Berat Jenis Gas

1.Berat Jenis Gas

Berat jenis gas (termasuk udara) dapat bervariasi tergantung pada tekanan dan temperaturnya. Karena itu untuk menyatakan berat jenis suatu gas harus disebutkan  pula tekanan dan temperaturnya. Berdasarkan kutipan yang penulis ambil bahwa dalam prakteknya ada dua macam kondisi seperti dibawah ini.

1.  Kondisi standar  industri

Udara dengan kondisi ini mempunyai keadaan sebagai berikut:

Temperatur : 20⁰C (293⁰K)

Tekanan mutlak : 760 mmHg (0,1013MPa)

Kelembaban Relative: 65%

Berat Jenis: 1,204 kgf/m³ (11,807 N/m³)

Kondisi  industri ini sering dipakai untuk menyatakan kondisi isap pada kompresor.

2.  Kondisi normal teoritis

Udara dengan kondisi ini mempunyai keadaan sebagai berikut:

Temperatur: 0⁰C (273⁰K)

Tekanan Mutlak: 760 mmHg (0,1013 MPa)

Berat Jenis: 1,293 kgf/m³ (12,68 N/m³)

2. Panas Jenis Udara

Jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan temperature 1 kg suatu zat sebesar 1⁰C disebut panas jenis. Adapun jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan suatu benda atau zat secara menyeluruh sebesar 1⁰C disebut kapasitas termal benda atau zat tersebut.

Satuan jumlah panas yang dipakai adalah kilo calori (disingkat kcal), dimana 1 kilo calori sama dengan jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan temperature 1 kg air sebesar 1⁰C, maka satuan panas jenis menjadi kcal/kg⁰C) dalam system SI, sebagai satuan panas dipakai kilo joule (disingkat kJ) dimana 1 kJ = 0,2389 kcal atau 1 kcal = 4,186 kJ.

Panas jenis tergantung pada macam bahan seperti  diuraikan dibawah ini :

Panas jenis suatu gas juga didefinisikan sebagai jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur  1 gram gas tersebut sebesar 1⁰C, seperti pada zat-zat yang lain.Namun untuk gas ada dua macam  panas jenis , yaitu: panas jenis pada tekanan tetap dan panas jenis pada volume tetap.

a)      Panas jenis pada tekanan tetap.

Jika suatu gas dipanaskan atau didinginkan pada tekanan tetap, maka volumenya akan membesar atau mengecil  lebih banyak dari pada zat cair atau zat padat. 1 kg gas yang ditempatkan dalam silinder dengan torak yang dapat bergerak tanpa gesekan. Jika silinder dipanaskan  maka gas akan mengembang  mendorong torak ke atas sehingga tekanan di dalam silinder tidak berubah. Dalam  hal demikian jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 kg gas tersebut sebesar 1⁰C disebut panas jenis pada tekanan tetap. Panas jenis ini biasanya diberi lambang C_p, dimana untuk udara C_p = 0,24 kcal/(kg⁰C) = 1,005 kJ/(kg⁰C)

b)     Panas jenis pada volume tetap

Jika 1 kg gas ditempatkan di dalam sebuah bejana tertutup lalu dipanaskan tanpa dapat berkembang maka tekanan dan temperaturnya akan naik. Jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 kg gas ini sebesar 1⁰C dalam keadaan demikian disebut panas jenis pada volume tetap. Panas jenis ini biasaanya diberi lambang C_v, dimana untuk udara C_v = 0,17 kcal/ (kg⁰C) = 0,712 kJ/kg⁰C

c)      Rasio panas  jenis

Jika kedua panas jenis tersebut diatas diperbandingkan terlihat bahwa panas jenis pada tekanan tetap harganya lebih besar daripada panas jenis volume tetap. Hal ini terjadi karena, selain dipakai untuk menaikkan temperatur , sebagian panas yang diberikan dalam pemanasan pada tekanan tetap dipakai juga untuk melakukan kerja pada waktu gas mengembang.

Perbandingan antara panas jenis pada tekanan tetap dan panas jenis pada volume tetap. Biasa disebut rasio panas jenis yang diberi lambing k. jadi k = C_p/C_v, dimana untuk udara kering k=1,401. Rasio ini mempunyai peranan penting dalam perhitungan kompresi gas.

