Materi

BAB I

Pada gambar di samping terlihat seseorang berpakaian astronot akan terjun dari sebuah kapsul. Dia adalah Felix Baumgartner yang mencoba memecahkan rekor dunia terjun payung yang sebelumnya dipegang oleh Kapten Joe Kittinger (1960). Felix akan terjun dari ketinggian 39 km. Untuk sampai di ketinggian tersebut, kapsul yang ditumpanginya diterbangkan dengan balon. 

Dari penerjunan Felix, terpecahkan dua rekor dunia, yaitu rekor terjun payung tertinggi dan rekor manusia tercepat tanpa kendaraan atau alat bantu apapun. Dari temuan di video, mengapa Felix mendapati balonnya semakin membesar? Mengapa dia perlu baju astronot? Mengapa langit tadinya gelap menjadi biru? Mengapa saat ia jatuh justru kecepatannya melambat? Kamu akan tahu jawabannya setelah kita mempelajari bab ini.

Peristiwa jatuhnya apel di atas kepala Sir Issac Newton merupakan peristiwa populer saat ia mengungkap teori gravitasinya. Padahal peristiwa sebenarnya ia sedang mengamati jatuhnya apel saja. Dia berpikir saat apel diam di pohon dengan kecepatan 0 m/s, tiba-tiba jatuh dengan kecepatan tertentu. Bagaimana cara apel mempercepat gerak jatuhnya sedangkan awalnya diam? Untuk mengenali bagaimana sebenarnya sebuah benda jatuh, mari kita bereksperimen!

Buatlah kelompok terdiri dari 4-6 orang.
Siapkan alat-alat ini:

  • Bola tenis (3 buah)
  • Laptop berkamera
  • Keranjang
  • Botol air mineral 800ml (3 buah)
  • Nampan

Lakukanlah percobaan ini di rumah salah satu rumah anggota kelompok yang memiliki rumah 3 lantai atau di sekolah (jika berlantai 3).

Prosedur percobaan I :

  1. Tempatkan laptop dan aktifkan kamera video di lantai bawah agar bisa merekam keseluruhan kegiatan baik di lantai 3 sampai dasar lantai 1.
  2. Bersiap 2 anggota kelompok, 1 orang membawa 3 buah bola tenis ke lantai 3 dan 1 lagi membawa keranjang ke lantai 2.
  3. Jatuhkan bola tenis satu persatu dari lantai 3 hingga ditangkap keranjang di lantai 2, mulai rekam sebelum temanmu menjatuhkan bola.
  4. Putar video dengan player yang memuat hingga 0,01 detik (contoh aplikasi: Media player classic pada menu Navigate -> Go to).
  5. Hitung waktu dari temanmu melepas bola hingga ditangkap di lantai 2.
  6. Catat waktu tersebut pada kolom A pada tabel di bawah.
  7. Ulangi percobaan, namun bola jatuh dari lantai 3 ke permukaan tanah.
    (Jika tidak ada bangunan berlantai tiga, kamu bisa melalukannya dengan menandai dinding/tiang pada ketinggian 3 m (kolom B) dan 6 m (kolom A), kemudian hitung waktu jatuh bola dari masing-masing ketinggian).
  8. Catat waktu jatuh pada kolom B pada tabel di bawah.

Prosedur percobaan II :

  1. Isilah 3 botol air mineral 800 ml dengan ¼, ½, dan penuh.
  2. Tempatkan di atas nampan, kemudian jatuhkan bersamaan 3 botol tersebut secara bersamaan dari lantai 3.
  3. Amati botol mana yang pertama kali menyentuh tanah!

 

 

Dari eksperimen yang telah kamu lakukan, terlihat bahwa benda jatuh semakin lama semakin cepat. Jadi tidak hanya dari diam menjadi bergerak, tapi semakin bawah semakin cepat. Satu-satunya cara agar apel tersebut mempercepat geraknya adalah adanya gaya yang menarik apel. Sesuai dengan Hukum Newton tentang gerak yang menyatakan jika ada perubahan gerak baik dipercepat ataupun diperlambat, hal tersebut timbul akibat adanya gaya. Gaya yang mempercepat gerak apel dinamakan Gaya Gravitasi (Fg).

