3.3 Memahami Tekanan

Gas/Tekanan Atmosfera

1

2

(A) Ulangkaji

3

(A)Ulangkaji(1) DAYA IMPULS,F ( Impulsive Force)

-Daya impuls akan bertindak jika ada 2 objek yg berlanggar.

Cth;

4

Formula DAYA IMPULS,F

Objek bergerak : bola tennism= jisim bola tennisF = Daya impuls bertindak pada bola tennisu= halaju bola tennis sebelum berlanggar v =halaju bola tennis selepas berlanggar t=masa pelanggaran( masa 2 objek bersentuh)

(2) Susun atur molekul2 /atom2 di dalam pepejal, cecair dan gas

- Molekul2 / atom2 di dalam pepejal adalah sangat dekat dan padat di antara satusama lain.-Molekul2 / atom2 di dalam cecair adalah agak dekat di antara satu sama lain.-Molekul2 / atom2 di dalam gas adalah jauh di antara satu sama lain.

(A)Ulangkaji

• dan rawak

(3) Pergerakan molekul2 /atom2 di dalam pepejal, cecair dan gas

-Molekul2 /Atom2 di dalam pepejal hanyalah bergetar.

-Molekul2 /Atom2 di dalam cecair dapat bergerak secara bebas dan rawak

-Molekul2 / Atom2 di dalam gas dapat bergerak dgn lebih laju secara bebas dan rawak

(4) Teori Kinetik Gas(TKG)1.Ciri- ciri molekul-molekul gas

Susunan; Berjauhan di antara satu sama lain

Pergerakan; Bergerak secara rawak dan bebas

Pelanggaran; Pelanggaran di antara molekul gas dgn molekul gasyg lain danPelanggaran di antara molekul gas dgn dinding bekasadalah pelanggaran kenyal.

1.Ciri- ciri molekul-molekul gas

Susunan; Berjauhan di antara satu sama lain

Pergerakan; Bergerak secara rawak dan bebas

Pelanggaran; Pelanggaran di antara molekul gas dgn molekul gasyg lain danPelanggaran di antara molekul gas dgn dinding bekasadalah pelanggaran kenyal.

8

(B) Kewujudan Tekanan Gas dan Tekanan Atmosfera

(a)Molekul-molekul gas bergerak bebas dan rawak.Maka molekul-molekul gas melanggar sesama sendiri dan dinding bekas dan di pantulkan semula.

(a)Molekul-molekul gas bergerak bebas dan rawak.Maka molekul-molekul gas melanggar sesama sendiri dan dinding bekas dan di pantulkan semula.

(b) Pelanggaran molekul gas dgn dinding bekas akan menghasilkan daya impuls, F= (mv –mu) t

-Kewujudan Tekanan Gas berdasarkan TKG

(c)Berdasarkan formula P= F/ADaya per unit luas bersentuhan( F/A) akan menghasilkan tekanan gas dgn F= Daya ImpulsA=luas permukaan bersentuh di antara molekul gas

dan dinding bekas. -Maksudnya?

(d)Tekanan gas akan dihasilkan apabila molekul2 gas melanggar dgn dinding bekas.Semakin kerap molekul-molekul gas melanggar dinding bekas, semakin tinggi tekanan gas

-Kewujudan Tekanan Gas berdasarkan TKG

-Kewujudan Tekanan Atmosfera/Tekanan udara berdasarkan TKG

Permukaan Bumi diselaputi selapis tebal udara.

Molekuk-molekul udara sentiasa bergerak dengan rawak.

Tekanan udara di sekeliling kita

Tekanan atmosfera adalah tekanan yg dikenakan oleh udara ke atas semua objek di permukaan bumi

Apabila molekul-molekul udara berlanggar dengan apa-apa objek di dalam udara.maka tekanan atmosfera akan terhasil.

