Ringkasan bagi Termodinamik: Tekanan Gas

Matlamat

1. Faham bahawa tekanan adalah daya biasa yang dikenakan pada permukaan, dibahagikan dengan luas permukaan tersebut.

2. Mengira tekanan gas dalam bekas.

3. Mengaitkan konsep tekanan dengan aplikasi praktikal dalam industri dan makmal.

Penjajaran

Termodinamik adalah cabang fizik yang mengkaji bagaimana tenaga haba dipindahkan dan ditukarkan dalam pelbagai sistem. Tekanan gas adalah konsep asas yang terpakai dalam situasi dari belon parti sehinggalah sistem industri yang kompleks. Contohnya, dalam periuk tekanan, air boleh mendidih pada suhu yang lebih tinggi akibat peningkatan tekanan, membolehkan masakan disiapkan dengan lebih cepat. Di hospital, tekanan oksigen dalam silinder mesti dipantau dengan teliti bagi memastikan peralatan perubatan berfungsi dengan baik. Oleh itu, pemahaman tentang tekanan gas adalah penting untuk mereka bentuk dan mengendalikan peranti dengan selamat dan efisien.

Kepentingan Subjek

Untuk Diingat!

Definisi Tekanan

Tekanan ditakrifkan sebagai daya yang dikenakan pada permukaan dibahagikan dengan luas permukaan tersebut. Formula untuk tekanan adalah P = F/A, di mana P adalah tekanan, F adalah daya, dan A adalah luas permukaan.

• Tekanan adalah ukuran daya yang dikenakan bagi setiap unit luas.

• Unit tekanan dalam Sistem Antarabangsa (SI) adalah Pascal (Pa).

• Tekanan juga boleh diukur dalam pelbagai unit seperti atmosfera (atm), milimeter merkuri (mmHg), dan paun per inci persegi (psi).

Tekanan Gas dalam Bekas

Tekanan gas dalam bekas disebabkan oleh perlanggaran molekul gas dengan dinding bekas. Semakin kerap dan bertenaga perlanggaran berlaku, semakin tinggi tekanan gas tersebut.

• Tekanan gas meningkat dengan suhu, kerana molekul bergerak lebih pantas.

• Tekanan juga meningkat jika isipadu bekas berkurang sambil mengekalkan suhu (Hukum Boyle).

• Memahami tekanan gas adalah penting untuk aplikasi seperti silinder gas, sistem penyejukan, dan enjin pembakaran dalaman.

Formula P = F/A

Formula P = F/A digunakan untuk mengira tekanan yang dikenakan. Dalam formula ini, P mewakili tekanan, F adalah daya yang dikenakan, dan A adalah luas permukaan. Formula ini penting untuk menyelesaikan masalah praktikal yang melibatkan tekanan.

• Formula ini membolehkan pengiraan tekanan dalam situasi sebenar, seperti dalam tayar kereta atau silinder gas.

• Untuk mendapatkan daya yang dikenakan, formula ini boleh diubah kepada F = P*A.

• Luas A hendaklah diukur dalam meter persegi (m²) mengikut Sistem Antarabangsa (SI).

Aplikasi Praktikal

• Dalam industri petrokimia, kawalan tekanan dalam reaktor dan saluran paip adalah penting untuk mencegah kemalangan dan memastikan kecekapan proses.

• Di hospital, tekanan oksigen dalam silinder perlu sentiasa dipantau bagi memastikan ventilator berfungsi dengan baik.

• Dalam sistem penyejukan, mengawal tekanan gas penyejuk adalah penting untuk mengekalkan kecekapan tenaga dan memanjangkan hayat peralatan.

Istilah Utama

• Tekanan: Daya yang dikenakan secara menegak ke atas permukaan dibahagikan dengan luas permukaan tersebut.

• Pascal (Pa): Unit pengukuran tekanan dalam Sistem Antarabangsa, bersamaan dengan satu Newton per meter persegi.

• Hukum Boyle: Hukum yang menerangkan hubungan songsang antara tekanan dan isipadu gas pada suhu yang tetap.

Soalan untuk Renungan

• Bagaimanakah pemahaman tentang tekanan gas boleh membantu meningkatkan keselamatan di industri?

• Mengapa kawalan tekanan penting dalam aplikasi perubatan dan hospital?

• Apakah kesan jika kawalan tekanan tidak baik dalam sistem pemanasan dan penyejukan?

Pemantauan Tekanan dalam Sistem Tertutup

Cabaran kecil ini bertujuan untuk mengukuhkan pemahaman mengenai pengukuran dan pengawalan tekanan gas dalam sistem tertutup, menggunakan manometer buatan sendiri.

Arahan

• Bentuk kumpulan yang terdiri daripada 3-4 orang pelajar.

• Kumpulkan bahan-bahan yang diperlukan: sebotol plastik, sebuah belon, tiub plastik, pita pelekat, air berwarna, dan pembaris.

• Isikan botol tersebut separuh dengan air berwarna.

• Sambungkan satu hujung tiub ke belon dan hujung yang lain ke mulut botol, supaya belon berada di dalam botol.

• Tutup sambungan antara tiub dan botol menggunakan pita pelekat.

• Tekan belon di dalam botol dan perhatikan paras air dalam tiub.

• Ukur ketinggian lajur air dengan pembaris untuk menentukan tekanan gas dalam belon.

• Catat keputusan anda dan bandingkan dengan rakan sekelas.

• Renungkan hubungan antara tekanan, isipadu, dan daya yang dikenakan dalam sistem tersebut.