Rumus	Nama Gas	Jumlah	Panas Jenis pada	Panas Jenis pada	Perbandingan Panas
Molekul		Atom	Tekanan tetap	Volume Tetap	Jenis
Ar	Argon	1	0,1233	0,0746	1,667
He	Helium	1	1,2425	0,746	1,666
-	Udara	2	0,24	0,17	1,401
H2	Hidrogen	2	3,402	2,402	1,408
N2	Nitrogen	2	0,2350	0,175	1,41
O2	Oksigen	2	0,2419	0,173	1,40
H2O	Uap air	3	0,4765	0,340	1,305
CO2	Karbon dioksida	3	0,211	0,163	1,30
C2H2	Asetilen	4	0,402	0,323	1,24
C2H5OH	Alkohol	9	0,435	0,400	1,13

Tabel 2.2 Nilai k, Cp, dan Cv untuk macam gas ⁽⁷⁾

3.  TekananUap

Tekanan uap adalah tekanan suatu uap pada kesetimbangan dengan fase bukan uap-nya. Semua zat padat dan cair memiliki kecenderungan untuk menguap menjadi suatu bentuk gas, dan semua gas memiliki suatu kecenderungan untuk mengembun kembali. Pada suatu suatu suhu tertentu, suatu zat tertentu memiliki suatu tekanan parsial yang merupakan titik kesetimbangan dinamis gas zat tersebut dengan bentuk cair atau padatnya. Titik ini adalah tekanan uap zat tersebut pada suhu tersebut. wikipedia

4. Pada ketinggian yang lebih tinggi mengurangi tekanan dan berat udara.
Bagian-bagian yang paling penting untuk analisis pencemaran udara adalah dua lapisan dekat Bumi: troposfer dan stratosfer. Udara di troposfer yang terlibat dalam pernapasan. Volume terdiri sekitar 78,08% oleh nitrogen (N2), oksigen 20,94% (O2), 0,035% karbon dioksida (CO2) dan 0,93% dari gas inert seperti argon dan neon.

Dalam lapisan ini, ketinggian 7 km di kutub dan 16 km di daerah tropis, hampir semua awan dan uap air. Ini menghasilkan semua fenomena atmosfer yang menyebabkan iklim. Di atas, sekitar 25 mil tinggi di stratosfer adalah lapisan ozon yang melindungi bumi dari sinar ultraviolet (UV).Dalam hubungan ini perlu diingat bahwa, secara umum, kontaminan adalah zat yang "salah tempat" dan bahwa contoh yang baik dari ini mungkin kasus ozon (O3).
Ketika gas di udara yang kita hirup, yang berada di bawah 25 mil standar tinggi, adalah polutan dan merupakan antiseptik yang kuat yang memiliki efek kesehatan berbahaya, sehingga dalam keadaan ini dikenal sebagai ozon troposfer atau buruk ozon.Namun, gas yang sama ketika di stratosfer, lapisan yang melindungi terhadap sinar ultraviolet matahari untuk semua makhluk hidup (kehidupan) dari Bumi, yang diidentifikasi sebagai ozon baik.

5. Sifat Fisik Udara

1. Ekspansi: peningkatan volume massa udara dengan mengurangi tekanan yang diberikan oleh suatu kekuatan atau karena penambahan panas.
2. Kontraksi: mengurangi volume udara yang didorong dengan paksa, tetapi volume mencapai limit dan udara cenderung memperluas di luar batas.
3. Aliran: aliran udara dari tempat yang konsentrasi tinggi ke salah satu konsentrasi yang lebih rendah tanpa pengeluaran energi.
4. Tekanan Udara: Gaya yang diberikan oleh udara semua badan.
5. Volume: ruang yang ditempati oleh udara.
6. Massa
7. Densitas: 1,18 kg/m3 (pada 25 ° C)
8. Viskositas: 0,018 cP (pada 20 ° C)
9. Sifat-sifat campuran Psychrometrics
10. sapeee udara

Masa Jenis udara dan KepadatannyaMassa jenis udara di permukaan laut adalah sekitar 1,2 kg/m3 (1,2 g / L). Kepadatan tidak diukur langsung tetapi dihitung dari pengukuran suhu, tekanan dan kelembabandengan menggunakan persamaan keadaan untuk udara (suatu bentuk hukum gas ideal).Kerapatan atmosfer berkurang dengan meningkatnya ketinggian. Variasi ini dapat sekitar dimodelkan menggunakan rumus barometric. Model lainnya canggih digunakan untuk memprediksi peluruhan orbit satelit.

Massa rata-rata dari atmosfer adalah sekitar 5 quadrillion (5 × 1015) ton atau 1/1,200.000 massa Bumi. Menurut Pusat Nasional Amerika untuk Penelitian Atmosfer, "adalah massa rata-rata total atmosfer 5,1480 × 1018 kg dengan rentang tahunan akibatuap air dari 1,2 atau 1,5 × 1015 kg tergantung pada apakah permukaan tekanan atau uap air data yang digunakan; agak lebih kecil dari perkiraan sebelumnya. massa rata-rata uap air diperkirakan sebagai 1,27 × 1016 kg dan massa udara kering yaitu 5,1352 ± 0,0003 × 1018 kg.

