Gas Campuran dan Tekanan Parsialnya

Daftar Isi

Termodinamika Atmosfer: Menyelami Fisika Pada Proses di Atmosfer
- Daftar Isi
I. Hukum Tentang Gas
- 1.5 Gas Campuran dan Tekanan Parsialnya

Termodinamika Atmosfer: Menyelami Fisika Pada Proses di Atmosfer

Daftar Isi

1. Hukum Tentang Gas

Sistem Terbuka vs Sistem Tertutup

Persamaan Matematika Pendukung

Persamaan Gas Ideal

Hipotesis Avogadro

Gas Campuran dan Tekanan Parsialnya

Temperatur Virtual

Exercise 1 - Persamaan Gas

2. Persamaan Hidrostatik

Laju Susut Tekanan versus Ketinggian

Ketinggian Geopotensial

Tinggi Skala dan Persamaan Hipsometrik

Ketebalan dan Ketinggian Permukaan Tekanan Konstan

Reduksi Tekanan terhadap Permukaan Laut

3. Hukum Pertama Termodinamika - Panas dan Kerja Sistem

Konsep Hukum I Termodinamika

Hukum Joule tentang Perilaku Gas

Panas Spesifik

Entalpi

4. Proses Adiabatik

Konsep Proses Adiabatik

Konsep Paket Udara di Atmosfer

Laju Penurunan Adiabatik Kering

Temperatur Potensial - Persamaan Poisson

Diagram Termodinamika Skew T-ln P

5. Uap Air dalam Udara

Rasio Campuran dan Kelembaban spesifik

Tekanan Uap Jenuh

Rasio Campuran Jenuh

Kelembapan Relatif (RH), Titik Embun (Td) dan Titik Embun Beku

Lifting Condensation Level (LCL)

Suhu Bola Basah

Panas Laten

Proses Adiabatik Jenuh dan Proses Pseudoadiabatik

6. Stabilitas Statis

7. Hukum Kedua Termodinamika

Referensi:

Diterjemahkan dan dikembangkan dari: Atmospheric Thermodynamics, Jeremy A. Gibbs, https://gibbs.science/ teaching/efd/handouts /wallace_hobbs_ch3.pdf.

I. Hukum Tentang Gas

1.5 Gas Campuran dan Tekanan Parsialnya

Jika tekanan dan volume spesifik udara kering (yaitu campuran gas di udara, tanpa uap air) masing-masing adalah

p_{d}

$p_d$ dan

𝛼_{d}

$𝛼_d$ , persamaan gas ideal dalam bentuk (3) menjadi:

\begin{matrix} (9) & p_{d} α_{d} = R_{d} T \end{matrix}

$p_{d}\ \alpha _{d}=R_{d}\ T \tag {9}$

di mana

R_{d}

$R_d$ adalah konstanta gas untuk 1 kg udara kering.

Secara analogi dengan (4), kita dapat mendefinisikan berat molekul nyata

M_{d}

$M_d$ dari udara kering sebagai massa total (dalam gram) dari gas-gas penyusun dalam udara kering tersebut dibagi oleh total jumlah mol gas-gas penyusunnya; yaitu:

\begin{matrix} (10) & M_{d} = \frac{\sum_{i}^{} m_{i}}{\sum_{i}^{} \frac{m_{i}}{M_{i}}} \end{matrix}

$M_{d}=\frac{\sum_{i}^{}m_{i}}{\sum_{i}^{}\frac{m_{i}}{M_{i}}} \tag {10}$

di mana

m_{i}

$m_i$ dan

M_{i}

$M_i$ masing-masing mewakili massa (dalam gram) dan berat molekul dari konstituen ke-i dalam campuran.

Berat molekul nyata udara kering adalah 28,97.

Karena R* adalah konstanta gas untuk 1 mol setiap substansi, atau untuk

M_{d}

$M_d$ (≈ 28,97) gram udara kering, konstanta gas untuk 1 gr udara kering adalah R*/

M_{d}

$M_d$ , dan untuk 1 kg udara kering, itu adalah:

\begin{aligned} R_{d} & = 1000 \frac{R^{*}}{M_{d}} \\ R_{d} & = 1000 \frac{8, 3145}{28, 97} \\ R_{d} & = 287, 0 J K^{- 1} k g^{- 1} \end{aligned}

$\begin{align*} R_{d} &=1000\frac{R^{*}}{M_{d}} \\ R_{d} &=1000\frac{8,3145}{28,97} \\ R_{d} &=287,0\ JK^{-1}kg^{-1} \end{align*}$

(11)

Persamaan gas ideal dapat diterapkan pada komponen gas individual dari udara. Sebagai contoh, untuk uap air, persamaan (3) menjadi:

\begin{matrix} (12) & e α_{v} = R_{v} T \end{matrix}

$e\ \alpha _{v}=R_{v}\ T \tag {12}$

di mana e dan

𝛼_{v}

$𝛼_v$ masing-masing adalah tekanan dan volume spesifik uap air, dan

R_{v}

$R_v$ adalah konstanta gas untuk 1 kg uap air.

Karena berat molekul air adalah

M_{w}

$M_w$ (≈ 18.016) dan konstanta gas untuk

M_{w}

$M_w$ gram uap air adalah R*, kita memiliki:

\begin{aligned} R_{v} & = 1000 \frac{R^{*}}{M_{w}} \\ R_{v} & = 1000 \frac{8, 3145}{18, 016} \\ R_{v} & = 461, 51 J K^{- 1} k g^{- 1} \end{aligned}

$\begin{align*} R_{v} &=1000\frac{R^{*}}{M_{w}} \\ R_{v} &=1000\frac{8,3145}{18,016} \\ R_{v} &=461,51\ JK^{-1}kg^{-1} \end{align*}$

(13)

Berdasarkan persamaan (11) dan (13) kita akan memperoleh:

\begin{aligned} \frac{R_{d}}{R_{v}} & = \frac{M_{_{w}}}{M_{d}} \equiv ε \\ (14) & \Rightarrow ε & = 0, 622 \end{aligned}

$\begin{align*} \frac{R_{d}}{R_{v}} &=\frac{M_{_{w}}}{M_{d}}\equiv \varepsilon \\ \Rightarrow \varepsilon &=0,622 \tag {14} \end{align*}$

Karena udara merupakan campuran gas, ia akan mengikuti hukum tekanan parsial Dalton, yang menyatakan bahwa tekanan total yang dihasilkan oleh campuran gas yang tidak berinteraksi secara kimiawi sama dengan jumlah tekanan parsial dari gas-gas tersebut.

Tekanan parsial suatu gas adalah tekanan yang akan dihasilkannya pada suhu yang sama dengan campuran jika gas tersebut sendirian menempati seluruh volume yang ditempati oleh campuran tersebut.

Climate4life.info mendapat sedikit keuntungan dari penayangan iklan dan digunakan untuk operasional blog ini.

Jika menurut anda artikel ini bermanfaat, maukah mentraktir kami secangkir kopi melalu "trakteer id"?