Hemisfera Magdeburg

18 ekor kuda digunakan untuk menarik kembali sfera itu

Vakum

Tekanan atmosfera

Haba

Tin besi

Air

Wap air

Tin besi disejukkan dengan menuang airsejuk ke atas tin

Tekanan atmosfera

Tekanan rendah

Tin dibungkus

Tin itu remuk kerana tekanan atmosfera lebih tinggi daripada tekanan udara di dalam tin.

Bagaimana kita menunjukkan Kewujudan Tekanan Atmosfera??

13

Bagaimana kita menunjukkan Kewujudan Tekanan Atmosfera??

14

(C) Tekanan Atmosfera, Patm

15

(1) CIRI-CIRI TEKANAN ATMOSFERA, Patm

(4) Apakah faktor-faktor yg mempengaruhi Tekanan Atmosfera??

(3) Pada ruang vakum(angkasa lepas), Patm= 0

16

(3) Faktor-faktor yg mempengaruhi Tekanan Atmosfera

Apabila suhu bertambah, maka Patm bertambah ,Mengapa??

Penerangan;-Apabila suhu bertambah,maka kekerapan molekul-molekul udara berlanggar dgn apa saja objek akan bertambah kerana ia laju) -Oleh kerana Patm terjadi disebab oleh pelanggaran molekul-molekul udara dgn objek, maka Patm akan bertambah

(A) Suhu (Suhu , Patm )(A) Suhu (Suhu , Patm )

17

(3) Faktor-faktor yg mempengaruhi Tekanan Atmosfera

Apabila bilangan molekul-molekul udara (ruang separa vakum) berkurang, maka Patm berkurang ,Mengapa??

Penerangan;-Apabila bilangan molekul-molekul udara berkurang,maka kekerapan molekul-molekul udara berlanggar dgn apa saja objek akan berkurang. -Oleh kerana Patm terjadi disebab oleh pelanggaran molekul-molekul udara dgn objek, maka Patm akan berkurang

(B) Bilangan molekul-molekul udara ( bilangan molekul-molekul udara (ruang separa vakum) , Patm )(B) Bilangan molekul-molekul udara ( bilangan molekul-molekul udara (ruang separa vakum) , Patm )

18

(3) Faktor-faktor yg mempengaruhi Tekanan Atmosfera(C) ALTITUD (Ketinggian)(Altitud , Patm )(C) ALTITUD (Ketinggian)(Altitud , Patm )

Semakin tinggi dari permukaan aras laut,semakin kurang tekanan atmosfera.

Mengapa??

Penerangan;-Apabila altitud bertambah,udara semakin nipis, maka bilangan molekul-molekul udara akan berkurang,

-Oleh kerana Patm terjadi disebab oleh pelanggaran molekul-molekul udara dgn objek, maka Patm akan berkurang

19

Nota; Pengiraan melibatkan Tekanan atmosfera dan tekanan dalam cecair

Ptotal = Patm + Tekanan disebabkan cecair

= Patm + ρgh = 1 x 105 Pa + (1200kg/m3)(10m/s2)( 450m) = 5 500000 Pa = 5500 kPa

20

(2) APLIKASI TEKANAN ATMOSFERA, Patm

Nota;

(a)HP –kawasan Tekanan Tinggi, LP-Kawasan Tekanan Rendah

(b) Udara akan mengalir dari HP ke LP

(c) Prinsip kerja asas( Kata kunci: Bagaimana,maka,apa)

(a) Bagaimana terjadinya LP,kawasan tekanan rendah ( altitud, suhu, bilangan molekul udara(kurang-ruang separa vakum), isipadu )

(b)Maka, Udara akan cuba bergerak dari di luar (HP) ke LP

(c)Apa yg berlaku apabila Udara akan cuba bergerak dari di luar (HP) ke LP (bergantung pada aplikasi)

(a) Bagaimana terjadinya LP,kawasan tekanan rendah ( altitud, suhu, bilangan molekul udara(kurang-ruang separa vakum), isipadu )

(b)Maka, Udara akan cuba bergerak dari di luar (HP) ke LP

(c)Apa yg berlaku apabila Udara akan cuba bergerak dari di luar (HP) ke LP (bergantung pada aplikasi)