6. DefinisiLanjutantentang Gas

Gas mempunyaisifatbahwamolekul-molekulnyasangatberjauhansatusama lain sehinggahampirtidakadagayatarikmenarikatautolakmenolakdiantaramolekul-molekulnyasehingga gas akanmengembangdanmengisiseluruhruang yang ditempatinya, bagaimana pun besardanbentuknya. Untukmemudahkanmempelajarisifat-sifat gas inibaiklahdibayangkanadanyasuatu gas ideal yang mempunyaisifat-sifat :

a.       Tidakadagayatarikmenarik di antaramolekul-molekulnya.

b.      Volume darimolekul-molekul gas sendiridiabaikan.

c.       Tidakadaperubahanenersidalam (internal energy = E) padapengembangan.

Sifat-sifatinididekatioleh gas inert (He, Ne, Ardan lain-lain) danuap Hg dalamkeadaan yang sangatencer. Gas yang umumnyaterdapat di alam (gas sejati) misalnya: N₂, O₂, CO₂, NH₃dan lain-lain sifat-sifatnyaagakmenyimpangdari gas ideal.

Densitidari gas dipergunakanuntukmenghitungberatmolekulsuatu gas, ialahdengancaramembendungkansuatu volume gas yang akandihitungberatmolekulnyadenganberatgas yang telahdiketahuiberatmolekulnya (sebagaistandar) padatemperaturatausuhudantekanan yang sama. Densiti gas diidenfinisikansebagaiberat gas dalam gram per liter.Untukmenentukanberatmolekulinimakaditimbangsejumlah gas tertentukemudiandiukur PV dan T-nya.Menuruthukum gas ideal :

P V   =   n R T     dimana      n  =

M   =

Bila gas ideal sifat-sifatnya dapat dinyatakan dengan persamaan yang sederhana ialah PV  =  n R T, maka sifat-sifat gas sejati hanya dapat dinyatakan dengan persamaan, yang lebih kompleks lebih-lebih pada tekanan yang tinggi dan temperatur yang rendah. Bila diinginkan penentuan berat molekul suatu gas secara teliti maka hukum-hukum gas ideal dipergunakan pada tekanan yang rendah. Tetapi akan terjadi kesukaran ialah bila tekanan rendah maka suatu berat tertentu dari gas akan mempunyai volume yang sangat besar.. Untuk suatu berat tertentu bila tekanan berkurang volume bertambah dan berat per liter berkurang. Densiti yang didefinisikan dengan W/V berkurang tetapi perbandingan densiti dan tekanan d/p atau W/pV akan tetap, sebab berat total W tetap dan bila gas dianggap gas ideal pV juga tetap sesuai dengan persamaan berikut :

P V   =    R T

M   =    R T  =  (d/p)_o R T

Suatualirandariudarakering yang bersihdilewatkancairan yang diukurtekananuapnya.Ketelitiandaripengukuraninitergantungpadakejenuhanudaratersebut.Untukmenjaminkejenuhaninimakaudaradilewatkancairantersebutsecaraseri.Bila V adalah volume dari w gram cairantersebutdalamkeadaanuap, M beratmolcairandantekananuapdaricairantersebutpadatemperatur T makatekananuapdapatdihitungdenganhukum gas ideal :

P   =   ()  R T

(Respati, 1992).

Hukumgabungan gas untuksuatusampel gas menyetakanbahwaperbandingan PV/T adalahkonstan

=  konstan

Sebetulnya untuk gas-gas real (nyata) seperti metana (CH₃) dan oksigen dilakukan pengukuran secara cermat, ternyata hal ini tidak benar betul. Gas hipotesis yang dianggap akan mengikuti hukum gabungan gas pada berbagai suhu dan tekanan hukum gabungan gas pada berbagai suhu dan tekanan disebut gas ideal. Gas nyata akan menyimpang dari sifat gas ideal.. Pada tekanan yang relatif rendah termasuk pada tekanan atmosfer serta suhu yang tinggi, semua gas akan menempati keadaan ideal sehingga hukum gas gabungan dapat dipakai untuk segala macam gas yang digunakan (Brady, 1999).

Persamaan gas ideal bersama-sama dengan massa jenis gas dapat digunakan untuk menentukan berat molekul senyawa volatil. Dalam hal ini menyarankan konsep gas ideal, yakni gas yang akan mempunyai sifat sederhana yang sama dibawah kondisi yang sama (Haliday, 1978).

Persamaan yang menghubungkanlangsungmassamolekul gas denganrapatannyadapatditurunkandarihukum gas ideal. Jikajumlahmolsuatu gas dapatdiketahuidenganmembagimassanyadalam gram denganmassamolekulnya.

Jumlahmol (n)   =

Biladimasukandalamhukum gas ideal menghasilkan :

PV   =    R T

Rapatan (d) adalahperbandinganantaramassa (berat) terhadap volume, (g/V). Makapersamaandapatditulis :

M   =   d

DAFTAR PUSTAKA

http://blogmechanical.blogspot.com/2011

http://id.shvoong.com/exact-sciences/physics/2286934-sifat-udara-dan-masa-nis/#ixzz2PQ1WzmXG