Instrumentasi dan SOP TekananI. Instrumentasi Tekanan
Bersama dengan besaran suhu, tekanan merupakan besaran fisika yang penting dalam kehidupan sehari-hari. Lingkungan terasa gerah bila bersuhu dan berkelembapan besar, serta terasa dingin bila bersuhu rendah. Informasi cuaca selalu memuat informasi suhu yang menjadi salahsatu perhatian masyarakat khususnya di daerah yang mempunyai 4 musim. Selain itu, informasi cuaca juga memuat informasi tentang keberadaan badai. Badai berhubungan erat dengan nilai tekanan atmosfir di sebuah tempat. Tekanan merupakan parameter fisika yang biasa dijumpai pada pemaparan: termodinamika, aerodinamika, akustik, mekanika fluida, dan biofisika. Informasi nilai tekanan diperlukan pada beragam jenis pembangkit tenaga, misalnya pembangkit listrik tenaga: air, nuklir, angin, dan panas bumi. Pada pembangkit itu selalu melibatkan sistem monitor dan pengontrol tekanan. Sebagai parameter yang penting, pada operasi manufaktur, nilai tekanannya selalu dikontrol. Pada operasi itu, sistem kontrol tekanan bolehjadi sudah terotomatisasi atau dioperasikan oleh seorang operator. Termasuk robot, juga selalu melibatkan sensor tekanan. Sistem itu selalu melibatkan instrumentasi yang didalamnya melibatkan sensor tekanan. Sensor tekanan dapat dibedakan berdasarkan kawasan ukurnya. Kawasan ukur tekanan itu dari tekanan terkecil (ultra high vacuums) hingga tekanan terbesar (ultra high pressure). Dari pengukuran nilai tekanan, nilai itu dapat dinyatakan sebagai: (1) nilai mutlak (absolut), dan (2) nilai relatif. Nilai tekanan mutlak diartikan sebagai nilai tekanan relatif terhadap vakum (ruang hampa), dan nilai tekanan relatif adalah nilai tekanan relatif terhadap tekanan atmosfir. Bedatekanan antara 2 titik pada medium dapat dihubungkan dengan karakteristik fisik (misalnya suhu) dan kimia (misalnya korosi).
1. Besaran Tekanan
Tekanan merupakan salahsatu besaran fisika. Sebagai salahsatu besaran fisika, sehingga tekanan dinyatakan dalam angka pada satuan tekanan tertentu. Dikenal bahan yang sensitif terhadap perubahan nilai tekanan. Bahan itu biasa diperankan sebagai sensor tekanan. Dikenal sejumlah model sensor tekanan, baik untuk tekanan mutlak, relatif, ataupun diferensial. Besaran tekanan berbeda dengan gaya, sebab tekanan adalah gaya per satuan luas. Beratnya benda merupakan ukuran gaya, sementara itu sakitnya kaki kita bila kejatuhan benda merupakan ukuran tekanan. Pada gaya yang sama, pada luasan yang lebih kecil, memberikan tekanan yang lebih besar, sehingga daya tembusnya juga lebih besar. Gaya dan massa biasa dipakai pada mekanika partikel, sementara itu tekanan dan massa jenis (massa per satuan volume) biasa dipakai pada mekanika fluida. Pemakaian besaran tekanan dan massa jenis pada fluida sifatnya lebih praktis, sebab pengamat tidak mungkin menyaksikan gaya atau massa oleh setiap molekul fluida, dan yang mungkin hanyalah gaya per satuan luas (= tekanan) dan massa per satuan volume (= massa jenis).
Berikut ini dipaparkan tentang tekanan yang terjadi pada fluida. Fluida dimaksud bisa berupa zat cair, ataupun gas. Jika terdapat elemen gaya yang bekerja dalam arah normal pada elemen luasan permukaan maka fluida di dalam wadah itu menderita tekanan :
Persamaan (1), selain memberi gambaran bahwa tekanan merupakan gaya per satuan luas, juga memberi gambaran bahwa besar tekanan bisa ditentukan bila besar gaya dan luas di tempat gaya itu bekerja telah diketahui nilainya.
