Tekanan Dan Manometer

Tekanan (pressure) adalah gaya yang dikerahkan oleh suatu fluida per satuan luas, sehingga satuannya dapat ditentukan yaitu N/m², dan biasa disebut pascal (Pa). Dengan kata lain 1 Pa = 1 N/m². Istilah tekanan hanya ada dalam gas dan cairan, sedangkan untuk zat padat lebih sering digunakan istilah tegangan (stress). Untuk fluida yang diam, besar tekanan pada tiap titik sama ke segala arah. Tekanan pada fluida akan meningkat sebanding dengan kedalaman sebagai akibat dari berat fluida sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 1. hal ini disebabkan fluida pada level terbawah menanggung beban lebih besar daripada level di atasnya. Tekanan bervariasi sebagai akibat pengaruh gaya gravitasi, tetapi tidak ada variasi tekanan pada arah horisontal. Tekanan pada sebuah tangki yang berisi gas dapat dianggap sama karena berat gas yang sangat kecil untuk membuat perbedaan tekanan yang signifikan (Gambar 2).

Gambar 1. Tekanan pada fluida yang diam meningkat seiring bertambahnya kedalaman

Gambar 2. Tekanan pada gas dengan variasi tekanan berdasarkan ketinggian diabaikan

Tekanan aktual yang terjadi pada posisi suatu sistem yang diukur disebut tekanan absolut (absolute pressure), yang diukur relatif terhadap absolut vakum. Namun kebanyakan alat ukur tekanan dikalibrasi sehingga tekanan atmosfer terbaca nol, dan mengindikasikan adanya perbedaan antara tekanan absolut dan tekanan atmosfer. Perbedaan ini disebut tekanan pengukuran (gauge pressure). Tekanan di bawah tekanan atmosfer disebut tekanan vakum, yang diukur dengan menggunakan alat ukur vakum dan mengindikasikan perbedaan antara tekanan atmosfer dan tekanan absolut. Ketiga tekanan tersebut memiliki hubungan yang saling terkait:

P gauge = P abs – P atm

P vac = P atm – P abs

Hubungan ketiga tekanan ini diilustrasikan oleh Gambar 3 berikut,Gambar 3. Tekanan absolut, gage, dan vakum

Dalam praktek, perbedaan tekanan yang kecil dan sedang, diukur dengan menggunakan pengukur tekanan Bourdon atau manometer fluida, yang terbuat dari plastik atau kaca U-tube dan berisi air, alkohol, raksa atau minyak. Manometer sederhana dapat dilihat pada Gambar 4 yang digunakan untuk mengukur tekanan pada tangki.

Gambar 4. (a) Manometer (b) Diagram gaya pada tinggi kolom fluida h

Karena pengaruh gravitasi gas diabaikan, tekanan tangki di manapun dan pada posisi 1 mempunyai nilai yang sama. Oleh karena tekanan pada fluida tidak bervariasi pada arah horisontal maka tekanan 1 dan 2 sama, P₁ = P₂. Perbedaan tinggi kolom fluida h adalah setimbang dan tetap, sehingga gaya pada arah vertikal yang setimbang dapat dinyatakan dengan:

AP1 = APatm + W

W = mg = ρVg = ρAhg

P1 = Patm + ρgh (kPa)

dimana, W adalah berat dari kolom fluida, ρ adalah massa jenis (density) yang diasumsikan konstan, g adalah percepatan gravitasi lokal, A adalah luas penampang tube, dan P_atm adalah tekanan atmosfer, dengan catatan bahwa luas penampang tube tidak mempunyai pengaruh terhadap tinggi kolom fluida h (Cengel dan Boles, 1994). Dengan ini perbedaan tekanan dinyatakan dengan:

ΔP = P1 – Patm = ρgh (kPa)

Refrensi : Thermodynamics: an Engineering Approach, Yunus A. Çengel, M. A. Boles, Mc Graw Hill