Barometer air raksa (merkuri) digunakan untuk mengukur tekanan atmosfer.
Barometer air raksa terbuat dari tabung gelas dengan ketinggian sekitar 84 cm dan tertutup pada ujung atasnya.
Sedang ujung tabung satunya dibiarkan terbuka serta dicelupkan dalam wadah yang berisi air raksa.
Daerah vakum terbentuk dekat ujung atas tabung kaca karena tabung tidak sepenuhnya terisi dengan air raksa.
Penemu barometer air raksa
Barometer air raksa adalah jenis barometer tertua, ditemukan oleh fisikawan Italia, Evangelista Torricelli, pada tahun 1643.
Evangelista Torricelli lahir pada 15 Oktober 1608, di Faenza, Italia dan meninggal pada 22 Oktober 1647, di Florence, Italia.
Torricelli melakukan eksperimen barometrik pertamanya menggunakan tabung air.
Air relatif ringan, sehingga tabung yang sangat tinggi dengan sejumlah besar air harus digunakan untuk mengimbangi tekanan atmosfer yang lebih berat.
Pada tahun 1641, Torricelli pindah ke Florence untuk membantu astronom Galileo Galilei.
Galileo diperkirakan yang menyarankan Torricelli untuk menggunakan air raksa dalam eksperimen vakumnya.
Torricelli mengisi tabung kaca sepanjang 120 cm dengan air raksa dan membalikkan tabung ke dalam wadah.
Evangelista Torricelli dianggap sebagai ilmuwan pertama yang menemukan prinsip sekaligus menciptakan barometer pertama.
Dia menyatakan bahwa variasi ketinggian merkuri dari hari ke hari disebabkan oleh perubahan tekanan atmosfer.
Torricelli menciptakan barometer air raksa pertama sekitar tahun 1644.
Prinsip-prinsip yang ditetapkan oleh Torricelli tidak banyak berubah selama berabad-abad dan barometer modern saat ini sangat mirip dengan versi yang dibuat pada abad ke-17.
Prinsip kerja barometer air raksa
Barometer air raksa memiliki tabung kaca yang tertutup di bagian atas dan terbuka di bagian bawah.
Di bagian bawah tabung terdapat genangan merkuri yang berada di wadah bundar dan dangkal yang mengelilingi tabung.
Merkuri di dalam tabung akan menyesuaikan diri agar sesuai dengan tekanan atmosfer di atas wadah.
Pada suhu dan tekanan normal tinggi air raksa berkisar pada 76 cm (760 mm).
Saat tekanan meningkat, kondisi ini akan memaksa merkuri di dalam tabung beranjak naik.
Karena terdapat daerah hampa di bagian atas barometer, kolom merkuri tidak mengalami tekanan dari ujung atas tabung kaca.
Jadi, kolom merkuri di tabung kaca naik atau turun karena efek tekanan atmosfer pada permukaan wadah air raksa sehingga mencerminkan tekanan atmosfer pada tempat tersebut.
Tabung kemudian diberi tanda melalui serangkaian pengukuran yang menunjukkan besar tekanan dalam satuan atmosfer, bar atau satuan lain.
Pompa vakum
Pompa vakum merupakan alat yang digunakan untuk mengisi barometer raksa dengan air raksa.
Pompa vakum membuat tabung kaca menjadi hampa. Air raksa kemudian ditarik ke dalam tabung gelas dari wadah dan mengisi sebagian tabung kaca.
Salah satu fitur unik dari barometer raksa adalah bahwa tingi raksa tidak akan berubah meskipun ukuran tabung kaca yang digunakan berbeda ukuran.
Hal ini karena level air raksa dalam tabung kaca hanya bergantung pada tekanan atmosfer.
Fitur tambahan
Untuk meningkatkan akurasi, barometer raksa bisa dilengkapi dengan dua peralatan tambahan.
Pertama adalah skala verneir yang membantu pembacaan barometer agar lebih akurat dibanding hanya menggunakan skala barometer biasa.
Kedua adalah termometer yang digunakan sebagai pengoreksi terhadap kesalahan faktor luar seperti perubahan kepadatan air raksa dan perubahan bahan.
Kegunaan barometer air raksa
Semua jenis barometer, termasuk barometer air raksa terutama dirancang untuk mengukur tekanan atmosfer.