Berhubung tekanan merupakan besaran fisika, maka besaran tekanan dapat terjadi pada sejumlah peristiwa fisika. Misalnya saja, tekanan pada fluida: statis dan dinamis, serta tekanan pada gas. Selain itu, dikenal pula istilah tekanan atmosfir, dan tekanan bernilai 1 atmosfir (= 1 Atm). Tekanan atmosfir adalah tekanan di permukaan bumi, dan biasa disebut juga tekanan udara luar. Adapun tekanan bernilai 1 Atm (= 76 cm Hg) adalah nilai tekanan udara di pantai. Nilai tekanan itu sama besarnya dengan tekanan yang diberikan oleh 7 mobil sedan yang disusun vertikal (Pople, 1993). Nilai tekanan atmosfir itu merosot 1 mmHg pada setiap kenaikan 10 meter di atas permukaan laut.
Atm
Pada peristiwa ini, disebut tekanan hidrostatik, dan P semakin besar pada kedalaman (h) yang semakin besar pula. Atas dasar nilai P pada sebuah posisi kedalaman h, bila fluida dan g diketahui maka dapat diramalkan posisi kedalamannya. Persamaan (2) berlaku pula untuk kebalikannya. Artinya, nilai tekanan (Ph) pada ketinggian h di atas Po, pada massa jenis udara dan percepatan gravitasi bumi g, maka Ph lebih kecil dari Po. Itu dinyatakan pada kaitan: Ph = Po - . Persamaan itu, jika rapat udara homogen, dapat digunakan sebagai dasar penentuan ketinggian tempat relatif terhadap permukaan laut.
Pada fluida dinamis (mengalir), nilai tekanannya (disebut tekanan total Pt) merupakan hasil jumlah dari tekanan statis Ps (persamaan 2) dan tekanan dinamis (Pd). Jika fluida itu bermassa jenis dan mengalir pada kelajuan v, maka Pd memenuhi:
Adapun tekanan totalnya (Pt) dapat dinyatakan:
Untuk gas, telah dikenal 3 peubah keadaan yang terlibat yaitu: tekanan (P), volume (V), dan suhu (T). Gas ini bentuknya menyesuaikan bentuk wadahnya dan bersifat termampatkan. Jika gas di dalam wadah itu melibatkan n buah molekul, pada tetapan Botzman kB, maka terdapat hubungan antara P, V, dan T dalam bentuk:
PV = nkBT (4)
2. Ragam Cara Kerja Sensor Tekanan
Untuk mengukur besaran tekanan diperlukan alat ukur tekanan. Telah dikenal sejumlah alat ukur tekanan, dikenal alat ukur analog dan dikenal pula alat ukur tekanan secara elektronis. Contoh dari alat ukur tekanan secara analog adalah: tabung torricelli, pipa vitot, dan juga barometer analog. Nilai tekanan atmosfir diukur dengan tabung torricelli berdasar variasi ketinggian Hg di dalam tabung. Ketika tekanan atmosfir 1 Atm maka tinggi Hg itu 76 cm, sehingga 1 Atm disetarakan dengan 76 cmHg. Sementara itu, pada pipa vitot, nilai tekanan pada bedaketinggian di dalam pipa U digunakan untuk mengukur kelajuan udara. Adapun barometer analog menggunakan bahan peka variasi tekanan udara, dan di ujung bahan terhubung tangkai yang berujung pada jarum penunjuk. Jarum penunjuk itu terletak pada lengkung berskala nilai tekanan.
Adapun alat ukur tekanan secara elektronis selalu melibatkan sensor tekanan beserta transdusernya. Nilai tekanan, pada alat ukur ini, dapat ditampilkan pada unit penampil (display atau monitor komputer) dan data itu dapat pula dicetak. Dikenal 3 jenis sensor tekanan, yaitu: absolut, relatif, dan sensor diferensial.
(a) Sensor tekanan absolut
Sensor ini (Gambar 1) melibatkan sebuah diafragma (dari bahan padat dan lentur) dan ruangan yang dibuat vakum (berada di dalam sensor). Jika tekanan
Gambar 1 Sebuah sensor tekanan absolut.
di luar sensor P (bisa berupa tekanan atmosfir atau tekanan mekanis yang ingin diukur) begitu besar dan menekan diafragma maka permukaan diafragma melengkung ke bawah. Sebaliknya, bila P mengecil maka permukaan diafragma kembali datar. Besarnya simpangan permukaan diafragma yang melengkung ke bawah adalah sebanding dengan P.
