hidrostatis dan Pembahasannya

Supaya lebih paham tentang rumus tekanan hidrostatis, langsung aja deh kita masuk ke contoh soal dan pembahasan berikut ini, yuk!

Contoh Soal

Seorang penyelam berada di kedalaman 10 m di bawah permukaan air. Jika massa jenis air adalah 1.000 kg/m3, dengan gravitasinya 10 m/s2. Maka, tekanan hidrostatis yang dialami ikan sebesar….

Pembahasan

Diketahui: h = 10 m; ρ : 1.000 kg/m3; g : 10 m/2.

Ditanya: Ph

Jawab:

Ph = ρ.g.h = 1.000 kg/m3 . 10 m/s . 10 m = 10^5 Pa.

Jadi, tekanan hidrostatis yang dialami ikan adalah 10^5 Pa.

Penerapan Tekanan Hidrostatis dalam Kehidupan Sehari-hari

Rumus tekanan hidrostatis ternyata sering kita temui di kehidupan sehari-hari, lho. Meskipun, terkadang elo mungkin gak menyangka bahwa aktivitas tersebut menggunakan konsep hidrostatis.

Pada dasarnya tekanan hidrostatis membantu elo untuk mempelajari dan mengamati sifat-sifat cairan ketika mereka hadir dalam keadaan setimbang.

Ini adalah tekanan yang diberikan oleh molekul-molekul cairan karena gaya gravitasi yang ada di dalamnya atau antara molekul dan dinding wadah.

Contoh penerapan tekanan hidrostatis dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai berikut:

Mengukur Volume Bangun Ruang

Rumus tekanan hidrostatis, digunakan untuk menghitung volume suatu objek yang memiliki geometri sempurna secara lebih mudah.

Tapi, gimana kalo elo disuruh untuk menghitung volume benda yang memiliki geometri abstrak atau serampangan.

Untuk mengukur volume benda seperti itu, salah satu metode terbaik adalah menggunakan gaya hidrostatik.

Caranya adalah merendam objek ke dalam wadah berisi cairan dan mengukur jumlah air yang dipindahkan (tumpah) setelah dimasukkan objek.

Banyaknya air yang dipindahkan karena benda yang dicelupkan ke dalam wadah sama dengan volume yang dimiliki benda tersebut.

Untuk Pengobatan

Menggunakan rumus tekanan hidrostatis untuk mengukur besarnya tekanan zat cair (fluida), ternyata memiliki manfaat di dunia pengobatan. Salah satunya yaitu untuk mengukur tekanan darah dan menentukan karakteristik cairan tubuh.

Dalam hal ini, rumus hidrostatis digunakan untuk menentukan tekanan yang disebabkan oleh kedalaman dan kecepatan fluida (zat cair) pada tubuh.

Cara mencari tekanan hidrostatis pada kecepatan fluida, dalam hal ini darah, didapatkan dengan mengukur tekanan yang diberikan darah pada dinding pembuluh darah. 

Rumus tekanan hidrostatis juga digunakan untuk mengukur hidrostatik kapiler arteri. Biasanya terlihat dari ukuran 35 mm air raksa pada alat ukur. Gaya statis fluida yang dihasilkan dapat mendorong cairan keluar dari kapiler untuk tujuan filtrasi. 

Untuk Mengukur Tekanan Atmosfer

Tekanan atmosfer mengacu pada gaya yang diberikan oleh udara pada suatu permukaan. Hal ini sebagian besar diperkirakan dengan gaya hidrostatik yang disebabkan karena berat udara.

Variasi gaya hidrostatik atau tekanan atmosfer menyebabkan aliran udara, sebagian besar dari tekanan tinggi ke tekanan rendah, yang disebut angin. Hal ini juga bertanggung jawab pada terjadinya fenomena siklon dan tornado.

Untuk Membuat Kapal Selam

Rumus tekanan hidrostatis digunakan untuk menentukan besaran tekanan dalam laut, dan daya apung pada kapal selam
Ilustrasi bagian dalam kapal selam (Dok. Julio Dian)

Kapal selam adalah kapal yang mampu mengapung di permukaan air serta bergerak di bawah air.

Gaya apung membantu memungkinkan operasi mengambang kapal selam, sedangkan gaya hidrostatik menangani operasi bawah airnya.