21

(A) Penyedut Minuman

LP

HP Prinsip Kerja;-(a)Udara di dalam penyedut disedut masuk mulut, menwujudkan ruang Separa Vakum, maka LP

(b)Maka,Udara di luar (HP) akan cuba bergerak ke LP

(c)Oleh itu udara menolak air masuk ke penyedut tersebut

Prinsip Kerja;-(a)Udara di dalam penyedut disedut masuk mulut, menwujudkan ruang Separa Vakum, maka LP

(b)Maka,Udara di luar (HP) akan cuba bergerak ke LP

(c)Oleh itu udara menolak air masuk ke penyedut tersebut

(B) Penyedut getah(rubber sucker)

LP HPPrinsip Kerja;(a)Udara di dalam penyedut dipaksa keluar, menwujudkan ruang Separa Vakum, maka LP

-Maka, Udara di luar (HP) akan cuba bergerak ke LP

-Oleh itu, udara akan menekan penyedut tersebut

Prinsip Kerja;(a)Udara di dalam penyedut dipaksa keluar, menwujudkan ruang Separa Vakum, maka LP

-Maka, Udara di luar (HP) akan cuba bergerak ke LP

-Oleh itu, udara akan menekan penyedut tersebut

Penyedut Plastik Sebagai Pemegang untum Menggantung Objek Ringan

22

(C) PICAGARI(SYRINGE) Menyedut cecair

Prinsip Kerja;-Rajah (a)(a)Apabila omboh(piston) di tolak ke bawah, udara di dalam picagari dipaksa keluar , menwujudkan ruang Separa Vakum, maka LP (1 markah)

-Rajah (B)(b) Maka,apabila omboh(piston) di tarik ke atas, Udara di luar (HP) akan cuba bergerak ke LP (1 markah)

(c) Oleh itu, udara akan menolak air masuk ke dalam picagari tersebut (1 markah)

Prinsip Kerja;-Rajah (a)(a)Apabila omboh(piston) di tolak ke bawah, udara di dalam picagari dipaksa keluar , menwujudkan ruang Separa Vakum, maka LP (1 markah)

-Rajah (B)(b) Maka,apabila omboh(piston) di tarik ke atas, Udara di luar (HP) akan cuba bergerak ke LP (1 markah)

(c) Oleh itu, udara akan menolak air masuk ke dalam picagari tersebut (1 markah)

LP

HP

23

KERTAS 2:BAHAGIAN B ( Penerangan)

(3 MARKAH)

24

(D) Pembersih Vakum Menyedut debu-debu/habuk halus

Prinsip Kerja;(a) Apabila sius dihidupkan, kipas akan menyebabkan udara di dalam vakum dipaksa keluar , menwujudkan ruang Separa Vakum, maka LP (1 markah)

(b) Maka, Udara di luar (HP) akan cuba bergerak ke LP (1 markah)

(c) Oleh itu udara akan menolak/membawa sekali debu-debu/habuk masuk ke vakum (1 markah)

Prinsip Kerja;(a) Apabila sius dihidupkan, kipas akan menyebabkan udara di dalam vakum dipaksa keluar , menwujudkan ruang Separa Vakum, maka LP (1 markah)

(b) Maka, Udara di luar (HP) akan cuba bergerak ke LP (1 markah)

(c) Oleh itu udara akan menolak/membawa sekali debu-debu/habuk masuk ke vakum (1 markah)

LP

HP

25

(E) Sifon Satu tiub getah digunakan untuk memindahkan cecair dari kedudukan tinggi ke kedudukan rendah

Prinsip Kerja;Kerja rumah ( 4 markah)Prinsip Kerja;Kerja rumah ( 4 markah)

(F) Pam angkat

Prinsip Kerja;Kerja rumah ( 5 markah)Prinsip Kerja;Kerja rumah ( 5 markah)

Mengepam air dari perigi/bawah tanah ke satu tempat yg lebih tinggi

(A) Barometer Merkuri(A) Barometer Merkuri

26

(3) ALAT PENGUKUR TEKANAN ATMOSFERA, Patm

(a)Struktur;-Tiub kaca berdinding tebal yg panjangnya 80 cm-Bekas utk mengisi merkuri-merkuri (cecair)

(b) Pembinaan;-Pada aras laut, telangkup tiub kaca ke dalam bekas yg ada merkuri. Apakah yg berlaku?-Didapati merkuri akan naik di dalam tiub kaca sehingga 76 cm tinggi. Mengapa??