Dari percobaan ke dua, ditemukan bahwa benda sampai di permukaan tanah dengan waktu yang sama. Jika gaya gravitasi yang menarik benda sama, seharusnya benda yang ringan lebih cepat bergerak karena lebih mudah digerakkan oleh gaya gravitasi. Berarti nilai gaya gravitasi berbeda untuk benda bermassa berat dan ringan. Jika waktu jatuh benda berat dan benda ringan sama, maka butuh gaya besar untuk menarik benda bermassa berat. Sedangkan benda bermassa kecil butuh gaya yang kecil untuk menyamai kecepatan jatuh benda berat.

Dari fenomena tersebut, ditemukan bahwa tidak hanya massa benda yang ditarik, benda yang menariknya pun berpengaruh terhadap nilai gaya gravitasi. Massa Bumi ± 5,97 x 10^24 kg. Sedangkan massa Bulan 1/81 massa Bumi. Gravitasi Bulan tidak sanggup menarik udara sepadat Bumi.

Selain massa benda yang ditarik dan massa benda penarik, jarak pun mempengaruhi gaya gravitasi. Udara lebih tipis pada ketinggian yang jauh dari permukaan Bumi. Dari tayangan video terjun Felix, pada mulanya ia terjun dengan kecepatan yang terus meningkat karena ditahan oleh udara yang tipis. Namun semakin bawah, ia ditahan oleh udara yang lebih rapat. Oleh karena itu kecepatannya melambat pada ketinggian tertentu.
Dari beberapa fenomena di atas, ditemukan bahwa Gaya Gravitasi (Fg) dipengaruhi oleh massa benda yang menarik (M), massa benda yang ditarik (m), dan kuadrat jarak kedua benda tersebut (r). Sehingga melalui pengamatannya itu, Newton berhasil memformulasikan persamaan untuk menghitung Gaya Gravitasi :

Bumi mempunyai massa yang cukup untuk mengumpulkan udara. Udara di Bumi didominasi oleh gas Nitrogen, Oksigen, Argon, dan Karbon dioksida. Gas-gas inilah yang membuat kehidupan di Bumi bisa berlangsung. Udara tersebut berada di antara permukaan Bumi dan Antariksa. Lapisan udara inilah tempat cuaca terjadi dan merupakan perisai dari meteorid yang jatuh ke bumi. Lapisan udara yang menyelubungi Bumi ini dinamakan Atmosfer.

Apakah kalian melihat termometer turun hingga -273°C (0 K) ? Kondisi tersebut tidak mungkin terjadi di manapun. Lord Kelvin saat membuat skala termometer mengacu pada gerak molekul benda. Termometer Kelvin tidak akan pernah menyentuh angka 0 karena semua benda pasti memiliki energi kinetik partikel. Apa itu energi kinetik benda? Untuk lebih mengetahuinya coba mainkan simulasi!

Kali ini kamu akan memainkan simulasi gerak partikel udara. Instal dua aplikasi ini : Java:  https://java.com/en/,
Permainan:https://phet.colorado.edu/sims/ideal-gas/gas-properties_en.jar
Tugasmu adalah membuat tutup wadah terbuka (tekanan udara tinggi). Sebelum memulai permainan ini, tekan tombol “Measurement Tools” dan tandai “Species information”. Sehingga bisa terlihat nilai kecepatan gerak partikel udara. Ada tiga sesi dalam permainan ini, yaitu :
Sesi Pertama
1. Pada kolom Constant Parameter tandai “Volume”.
2. Genjot pompa hanya satu kali (pastikan pada mode “heavy species”).
3. Jika berhasil tekan tombol “Reset”.

Sesi Ke-dua
1. Pada kolom Constant Parameter tandai “Temperature”.
2. Genjot pompa hanya dua kali (pastikan pada mode “heavy species”).
3. Jika berhasil tekan tombol “Reset”.
Sesi Ke-tiga
1. Pada kolom Constant Parameter tandai “Pressure”.
2. Jangan mengubah “Heat Control”.
3. Jika berhasil tekan tombol “Reset”.
Saat kamu berhasil melewati tiga sesi, maka coba jawab pertanyaan ini :
Sesi-1
Bagaimana cara kamu membuka tutup wadah?
Bagaimana perubahan kecepatan partikel saat suhu diubah?
Sesi-2
Bagaimana cara kamu membuka tutup wadah?
Bagaimana perubahan kecepatan partikel saat volume diubah?
Sesi-3
Bagaimana cara kamu membuka tutup wadah?
Bagaimana perubahan kecepatan partikel saat jumlah partikel diubah?