Para engineer pembuat kapal selam harus memiliki pengetahuan yang baik tentang tekanan hidrostatik sebelum membuat kapal.

Manfaat Mempelajari Tekanan Hidrostatis

Setelah mempelajari rumus tekanan hidrostatis dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari, elo bisa tau kalau mempelajari rumus yang satu ini sangat bermanfaat bahkan dari aktivitas terkecil di dalam tubuh kita.

Adanya tekanan hidrostatis juga mempermudah para dokter untuk mengukur tekanan pada kapiler darah, membantu para mekanik pembuat kapal selam dan membantu mempermudah mengukur volume bangun ruang tidak beraturan.

Hingga akhirnya tercipta alat yang digunakan untuk menunjukkan besarnya tekanan hidrostatis disebut hidrometer. Alat yang biasanya terbuat dari kaca ini digunakan untuk mengukur massa jenis cairan dan larutan dengan batang silinder dan bola lampu.

Hidrometer menerapkan rumus tekanan hidrostatis.
Hidrometer Kaca (Dok. India Mart)

Hidrometer telah dibuat sesuai dengan prinsip Archimedes. Hidrometer tenggelam dalam cairan ke ketinggian sehingga dapat menggantikan berat sama dengan berat hidrometer.

Volume cairan atau larutan adalah yang dipindahkan sama dengan volume bagian terendam hidrometer.

Itu dia penjelasan mengenai cara mencari tekanan hidrostatis menggunakan rumus Ph = ρ.g.h. Bagaimana Sobat Zenius, sudah makin paham kan?

Biar makin mantap, Zenius punya beberapa paket belajar yang bisa lo pilih sesuai kebutuhan lo. Di sini lo nggak cuman mereview materi aja, tetapi juga ada latihan soal untuk mengukur pemahaman lo. Yuk langsung aja klik banner di bawah ini!

Baca Juga Artikel Lainnya:

Rumus Tekanan Hidrostatis, Cara Menghitung dan Contoh Soalnya 9

Usaha dan Energi

Energi Potensial dalam Fisika

Hukum Gravitasi Newton

Originally Published: April 13, 2021
Updated By: Arieni Mayesha, Maulana Adieb, dan Rizaldi Abror

…

Penurunan Tekanan Uap dan Contoh Soalnya

Ditulis pada oleh
Balas

Sobat Zenius, gue mau ngomongin soal penurunan tekanan uap hari ini. Apa itu?

Gue mau nanya dulu, elo pernah masak air dengan panci terbuka nggak? Mitosnya, masak air pake panci terbuka butuh waktu lebih lama daripada kita pake panci tertutup atau ketel. Menurut elo mitos itu bener nggak? Nah! Coba cari tahu jawabannya dengan mempelajari tekanan uap larutan, yuk!

Tekanan Uap

Guys, waktu masih SD kita pernah diajarin kalau air bisa berubah bentuk menjadi uap. Perubahan itu disebut apa? Benar, menguap. Nah, peristiwa ini terjadi karena air dipanaskan, termasuk ketika dipanaskan di atas kompor, alias saat kita masak air di dalam ketel atau panci tertutup.

Molekul air di dalam ketel ini tersusun dari energi kinetik, guys. Dan dari sekian banyak molekul air di dalam ketel, ternyata molekul air di permukaan lah yang energi kinetiknya paling tinggi, yang artinya paling siap berubah wujud dari cair menjadi uap.

Oke, kompor udah nyala, air mulai hangat dan mulai menguap. Hasilnya apa? Hasilnya di dalam ketel ada dua wujud air, yaitu air berwujud cair dan uap. Menariknya, di dalam ketel ini nggak hanya terjadi proses penguapan (dari cair menjadi uap), tetapi si bentuk uap ini juga bisa kembali menjadi bentuk cair, atau istilahnya kondensasi.

Tekanan uap air di dalam wadah tertutup
Dua wujud air, cair dan uap (Arsip Zenius)

Kedua peristiwa ini, penguapan dan kondensasi, tentu punya laju (V) masing-masing. Mulanya, laju penguapan paling dominan, sementara laju kondensasi sedikit. Makin lama air dipanaskan, laju penguapan semakin turun, sementara laju kondensasi semakin besar.

