2.3 Tekanan Gas — Nota JomSkor

Manometer

Radas yang terdiri daripada sebatang tiub-U kaca yang mengandungi cecair berwarna, digunakan untuk mengukur tekanan gas.

Tekanan Gas (berbanding tekanan atmosfera)

Tekanan gas di dalam bekas adalah sama dengan tekanan atmosfera ditambah dengan ketinggian turus cecair, $h$, jika aras cecair di lengan yang disambung ke gas lebih rendah.

$P_{gas} = h \text{ cm H}_2\text{O} + P_{atm}$

Penukaran Unit Tekanan

Tekanan boleh dihitung dalam unit Pascal (Pa) dengan menukar ketinggian turus cecair ($h$) kepada meter, ketumpatan cecair ($\rho$) dalam $\text{kg m}^{-3}$, dan pecutan graviti ($g$) dalam $\text{m s}^{-2}$.

$P = h\rho g$

Tekanan dalam Cecair

Tekanan dalam cecair tidak bergantung pada luas permukaan tiub atau bekas.

Contoh soalan

Rajah 2.19 menunjukkan sebuah manometer merkuri yang disambung ke kelalang gas yang termampat. [Tekanan atmosfera, $P_{atm}$ = 76 cm Hg, ketumpatan Hg, $\rho$ = 13 600 kg m⁻³ dan pecutan graviti, $g$ = 9.81 m s⁻²] (a) Berapakah tekanan gas termampat itu dalam unit cm Hg? (b) Hitungkan tekanan gas termampat itu dalam unit Pa. (c) Adakah jawapan yang diperoleh di (a) dan (b) akan berubah jika tiub kaca manometer itu mempunyai diameter yang lebih besar?

• Kenal pasti maklumat yang diberikan: Ketinggian turus merkuri, $h = 40 \text{ cm}$. Tekanan atmosfera, $P_{atm} = 76 \text{ cm Hg}$.
• Hitung tekanan gas dalam unit cm Hg: $P_{gas} = h + P_{atm} = 40 \text{ cm} + 76 \text{ cm} = 116 \text{ cm Hg}$.
• Tukar ketinggian turus merkuri kepada meter: $h = 116 \text{ cm} = 1.16 \text{ m}$.
• Hitung tekanan gas dalam unit Pa: $P_{gas} = h\rho g = 1.16 \times 13600 \times 9.81 = 1.55 \times 10^5 \text{ Pa}$.
• Jelaskan kesan diameter tiub: Jawapan tidak akan berubah kerana tekanan dalam cecair tidak bergantung pada luas permukaan.

(a) $116 \text{ cm Hg}$ (b) $1.55 \times 10^5 \text{ Pa}$ (c) Tidak akan berubah.