Dari permainan yang kamu mainkan, faktor-faktor yang mempengaruhi tekanan udara ada 3 yaitu :

Gerakan molekul benda tidak terlihat oleh mata manusia, tapi bisa diamati dari suhu benda itu sendiri. Suhu merupakan nilai dari energi molekul benda yang dinamakan energi kinetik molekul. Tanda dari energi kinetik molekul tinggi adalah gerakan molekul semakin cepat. Seperti yang kamu mainkan di atas saat suhu naik, maka energi kinetik molekul semakin tinggi atau gerakan molekul benda menjadi lebih cepat. Di seluruh alam semesta ini, seluruh molekul pasti bergerak. Sehingga benda apapun pasti mempunyai energi kinetik atau tidak mungkin benda bersuhu skala 0 dalam termometer kelvin. Suhu rata-rata di permukaan Bumi adalah 16°C. Atom-atom dan molekul yang membentuk berbagai lapisan di atmosfer terus bergerak ke segala arah karena mereka memiliki suhu. Mereka menabrak atom atau molekul lain, hingga memberikan gaya pada sebuah permukaan. Gaya yang bekerja pada suatu permukaan inilah yang kita kenal dengan tekanan.
Tekanan atau Pressure (P) merupakan besaran dengan satuan yang beragam, di antaranya: atm (atmosfer), Pa (Pascal), bar, cmHg, N/m2. Nilai 1 atm adalah tekanan udara di permukaan laut. Biasanya digunakan untuk membanding tekanan udara yang sangat tinggi. Contohnya tekanan udara di planet Venus 20 atm (20 kali tekanan di Bumi). Namun Satuan Internasional untuk tekanan adalah N/m2, tapi satuan tersebut pemakaiannya diganti dengan Pascal (Pa) untuk menghormati ilmuwan matematika yang bernama Blaise Pascal. Nilai 1 atm setara dengan 101.325 Pa. Pascal merumuskan tekanan sesuai dengan pengertiannya yaitu gaya yang bekerja pada luas permukaan tertentu. Sehingga kita bisa rumuskan :

Dari permainan yang kalian mainkan, tiga faktor yang mempengaruhi tekanan udara, yaitu:

Dalam penerapannya, kondisi gas bisa berubah karena dipengaruhi jenis udara dan kondisi lingkungan. Sehingga konstanta (k) bernilai dinamis tergantung kondisi dan jenis udara. Namun dengan persamaan tersebut kita bisa membandingkan dua kondisi gas yang sama, yaitu :

Apakah kamu pernah mendaki gunung? Apakah saat di puncak napasmu terasa sesak? Apa yang kamu alami berhubungan dengan tekanan udara? Tekanan udara bisa ditingkatkan dengan menambahkan jumlah molekul udaranya. Penambahan jumlah molekul akan meningkatkan jumlah tabrakan atau pukulan molekul, sehingga tekanan menjadi lebih besar.

Allah SWT. berfirman dalam Q.S. al-An’am (6) ayat 125:

“Barang siapa yang Allah menghendaki akan memberikan kepadanya petunjuk, niscaya Dia melapangkan dadanya untuk (memeluk agama) Islam. Dan barang siapa yang dikehendaki Allah kesesatannya, niscaya Allah menjadikan dadanya sesak lagi sempit, seolah-olah ia sedang mendaki langit. Begitulah Allah menimpakan siksa kepada orang-orang yang tidak beriman”.