Akhirnya, hingga di satu titik, laju penguapan dan laju kondensasi menjadi seimbang (V penguapan = V kondensasi). Kondisi ini disebut jenuh atau setimbang. Pada kondisi jenuh, molekul air nggak ada lagi yang berubah menjadi uap dan uap nggak ada lagi yang berubah menjadi cair.

Baca Juga: Kesetimbangan Kimia & Persamaannya

Nah, uap di dalam wadah atau ketel ini akan menekan wadah tempat memasak air tadi. Tekanan (P) inilah yang disebut tekanan uap jenuh. Jadi, kesimpulannya tekanan uap adalah tekanan yang dihasilkan dari uap zat cair yang ada di dalam wadah tertutup. Semakin banyak uap yang dihasilkan, maka tekanan akan semakin besar.

Hubungan Tekanan Uap dengan Suhu

Menurut elo apakah air hanya bisa menguap ketika dipanaskan dengan suhu 100°c? Iya? Enggak? Iya, jawabannya enggak! He he he.

Air akan tetap bisa menguap meskipun suhunya enggak mencapai titik didihnya. Contohnya waktu kita jemur baju, baju akan tetap kering meskipun suhu sekitar nggak sampe 100°c (lha, ya serem kalo suhu lingkungan kita sampe segitu~).

Nah, waktu jemur baju di hari yang panasnya minta ampun, baju akan lebih cepat kering daripada dijemur di hari yang adem ayem kan… itu artinya seiring meningkatnya suhu, kemampuan menguap air juga semakin meningkat.

Hubungan suhu dengan tekanan uap larutan
Semakin tinggi suhu, semakin besar tekanan uap (Arsip Zenius)

Nah, kalau di wadah tertutup gimana? Sama aja kok, guys!

Jadi, seperti yang udah kita pelajari tadi, kemampuan menguap air berbanding lurus dengan tekanan yang dihasilkan. Jadi, semakin tinggi suhu, maka semakin besar penguapan, maka semakin banyak gas yang dihasilkan, maka tekanan yang dihasilkan akan lebih besar. 

Penurunan Tekanan Uap

Dari tadi kita hanya ngomongin air murni, nih, tanpa ada campuran. Lalu, gimana kalau kita memanaskan air yang di dalamnya sudah dicampur dengan zat lain? Apakah akan mendidih sama seperti air? Apakah tekanan yang dihasilkan juga akan sama?

Oke, jadi air bisa banget kan dicampur dengan zat lain dan membentuk larutan homogen. Misalnya air yang dicampur gula dan diaduk. Nah, beda dengan air, gula adalah zat yang susah menguap. Selain itu, jumlah molekul air yang ada di permukaan juga jadi lebih sedikit karena ada gula juga di sana.

Baca Juga: Pengertian Larutan dan Klasifikasinya

Ketika larutan gula dipanaskan, uap yang dihasilkan akan lebih sedikit. Karena uapnya ya hanya dari air dan di permukaan bukan semuanya molekul air. Jika uap lebih sedikit, berarti tekanan uap juga menjadi lebih sedikit. Jadi, tekanan larutan gula akan lebih kecil dibanding tekanan uap pelarut murni. Kondisi ini pun disebut penurunan tekanan uap.

Ilustrasi-nya kayak gini, nih.

Penurunan tekanan uap larutan
Tekanan uap pelarut murni lebih besar daripada larutan (Arsip Zenius)

Nah, perbandingan tadi itu sesuai dengan hukum yang disebutkan oleh seorang ilmuwan bernama Francois M. van Raoult. Hukum Raoult ini menyatakan kalau tekanan uap larutan dipengaruhi oleh tekanan uap pelarut murni dan fraksi mol zat pelarut.

Dari Hukum Raoult pun didapatkan persamaan: 

Rumus tekanan uap larutan
Rumus tekanan uap larutan (Arsip Zenius)

Surprisingly, ada berbagai contoh penurunan tekanan uap dalam kehidupan sehari-hari. Kalo elo pernah masak air gula dan bingung kenapa lama banget mendidihnya, ya itu karena ada gula di dalam air. Contoh lain lagi adalah laut mati yang tetap melimpah dengan air meskipun letaknya di wilayah yang panas banget, alasannya kenapa? Sama seperti yang kita pelajari di atas, nggak banyak molekul air yang menguap karena ada molekul garam di situ.