(b) Sensor tekanan relatif
Sensor ini menggunakan tekanan acuan (Po) sehingga nilai ukur tekanan (statis, dinamis, atau total) bersifat relatif terhadap Po. Adapun Po (Gambar 2a) bisa bernilai dinamis (sebesar tekanan atmosfir di tempat itu), dan bisa juga dipilih Po sebesar 1 Atm (Gambar 2b). Prinsip kerja sensor ini seperti halnya sensor tekanan relatif. Hanya saja jenis sensor ini lebih mudah dibuat, terutama dalam pembuatan tekanan acuan (Po).
Sensor tekanan relatif, ketika tekanan acuannya:
- tekanan atmosfir variatif,
- tekanan tetap 1 Atm.
- Sensor tekanan diferensial
Sensor ini berdasar resultan tekanan antara tekanan yang diukur (P1) dengan tekanan variabel yang sengaja diatur (P2). Mengacu Gambar 3, nilai tekanan
Gambar 3 Bagan sensor tekanan diferensial.
yang diukur adalah = (P1 – P2). Seperti halnya sensor tekanan absolut, nilai tekanan sensor ini diperlihatkan pada simpangan lengkung pada permukaan diafragma.
3. Kawasan Ukur Tekanan
Pompa vakum selalu menggunakan sensor tekanan untuk mengukur tekanan gas yang jauh lebih kecil dari tekanan gas dalam keadaan normal. Pada masalah ini dikenal parameter jumlah molekul rerata di dalam wadah per satuan volume. Umumnya, tekanan vakum dinyatakan dalam 4 kawasan tekanan, yaitu tekanan: vakum primer, vakum medium, vakum lanjut, dan ultravakum (Tabel 2).
Pengecilan tekanan gas di dalam wadah sehingga disebut vakum memerlukan pompa yang disebut pompa vakum. Metode utama dalam pengaturan tekanan vakum primer adalah berdasar efek dari pemanasan gas di dalam wadah. Jika wadah dipanaskan maka tekanan gas membesar. Kemudian, gas diionisasi dan selanjutnya dipompa keluar. Cara kerja pompa vakum dipisahkan menjadi 3 kelompok. Pengelompokan itu dilandasi oleh efek fisikanya (Tabel 3). Pada efek mekanika, sensor tekanannya berupa perubahan simpangan karena adanya tarikan gas keluar secara mekanik. Efek karakteristik kelistrikan gas di dalam wadah dihubungkan secara langsung dengan jumlah molekul gas di dalam wadah dan jumlah ion yang terjadi karena adanya arus listrik antara 2 elektroda. Efek pemanasan (termal) didasari oleh panasnya elemen sensor, dimana tekanan itu bergantung pada suhu lingkungannya. Pada Tabel 3, pengelompokan itu disebut jenis konversi, yang meliputi: mekanika, listrik, dan termal.
4. Ragam Sensor Tekanan Konvensional
Sensor tekanan konvensional dimaknai sebagai sensor yang telah biasa dipakai pada beragam jenis alat ukur tekanan dan telah biasa dikenal oleh masyarakat awam. Sensor yang digunakan berlandaskan sifat mekanika bahan, misalnya gaya, simpangan, atau sifat elastisitas bahan. Jika alat ukur ini bersifat elektronis, dipastikan sonsor itu terhubung dengan sebuah untai sehingga berkeluaran tegangan listrik, dan untai itu disebut transduser. Ada penyebutan bahwa sensor merupakan bagian dari transduser, sehingga nantinya, bila ada penyebutan transduser tekanan dapat dimaknai sensor tekanan yang pada akhirnya terhubung dengan untai sehingga hasil ukur tekanan itu bisa ditampilkan secara elektronis.