Dalam ayat tersebut menyatakan bahwa seseorang yang mendaki langit (menuju tempat lebih tinggi) akan merasakan sesak nafas. Hal ini karena gravitasi membuat udara lebih bergerombol di dekat permukaan Bumi (Gambar 1.14). Sehingga jumlah molekul di dataran tinggi lebih rendah / tipis dibandingkan di daerah pantai. Semakin naik kedataran yang lebih tinggi, tekanan udara akan menurun. Tekanan udara turun rata-rata 1.000 Pa setiap kenaikan 100 m. Sebagai patokan tekanan udara di permukaan Bumi, dipakailah tekanan udara di permukaan air laut karena relatif sama untuk seluruh permukaan Bumi dibandingkan daratan. Tekanan udara di permukaan air laut sebesar 1 atm atau 10^5 Pa. Oleh karena itu bagi pendaki gunung, atau bahkan Felix Baumgartner memerlukan alat bantu nafas pada ketinggian 39 km.

Bayangkan kamu berada di depan api unggun di malam hari ketika berkemah, tentu terasa hangat. Kemudian kamu menjauh sekitar 200 m dari perapian. Setelah itu kamu melangkah menjauh kembali satu langkah. Apakah kamu merasakan perbedaan suhu sebelum dan setelah mundur 1 langkah? Sama halnya dengan beda tinggi pegunungan-Matahari atau pantai-Matahari. Jarak rata-rata Matahari ke Bumi sekitar 150 juta km, sedangkan beda tinggi pantai-pegunungan hanya 9 km tinggi Gunung Evrest (pegunungan Himalaya). Jadi jarak Matahari ke pantai ataupun jarak Matahari ke pegunungan tidak berbeda bahkan bisa dikatakan sama. Tinjauan yang dipakai adalah kerapatan udara. Meskipun suhu molekul udara sama antara pantai dan pegunungan, tapi jumlah molekul udara di pantai lebih banyak daripada pegunungan. Alhasil jumlah udara di pantai bisa menghangatkan tubuh. Sebaliknya kerapatan udara di pegunungan renggang/tipis, jumlah molekul udara tidak cukup menghangatkan tubuh. Analoginya saat kamu mandi air hangat, mana lebih panas, air mendidih satu cangkir ke dalam air satu ember atau air mendidih satu panci ke dalam air satu ember? Sehingga jelas suhu lebih dingin di daerah pegunungan. Suhu berkurang 0,6°C saat naik 100 m.

Ketika molekul udara bergoyang, ia memungkinkan menumbuk molekul yang lain. Alhasil antara molekul bisa saling menjauh. Saat molekul udara semakin panas, molekul-molekul akan semakin merenggang. Molekul bersuhu tinggi memiliki gerak lebih cepat dibandingkan dengan yang lebih dingin. Hal ini mengakibatkan jarak molekul semakin jauh jika suhu semakin tinggi. Oleh karena itu molekul sangat sedikit jika suhu udara dipanaskan, sedangkan udara berkumpul jika udara didinginkan. Udara panas lebih ringan dibandingkan dengan udara dingin. Hal ini karena molekul-molekul bersuhu rendah lebih rapat, dibandingkan yang molekul lebih hangat. Rapatnya molekul ini dinamakan rapat massa/ massa jenis/ densitas (ρ).

Salah satu yang mempengaruhi gaya gravitasi adalah massa. Manakah udara yang mengalami tarikan oleh gaya gravitasi Bumi paling besar? Udara hangat atau udara dingin? Saat kelompok/ paket udara dingin tertarik oleh gravitasi, paket udara hangat terdorong ke atas karena lebih ringan. Teori tentang paket udara ini dinamakan Teori Parcel.

 

Prinsip ini yang dipakai pada balon udara. Api digunakan untuk memanaskan udara di dalam balon, sehingga udara menjadi kurang rapat. Di luar balon, udara lebih dingin dan lebih rapat ditarik ke bawah oleh gravitasi yang lebih besar. Udara hangat dalam balon naik. Jika balon ingin turun, kurangi api yang memanaskan balon. Seketika balon akan perlahan turun. Jadi untuk mengendalikan ketinggian balon, hanya perlu mengatur suhu udara di dalam balon.

 

  1. Buat pola (garis putus-putus) pada kertas minyak 4 buah sama bentuk dan ukurannya serta lipat kawat sesuai dengan Gambar 1.21.
  2. Gunting pola tersebut pada garis putus-putus.
  3. Lem bagian tepi kertas minyak sebatas garis dan satukan hingga membentuk sebuah lampion seperti Gambar 1.22.
  4. Lipat ujung bawah lampion untuk mengikat kawat pada lampion.
  5. Ikat parafin pada tengah kawat (lampion siap diterbangkan).

