MEKANIKA FLUIDA Pengantar Mekanika Fuida Week 3rd Oleh : Ach. Muhib Zainuri muhibzain@gmail.com

Hukum Gas Ideal Gas-gas sangat mudah dimampatkan (sangat mampu mampat, highly compres-sible) dibandingkan dengan zat cair. Perubahan kerapatan gas berhubungan langsung dengan perubahan tekanan dan temperatur melalui persamaan: 𝒑= 𝝆 𝑹 𝑻 di mana: p : tekanan mutlak  : kerapatan (density) T : Temperatur mutlak R : konstanta gas Hukum gas ideal atau gas sempurna Persamaan keadaan gas ideal

Tekanan dalam satuan SI dinyatakan sebagai: Tekanan sebuah fluida dalam keadaan diam didefinisikan sebagai gaya normal per satuan luas yang diberikan pada sebuah permukaan bidang (nyata atau semu) yang terendam dalam fluida dan terbentuk dari tumbukan permukaan tersebut dengan molekul-molekul fluida. N m 2 Tekanan dalam satuan SI dinyatakan sebagai: atau Pascal (Pa) Tekanan dalam hukum gas ideal harus dinyatakan dalam mutlak, yang berarti tekanan tersebut diukur relatif terhadap tekanan nol mutlak (tekanan dalam suatu ruang hampa sempurna). Tekanan atmosfer standar pada permukaan laut adalah 101,33 kPa (abs)  101 kPa. Dalam bidang teknik, biasa diterapkan pengukuran tekanan relatif terhadap tekanan atmosfer lokal, dan apabila mengukur dengan cara ini maka hasilnya disebut tekanan ukur (gage pressure).

Konstanta gas, R, yang muncul dalam persamaan persamaan keadaan gas ideal, tergantung pada masing-masing gas dan berhubungan dengan berat molekul dari gas. Nilai konstanta gas untuk beberapa gas yang umum diberikan pada Tabel 1.8.

Kerapatan udara diperoleh dari persamaan gas ideal: Contoh Soal: Sebuah tangki bertekanan dengan volume 24 liter diisi dengan udara pada tekanan ukur 345 kPa. Tentukan kerapatan dan berat udara di dalam tangki. Asumsikan temperaturnya 21 o C dan tekanan atmosfer 101 kPa. Penyelesaian: Kerapatan udara diperoleh dari persamaan gas ideal: 𝜌= 𝑝 𝑅 𝑇 𝐍 𝐦 𝟐 𝐍∙𝐦 𝐤𝐠∙𝐊 𝐊 𝜌= (345+101)∙ 10 3 Pa 286,9 J kg K (21+273) K = 𝐤𝐠 𝐦 𝟑 𝜌=5,29 kg m 3 Berat udara diperoleh dari: W = 𝜌𝑔×(volume) W = (5,29 kg m 3 )(9,81 𝑚 𝑠 2 )(24 liter× 1 𝑚 3 10 3 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 ) W = 1,25 N

Latihan Soal: 1. Kerapatan oksigen di dalam sebuah tangki diketahui sebesar 2,0 kg m 3 pada suhu 25 o C. Tentukan tekanan ukur gas jika tekanan atmosfer lokal 97 kPa. 2. Nitrogen dikompressikan hingga mencapai densitas (kerapatan) 5,0 kg m 3 pada tekanan absolut 425 kPa. Tentukan temperatur gas Nitrogen dalam derajat celsius. 3. Sebuah ban dengan volume 84.950 cm 3 diisikan dengan udara pada tekanan ukur (gage pressure) 23 psi dan temperatur 25 o C. Tentukan kerapatan udara  (dalam kg m 3 ) dan berat udara W (dalam N) di dalam ban. 4. Sebuah tangki dengan volume 57 liter diisikan gas dengan berat 1,5 N. Pressure gage yang ditempelkan di tangki terbaca angka 82 kPa dan temperaturnya 27 o C. Pertanyaannya, apakah gas di dalam tangki oksigen ataukah helium? Jelaskan jawaban saudara!