Baca Juga: Hukum Avogadro: Bunyi, Rumus, Contoh Soal, dan Penerapan

Nah, supaya lebih paham tentang materi ini mending kita lihat contoh soal penurunan tekanan uap aja, yuk!

Contoh Soal Pengertian Tekanan Uap & Penurunan Tekanan Uap

Contoh Soal 1

Apa itu penurunan tekanan uap?

Jawaban:

Penurunan tekanan uap adalah kondisi berkurangnya tekanan uap pelarut murni karena pengaruh penambahan zat terlarut. Zat terlarut ini mempengaruhi laju penguapan dari pelarut murni.

Pembahasan:

Jawaban di atas tadi itu kesimpulan dari materi yang udah kita bahas sama-sama di atas. Nah, kalau masih ada yang bingung, coba deh dibaca-baca lagi materi sebelumnya.

Contoh Soal 2

Peristiwa berkurangnya tekanan uap larutan terjadi akibat …

a. larutan tercampur dengan zat yang mudah menguap

b. larutan tercampur dengan zat yang sukar menguap

c. komponen pelarut murni berubah menjadi uap

d. komponen uap terkondensasi menjadi cair

Jawaban:

b. larutan tercampur dengan zat yang sukar menguap

Pembahasan:

Jumlah tekanan uap bergantung pada suhu dan molekul yang ada di dalam wadah tertutup. Jika di dalam wadah tertutup hanya ada air atau pelarut murni, maka penguapan tinggi dan tekanan uap akan meningkat. Namun, jika pelarut murni dicampur dengan zat yang sukar menguap, maka laju penguapan akan rendah dan tekanan uap akan berkurang.

Contoh Soal 3

Dalam penurunan tekanan uap, semakin tinggi temperatur maka…

a. tidak berpengaruh apapun

b. semakin besar tekanan uap zat cair

c. semakin rendah tekanan uap zat cair

d. laju penguapan semakin rendah

Jawaban:

b. semakin besar tekanan uap zat cair

Pembahasan:

Di atas kita sudah membahas kalau suhu atau temperatur berjalan searah dengan tekanan. Semakin tinggi suhu, maka laju penguapan larutan akan semakin tinggi, artinya tekanan uap juga akan semakin besar.

Contoh Soal 4

LarutanZat terlarut
10,2 mol
20,4 mol
30,55 mol
40,8 mol

Perhatikan tabel di atas. Seluruh larutan diberikan jenis zat yang sama, serta dipanaskan dengan suhu yang sama. Perbedaannya hanya terletak pada jumlah zat yang dilarutkan.

Menurut tabel di atas, larutan yang memiliki tekanan uap paling tinggi adalah …

Jawaban: 

Larutan 1

Pembahasan:

Larutan yang memiliki tekanan uap paling tinggi adalah larutan dengan penurunan tekanan uap paling kecil. Oleh karena itu, nilai fraksi mol pun zat terlarut juga harus yang paling kecil. Larutan 1 hanya memiliki 0,2 mol zat terlarut, paling kecil di antara keempat larutan.

Contoh Soal 5

Menurut tabel pada soal nomor 4, larutan yang memiliki tekanan uap paling rendah adalah …

Jawaban: 

Larutan 4

Pembahasan:

Sebaliknya, larutan yang memiliki tekanan uap paling rendah adalah larutan dengan penurunan tekanan uap paling besar. Nilai fraksi mol dalam zat terlarut pun berarti yang paling besar dan larutan 4 lah yang memiliki zat terlarut paling banyak.

Sobat Zenius! Itu tadi materi tentang tekanan uap & penurunan tekanan uap. Elo bisa belajar lebih jauh tentang materi ini dengan nonton video-video dari Zenius.

termokimia

Pastikan udah login akun Zenius elo, ya, supaya bisa ngerjain soal-soalnya.

Biar belajarnya lebih mantap, elo juga bisa berlangganan paket belajar Zenius! Kita punya berbagai pilihan paket yang udah disesuaikan sama setiap kebutuhan elo. Klik gambar di bawah ini ya untuk pengalaman belajar yang lebih seru!

SKU-BELI-PAKET-BLJR-1

Sampai jumpa di artikel-artikel lainnya!

…