Penerbangan lampion:

  1. Pegang ujung atas lampion saat parafin dibakar.
  2. Terbangkan lampion tersebut pada malam hari dan di lapangan terbuka.

 

Dahulu saat para nelayan mengandalkan angin sebagai alat penggerak kapal, keberangkatan dan kepulangan mereka selalu di waktu-waktu yang sama. Misalkan, para nelayan selalu berangkat saat malam serta mereka kembali saat siang atau sore. Mengapa demikian? Apakah mereka sedang mengikuti tradisi nenek moyang? Ayo balapan.

Buat kelompok beranggotakan 4-6 orang.
Peralatan yang disediakan:
– Labu erlenmeyer 1 buah
– Statif panjang 1 buah
– Termometer 1 buah
– Kompor spirtus 1 buah
– Statif pendek 1 buah
– Boss head 2 buah
– Kaki kompor 1 buah
– Pasir 300 ml
– Penjepit universal 2 buah
– Kaki statif 2 buah
– Air 300 ml
Prosedur kegiatan :
1. Susun peralatan yang disediakan seperti gambar di samping.
2. Isi labu erlenmeyer dengan pasir.
3. Turunkan termometer, hingga masuk ke pasir.
4. Nyalakan kompor spirtus.
5. Perhatikan kenaikan suhu pada termometer.
6. Catat suhu yang terukur setiap 2 menit pada tabel di bawah.
7. Lakukan prosedur 1-5, tapi dengan bahan air.

Panas sering disebut kalor (Q) merupakan salah satu wujud energi. Kalian sudah tahu bahwa benda lebih panas berarti molekul-molekul benda tersebut lebih cepat bergerak. Selain itu pula suhu benda tersebut bisa dijadikan sebagai nilai energi benda. Namun banyak benda yang mudah untuk panas ada pula yang sulit untuk panas meskipun dipanaskan dengan waktu yang sama (jumlah kalor sama).
Pada eksperimen di atas, diperlukan waktu singkat untuk membuat pasir menjadi 60°C. Sedangkan air dengan suhu yang sama membutuhkan waktu cukup lama. Hal ini karena air membutuhkan panas (kalor) yang banyak untuk membuat suhunya lebih tinggi dibandingkan pasir. Kemampuan bahan dalam menyimpan panas setiap kenaikan setiap 1°C dinamakan Kapasitas Kalor (C). Sedangkan Kapasitas kalor bergantung pada kalor jenis (c) dan banyak molekul atau massa (m). Kalor jenis (c) diartikan sebagai jumlah kalor yang dibutuhkan benda dengan massa 1 kg untuk menaikkan suhunya 1 K. Sehingga :

 

Dari eksperimen yang telah kalian lakukan, pasir sebagai benda padat lebih cepat panas dibandingkan air. Begitu pun di pantai saat siang hari, daratan lebih mudah panas (kapasitas panas kecil) dibandingkan lautan (kapasitas panas besar) yang lebih dingin saat Matahari menyinari keduanya. Udara di atas daratan lebih panas dan menjadi lebih ringan dengan massa jenis kecil (L) (1). Udara dingin dari atas pantai yang lebih berat masuk (H) (2) dan mendorong udara di darat naik (3). Saat udara baru berkumpul di atmosfer (4), udara yang lama berada di atmosfer sudah melepas panas yang membuatnya lebih berat (6). Peran udara yang baru adalah menggantikannya (5). Dengan kondisi udara lebih berat, udara di atas laut kembali menggantikan udara di atas daratan. Perputaran udara seperti ini menyebabkan udara terus-menerus bergerak dari laut. Sehingga timbul udara yang bergerak dari laut ke darat saat siang yang disebut angin laut.

Begitu pula saat malam hari karena daratan lebih dingin dibanding laut, udara bergerak dari darat ke laut. Angin ini dinamakan angin darat. Siklus angin yang berulang ini digunakan para nelayan dulu untuk berangkat dan pulang.

