Reading 11: Atmospheric Pressure

Atmospheric pressure can support a column of water up to 10 meters high. But plants can move water much higher, the sequoia tree can pump water to its very top, more than 100 meters above the ground. Until the end of the nineteenth century, the movement of water in trees and other tall plants was a mystery. Some botanists hypothesized that the living cells of plants acted as pumps. But many experiments demonstrated that the stems of plants in which all the cells are killed can still move water to appreciable heights. Other explanations for the movement of water in plants have been based on root pressure, a push on the water from the roots at the bottom of the plant. But root pressure is not nearly great enough to push water to the tops of tall trees. Furthermore, the conifers, which are among the tallest trees have unusually low root pressures.

If water is not pumped to the top of a tall tree, and if it is not pushed to the top of a tall tree, then we may ask. How does it get there? According to the currently accepted cohesion-tension theory, water is pulled there. The pull on a rising column of water in a plant results from the evaporation of water at the top of the plant. As water is lost from the surface of the leaves, a negative pressure, or tension, is created. The evaporated water is replaced by water moving from inside the plant in unbroken columns that extend from the top of a plant to its roots. The same surface tension in any sample of water are responsible for the maintenance of these unbroken columns of water. When water is confined in tubes of very small pore, the forces of cohesion, the attraction between water molecules, are so great that the strength of a column of water compares with the strength of a steel wire of the same diameter. This cohesive strength permits columns of water to be pulled to great heights without being broken.

------------------------------------------------

Tekanan atmosfer dapat menopang sebuah kolom air hingga setinggi 10 meter. Tetapi tumbuhan dapat mengalirkan air jauh lebih tinggi, pohon sequoia dapat memompa air hingga ke puncaknya, lebih dari 100 meter di atas permukaan tanah. Hingga akhir abad ke-19, pergerakan air di dalam pohon dan tumbuhan tinggi lainnya masih menjadi misteri. Beberapa ahli botani berhipotesis bahwa sel-sel hidup pada tumbuhan bertindak sebagai pompa. Namun banyak percobaan menunjukkan bahwa batang tumbuhan yang semua selnya telah mati masih dapat mengalirkan air hingga ketinggian tertentu. Penjelasan lain tentang pergerakan air pada tumbuhan didasarkan pada tekanan akar, yaitu dorongan dari air yang berasal dari akar di bagian bawah tumbuhan. Tetapi tekanan akar tidak cukup kuat untuk mendorong air sampai ke puncak pohon yang tinggi. Selain itu, tumbuhan berdaun jarum (konifer), yang termasuk pohon tertinggi, justru memiliki tekanan akar yang sangat rendah.

Jika air tidak dipompa ke puncak pohon tinggi, dan jika tidak didorong ke atas, maka timbul pertanyaan: bagaimana air bisa sampai ke sana? Menurut teori kohesi-tegangan yang saat ini diterima, air ditarik ke atas. Tarikan pada kolom air yang naik di dalam tumbuhan berasal dari penguapan air di bagian atas tumbuhan. Ketika air hilang dari permukaan daun, tercipta tekanan negatif atau tegangan. Air yang menguap kemudian digantikan oleh air yang bergerak dari dalam tumbuhan dalam kolom yang tidak terputus, membentang dari puncak tumbuhan hingga ke akarnya. Tegangan permukaan yang sama dalam setiap sampel air bertanggung jawab untuk menjaga keberlangsungan kolom air yang tidak terputus ini. Ketika air berada dalam tabung dengan pori-pori yang sangat kecil, gaya kohesi (daya tarik antar molekul air) begitu kuat sehingga kekuatan kolom air dapat dibandingkan dengan kekuatan kawat baja dengan diameter yang sama. Kekuatan kohesif ini memungkinkan kolom air ditarik ke ketinggian besar tanpa terputus.