Besaran tekanan udara, pada kehidupan kita sehari-hari, biasa diukur dengan manometer. Manometer terbuat dari tabung pipa U yang salahsatu ujungnya tertutup, dan pipa U itu berisi Hg. Bedaketinggian permukaan Hg antara kedua sisi adalah sebanding dengan besar tekanan di ujung pipa yang terbuka. Nilai tekanan secara umum, tidak hanya tekanan udara, biasa menggunakan sensor tekanan bisa berupa tabung lentur (tipe C atau spiral) atau juga berupa diafragma (Gambar 4). Nilai tekanan,
Gambar 4 Sejumlah transduser tekanan elastis.
mengacu Gambar 4, diukur berdasarkan pergeseran di ujungnya. Sensor tekanan seperti itu biasa diterapkan pada alat ukur tekanan berupa tabung bourdan.
Mengacu Gambar 4, saat ini, diafragma merupakan sensor tekanan yang paling populer. Sensor itu berupa membran lentur, yang simpangannya dapat terhubung dengan kapasitor, induktor, atau strain gauge (SG). Simpangan membran dari pusatnya (x) bersifat mengubah: kapasitansi pada kapasitor, induktansi pada induktor, dan resistansi pada SG. Pada peristiwa ini, simpangan membran (x) merupakan fungsi linear terhadap tekanan (P). Jika tebal membran bermodulus elastisitas E, pada ketebalan t, diameter d, dan rasio poisson maka dipenuhi persamaan:
Persamaan (5) berlaku pada kawasan x dari 0 sampai dengan setengah tebal membran (= ½ t).
Selanjutnya, sensor tekanan dari membran di atas biasa dilengkapi untai sehingga menjadi sebuah transduser tekanan (Gambar 5). Gambar 5 memperlihatkan tekanan oleh gas melewati pipa sebelah kiri. Pipa itu mendorong kantung yang berpermukaan membran (diafragma), sehingga membran itu menekan pegas terkalibrasi yang berada di sebelah kanan kantung. Dorongan pada pegas menyebabkan logam di dalam induktor (disebut inti) bergeser ke kanan. Pergeseran inti di dalam induktor menyebabkan induksi diri induktor berubah sehingga ggl induksinya juga berubah. Pada peristiwa ini, semakin besar tekanan maka simpangan diafragma (x) semakin besar dan inti semakin tergeser ke kanan dan akibatnya perubahan ggl juga semakin besar. Sebaliknya, bila tekanan kecil maka pegas di sebelah kanan membran cenderung menarik inti ke kiri. Dari ggl induksi pada induktor dihubungkan pada untai pengubah sinyal sehingga diperoleh sinyal keluaran. Transduser ini tidak hanya dapat digunakan sebagai dasar pengukuran tekanan secara elektronis, tetapi juga bisa digunakan untuk meng-ukur tinggi zat cair (level meter). Jika zat cair itu bermassa jenis pada percepatan gravitasi bumi (g), maka kedalaman dari permukaan zat cair h bertekanan P,
Hubungan linear antara P dengan h, dimanfaatkan mengukur h (sebagai level meter) atas dasar pengukuran P.
Nilai tekanan yang sebanding dengan pergeseran pada inti di dalam induktor (Gambar 5) diterapkan pada transduser tekanan dengan tabung Bourdon (Gambar 6). Pada transduser ini salahsatu ujung tabung dihubungkan dengan inti LVDT. Ketika tekanan pada tabung bertambah maka tabung bergerak menyusut. Sebaliknya, bila tekanan bertambah maka tabung mengembang. Penyusutan dan pengembangan tabung menyebabkan inti LVDT tertekan atau tertarik. Tentusaja penyusutan atau peregangan tabung merupakan fungsi linear terhadap nilai tekanan. Pada peristiwa ini, perubahan posisi inti menyebabkan timbulnya ggl pada keluaran LVDT.