Pernahkah kalian mendengar telah ditemukan “planet mirip Bumi” atau “NASA pada tahun 2050 akan mengirimkan koloni pertama untuk hidup di Mars”? Apakah di sana manusia bisa hidup? Kehidupan manusia di sebuah planet tergantung pada ketersediaan air. Tapi mengapa hanya Bumi di Tata Surya yang bisa ditinggali oleh manusia padahal di beberapa planet terdapat “air”? Keberadaan air berkaitan dengan titik didih dan titik lebur air. Apakah titik didih air adalah 100°C seperti yang kalian ketahui?

Prosedur Percobaan :

  1. Rangkai alat-alat seperti pada gambar di samping.
  2. Tuangkan air secukupnya ke dalam labu erlenmeyer.
  3. Nyalakan kompor spirtus.
  4. Ketika memanaskan air, gantung termometer di statif hingga termometer menyentuh air yang sedang dipanaskan.
  5. Perhatikan kenaikan suhu yang terjadi. Apakah suhu air mampu mencapai 100°C ?
  6. Setelah dikira suhu air tidak naik, catat segera suhunya dan matikan api, tunggu hingga peralatan dingin. (jangan menunggu hingga 100°C)
  7. Masukkan termometer ke sumbat berlubang. Sumbat karet masukan ke mulut labu erlenmeyer (termometer tidak menyentuh dasar labu).
  8. Hidupkan kembali kompor, perhatikan kembali suhu air di termometer.
  9. Jika suhu air tidak naik lagi, catat segera suhunya segera matikan apinya.

Suhu merupakan nilai dari energi molekul. Saat suhu molekul air mendidih, berarti energi air sudah bisa melawan tekanan udara di lingkungannya. Titik didih air 100°C adalah titik didih jika tekanan udara bernilai 1 atm (106 Pa). Pada tekanan 1 atm, air membutuhkan energi 100°C untuk berubah menjadi gas (uap). Tapi mengapa saat eksperimen tidak? Air berubah menjadi uap sebenarnya tidak hanya pada 100°C, tapi itu hanya terjadi pada saat air berada di lingkungan bertekanan udara 1 atm saja.

Pada diagram fasa Gambar 1.28 dinyatakan bahwa pada tekanan 1 atm (kondisi tekanan udara di permukaan Bumi = 105 Pa) dengan suhu 373 K (100°C), air akan berubah fasa menjadi uap. Jika tekanan udara kurang dari 1 atm, maka air tidak perlu mencapai 100°C untuk mengubahnya menjadi uap. Jika tekanan sangat tinggi, molekul air membutuhkan suhu lebih tinggi untuk melawan tekanan udara yang lebih besar. Konsep ini dipakai untuk memasak makanan yang memerlukan suhu lebih dari 100°C, contohnya memasak ayam tulang lunak, atau daging sapi agar lebih lembut saat digigit. Panci presto, atau panci yang bisa membuat tekanan udara sendiri bisa meningkatkan titik didih air. Oleh karena itu jika tidak di daerah pantai, memasak air di panci tidak bertutup tidak bisa mencapai suhu 100°C.

Namun jika kondisi pada bawah titik tripel dengan tekanan udara sangat rendah kurang dari 0,0006 atm atau sekitar 60 Pa, air dari fasa es ketika mencapai suhu 273 K langsung berubah menjadi uap tidak melewati fasa cair terlebih dahulu. Perubahan ini dinamakan Sublimasi. Seluruh planet di Tata Surya mengandung air, tapi tidak semua memenuhi kondisi bertekanan 0,0006-218 atm dan bersuhu 273-674 K. Hanyalah Bumi dan Mars yang memenuhi kriteria tersebut, meskipun Mars pun berada pada kondisi kritis. Tekanan udara di Mars hanya 900 Pa (0,009 atm) dan suhu rata-ratanya hanya -63°C. Oleh karena itu koloni manusia yang akan tinggal di Mars mustahil dapat bertahan hidup tanpa bantuan teknologi.

Saat kamu membaca judul diatas, apakah kamu berpikir udara sangat ringan? Coba kamu melawan udara lewat eksperimen berikut.

