Gas Campuran dan Tekanan Parsialnya

Termodinamika Atmosfer: Menyelami Fisika Pada Proses di Atmosfer

Daftar Isi

1. Hukum Tentang Gas

2. Persamaan Hidrostatik

3. Hukum Pertama Termodinamika - Panas dan Kerja Sistem

4. Proses Adiabatik

5. Uap Air dalam Udara

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  \(p_d\) dan \(𝛼_d\), persamaan gas ideal dalam bentuk (3) menjadi:

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

di mana  \(R_d\) adalah konstanta gas untuk 1 kg udara kering.

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

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

di mana \(m_i\)  dan \(M_i\)  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 \(M_d\) (≈ 28,97) gram udara kering, konstanta gas untuk 1 gr udara kering adalah R*/\(M_d\), dan untuk 1 kg udara kering, itu adalah:

\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:

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

di mana e dan  \(𝛼_v\)   masing-masing adalah tekanan dan volume spesifik uap air, dan \(R_v\) adalah konstanta gas untuk 1 kg uap air.

Karena berat molekul air adalah  \(M_w\) (≈ 18.016) dan konstanta gas untuk  \(M_w\) gram uap air adalah R*, kita memiliki:

\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{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"?