Gambar 6 Tabung Bourdon
5. Kalibrasi Tekanan
Pengukur besaran fisika, termasuk tekanan, ketika pengukur membaca hasil ukurnya selalu bertanya, apakah hasil ukur ini benar dan apakah ketelitian pengukuran ini bisa dipercaya? Hasil ukur dari sebuah pengukuran disebut benar bila nilai ukur itu sesuai nilai ukur acuannya. Nilai ukur acuan adalah nilai standar dari pengukuran besaran itu. Proses pengecekan nilai skala alat ukur terhadap nilai standar disebut kalibrasi atau peneraan. Nilai standar pada kalibrasi bergantung pada jenis besarannya. Misalnya, suhu berdasar es mencair sebagai bersuhu 0oC dan air mendidih sebagai 100oC, bila bahan itu berasal dari air murni dan bertekanan tetap 1 Atm. Untuk tekanan, biasa mengacu 1 Atm (= 76 cm Hg) sebagai tekanan yang senilai tekanan atmosfir di pantai ketika udaranya statis, dan 0 Atm sebagai tekanan vakum (hampa udara). Namun, secara teknis sukar dijumpai tekanan 0 Atm secara mutlak, biasanya 0 Atm bisa didekati 10-2 Pa. Adapun kepercayaan terhadap ketelitian nilai ukur bergantung jenis alat ukur yang dipakai.
Kalibrasi nilai tekanan dibedakan menjadi 2, yaitu untuk kawasan standar tekanan: (a) rendah, (b) tinggi. Dimaksud istilah tekanan rendah adalah tekanan kurang dari 1 Atm atau menuju ke vakum. Adapun tekanan orde tinggi adalah tekanan lebih dari 1 Atm. Berikut ini dipaparkan kedua bentuk kalibrasi tersebut. Pengetahuan ini berguna untuk melakukan perawatan alat ukur tekanan yang dipunyai pengukur, guna mengetahui kapan alat itu perlu dikalibrasi secara berkala. Selain itu, juga bermanfaat untuk mengerti bagaimana caranya menera alat ukur tekanan.
(a) Tekanan standar orde rendah
Alat ini menggunakan 2 buah tangki berdimensi identik, tangki sebelah kiri dalam keadaan terbuka yang berperan sebagai tangki uji, disebut bertekanan P. Adapun tangki sebelah kanan terhubung dengan tekanan vakum sebagai acuan (Gambar 7). Tekanan vakum itu dianggap 0 Atm atau 0 Pa, namun keterbatasan kemampuan membuat tekanan vakum maka sebenarnya tekanan ini bernilai 10-2 Pa. Artinya, ralat sistematis alat ini adalah 10-2 Pa. Di antara tangki sebelah kiri dan kanan itu terhubung pipa lentur yang berisi Hg. Kemudian, tangki sebelah kanan dapat digeser naik turun yang bertujuan agar tinggi permukaan Hg pada tangki sebelah kiri sama dengan tangki sebelah kanan. Jika posisi itu sudah diperoleh maka dari bedaketinggian tangki kiri dan kanan dapat digunakan untuk menentukan P.
Jika cairan Hg itu bermassa jenis dan bedaketinggian antara tangki kiri dan kanan adalah h, tekanan acuan pada tangki di sebelah kanan Pr (= 10-2 Pa), serta ditempat itu berpercepatan gravitasi bumi g, maka dapat diperoleh hubungan antara P, Pr, , dan h dalam bentuk:
(b) Tekanan standar orde tinggi
Kalibrator tekanan model ini melibatkan 2 buah piston, yaitu sebuah piston primer (vertikal) dan sebuah piston sekunder di sisi kanan (Gambar 8). Piston primer terhubung dengan sebuah pemberat dan silinder tandon. Sementara itu, piston sekunder terhubung sebuah pengunci berupa sebuah skrup. Alat ukur tekanan yang diuji diletakkan pada ujung pipa sebelah kiri. Ketika pemberat menekan udara di dalam pipa, maka cairan Hg di pipa tersebut tergeser ke kiri dan ke kanan. Teknan udara di luar Hg yang menekan ke kanan (bekerja pada piston sekunder). Sementara itu tekanan ke kiri bekerja pada alat ukur tekanan yang diuji. Skrup pada piston sekunder digunakan sebagai pengatur dan penguji sehingga diperoleh nilai tekanan berangka bulat dan dibandingkan dengan pembacaan pada alat ukur tekanan yang diuji. Jika pemberat itu bermassa m, di tempat itu berpercepatan gravitasi bumi g, dan luas penampang efektif silinder tandon adalah A, maka tekanan pada alat ukur tekanan yang diuji adalah:
(8) Nilai P adalah nilai tekanan yang sebenarnya, dan dipakai sebagai nilai tekanan standar pada alat itu. Nilai itu dibandingkan dengan nilai tekanan terbaca pada alat ukur tekanan yang diuji. Hal itu dilakukan pula nilai P oleh nilai m pada pemberat yang lain. Jika terdapat selisih antara P dengan nilai terbaca pada alat yang diuji, selisih itu bernilai tetap, pada berbagai nilai P yang diperankan sebagai standar, maka selisih nilai tekanan itu merupakan ralat sistematis dari alat ukur tekanan yang diuji atau dikalibrasi.