Sediakan peralatan berikut : kertas kado/koran ukuran 1m x 1m, kayu
panjang tips ukuran sekitar 1m.
Coba kamu lakukan :

  1. Letakkan kayu di ujung meja, 50 cm berada di atas meja dan 50 cmyang lain tergantung.

  2. Lebarkan kertas kado di atas kayu yang berada di atas meja.

  3. Ratakan kertas kado tersebut hingga kertas kado seperti menempel pada meja (tidak ada udara antara meja dan kertas).

  4. Coba pukul sekeras-kerasnya pada bagian ujung kayu yang tergantung.

Udara yang kalian lawan di atas kertas kado sangat berat.  Berapapun tenaga yang kalian keluarkan penggaris kayu akan tetap patah. Coba kalian buat gambar persegi dengan sisi 10 cm dan potong. Kertas tersebut saat ini sedang ditekan oleh 10 kg udara. Udara dengan ukuran sekecil balon memang ringan, namun jika udara tersebut adalah udara dari permukaan tanah sampai 600 km ke atas, bahkan massa 2 ekor gajah tidak sebanding dengan massa udara seluas 1 m2.

Tubuh bisa menahan tekanan besar akibat ada tekanan dari dalam tubuh sendiri. Pada titik tripel air dijelaskan bahwa air dengan suhu tinggi memiliki tekanan tinggi pula. Komposisi tubuh manusia 60-80 % air dan suhu tubuh yang selalu lebih hangat dari lingkungan. Kandungan air yang hangat inilah yang menahan tekanan udara yang besar.

Mungkin sebagian dari kamu ada yang pernah mengalami demam yang sangat tinggi. Gejala selain suhu tubuh tinggi biasanya bersamaan dengan timbulnya bintik merah pada kulit, gusi berdarah, atau mimisan pada hidung. Kondisi tersebut normal karena tekanan dalam tubuh meningkat akibat suhu tubuh meningkat. Saat tekanan sangat tinggi, maka darah akan memaksa keluar tubuh. Kondisi ini merupakan kondisi ringan pada orang dengan demam tinggi. Jika perbedaan tekanan yang dialami adalah tekanan tubuh dan luar angkasa yang hampir sama sekali tidak ada udara, tubuhmu tidak akan mampu menahan perbedaan tekanan ini.

Tekanan udara di atas permukaan laut adalah 1 atm, tapi bagaimana jika di dalam laut? Massa air jauh lebih besar dibandingkan massa jenis udara. Massa jenis udara 1,2 kg/m3 dan massa jenis air laut 1030 kg/m3. Oleh karena itu manusia mempunyai keterbatasan dalam menyelam. Manusia maksimum bisa menyelam sampai kedalaman 60m saja. Namun untuk hewan dengan kemampuan adaptasi khusus contohnya paus bisa menyelam hingga kedalaman 1 km.

Manusia mempunyai keterbatasan dalam menyelam, begitu pun bagi ikan yang habitatnya di daerah palung laut. Mereka tidak mungkin berada di kedalaman yang dangkal. Hal ini bisa menyebabkan dekompresi. Dekompresi adalah kondisi tubuh tidak bisa menyesuaikan di kondisi dengan penurunan tekanan yang cepat. Dekompresi biasanya terjadi pada ikan laut yang dipancing dengan tarikan yang cepat. Gejala dekompresi pada ikan akan terlihat trakea yang menonjol pada mulutnya. Hal ini berlaku pula bagi para penyelam. Saat mereka naik ke permukaan air, para penyelam harus berputar-putar secara horizontal terlebih dahulu dan tidak langsung berenang vertikal ke atas. Jika demikian tubuh akan mengalami dekompresi. Gejala yang akan dialami adalah penggelembungan gas nitrogen pada darah. Hal ini bisa menyebabkan kerusakan saraf, kelumpuhan atau kematian jika penggelembungan terjadi di otak. Allah SWT. merancang semua itu bukan tidak dengan tujuan, namun dengan kadar yang hak (benar). Tugas manusia selanjutnya adalah untuk mengkaji dan memaknai terhadap apa-apa yang telah diciptakan-Nya. Sesuai dengan Q.S. ad-Dukhan (44) ayat 38-39:

“”38. Dan Kami tidak menciptakan langit dan bumi dan apa yang ada antara keduanya dengan bermain-main. 39. Kami tidak menciptakan keduanya melainkan dengan haq, tetapi kebanyakan mereka tidak mengetahui.”