Soal dan Pembahasan Torricelli

1. Sebuah pipa torricelli yang panjangnya 90 cm dimasukkan secara vertikal ke dalam bejana berisi raksa dengan ujung yang terbuka berada di bawah. Panjang lajur udara yang terbentuk di dalamnya adalah 57 cm. Jika tekanan udara luar 76 cmHg, maka berapakah panjang pipa yang menonjol di atas permukaan raksa?

Pembahasan:

Panjang total pipa, L = 90 cm

Panjang lajur udara di dalam pipa, Lu = 57 cm

Tekanan udara luar, p = 76 cmHg

Saat pipa dimasukkan ke dalam bejana berisi raksa dengan ujung terbuka di bawah, raksa akan naik ke dalam pipa karena tekanan udara luar. Panjang lajur udara yang terperangkap di dalam pipa adalah 57 cm. Ini berarti ada 57 cm udara yang terperangkap di dalam pipa di atas permukaan raksa, , tetapi ini tidak sama dengan panjang pipa yang menonjol di atas permukaan raksa

Namun, panjang pipa yang menonjol di atas permukaan raksa adalah panjang total pipa dikurangi panjang lajur udara yang terperangkap:

90 - 57 = 33 cm

Jadi, panjang pipa yang menonjol di atas permukaan raksa adalah 33 cm.

2. Di dalam sebuah pipa Torricelli terdapat udara yang tertutup oleh laju raksa yang panjangnya 5 cm. Apabila letak pipa itu horizontal, maka panjang lajur udara yang tertutup itu adalah 70 cm. Tekanan udara luar 75 cmHg. Berapakah panjang lajur udara itu apabila pipa diletakkan vertikal dengan ujung yang terbuka berada di atas dan berapa bila ujung yang terbuka di bawah?

Pembahasan:

Panjang lajur raksa: 5 cm

Panjang lajur udara: 70 cm

Tekanan udara luar: 75 cmHg

Saat Pipa Vertikal dengan Ujung Terbuka di Atas

1. Tekanan Udara dalam Pipa

    Tekanan udara dalam pipa = tekanan udara luar = 75 cmHg

2. Menggunakan Hukum Boyle

• Hukum Boyle: P₁V₁ = P₂V₂
• Tekanan awal, P₁ = 75 cmHg
• Volume awal, V₁ = panjang lajur udara horizontal = 70 cm
• Tekanan akhir, P₂ = 75 cmHg
  (karena ujung terbuka di atas, tidak ada tambahan tekanan dari kolom raksa, maka
  tekanan udara luar = tekanan dalam pipa)
• Volume akhir, V₂ = panjang lajur udara vertikal
  Karena (P₁ = P₂), maka (V₁ = V₂).
• Luas penampang pipa konstan, maka panjang lajur udara juga tetap sama

==> Jadi, panjang lajur udara tetap = 70 cm.

Saat Pipa Vertikal dengan Ujung Terbuka di Bawah

1. Tekanan Udara dalam Pipa

• Tekanan udara dalam pipa akan bertambah karena raksa akan menekan udara ke atas.
• Tekanan raksa = panjang lajur raksa = 5 cm
• Tekanan udara dalam pipa= Tekanan udara luar - Tekanan raksa
  = 75 + 5 = 80 cmHg

2. Menggunakan Hukum Boyle

• Tekanan awal, P₁ = 75 cmHg
• Volume awal, V₁ = panjang lajur udara horizontal = 70 cm
• Tekanan akhir, P₂ = 80 cmHg
• Volume akhir, V₂ = panjang lajur udara vertikal

Menggunakan hukum Boyle:

P₁V₁ = P₂V₂

(75)(70) = (80)V₂

V₂ = 65,625 cm 

Jadi, panjang lajur udara ketika pipa vertikal dengan ujung terbuka di atas adalah 70 cm, dan ketika ujung terbuka di bawah adalah 65,625 cm.

Share :