Nota; ketinggian turus merkuri, h(ketinggian merkuri di dalam tiub kaca dari permukaan merkuri.)

Nota; Barometer- alat pengukur tekanan atmosfera

Tiub kaca

Bekas

-Ini adalah kerana tekanan atmosfera di luar bekas telah menekan/menolak permukaan merkuri di bekas menyebabkan merkuri itu masuk ke tiub kaca sehinggapada ketinggian 76 cm. -Pada ruang vakum,tiada udara, maka Patm = 0

Turus merkuri,h

Barometer MerkuriBarometer Merkuri

(c) Fungsi; Tekanan atmosfer diukur dgn menggunakan persamaan tekanan atmosfera = ketinggian turus merkuri (Hg)

Jadi, Pada aras laut, ketinggian turus merkuri h = 76 cm,Oleh itu Patm pada aras laut = 76 cm Hg.

27

Turus merkuri,h

Ulangkaji; (a)Patm pada aras laut = 1.03 x 105 Pa (N/m2 )(b)Patm pada aras laut = 1 atm (c)Patm pada aras laut = 76 cm Hg

Barometer MerkuriBarometer Merkuri

(D) Ciri-ciri(i) Ketinggian turus merkuri,h diukur secara menegak

(ii)Nilai h tidak bertambah apabila-merkuri ditambah-turus dicondongkan-Bekas yg lebih besar digunakan

(iii)Bila nilai h berkurang?-Apabila barometer merkuri di bawa pada satu ketinggian.

28

Turus merkuri,h

(E) Pergiraan

29

Tekanan atmosfera di luar dalam cm Hg? Pa?atm?

(Ketumpatan merkuri = 13600 kg/m3 g= 10 m/s2 )

30

Penyelesaian;(i)Tekanan atmosfera, Patm = ketinggian turus merkuri (Hg) = 20 cm Hg

(ii)cm Hg Pa(N/m2 )

Cara 1Patm= PA ( Sebab sama aras/ketinggian)

PA adalah tekanan dlm cecair , makaPA= ρgh = (13600 kg/m3 )(10 m/s2 ) ( 0.20 m) =27200 Pa

APatm

31

Penyelesaian;Cara 2

Patm pada aras laut = 1 x 105 Pa = 76 cm Hg = 1 atm

76 cm Hg = 1.03 x 105 PaMaka 20 cm Hg = 20 cm Hg x 1.03 x 105 Pa 76 cm Hg

= 27105.26 Pa

APatm

(iii)Patm pada aras laut = 1 x 105 Pa = 76 cm Hg = 1 atm

76 cm Hg = 1 atmMaka 20 cm Hg = 20 cm Hg x 1atm 76 cm Hg

= 0.26 atm

(B) Barometer Fortin(B) Barometer Fortin

32

-Barometer merkuri yg ada (a)penutup (merkuri bahaya) (b) Alat pengukur yg lebih tepat/peka

Prinsip Bekerja;(a) Sebelum bacaan diambil, beg mengandungi merkuri dilaraskan sehingga menyentuh hujung penunjuk.

(b) Tekanan atmosfera dicari dgn mengambil ketinggian turus merkuri pada skala utama + skala vernier.