6. Pemilihan Sensor Tekanan
Telah dikenal sejumlah sensor yang dapat digunakan sebagai sensor tekanan. Setiap jenis sensor, sebagai sensor tekanan, memiliki keunggulan dan kelemahan tersendiri, dan itu terutama bergantung pada kawasan ukurnya. Pemilihan sensor tekanan, yang nantinya digunakan sebagai bahan utama pembuatan alat ukur tekanan secara elektronis, memerlukan sejumlah pertimbangan. Itu dimaksudkan agar alat ukur tekanan yang dibuat dapat bekerja efektif dan efisien dengan hasil ukur terpercaya, yang pada akhirnya menguntungkan bagi pemakainya.
Setiap membuat alat ukur elektronis, termasuk alat ukur tekanan, selalu melibatkan sensor dan sejumlah untai. Dua hal yang perlu diperhatikan dalam pembuatan alat, yaitu pemilihan sensor, dan standar produksi. Faktor – faktor yang perlu dipertimbangkan dalam memilih jenis sensor tekanan meliputi pengaruh sensor dan seluruh untai transdusernya terhadap: ketelitian, waktu tanggap, selang waktu kalibrasi, kepekaan terhadap pengaruh luar, dimensi, keselamatan, kekompatibelan, dan harganya. Sementara itu, setiap produk yang dihasilkan harus memenuhi standar produksi. Standar produksi meliputi standar kualitas dan standar penampilan. Standar kualitas terjadi adanya riset pengembangan terhadap produk itu, dan pada produk tersebut diperlihatkan adanya informasi spesifikasi dan karakterisasi dari produk. Adapun standar penampilan diperlihatkan adanya kemasan yang aman dan memadai, tercantum merek barang, mencantumkan manfaat alat, alamat produsen, serta informasi penggunaan dan keselamatan atau manual.
Sensor tekanan, yang dipilih, mestinya memberikan ketelitian yang optimal dan sesuai dengan informasi yang ingin diperoleh pemakai. Artinya, dengan ketelitian itu hasil ukurnya bisa dipercaya. Sensor yang baik mampu memberikan waktu tanggap (respon time) yang singkat, sebab bila waktu tanggapnya lama bolehjadi karakteristik sasaran yang diukur tekanannya pada selang beberapa menit saja nilai tekanan itu sudah berubah. Sensor tekanan yang baik, tentunya, awet. Artinya, selang waktu untuk menera kembali cukup lama, sehingga alat ukur itu dapat digunakan untuk mengukur dengan teliti walau pada selang waktu lama tidak ditera. Pengguna, umumnya, lebih menyukai alat ukur (termasuk sensornya) yang berdimensi kecil dan juga ringan. Jika demikian maka alat ukur itu bersifat mudah dipindahkan (mobile). Selain itu, tentusaja, sensor yang dipilih membuat alat ukur yang dibuat berkeselamatan besar. Keselamatan itu berlaku bagi alat itu sendiri dan penggunanya. Keselamatan bagi alat berarti alat itu tidak mudah rusak hanya karena peristiwa fisika dan kimia yang sepele. Selain itu juga aman bagi pemakai dari bahaya strum ataupun ledakan, sehingga pemakai merasa tenteram. Umumnya, alat ukur besaran fisika (termasuk alat ukur tekanan yang melibatkan sensor terpilih) secara elektronis dapat dihubungkan dengan komputer, unit pencetak, ataupun penampil (display). Sensor yang dipilih dan perangkatnya haruslah fleksibel, artinya bersifat kompatibel dengan perangkat elektronis lainnya. Sebaik apapun sensor tekanan, bila bahan itu sukar didapat dan berharga mahal maka tidak akan dipilih dan digunakan dalam pembuatan alat ukur besaran tekanan elektronis.
