| English | Gas pressure |
|---|---|
| Bahasa Melayu | Tekanan gas |
| 中文 | 气体压强 |
Maksud
Tekanan yang dihasilkan oleh perlanggaran zarah gas dengan dinding bekasnya.
Perkara yang perlu diketahui
Tekanan gas terhasil daripada perlanggaran berterusan molekul gas yang bergerak pantas dengan dinding bekasnya, seperti yang diterangkan oleh teori kinetik jirim. Setiap perlanggaran mengenakan daya yang sangat kecil ke atas dinding, dan kesan gabungan berjuta-juta perlanggaran per saat ke atas luas dinding menghasilkan tekanan yang boleh diukur.
Tekanan gas biasanya diukur menggunakan manometer atau tolok Bourdon. Manometer ialah tiub berbentuk U yang mengandungi cecair, biasanya merkuri atau air; perbezaan aras cecair antara kedua-dua belah, h, menunjukkan perbezaan tekanan sebanyak hρg, dengan ρ ialah ketumpatan cecair dalam kilogram per meter padu (kg m⁻³) dan g ialah kekuatan medan graviti dalam meter sesaat kuasa dua (m s⁻²).
Bergantung kepada cara manometer disambungkan, tekanan gas bersamaan dengan tekanan atmosfera tambah hρg, atau tekanan atmosfera tolak hρg, jadi arah perbezaan aras cecair mesti sentiasa disemak dengan teliti untuk menentukan sama ada hendak menambah atau menolak sebutan ini. Tolok Bourdon pula menggunakan tiub logam melengkung yang sedikit meluruskan di bawah tekanan, memberikan bacaan penunjuk secara terus.
Contoh penyelesaian
Bekalan gas disambungkan kepada manometer merkuri yang terbuka kepada atmosfera. Aras merkuri pada belah yang bersambung dengan gas adalah 8 cm lebih rendah daripada aras pada belah terbuka, menunjukkan tekanan gas lebih besar daripada tekanan atmosfera.
Ambil tekanan atmosfera sebagai 101 000 Pa, ketumpatan merkuri ρ = 13 600 kg m⁻³, dan g = 9.81 m s⁻².
Mula-mula tukarkan perbezaan ketinggian kepada meter: h = 8 cm = 0.08 m.
Perbezaan tekanan ialah hρg = 0.08 m × 13 600 kg m⁻³ × 9.81 m s⁻² = 10 674.9 Pa, yang boleh dibundarkan kepada kira-kira 10 700 Pa.
Oleh sebab belah gas lebih rendah, tekanan gas melebihi tekanan atmosfera: tekanan gas = 101 000 Pa + 10 700 Pa = 111 700 Pa. Setiap kuantiti yang digunakan, ketinggian dalam meter, ketumpatan dalam kilogram per meter padu, dan tekanan dalam pascal, mengekalkan unit SI yang betul sepanjang kerja mengira.
Cara ia diuji dalam peperiksaan
Dalam Kertas 1, soalan objektif sering meminta calon mengira tekanan gas daripada bacaan manometer, atau mengenal pasti sama ada tekanan gas lebih besar atau lebih kecil daripada tekanan atmosfera daripada gambar rajah yang menunjukkan aras merkuri. Dalam Kertas 2, soalan berstruktur biasanya meminta calon menerangkan asal usul tekanan gas menggunakan teori kinetik jirim, menerangkan cara manometer digunakan untuk mengukur tekanan gas, dan mengira tekanan gas dengan menambah atau menolak hρg daripada tekanan atmosfera mengikut kesesuaian.
Dalam Kertas 3, tugasan amali mungkin meminta calon menentukan tekanan gas daripada gambar rajah persediaan atau perbezaan aras merkuri yang diukur, dan membandingkan bacaan daripada manometer dengan tolok Bourdon.
Kesilapan biasa ialah menambah hρg sedangkan sepatutnya ditolak, atau terlupa mengenal pasti belah manometer yang manakah bersambung dengan bekalan gas sebelum menentukan tanda operasi.
Sumber: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)