Namun, terdapat berbagai kegunaan lain dari barometer air raksa. Berikut adalah berbagai kegunaannya:
- Digunakan untuk mengukur tekanan atmosfer suatu tempat.
- Digunakan untuk menentukan ketinggian suatu tempat. Ketinggian yang berbeda diketahui memiliki tekanan atmosfer yang berbeda.
- Barometer air raksa bisa membantu dalam proses prakiraan cuaca.
- Bisa digunakan untuk membantu dalam kalibrasi dan pemeriksaan barometer aneroid.
- Memiliki berbagai aplikasi dalam mekanika fluida, fisika, astronomi, dan kimia.
- Membantu dalam mengukur tekanan di pesawat dan juga dalam kalibrasi altimeter pesawat.
Kelebihan barometer air raksa
Berikut adalah berbagai keuntungan menggunakan barometer air raksa:
- Barometer air menawarkan metode yang akurat dan sederhana untuk mengukur tekanan atmosfer.
- Memiliki tekanan uap rendah dan tidak mudah menguap.
- Relatif murah karena cara kerja yang sederhana serta tidak membutuhkan bahan yang mahal.
Kekurangan barometer air raksa
Terdapat beberapa kelemahan barometer merkuri yang dibahas di bawah ini:
- Sulit untuk dibawa atau dipindahkan karena ukurannya yang besar serta kandungan merkuri cair yang dimilikinya.
- Tabung kaca dapat pecah dengan mudah jika tidak ditangani dengan benar.
- Pembacaan pengukuran bisa sulit dilakukan dalam kondisi tertentu.
Mengapa menggunakan air raksa?
Meskipun barometer bisa dibuat dengan cairan apapun, merkuri atau air raksa umum digunakan pada barometer atau termometer.
Hal ini karena air raksa memiliki kepadatan yang jauh lebih tinggi dari air.
Karena kepadatan yang lebih tinggi, saat menerima tekanan, kenaikan air raksa dalam tabung tidak akan setinggi ketika menggunakan air.
Saat pertama menemukan barometer, Torricelli tercatat menggunakan air.
Air relatif ringan, sehingga tabung yang sangat tinggi dengan sejumlah besar air harus digunakan untuk mengimbangi tekanan atmosfer yang lebih kuat.
Itu sebab, barometer air Torricelli tingginya lebih dari 10 meter sehingga menjulang di atas atap rumahnya!
Akhirnya, Torricelli menemukan solusi bahwa dia bisa membuat barometer yang jauh lebih kecil menggunakan merkuri, cairan keperakan yang beratnya 14 kali berat air.
Jenis barometer lain
Selain barometer air raksa, terdapat pula beberapa jenis barometer lain. Berikut diantaranya:
> Barometer aneroid
Pada tahun 1844, ilmuwan Prancis, Lucien Vidi, menemukan barometer aneroid.
Barometer aneroid memiliki ruang logam tertutup yang mengembang dan berkontraksi, tergantung pada tekanan atmosfer di sekitarnya.
Perangkat mekanis kemudian digunakan untuk mengukur seberapa besar ruang mengembang atau mengerut.
Pengukuran ini diselaraskan dengan satuan atmosfer atau bar.
Barometer aneroid memiliki tampilan melingkar yang menunjukkan besar tekanan saat ini, mirip seperti jam.
Jarum pada barometer bisa bergerak searah jarum jam atau berlawanan arah untuk menunjukkan tekanan saat ini.
Berbagai istilah seperti stormy, rain, change, fair, dan dry sering ditulis di atas angka pada muka dial untuk memudahkan orang menafsirkan cuaca.
> Barometer Digital
Barometer digital modern mampu mengukur dan menampilkan data atmosfer yang kompleks dengan lebih akurat dan cepat daripada sebelumnya.
Banyak barometer digital menampilkan pembacaan barometrik saat ini dan pembacaan 1, 3, 6, dan 12 jam sebelumnya dalam format diagram batang.
Barometer jenis ini juga memperhitungkan pembacaan atmosfer lainnya seperti angin dan kelembaban untuk membuat prakiraan cuaca yang akurat.
Data yang didapat kemudian diarsipkan dan disimpan di barometer dan juga dapat diunduh ke komputer untuk analisis lebih lanjut.[]