Semua sensor tekanan yang telah dipaparkan di atas berperan sebagai komponen pengukur tekanan secara invasif. Artinya, pada peristiwa ini sensor melakukan kontak langsung dengan sistem yang diukur tekanannya. Akibatnya, sensor itu bersifat mempengaruhi atau bahkan mengganggu sistem yang diukur tekanannya. Itu tidak terjadi bila metode ukurnya secara non invasif, artinya tekanan diukur berdasar gejala di luar mediumnya. Misalnya, pengukuran tekanan darah dengan sphygmomanometer yang dilakukan dengan menghentikan aliran darah pada pembuluh arteri sejenak, di lengan pasien.
7. Eksperimen Tekanan
Eksperimen tekanan, pada modul ini, dicontohkan dalam bentuk 2 topik eksperime. Pertama, eksperimen Hukum Boyle. Eksperimen ini dimaksudkan untuk mengukur tekanan atmosfir berdasar metode analisa grafik melalui titik potong pada salahsatu sumbunya. Kedua, eksperimen Termometer Gas. Pada eksperimen ini besaran tekanan di dalam ruang tertutup digunakan untuk mengukur suhu di dalam ruang tadi. Kedua eksperimen itu berdasar hukum Boyle-Gay Lussac. Pesan dari kedua contoh eksperimen ini: (1) terdapat beragam metode pengukuran tekanan, dan (2) tekanan dapat digunakan sebagai peubah untuk menentukan besaran fisika lainnya.
8. Hukum Boyle
(a) Tujuan percobaan
Menentukan tekanan atmosfir di laboratorium, dengan metode grafik
(b) Dasar teori
Anda tahu, bahwa kita ini hidup di dasar lautan udara. Udara itu menyelimuti bumi, dan disebut atmosfir bumi. Semakin tinggi dari permukaan bumi, kerapatan udara semakin berkurang. Udara itu menekan setiap benda di permukaan bumi dari berbagai arah. Tekanan oleh udara itu disebut tekanan atmosfir atau tekanan udara luar. Tentu saja, semakin tinggi tempat semakin kecil tekanan atmosfirnya, dan tekanan atmosfir terbesar adalah di permukaan laut. Tekanan di permukaan laut disebut 1 atm atau 76 cmHg. Tekanan itu sama besarnya tekanan oleh moncong mobil sedan secara vertikal bersusun 10. Tekanan atmosfir berkurang 1 mm Hg untuk setiap kenaikan 10 meter. Informasi nilai tekanan udara berguna untuk ramalan cuaca, sebab bila di satu tempat bertekanan jauh lebih rendah dari seharusnya maka sebentar lagi terjadi badai. Selain itu, nilai tekanan atmosfir berguna pula untuk menentukan tinggi tempat relatif terhadap permukaan laut, termasuk juga menentukan tinggi pesawat udara.
Gas dibedakan menjadi 2, yaitu gas ideal dan gas sejati. Gas ideal terjadi di dalam wadah pada tekanan rendah. Ditinjau gas ideal di dalam tabung tertutup volume V, pada tekanan P, suhu T, jumlah mol gas n, dan tetapan gas umum R, dikuasai oleh hukum Boyle:
Daftar Pustaka;
- Purwadi, B., dkk, 1996: Panduan Praktikum Fisika Dasar, hal 3 – 6, Laboratorium
- Fisika Dasar, FMIPA UGM, Yogyakarta.
- Gabriel, J.F., 1996: Fisika Kedokteran, Penerbit Buku Kedokteran EGC, Jakarta
- Pople, S., 1993: Explaining Physics, GCSE Edition, Oxford University Press, Oxford
- Ripka, P., Tipek, A., 2007: Modern Sensors Hanbook, Antony Rowe Ltd., London
- Sayer, M., dan Mansingh, A., 2000: Measurement, Instrumentation and Experiment
- Design in Physics and Engineering, Prentice Hall of India Private Limited, New Delhi
- Usher, M.J., 1985: Sensors and Transducers, Mac Millan, Education Ltd., London
0 komentar:
Posting Komentar