Nota; Unit Tekanan atmosfera yg diukur adalah dalam cm HgPatm pada aras laut = 76 cm Hg

(C)Barometer Aneroid(C)Barometer Aneroid

33

-Barometer Aneroid lebih mudah/selamat daripada barometer merkuri kerana(a)Tiada cecair(b) Mudah dibawa

-Prinsip Bekerja;(a) Sebarang perubahan tekanan atmosfera(HP-LP(tetap)) akan menyebabkan kotak logam mengecut dan mengembang (nota: Patm maksimun pada aras laut, maka kotak logam mengecut maksimun)

(b) Gerakan kotak logam ini dibesarkan oleh satu sistem tuas dan menyebabkan rantai halus memutarkan penunjuk pada satu skala yg telah ditentukurkan.

-Biasanya digunakan sebagai altimeter (penunjuk ketinggian )

(separa vakum- menghasilkan LP)

HP

(A) Tolok Bourdon(A) Tolok Bourdon

34

(a)Struktur;-Tiub berlingkar (kuprum)-Sistem tuas , penunjuk,skala

(b)Prinsip Bekerja;(i)Apabila bekalan gas disambung, tekanan gas,Pgas bertindak meluruskan tiub berlingkar.(ii) Gerakan tiub berlingkar ini ini dibesarkan oleh satu sistem tuas dan mengerakkan penunjuk pada satu skala yg telah ditentukurkan.

(c) Unit ukuran bagi tolok bourdon Pascal.

(4) ALAT PENGUKUR TEKANAN GAS,Pgas

(B) MANOMETER(B) MANOMETER

35

(a)Struktur;-Tiub berbentuk U yg mengandungi cecair(merkuri,minyak,air)

-Nota ;Tekanan cecair/gas/atmosfera pada aras yg sama(ketinggian sama), adalah sama.

(b) Fungsi; Tekanan gas diukur dgn menggunakan perbezaan tekanan di antara dua sisi/lengan.Bagaimana?

(i) Kes 1; Kedua-dua lengan tidak disambung pada bekalan gas-Maka aras merkuri di lengan A dan di lengan B adalah sama.

Maka, Patm(lengan A) = Patm(lengan B)merkuri

36

(i) Kes 2; Satu lengan disambung pada bekalan gas, satu lengan terdedah pada udaraPgas > Patm

-Oleh kerana Pgas > Patm,Maka Pgas akan menolak merkuri ke bawah dan naik ke atas pada lengan yg terdedah pada udara (rujuk rajah)

-Bagaimana mengukur Pgas?Melalui formula,Bagaimana?-(Tekanan di titk B),PB = Pgas dan PC = Patm + Tekanan turus merkuri AC

Pgas

-Nota ;Tekanan cecair/gas/atmosfera pada aras yg sama(ketinggian sama), adalah sama.

-Oleh kerana PB = PC (aras sama) , maka Pgas= Patm + Tekanan turus merkuri AC (cm Hg) = Patm + ρgh ( Pa)DimanaPatm =Tekanan atmosfera pada aras lautρ = ketumpatan merkurig=pecutan gravitih=kedalaman,h(jarak AC)

37

(i) Kes 3; Satu lengan disambung pada bekalan gas, satu lengan terdedah pada udaraPgas < Patm

-Oleh kerana Pgas < Patm,Maka Patm akan menolak merkuri ke bawah dan naik ke atas pada lengan yg disambung pada bekalan gas (rujuk rajah)

-Bagaimana mengukur Pgas?PA = Patm dan PC= Pgas + Tekanan turus merkuri BC

-Nota ;Tekanan cecair/gas/atmosfera pada aras yg sama(ketinggian sama), adalah sama.

-Oleh kerana PC = PA (aras sama) , maka Pgas + Tekanan turus merkuri BC = Patm MakaPgas = Patm - Tekanan turus merkuri BC (cm Hg) = Patm – ρgh( Pa)

38

Ringkasan;

(a) Pgas > Patm (b) Pgas < Patm

Pgas= Patm + Tekanan turus merkuri AC = Patm + ρgh

Pgas= Patm - Tekanan turus merkuri AC = Patm - ρgh

39

40

41

C D

42

A

C

43

A

D

B

44

CC

45

A

B

46