Panas Jenis dan Berat Jenis Udara

  •       Berat Jenis Udara
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 : 20C (293K)
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: 0C (273K)
Tekanan Mutlak: 760 mmHg (0,1013 MPa)
Berat Jenis: 1,293 kgf/m3 (12,68 N/m3)

  •       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 Cp, dimana untuk udara C= 0,24 kcal/(kgC) = 1,005 kJ/(kgC)

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 Cv, dimana untuk udara Cv = 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 = Cp/Cv, 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)

(Sumber : 1. Sularso. Pompa dan Kompresor., Pradnya Paramitha, 1994.
2. Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga)

0 comments: