1 BAB 7 FLUIDA 7.1Pengertian dan Klasifikasi Fluida Fluidamerupakansuatubentukmateriyangdapatmengalir.Sifatkemudahan mengalirdankemampuanmenyesuaikandengantempatnyaberadamerupakanaspek utamayangmembedakanfluidadenganbendategar.Adapunsifatdarimasing-masing zat yang termasuk dalam fluida adalah sebagai berikut, Zat cairZatcairtidakmempertahankanbentukyangtetap,melainkanmengambilbentuk yangditempatinya.Molekul-molekulnyakebanyakanberikatansepertizatpadattetapi tidakmempunyaiposisiyangtepat.Inikarenamolekul-molekuldaricairanbebas bergerak.Sepertibendapadat,bendacairtidakdapatlangsungditekan,danperubahan volume yang cukup signifikan terjadi jika diberikan gaya yang besar. GasGas tidak memiliki bentuk maupun volume yang tetap. Gas akan menyebar untuk memenuhi/mengisiwadah/ruangantertutupyangdiatempati,danjikaruanganitu terbuka, gas akan menyebar keluar. (Gaya tarikbumilah yang menjaga sehingga lapisan atmosfertetapberadaditempatnya.Bulan,yanghanyamemilki1/6gayagravitasi bumi,tidakdapatmengganggulapisanatmosfer).Dalamgas,molekul-molekulnya berpisah/berjauhan. Setiap molekul bergerak secara bebas dalamgaris lurus sampai dia menumbukmolekullainataudinding-dindingwadahnya.Artinyatidakmemaksa gerakanmolekulsehinggagasdapatdiperluas.Selanjutnya,semuagasmemiliki kandunganyangsamakarenafrekuensitumbukanmolekulsangatkecilsehingga perilaku dari gas yang bebeda tidak dipengaruhi oleh perbedaan sifat dari gaya diantara molekul-molekulnya. Fluidadapatdigolongkandalamduamacam,yaitufluidastatisdandinamis. Fluidastatikselalumempunyaibentukyangdapatberubahsecarakontinumengikuti bentukwadahnyakarenafluidatidakdapatmenahangayageser,sedangkanfluida dinamisyaitufluidadalamkeadaanbergerakdimanagerakfluidadipandangsebagai fungsi tempat dan waktu. 2 Sifat fluida ideal yaitu, Tidak dapat ditekan (volume tetap karena tekanan) Dapat berpindah tanpa mengalami gesekan Mempunyai aliran stasioner (garis alirnya tetap bagi setiap partikel) Kecepatan partikel-partikelnya sama pada penampang yang sama. 7.2 Tekanan pada fluida Konseptekananidentikdengangaya.Gayaselalumenyertaipengertian tekanan.Tekananyangbesardihasilkandarigayayangbesarpula,sebaliknya tekanan yang kecil dihasilkan dari gaya yang kecil.TekananP=

(satuanN/m2)padafluidadiperolehdarigayaeksternalatau dari gaya berat (gaya gravitasi) fluida itu sendiri, dimana F dipahami bekerja tegak lurus terhadap permukaan A.

(gb. 7.1) Misalkankitasedangberendamdalamair,kitameraasaseolah-olahair menekanseluruhtubuhkitayangbersentuhandenganair.Tekananinisemakin besarapabilakitamasuklebihdalamkedalamair.Pernyataaninimengandung pengertianbahwafluidamemberikantekananterhadapbendayangberadadi dalamnya.Pengertianinidiperluasmenjadi:tekananpadafluidabergantungpada kedalamannya.Dalamzatcair,tekananberhubungandengantekananpermukaan zat cair yaitu tekanan hidrostatis. Udaraatauatmosfirterdiridarigas-gasyangjugamerupakanbentukdari fluida.Makaudarajugaakanmemilikitekanansepertidefinisidiatas.Tekanan udara kita anggap sama untuk ketinggian tertentu di permukaan bumi namun untuk ketinggianyangsangattinggidiataspermukaanbumibesarnyamenjadiberbeda. Halinidapatdilakukankarenaudarakitaanggapkerapatannyakecilsehingga 3 untuktitik-titikyangtidakterlalujauhperbedaanketinggiannyabisadianggap sama. DalamhalinihukumyangberlakuadalahhukumPascalyangdinyatakan dengantekananyangdikerjakanpadasuatufluidaakanmenyebabkankenaikan tekanan ke segala arah dengan sama besar. (Blaise Pascal 1623-1662).

P1=P2

(gb 7.2) 7.3 Massa jenis Massajenis()darisebuahzatadalahperbandinganmassamdarizat terhadap volumenya V =

,memiliki satuan kg/m3 atau g/cm3 Massajenismerupakansifatdarizat,tidakbergantungkepadavolumeatau massanya.Massajenisberhubungandengankerapatanbendatersebut.Kitaambil contoh, suatu ruangan yang diisi oleh orang. Sepuluh orang menempati ruang kecil dikatakanlebihrapatdibandingkandengansepuluhorangyangmenempati ruanganyangbesar.Kerapatanberbandingterbalikdenganvolume(isi)ruang. Kerapatanyang besar dihasilkan dari ruangyang kecil. Kemudian, kerapatan juga sebanding dengan jumlah materi yang ada di dalam ruang atau massa benda. Jadi,tekananpadafluidayangdiamadalahsamadisetiaptitikpadakedalaman yang sama. Tekanan atmosfer Kita hidup di bawah atmosfer dengan tekanan Po dari permukaan laut kira-kira 14,7lb/in.2,atau1,01x105N/m2.Satuantekanandisebutatmosferdidefinisikan dengan persamaan 1 atm = 760 mm Hg =

Tekananatmosferhampirsamadengantekananfluidadisekitarmakhlukhidup. Tekananfluidadisekitarselsamadengantekanandiluarsel,sehinggatidakada A1A2 F1 F2 4 gayatotalpadadindingsel.Tekanandarahdalamarterilebihtinggidaritekanan atmosfer, sehingga tidak ada gaya luar di dinding arteri.Tekanan terukur Pentinguntukdiperhatikanbahwapengukurtekananban,dansebagianbesar pengukurtekananlainnya,mencatattekanantanpamemperhitungkantekanan atmosfir.Tekananinidisebuttekananterukur.Dengandemikianuntuk mendapatkan tekanan absolut, P, kita harus menambahkan tekanan atmosfir, PA, ke tekanan terukur PG : P = PA + PG

7.4 Gaya apung dan prinsip Archimedes PrinsipArchimedesmenyatakanbahwaGayaapungpadabendadalamzat cair sama dengan beratfluida yang dipindahkan. Dengan demikian, bendayang tenggelam dalam fluida akan tampak lebih ringan dibandingkan di luar fluida. Hal ini disebabkan benda di dalam fluida mengalami gaya angkat atau gaya apung atau bouyancyyaitutekanandalamfluidanaiksebandingdengankedalaman.Sebagai contoh, sebuah batu besaryang tenggelam di dasar sungai seringkali lebih mudah diangkatdibandingkanmengangkatbatuyangsamadiatastanah.Padabatudi dasarsungaitersebut,gayagravitasibekerjakebawah.Tetapisebagaitambahan, gaya apung ke atas dilakukan oleh zat cair tersebut. Ketikaduafluidaimmiscibledarimassajenisberbedabercampur,fluida dengan massa jenis lebih kecil mengapung di atas fluida dengan massa jenis lebih besar.Jikakeduafluidaadalahmiscible,fluidayangkurangtebalakan mengapungdiatasfluidalebihtebaljikadijagaagarkeduafluidatidak bercampur.Faktainimerupakandasarpentingdarisirkulasiairdidanaudan sirkulasiudaradiatmosfir.Padamusimpanas,permukaanairdanaudipanaskan olehmatahari,menyebabkankerapatannyalebihkecildaripadaairyanglebih dingindibawahnya.Permukaanairyangpanasinimengapungdiatasairyang lebihdingindanterhindardaripercampurandenganairdanauyanglebihrendah oleh gaya ke atasnya.Sirkulasiudaradiatmosfirberbeda.Selamasianghari,mataharimemanaskan permukaanbumi,yangbergiliranmemanaskanudaradiatmosfiryanglebih 5 rendah. Udarayang lebih panas ini naik, saat kerapatanyang lebih dingin di atas udara jatuh. 7.5 Aliran fluida Fluidadinamikyaitufluidadalamkeadaanbergerak.Merupakanpengetahuan yangsangatpentinguntukmemahamiberbagaimacamfenomenaterbangnya pesawatterbang,burung,danseranggadiudara,alirandarahmelaluipembuluh pada sistem peredaran darah dan sirkulasi udara di atmosfir.a.Viskositas Fluidayang riil memiliki gesekan internalyang besarnya tertentuyang disebutviskositas.Viskositasadapadazatcairmaupungas,danpada intinya merupakan gaya gesekan antara lapisan-lapisan yang bersisian pada fluida pada waktu lapisan-lapisan tersebut bergerak satu melewati lainnya. Padazatcair,viskositasterutamadisebabkanolehgayakohesiantara molekul. Pada gas, viskositas muncul dari tumbukan antar molekul. b.Hukum Bernoulli Pada intinya, prinsip Bernoulli menyatakan bahwa jika kecepatan fluida tinggi maka tekanan rendah dan jika kecepatan rendah maka tekanan tinggi.

(gb 7.3) (menentukan kecepatan aliran fluida dengan venturimeter) c.Aliran pada tabung : persamaan Poiseuille Lajualiranfluidadalamtabungyangbulatbergantungpadaviskositas fluida,perbedaantekanandandimensitabung.IlmuwanPrancisJ.L. Poiseuille(1799-1899),yangtetarikpadafisikadariperedarandarah, menentukanbagaimanavariabel-variabeltersebutmempengaruhilaju aliranfluidayangtidakbisaditekanyangmengalamialiranlaminerpada fluida P2A2v2 P1A1v1 6 tabung silinder. Hasilnya, yang dikenal dengan nama persamaan Poiseuille, adalah : Q =

Dimanaradalahradiusdalamtabung,Ladalahpanjangnya,P1P2 merupakanperbedaantekananantaraujung-ujungnya,adalahkoefisien viskositas,danQadalahlajuvolumealiran(volumefluidayangmengalir persatuanwaktudinyatakandalamsatuanSIm3/s).Persamaaninijuga berlaku untuk persamaan laminer. 7.6 Aplikasi hukum-hukum fluida dalam biologi a.Tekanan darah pada manusia Tekananyangdisebabkanberatatmosfirdiberikanpadasebuahbendayang beradadidalamlautanudarayangluasini,termasuktubuhkita.Bagimanatubuh manusiamenahantekananyangbesarpadapermukaannya?Jawabannyaadalah bahwasel-selhidupmempertahankantekanandalamyanghampirsamadengan tekanan luar, sama seperti tekanan di dalam balon sedikit lebih besar dari tekanan atmosfir di luar. Ban mobil, karena ketegarannya, dapat mempertahankan tekanan dalam yang lebih besar dari tekanan luar. Salah satu tekanan terhadap tubuh manusia adalah tekanan darah. Beberapa komponen yang berpengaruh besar pada tekanan darah manusia: 1.Kerja jantung Jantung merupakan organ vital dari proses aliran darah dalam tubuh. Dengan menggunakan sistem vibrasi atau getaran jantung memompa darah ke seluruh tubuh.Baikdarahbersihmaupundarahkotor(daripembuluhbalik). Kekuatantekanansaatvibrasiakanberpengaruhpadatekanandarahpada setiappembuluhdarah.Darahdalamjantungbergerakdariruangkeruang melaluikatub-katubjantung.Padasaatberdenyut,setiapruangjantung mengendur dan terisi darah (disebut diastol). Selanjutnya jantung berkontraksi danmemompadarahkeluardariruangjantung(disebutsistol).Kedua serambi mengendur danberkontraksi secara bersamaan, dan kedua bilik juga mengendurdanberkontraksisecarabersamaan.Darahmengalirdarijantung 7 kedalamaortadandarisitudarahakanmasukkearteri-arteri.Dariarteri utamainibercabanglagikearterikecil(arteriole),yangbercabanglagi menjadisejumlahpembuluhkapileryangamatkecil.Darahkembalike jantung melalui vena. 2.Kondisi dan posisi pembuluh darah Dalam tubuh manusia terdapat macam-macam pembuluh dan masing-masing mempunyaiukuranyangberbeda.Besarkecilnyaukuranpembuluhakan berpengaruhpadakecepatanalirandarahpadasetiappembuluh.Jauh dekatnyaposisipembuluhdarijantungjugaakanmempengaruhitekanan darahpadapembuluh.Sistemalirandarahpadapembuluhmengikutiaturan darihukumBernoullidanPoiseuille.Bahwaalirandarahdalamtubuhakan dipengaruhiolehfaktortekanan,kekuatanalirandantahananyangberlaku dalam susunan pembuluh darah. Selain itu tekanan darah dalam tubuh juga dipengaruhi oleh vaktor posisi dari tubuh/pembuluh.Pembuluhdarahyangberadadikakiakanmempunyai tekananyanglebihbesardaripadatekanandarahdibagiankepala.Darah merupakanbagiandarizatcair,dansetiapzatcairakantundukpadahukum hidrostatisyangmenyatakanbahwatekananzatcairdipengaruhiolehfaktor ketinggian dan percepatan grafitasi bumi. P = . g. h 3.Kandungan darah Darahmerupakancairanjaringantubuh.Darahmanusiaberwarnamerah, antaramerahterangapabilakayaoksigensampaimerahtuaapabila kekuranganoksigen.Warnamerahpadadarahdisebabkanolehhemoglobin, protein pernapasan (respiratory protein) yang mengandung besi dalam bentuk heme, yang merupakan tempat terikatnya molekul-molekul oksigen. Jumlah darah orang dewasa 4,5 liter. Dalam 1 kali kontraksi jantung terpompa 80 ml darah permenit beredar 1 siklus dalam tubuh. Dalam sirkulasi darah terdapat 80% sirkulasi sistemik (20% di arteri, 10% di kapiler, dan 70% di vena), dan 20% sirkulasi paru-paru (7% di kapiler paru-paru, 93% di arteri dan vena paru-paru). 8 b.Mengukur tekanan darah Gambar alat pengukur tekanan darah PrinsipkerjaalatpengukurtekanandarahsamadenganU-TubeManometer (gambardisamping).Manometeradalahalatpengukurtekananyang menggunakantinggikolom(tabung)yangberisiliquidstatikuntukmenentukan tekanan.Mansetdipasangmengikatmengelilingilengandankemudianditekan dengantekanandiatastekananarterilengan(brachial)dankemudiansecara perlahantekanannyaditurunkan.Pembacaantinggimercuridalamkolom(tabung manometer) menunjukkan peak pressure (systolic) dan lowest pressure (diastolic). c.Aliran zat cair melalui pembuluh darah MenuruthukumPoiseuille:cairanyangmelaluisuatupipakecepatannya berbanding lurus dengan penurunan tekanan dan pangkat empat jari-jari. V =

9 Tubuhmengendalikanalirandarahdenganpita-pitakecilototyang mengelilingi arteri. Pengerutan otot ini memperkecil diameter arteri dan, karena r4 padapersamaandiatas,lajualiranberkurangcukupbesarkarenaperrubahan radiusyangkecilsaja.Aksiyangsangatkecilolehotot-ototinidapat mengendalikandengantepatlajudarahkebagiantubuhyangberbeda.Aspek lainnyaadalahbahwaradiusarteridiperkecilsebagaiakibatdariarteriosclerosis (pengerasanarteri)dantertumpuknyakolesterol,jikainiterjadi,gradienttekanan harusditambahuntukmempertahankanlajualiranyangsama.Jikaradius diperkecilsetengah,jantungharusmenambahtekanandenganfaktorsebesar24 = 16 untuk mempertahankan laju aliran darah yang sama. Janutng harus bekerja jauh lebih keras pada kondisi ini tetapi biasanya tidak dapat mempertahankan laju aliran sepertiawalnya.Dengandemikian,tekanandarahtinggimerupakanindikasi bahwa jantung bekerja lebih keras dan laju aliran darah diperkecil. Panjangpendeknyapembuluhmempengaruhikecepatanalirandarah. Semua ini sesuai dengan hukum-hukum yang berlaku dalam fluida. Makinpanjangpembuluhdengandiametersama,darahakanmendapat tahanan semakin besar, maka debit darah akanlebihbesarpadapembuluhyang pendek. Kecepatan aliran darah akan makin cepat pada diameteryang pembuluhnya makin kecil 10 Efek kekentalan Semakinkentalzatcairsemakinbesartahananterhadapdinding pembuluh, sehingga dapat ditentukan konsentrasi sel darah merahnya.

Catatan :Pada darah normal kekentalan 3,5 kekentalan air. d.Osmosis Osmosisadalahkasuskhususdaritransporpasif,dimanamolekulair berdifusimelewatimembranyangbersifatselektifpermeabel.Dalamsistem osmosis, dikenal larutan hipertonik (larutanyangmempunyai konsentrasi terlarut tinggi), larutan hipotonik (larutan dengan konsentrasi terlarut rendah), dan larutan isotonik(dualarutanyangmempunyaikonsentrasiterlarutsama).Jikaterdapat dua larutan yang tidak sama konsentrasinya, maka molekul air melewati membran sampaikedualarutanseimbang.Dalamprosesosmosis,padalarutanhipertonik, sebagianbesarmolekulairterikat(tertarik)kemolekulgula(terlarut),sehingga hanyasedikitmolekulairyangbebasdanbisamelewatimembran.Sedangkan padalarutanhipotonik,memilikilebihbanyakmolekulairyangbebas(tidak terikatolehmolekulterlarut),sehinggalebihbanyakmolekulairyangmelewati membran.Olehsebabitu,dalamosmosisalirannettomolekulairadalahdari larutan hipotonik ke hipertonik.11 Prosesosmosisjugaterjadipadaselhidupdialam.Perubahanbentuksel terjadijikaterdapatpadalarutanyangberbeda.Selyangterletakpadalarutan isotonik,makavolumenyaakankonstan.Dalamhalini,selakanmendapatdan kehilanganairyangsama.Banyakhewan-hewanlaut,sepertibintanglaut (Echinodermata) dan kepiting (Arthropoda) cairan selnya bersifat isotonik dengan lingkungannya.Jikaselterdapatpadalarutanyanghipotonik,makaseltersebut akan mendapatkan banyak air, sehingga bisa menyebabkan lisis (pada sel hewan), atau turgiditas tinggi (pada sel tumbuhan). Sebaliknya, jika sel berada pada larutan hipertonik,makaselbanyakkehilanganmolekulair,sehinggaselmenjadikecil dandapatmenyebabkankematian.Padahewan,untukbisabertahandalam lingkunganyanghipo-atauhipertonik,makadiperlukanpengaturan keseimbangan air, yaitu dalam proses osmoregulasi.Keadaan tegang yang timbul antara dinding sel dengan dinding isi sel karena menyerapairdisebutturgor,sedangtekananyangditimbulkandisebuttekanan turgor.Untukseltumbuhanbersifatselektifsemipermiabel.Setiapselhidup merupakansistemosmotik.Jikaselditempatkandalamlarutanyanglebihpekat (hipertonik)terhadapcairansel,airdalamselakanterhisapkeluarsehingga menyebabkan sel mengkerut. Peristiwa ini disebut plasmolisis. 12 e.Laju urin Jika kita meminum air, maka kita akan merasa ingin pipis setengah jamnya kemudian.Itulahfungsidariginjal,untukmenjagajumlahairdalamtubuhdan membersihkandarah.Tubuhmanusiaterdiridari70%airdanginjaladalah pengontrolfluidadalamtubuh.Ginjalmenyaring,membersihkandanmenjaga volumeairagardapatmemberikantekanandarahyangsehat.Airyangkamu minun merupakan salah satu proses dalam ginjal yang kemudian akan dikeluarkan berupa urine.-Mulut Kita mendapatkan cairan tubuh dari minuman dan makanan. Kita minum ketika kita merasa haus. Kita merasa haus ketika bagian dalam otak kita sense haus merasakan kadar fluida dalam tubuh kita rendah. Rasa haus itu memerintahkan kitaminumuntukmeningkatkankadarcairantubuhkitadanmenjagaagar tekanan darah kita normal-Sistem susunan pencernaan Air diserap ke dalam pembuluh darah melalui usus kecil dan usus besar. -Darah dan tekanan darah Airdiserapdarisistempencenaanyangdiambildarisekitarpembuluhdarah dandigunakanuntukmeningkatkancairantubuh.Hanyasekitar7%cairan yang berada dalam darah. Hal ini terjadi pada jaringan tubuh, pada sel-sel dan pada ruang antar sel-sel. Jika kita tidak mendapatkan cairan yang cukup, sel-sel menjadi kering dan tekanan darah menurun. Kondisi ini yang kita tahu sebagai dehidrasi. -Ginjal Ginjalkamumembentukurindaritempatpenyaringandarahyangkitasebut glomerolus. Semua sel-sel darah dan molekul-molekul berukuran besarberada dalam darah dan hanya cairanyang tidak digunakan lagi dan molekul-molekul kecilyang disaring langsung masuk ke tempat tubulus. karena kita tidak ingin kehilangan semua molekul kecil, beberapa mineral dan garam diserap kembali dan di angkut langsung oleh darah masuk ke system ekskresi. 13 -Ureter dan kandung kemih Urineyang dihasilkan ginjal, dikumpulkan untuk masuk ke tempat penyaluran terakhirpadaginjal(renalpelvis)lalumenujukandungkemihmelaluiureter. Urinedisimpandikandungkemihsampaikitainginmembuangnya.Dinding kandungkemihtersusundariotot,jadiketikakitainginmembuangnya, kandungkemihberkontraksidanmendorongurinekeluarmelaluiuretra.Sebagian besar dari kita dapat menampung sekitar 450ml urine dalam kandung kemih kita sebelum kita ingin membuangnya. -Urine 14 SOAL FLUIDA 1.Seorang penari ballet dengan berat 110 lb berdiri pada satu ujung kakinya. Berapa tekanan dari lantai di bawah jari kakinya jika luas jari kakinya adalah 3,5 in2? 2.Tepi pahatan mempunyai luas 0,12 in2. Ketika dihentikan oleh sebuah martil, pahatan menggunakan gaya momen sebesar 20 lb pada batu. Berapa tekanan yang diberikan dari pahatan tersebut? 3.Sebuah ledakan membuat peningkatan tekanan di sekeliling udara (kelebihan tekanan). Hitunglah gaya total yang dikerahakan pada dinding bangunan setinggi 20 ft dan lebar 30 ft oleh sebuah tekanan 0,4 lb/in2! 4.Tekanan darah sistol seorang pasien adalah 220 mmHg. Ubahlah tekanan ini ke (a) N/m2, (b) lb/in2, (c) cmHg. 5.Tekanan udara dikirim ke pasien oleh respirator sebesar 20 cm H2O. Ubah tekanan ini ke dalam (a) N/m2, (b) lb/in2, (c) mmHg. 6.Diameter dari piston besar dan kecil dalam sebuah pengangkat hidrolik berturut-turut adalah 6,0 dan 1,5 in. (a) berapa gaya yang harus digunakan piston yang lebih kecil untuk mengangkat mobil dengan gaya 2000 lb dari piston yang lebih besar? (b) jika piston kecil ditekan 5 in., berapa banyak piston besar terangkat? (c) berapa gaya angkat rata-rata? 7.Sebuah gaya sebesar 4 N dikerahkan untuk menyedot pada sebuah alat penyemprot injeksi yang mempunyai luas sampel 2,5 cm2. (a) berapa tekanan fluida dalam penyemprot? (b) fluida melewati sebuah jarum suntik dengan luas 0,008 cm2. Berapa gaya yang harus dikerahkan jarum yang berhenti untuk mencegah fluida keluar? (c) berapa Fmin yang harus dikerahkan penyemprot untuk menyuntikkan fluida kedalam urat darah dengan tekanan darah 12 mm Hg? 8.Jantung memompa darah ke dalam aorta dengan tekanan rata-rata 100 mm Hg. Jika luas permukaan aorta adalah 3 cm2, berapa gaya rata-rata yang harus digunakan oleh jantung untuk memasukkan darah ke aorta? 9.Berapakah massa dari 200 ml trichloromethane ? 10. Hitunglah massa dari udara dalam ruangan dengan lebar 6 m, panjang 10 m, dan tinggi 4 m. 11. (a) Hitunglah massa aluminium silinder dengan panjang 10 cm dan berdiameter 4 cm. (b) massa silinder tungsten dengan bentuk dan ukuran yang sama 1758 gram. 15 12. In. H2O. Satuan tekanan ini biasanya digunakan pada terapi respirasi, tekanan digunakan 1 in. Maka konversikan satuana) Centimeter dari air (cmH2O) b)Millimeter of mercury (mmHg) 13. In. Hg adalah sebuah satuan tekanan yang kadang digunakan dalam meteorology. Ubah dari in. Hg ke (a) mm Hg, (b) atm. 14. Sebuah tanggul mengalami kebocoran di bagian bawah permukaan 4 meter. Jika luas lubang tersebut 1,5 cm2 , maka gaya yang diberikan oleh pekerja agar air tidak kelur terus menerus ? 15. (a)plasmamengalirdarisebuahkantungmelaluisebuahpembuluhkedalamurat darahseorangpasien.Ketikakantungberada1,5mdiataslenganpasien,berapa tekananplasmasaatmasuukkedalamuratdarah?(b)jikatekanandarahdalamurat adalah12mmHg,berapaketinggianminimumkantungagarplasmadapatmengalir kedalamurathalus?(c)asumsibahwaseorangastronotmembutuhkantransfusidi bulan. Berapa ketinggian minimum seharusnya dari kantung pada kasus ini? 16. Dalam sebuah eksperimen untuk mendemonstrasikan adanya tekanan darah, darah dari arteri seekor kuda dapat mengalir ke dasar pembuluh vertikal. Berapa ketinggian darah agar dapat naik ke pembuluh? Asumsi bahwa tekanan darah kuda adalah 80 mm Hg dan bahwa massa jenis darah kuda sama dengan manusia. 17. Beberapa orang mengalami kesusahan mendengar saat masuk ke dalam elevator dikarenakan perbedaan tekanan. Jika tekanan di belakang gendang telinga tidak berubah selamam penaikan, maka berkurangnya tekanan di luar disebabkan gaya luar gendang telinga. (a) berapa perubahan tekanan udara saat masuk 100 m dalam elevator? (b) berapakah gaya luar gendang telinga dengan luas 0,6 cm2? 18. Sekitar tahun 1646 Pascal mempersembahkan sebuah eksperimen yang diutunjukkan dalam gambar 7.28. Sebuah pipa panjang dengan luas A = 310-5 m2, dihubungkan ke sebuah tong anggur yang mempunyai penutup dengan luas A = 0,12 m2. Tong tersebut pertama-tama dipenuhi dengan air kemudian air ditambahkan ke pipa sampai tong penuh. Ini terjadi ketika kolom air setinggi 12 m. Berapakah (a) berat air dalam pipa, (b) tekanan air pada tutup tong, (c) gaya yang digunakan penutup tersebut? 19. Dengan kekuatan inspiratory effort dengan mengisap kuat, tekanan terukur dalam paru-paru dapat dikurangi sampai 80 mm Hg. (a) berapa ketinggian tertinggi sehingga 16 air dapat dihisap jerami? (b) massa jenis gin adalah 920 kg/m3. Berapakah ketinggian tertinggi sehingga gin dapat dihisap jerami? 20. Sebuah manometer Hg dihubungkan pada pembuluh seperti yang ditunjukkan oleh gambar 7.29. (a) berapakah tekanan terukur dalam pembuluh? (b) berapakah tekanan mutlak dalam pembuluh, dengan asumsi tekanan armosfir adalah 1,01105 N/m2? (c) jika tekanan mutlak dalam pembuluh dua kali lebih banyak, berapakah tekanan terukur? 21. Sebuah manometer Hg dihubungkan ke pembuluh seperti ditunjukkan pada gambar 7.30. (a) jika tinggi dA pada kolom kiri adalah 0,22 m, berapakah tinggi dB pada kolom kanan ketika tekanan terukur di dalam pembuluh sebesar 0,16105 N/m2? (b) berapakah ketinggian dA dan dB ketika tekanan terukur adalah 0,32105 N/m2? 22. Sebuah silinder mempunyai luas A = 4x10-4 m2 dihubungkan dengan pipa ke satu bagian manometer mercury. Berapa perbedaan ketinggian kedua kolom ketika suatu benda bermassa 3 kg ditempatkan di atas piston silinder?23. Berapakah tinggi seharusnya sebuah barometer dipenuhi dengan gliserin?24. As 25. Dik : r = 0,3m

A = 0,09 m2 26. Ag 27. Pada gelembung udara panas berkisar (300C) di atas permukaan tanah, kenaikan pada udara dingin (100C) di atas permukaan tanah . (a) jika volume gelembung 8 m3 berapakah gaya totalnya? (b) berapakah percepatan gelembung dengan mengabaikan tekanan udara. 28. Mengapa balok kayu dipercepat ke atas, ketika dilepas dari dasar danau? 29. 2 kg balok aluminium dicelupkan di dalam air dengan tali yang diikatkan pada skala (pegas) (gambar 7.3), berapakah skala yang terbaca? 30. Berat W dari gambar 7.33! skala yang terbaca W. Perhatikan rapat massa pada objek yang dicelupkan sebesar

17 Berapakah massa jenis

air? 31. Diketehui kecepatan

melewati bagian kapiler sebesar 0,066

. Dengan panjang L=0,1 cm, dan r = 2

cm. a)Berapakah aliran fluida Q yang melewati kapiler ? b)Perkirakan jumlah total kapiler pada tubuh dengan fakta yang ada dengan aliran yang melewati aourta 83

. 32.a) Hitunglah resistansi dari kapiler yang digambarkan pada soal 31. b)Hitunglah resistansi radius kapiler 2,5

. 33. a. Berapakah resistansi air dalam gelas kapiler dengan panjang L = 20 cm dan r = 0,06 cm?a b. berapakah perbedaan selisih tekanan dengan 15cmH2O ? c. berapakah selisih tekanan yang diberikan aliran fluida Q = 0,5

? 34. a)berapakah resistansi air hypodermic panjang L= 8 cm, dalam r = 0,04 cm ? b) sebuah selang yang digunakan untuk menyiram seluas 3,5 cm2. Berapakah gaya yang digunakan pada aliran air tersebut dengan Q = 2

? asumsi tekanan 9 mmHg. 18 JAWABAN FLUIDA 1.Dik : gaya penari balet pada saat berdiri dengan satu kaki = 110 lb Akaki = 3,5 in.2 Dit : P = ....? Jawab :P =

2.Dik : Apahatan = 0,12 in.2 Dipukul dengan sebuah martil dengan F = 20 lb Dit : P = .....? Jawab :P =

3.Dik : terjadi ledakan hbangunan = 20 ft Lebar bangunan : 30 ft P = 0,4 lb/in.2 Dit :F yang dikerjakan bangunan = .....? Jawab : P =

,

= 57,6 lb/ft2 x 600 ft2 = 34560 lb 4.Dik : P = 220 mmHgDit : ubah ke(a)N/m2 (b) Lb/in.2 (c)Cm H2O Jawab :(a)P = 220 mm Hg = 1,65 N/m2 (b) P = 220 mm Hg = 4,246 lb/in.2 (c)P = 220 mm Hg = 299,2 cm H2O pada 40C 5.Dik : tekanan udara pada saat terjadi respirasi = 20 cm H2O Dit : ubah tekanan tersebut ke : (a)N/m2 (b) lb/in.2 19 (c)mm Hg jawab :(a)P = 20 cm H2O = 20 cm H2O x 98,1 N/m2 =1.962 N/m2 (b) P = 20 cm H2O = 20 cm H2O x 1,42x10-2 lb/in.2 = 0,284 lb/in2 (c)P = 20 cm H2O = 20 cm H2O x 0,736 mm Hg = 14,72 mm Hg 6.Dik : sebuah piston dengan A1 = 36 in.2 A2 = 2,25 in.2 Dit :(a)F2 = ....? jika F1 = 2000 lb (b) Piston kecil ditekan sejauh 5 in., berapakah kenaikan piston besar? Jawab :(a)

,

(b)7.Dik : alat penyedotF = 4N A = 2,5 cm2 = 2,5x10-4 m2 Dit : (a)Pfluida dalam alat penyemprot =....? (b) Ffluida yang melewati jarum suntik = ...? dengan A = 0,008 cm2 (c)Fmin =.....? jika Pdarah = 12 mmHgJawab :(a)Pfluida =

(b) A = 0,008 cm2 = 8x10-7 m2

(c)Fmin = Pdarah x Aplunger

= 1596 N/m2 X 2,5x10-4m2 = 0,4 N 8.Dik : jantung memompa darah menuju aorta denganP = 100 mm Hg = 13300 N/m2 Aaorta = 3 cm2 = 3x10-4 m2 Dit : F = .......? Jawab : = 13300 N/m2 x 3x10-4 m2 = 3,99 N 9.Berapakah massa dari 200 ml trichloromethane ? 20 JawabDengan : 200 ml =

L

L

1,483

10. Dik : sebuah ruang dengan lebar 6 m, panjang 10 m, dan tinggi 3 m Dit : mudara = .....? jawab :udara = 1,30 kg/m3 Vruangan = (6 x 10 x 3) m3 = 180 m3 Jadi,

m =1,30 kg/m3 x 180 m3 = 234 kg 11.(a) Hitunglah massa aluminium silinder dengan panjang 10 cm dan berdiameter 4 cm. (b) massa silinder tungsten dengan bentuk dan ukuran yang sama 1758 gram. Jawab a)

Dengan:

b)

,

21 Maka

12. In. H2O. Satuan tekanan ini biasanya digunakan pada terapi respirasi, tekanan digunakan 1 in. Maka konversikan satuanc) Centimeter dari air (cmH2O) d)Millimeter of mercury (mmHg) Jawab : a)Tekanan dalam cmH2O

b)Tekanan dalam mmHg

13. Dik : satuan tekanan in. Hg Dit : ubah ke dalam : (a)mm Hg(b) atm jawab : (a)1 in. Hg = 25,4 mm Hg (b) 1 in. Hg = 0,0333 atm 14. Sebuah tanggul mengalami kebocoran di bagian bawah permukaan 4 meter. Jika luas lubang tersebut 1,5 cm2 , maka gaya yang diberikan oleh pekerja agar air tidak kelur terus menerus ? Jawab

15. a. dik : plasma mengalir dari sebuah kantung ke urat nadi pasien melalui pembuluh darah. hkantung = 1,5 m Dit : P = .....? Jawab : plasma = 1030 kg/m3 P =gh= 1030 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 1,5 m = 15141 N/m2 = 113,8 mm Hg 22 b. dik : Pdarah = 12 mm Hg = 1596 N/m2 dit :hmin kantung= .......? jawab :P =gh

c. dik : seorang sstronot membutuhkan transfusi di bulan.gbulan = 1,63 m/s2 dit : hmin kantung = ........? jawab :

16.Dik : sebuah eksperimen untuk menunjukkan adanya tekanan darah, digunakan aliran darah dari arteri seekor kuda. Asumsi bahwa tekanan daraha kuda adalah 80 mm Hg = 10640 N/m2 dan massa jenisnya sama dengan manusia. Dit : hdarah yang naik ke pembuluh darah Jawab :

17. Dik : terjadi kesukaran pendengaran dalam lift karena adanya perbedaan tekanan dengan tekanan di luar lift. Dit :(a) Perubahan tekanan udara (P) pada h = 100 m(b) Fgendang telinga = ....? Jawab :(a)PA PB = ghudara dihitung dari permukaan laut = 1,2 kg/m3 PA PB = gh= 1,2 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 100 m =1176 N/m2 (b) A = 0,6 cm2 = 0,6x10-4 m2 F =P x A = 1176 N/m2 x 0,6x10-4 m2 = 0,07 N 18. Dik : sebuah pipa panjangA = 3x10-5 m2 dihubungkan dengan sebuah tong anggur dengan luas permukaan A = 0,12 m2. hkolom = 12 m. Dit :(a)Berat air dalam pipa, (b) Tekanan air pada penutup tong , (c)Ftotal pada penutup tong. Jawab :23 (a)Berat air dalam pipaw = Agh = 1000 kg/m3 x 3x10-5 m2 x 9,8 m/s2 x 12 m = 3,53 N (b) Ptutup tong = gh = 1000 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 12 m = 1,18x105 N/m2 (c)Ftotal = P x A = 1,18x105 N/m2 x 0,12 m2 = 1,4x104 N 19. Dik : P = 80 mm Hg = 10640 N/m2 Dit :(a)hmax yang dapat diserap oleh jerami =.......? (b) gin = 920 kg/m3. hmax agar gin dapat diserap jerami = ........? jawab :(a)

(b) gin = 920 kg/m3

20. Dik : sebuah manometer mercury dihubungkan dengan pembuluh

Dari gambar diketahui bahwa h = (0,35-0,10)m = 0,25 m Dit :(a)

(b) P = ......? jika Po = 1,01x105 N/m2 (c)Jika P dua kali lebih besar,maka

Jawab :(a)

(b) Po = 1,01x105 N/m2

(c)Jika P dua kali lebih besar, makaP = 2 x

=

24 21. Dik : Sebuah merkuri manometer mempunyai

Dit : (a)

.......? jika

(b)

dan

=......? Jawab(a)

maka :

(b)

, dengan

22. Dik:luassilinderA=4

dihubungkandenganpipakesatubagian manometer. Dit : ketinggian kedua kolom h = .....? Jawab(

)

(

)

25 23.Dik :

Dit : h =........? Jawab

(

)

24.AG 25. Dik : r = 0,3 m

Dit : F =.....? Jawab(

) 26. Bl 27. Dik : udara panas berkisar (30o) dan udara dingin (10o) di atas permukaan tanah Dengan m = 0,8 m3, g = 9,8

Dit :(a)Ftot = .....? (b)a = ......? jawab (a)

(b)26

28. Mengapa balok kayu dipercepat keatas ketika dilepas dari dasar danau ? JawabPadakasusiniberlakuhukumarchimedes.Karenakayudapatterapungpadafluidajika massa jenisnya lebih kecil dari massa jenis fluida atau danau. 29. 2kgbalokaluminiumdicelupkankedalamairdengantaliyangdiikatkanpadaskala (gambar 7.3). berapakah skala yang terbaca ? Jawab

30. Beratwdarigambar7.33skalayangterbacaw.Perhatikanrapatmassapadaobjek yang dicelupkan sebesar

Berapakah massa jenis

air ? Jawab

31. Kecepatan

melewati bagian kapiler sebesar 0,066

. Dengan panjang L =0,1 cm, r =

. (a). Berapakah aliran fluida Q melewati kapiler. (b).Perkirkanjumlahtotalkapilerpadatubuhdenganfaktayangadaaliranfluidamelewati aorta 83

. Jawab(a).

(b). Dari data yang telah diketahui jumlah total kapiler pada tubuh adalah

32. (a). Hitunglah resistansi dari kapiler pada soal 31. (b). Hitunglah resistansi radius kapiler

Jawab27 (a)

(

)

(b)

(

)

33. (a).BerapakahresistansiairdalamgelaskapileryangpanjangL=20cmdanr=0,06 cm? (b). Berapakah perbedaan selisih tekanan yang diberikan aliran fluida sebesar 15 cmHg? (c). Berapakah selisi tekanan yang diberikan a;iran fluida Q = 0,5

? Jawab(a)

(

)

(b) P = 15 cmHg = 1995

(c)

34. (a)berapakah resistansi air hydroponic dengan panjang L = 8 cm , r = 0,04 cm. (b). sebuah selang yang digunakan untuk menyiram seluas 3,5 cm2. Berapakah gaya yang digunakan pada aliran air tersebut dengan Q = 2

. asumsi tekanan 9 mmHg. Jawab(a)

(b) P = 9mmHg = 1,1

1,1

28 BAB 8 GAS 8.1 Densitas partikel Massa dari atom tunggal atau molekul biasanya diberikan dalam massa unit atom (u). unit ini di definisikan dalam bentuk normal atom carbon 12C, yang memiliki massa 12.00000 u. Massa absolute dari atom C-12 ditemukan secara eksperimenmC-12 = 19.92637 x 10-27 kg. Konversi dari massa atom unit ke kilogram adalah 1 u =

= 1.660531 x 10-27 = 1.660531 x 10-24 g Untukbanyaktujuan,pengukuranbesarandarisubstansimenggunakanmole.Mole adalah nomor standar molekul yang sama dengan N atom dalam 12 gram karbon. Jadi massa dari N atom karbon adalah NmC = 12 g =

N = 6.02 x 1023 Ini disebut bilangan Avogadro. Satu mole setiap substansi adalah besaran dari N molekul dari substansi tersebut. Jika massa dari molekul tunggal di tulis m = Mu = (1.66 x 10-24 M) g lalu massa satu mol molekul ini adalah M = Nm = (6.02x1023)(1.66x10-24)(M) g M = Mg 29 KarenaMadalahmassa(dalamgram)darisatumolsubtansi,nmolsubstansi memilikimassanM(dalamgram).JikasubstansimenemptivoumeV(daamsentimeter kubik, densitas ( dalam gram per sentimeter kubik) adalah Densitas partikel didefinisikan sebagai banyaknya molekul per unit volume. Karena n mol berisi nN molekul, densitas partikel dari n mol substansi dalam volume V adalah

Volume harus dalam sentimeter kubik. Karenagasmemuaiuntukmengisiwadahyangmenampungnya,densitasakan berubah bervariasi tergantung ukuran wadahnya. Ketika densitas partikel sangat kecil (kurang dari1020molekul/cm3),tiapmolekulgasberjaraksangatjauhdanmerekajaranguntuk bertumbukan satu sama lain. Hal ini merupakan karakteristik dari gas ideal. 8.2 Temperatur Meskipunsetiaporangmemilikipemikirankasarbahwatemperatureadalah pengukuranrelativepanasataudinginnyasuatusubstans,halinimembawakitasangatjauh darimaksudfisisdaripanadandingin.Daripoinyangterlihatdarioperasional,temperature adalahapayangdiukurolehthermometer.Thermometerlaboratoriumnormalterdiridari tabung kaca dengan pentolan di salah satu ujungnya. Pentolan tersebut di isi oleh suatu liquid (biasanyaraksa)dantabungkacanyadibuathampa.Temperaturedariesdidefinisikian00 dalamskalacelcius.Jadiuntukmengkalibrasithermometer,pertamayangdilakukanadalah memasukanthermometerkedalamesdanmenandaidaerahyangdicapailiquiddiluarkaca. Lalupindahkanthermometerkeairmendidihyangdidefinisikan1000dalamskalacelcius. Ketia dihangatkan, raksa memuai lebih dari pemuaian tabung kaca, tandai dengan garis kedua daerahketikaraksaberhentimemuai.Laludaerahdiantara00sampai1000Cdibagimenadi 100 interval. Temperatur substansi dapat diukur dengan menyentuhakan substansi tersebut ke 30 pentolanthermometerbukanbagianatasthermometer.Jikaraksamemuaihinggapoin20 berarti substansi memiliki suhu 200 C Sayangnyatemperatureyangdiukurbegantungpadajenisliquidyangdigunakan dalamthermometer.Sebagaicontoh,thermometeralcoholdanthermometerraksa,keduanya dikalibrasidengancarayangsamanamunmemberikansesikitperbedaandalampengukuran temperaturesubstansikarenakeduanyamemilikitingkatpemuaianyangberbeda.Sehingga diperlukansatudefinisistandartemperature.Namunhalinimempunyaidasarfisisyang kurang.Untukmendapatkanmaksudlebihdaridefinisidaritemperature,inimemunginan untukmemilikithermometeryangtidakbergantungdarisifatbahan.Karenasetiapgas berprilaku sama pada densitas rendah, thermometer gas ideal digunakan sebagai thermometer standar (gambar 8.2).Pada thermometer gas standar, gas ideal di tempatkan di pentolan kaca yang dihubungkan dengan tabung sempit te monometeryangberisiraksa.Bagiankiridarimanometer diaga dalam tekanan nol, sehingga perbedaan tinggi dari dua kolomrsaamadengantekananabsolutegasideal.Dua bagianmanometerdihubungkandenganselangfleksibel untukmengizinkanbagiankiridinaikanatauditinggikan relativeterhadapbagiankanan.Selamaberoperasibagian kiri digerakan keatas dan kebawah sampai raksa yang berada di sebelah kanan mencapai ujung atas manometer. Pada saat itu volume yang ditempati oleh gas dijaga konstan. Alatinidikalibrasidenganpertama-tamamengukurtekananabsolutepidalam pentolamketikapentolanberadadalames.Ketikapentolandipindahkankedalamair mendidih, tekanan dalam gas meningkat, sehingga raksa terdorong dari tabung sebelah kanan. Denganmeningkatnyamerkuripadatabungbaginakiri,levelmerkuridalamtabungsebelah kanankembalikeatastabung.Setelahiniterjadi,nilaipidanpstergantungdaribanyakgas yangberadadalampentolan.Namun,jikadensitaspartikelsangatkecilrasiops/pitidak tergantung oleh besar dan juga tidak dengan komposisi kimia gas. Ini merupakan konstanta 31 universal,yangtidakbergantungpadajenisgas.Pengukuandarirasiodenganmenggunakan gas ideal adalah

Bagaimanapun, rasio p/pi, dimana p adalah tekanan gas pada setiap suhu, ia juga tidak bergantungpadasifatgas.Sehinggadidefinisikanskalatemperaturefundamentaldalam bentuk rasio tersebut yaitu

Dimanapadalahtekanandalampentolanpadatemperatureinidanadalahsuatu konstanta yang dapat berubah. KonstantainidipilihuntukmembuatperbedaanantaratemperatureuapairTsdan temperatureesTiyangsebenarnya100unittemperatureatauKelvins(K).daridefinisi tersebut maka

Jadi selisihnya adalahTs Ti = 1.3661= 0.3661Dengan mengganti nilai ini menjadi 100 K kita mempunyai Ts Ti = 100K = 0.3661

Sehingga tempetarur absolute T pentolan ketika tekanannya p adalah

32 Temperaturadalahdimensifundamentalbaru,dansatuannyaadalahKelvin. TemperaturdiukurpadaabsoluteatauKelvin,yangdiberisymbolK.sebagaicontohtitikes adalah 273.15 K. Karenatekanandalampentolantidakdapatmenjadinol,temperaturedibawahnol Kelvintidakdapatdidefinisikan.Faktannyatemperaturedibawahtemperatureabsolutetidak ada sehingga poin nol pada skala absolute adalah temperature terdingin yang dapat dicapai. Gas Ideal Gas ideal adalah gas yang jarak antar molekulnya sangat jauh sehingga setiap molekul tersebut jarang bertumbukan satu sama lain. Karena hal tersebut dapat terjadi pada gas ketika massajenisnyarendah,makasemuagasidealmemilikimassajenisrendah.Faktaini digunakanuntukmendefinisikantemperaturabsolutdalambentuktekanangasidealpada volume konstan. Persamaan 8.3 dapat ditulis sebagai berikut Tppio= 8.6 Persamaaninimengatakanbahwapadavolumekonstantekananberbandinglurus dengantemperatur.Ketergantungantemperaturterhadapvolumedalamgasidealdapat diperolehdaripersamaan8.6denganasumsibahwapi(tekananpadasuhu00sebanding dengan massa jenis gas, q b pi =8.7 dimana b adalah konstanta yang bergantung pada komposisi kimia gas. Asumsi ini beralasan karena sepertiyang akan dijelaskan pada sub babselanjutnya bahwa tekanan gas disebabkan olehtumbukansetiapmolekuldengandindingwadahtempatgasberada.Ketikamassajenis gasdinaikan2kalimakabanyaknyamolekulyangmenumbukdindingmenjadiduakali, sehingga tekanan gas menjadi dua kali lipat. MassajenispartikelyangdihubungkandenganbanyakmolendanvolumeVgas melalui persamaan 8.3 dan 8.7 dapat ditulis VbnNpi =33 Ketergantunganpdenganvolumegasdiperolehdenganmensubtitusikanpersamaanterakhir pada persamaan 8.7, sehingga VT bNn po= 8.8 Besaran obNadalahkonstantagasRyangmemilikidimensienergi/kelvin.Danbesarnya adalah KJbNR 314 . 8 = =o sehingga bentuk persamaan 8.8 menjadi VnRTp =ataunRT pV = 8.9 Tekananadalahtekananabsolutdalamnewtonpermeterkuadrat,Volumedalam meter kubik dan temperature adalah temperature absolut dalam kelvin. Caraterbaikmenggunakanpersamaan8.9adalahmembuatsalahsatusisimenjadi besaran-besaran yang dapat berubah dan salah satu sisi lainya menjadi besaran besaran yang konstan.ContohnyajikapdanTberubahsedangkanVdanpastinyandanRkonstanmaka persamaannya menjadi VnRTp=Hukum Dalton : Tekanan Sebagian Satumoleudarakeringberisi6.02x1023molekul,dimana78.1%moleulnitrogen, 20.9%oksigen,0.9%argon,dan0.03%karbondioksida.Sepertiyangtelahkitahitung sebelumnya bahwa terdapat 44.5 mol gas ideal dalam 1 m3 udara dalamkeadaan STP, maka terdapat44.5x0.209=9.31molosigendalam1m3udaradalamkeadaanSTP.Molekul 34 oksigen menimbulkan tekanan sebagian Po2yang sama dengan tekanan pada persamaan 8.9. Tekanan sebagian digunakan ketika tidak terdapat molekul lainnya. 31) 273 )( / 31 . 8 31 . 9 (2mK K JVnRTpo= == 0.211 x 105 N/m2 = 0.209 atm Dimana20.9%daritotaltekanan1atmditimbulkanolehudara.Halinimerupakancontoh darihukumDaltontentangtekanansebagianyangmengatakanbahwadalamcampurangas, setiapkomponengasmenimbulkantekanansebagianyangsebandingdengankonsentrasi molekularmasing-masinggas.Tekanantotalgascampuransamadenganjumlahtekanan sebagian semua komponen gas.HukumDaltoninipentingkarenaefekpsikologissetiapkomponengasdalamudara bergantungpadatekanansebagiandarikomponengasdalamparu-parubukanolehtekanan total.Sebagaicontoh,jumlahnitrogenyangterlarutdalamdarahdanjaringantubuh sebandingdengantekanansebagiannitrogendalamparu-paru.Tekanansebagiannitrogen akan menjadi sangat besar ketika penyelam menyelam sangat dalam. 8.3 Teori Kinetik Gas Dari Gas Ideal Tekanan, temperatur, dan energi kinetik. `Tekanangasyangditimbulkanpadadindingwadahadalahsebagaihasildari tumbukanmolekulgasdengandinding.Merupakanhalyangmungkinuntukmenghitung tekananinidalambentikenergikinetikrata-ratadarimolekulgasideal.Perhitungansecara eksakmemangsulit,tapidengansedikitpenyederhanaanasumsi,pendekatankasardapat dicapaidimanapoin-pinesensialmasihdigunakan.perhitunganinijugammemberikandasar hubungan antara temperatur dengan energi kineti molekul gas ideal. Anggapmolekuldenganmassambergerakdengankelajuanvmenujukedinding (gambar 8.2). molekul tersebut tidak terpengaruhi oleh dinding sampai ia cukup dekat denagn 35 dinding untuk berinteraksi dengannya. Untuk penyederhanaan kita asumsikan bahwa dinding tidak mengerakangayapada molekul sampai molekul tersebut mencapai titik A dan disalam titikinidindingmengerjakangayakonstanFmengarahkeluar.Gayainimeperlambat molekuldanmembawanyaberhentidititikByangberjarakddarititikA.Molekullalu dipercepatkembalimenujuAolehFdengankelajuanyangsamavketikaiamendekati dinding. Hasilnya adalah molekul tidak bertumbuktanpa kehilangan energi kinetik.KetikamolekulbergerakdariAkeB,energikinetikberubah.DititikAenergi kinetiknyaadalahKA=mv2dandititikBKB=0.menurutteoriusahadanenergi, perubahanenergikinetikinisamadengankerjWyangdilakukanolehF.KarenaFberarah berlawanan dengan gerak molekul selama timbukan, W sama dengan Fd dan teorema usaha energimemberikan hubungan W = -Fd = KB KA = 0 - mv2 F =

Gaya ini juga bekerja pada molekul untuk mempercepatnya kembali dari B ke A. Jadi selama beradadiantaraAdanB,molekuldikerjakanolehgayaF.Padasetiapwaktu,banyak molekulyangterletakdekatdengandinding.BanyaknyamolekulpadavolumeA(gambar 8.3)adalahV=Ad.KarenadindingmengerjakangayaFpadasetiapmolekulmakagaya totalnya adalah Ftotal = FAd =

Ad =

A Dimanatidakbergantungpadad.Denganhukum3Newton,molekul-molekulini mengerjakangaya reaksiRtotal pada dindingyang sama dengan besarnyaFtotal tetapi arahnya berlawanan. Jadi tekanan yang yang diberikan molekul terhadap dinding adalah 36 p =

=

=

p= 8.10 Dimana K adalah energi kinetik gari molekul gas. Sebenarnya molekul gas memiliki distribusi lebar energi kinetik, sehingga K haru dimengerti sebagai energi kinetik rata-rata gas. Perhitunganinimengabaikanfaktabahwamolekuldapatmendekatidindingdari berbagai sudut tidak hanya garis lurus. Ketika faktor ini diperhitungkan, ditemukan hubungan tekanan dengan K adalah P = 8.11 Pada gas ideal juga berlaku p =

denganmenggabungkanduapersamaaniniuntukpkitamempunyaihubunganantara temperatur dan energi kinetik molekul gas sebagai berikut

= 32

V8.12 Dengan menggunakan persamaan V = n , kita mempunyai

32

32

= 32 8.13Dimana k adalah konstanta boltzman yang didefinisikansebagai

37 KarenakonstantaRadalahkonstantagasdari1molgasdanNadalahbanyaknyamolekul dalam 1 mole, konstanta Boltzman k adalah konstanta gas permolekul k = 314 62123 13 123 KonstantaBoltzmanmenghubungkantemperaturdenganenergikinetikrata-rata.molekulgasideal.Faktanyatemperaturdihitunghanyadenganenergikinetik.Faktaini merupakan maksud fisis pundamental dari temperatur. 8.4 Gas Nyata Tekanandanvolumedarigasnyatadihubungkandenganhukumgasidealhanya ketikadensitaspartikelsangatkecil.Sepertimeningkatnyatekanan,penurunanvolume menghasilkanpeningkatandensitas.Padatekanantinggihubungantekanan-volumedarigas nyata menyimpang dari gas ideal. Pada hampir semua gas, penyimpangan ini menjadi sangat dekatketikadensitamolekuldiatas1021partikel/cm3,atausekitar1mol/l.Jadipadapada tekanan dimana 1 mol gas menempati 1 l, hukum gas ideal tidak berlaku. Diagram p-V Padagambar8.6tekananpdiplot terhadapvolumeyangditempatioleh1 molgasH2O.Setiapkurvamemberikan variasitekanandanvolumedengansuhu masing-masingkonstan,sehinggakuva inidisebutisotermal.Kurvatipis menunjukankurvagasidealpadasuhu tersebutdankurvatebalmenunjukan kurvahubunganp-VpadagasH2O. Sepertiyangdiharapkanpenyimpangan antara kurva gas ideal dan kurva gas nyata kecil hanya bernilai V kurang dai 1 atau 2 l. 38 Kurva isotermal pada gambar 8.6 adalah tipe kurva gas ideal. Diatas temperatur kritis, isotermalnyataadalahkurvahalusyangterletakdibawahkurvaisotermalideal.Ini disebabkan oleh dalam gas nyata, beberapa molekul dicegah untuk menumbuk dinding wadah dengankehadiarnmolekuldidekatnya,sehinggatekanangasnyatakurangdaritekananoleh gas ideal pada volume dan temperatur yang sama. Dibawah temperatur kritis, kurva isotermal seperti yang ditunjukan oleh gambar pada suhu 3500C yaitu terdiri dari bagian horizontal yang menghubungkan kurva bagian kasar dan halus. Bagiankurvahorizontalmengindikasikanbahwavolumeyangditempatiolehgas dapat menurun panta kenaikan tekanan.Ini mungkin karena ketikagas dikompresi, beberapa molekulberkondensasimenjadiliquid.Bagaimanapun,gasdapatdikompresimenjadiliquid hanyajikatemperatutdibawahtemperaturekritis.Tabel8.3memberikantemperaturekritis beberapa substansi Kurvaisotermalpadatemperaturkritis,isotermalkritis,adalahhorizontalpadasatu titik,yaitutitikkritis.KurvaisotermH2Odisekitartitikkritisditujukanolehgambar8.6. skalagambarinidiperbesardarigambar8.4untukmenunjukandetailnya.Kurvaisoterm diatas titik kritis memiliki kekusutan di dekat titik kritis(titik C pada gambar 8.6) tetapi kurva initidakpernahhorizontal.Kurvaisotermdibawahtitikkritisadalahmemisahkan2bagia kurva denga kurva horizontal. 39 Padagambar8.6setiapujung garishorizontaldihubungkandengan kuvayangdisebutkurvasaturasi.Kurva inimenyentuhtitikkritissehingga2 kurvainimembagidiagrampVmenjadi empatdaerah.Daerahdiataskurva isotermkritissubstansiberupagaspada semuatekananyaitudaerahgas.Daerah dibawahkurvaisotermalkritisdan dikanankurvasaturasi,substansimasih berbentuk gas namun dapat menjadi liquid dengan kompresi, daerah ini yaitu daerah uap air. Dibawah kurva isotermal dan sebelah kiri kurvasaturasi adalah daerah liquid. Area dibawah kurva saturasi adalah daerah liquid-uap. Tekananpv daribagianhorizontaldalamkurvaisotermdisebuttekananuap.Ini merupakantekananketikauapdanliquidberdampinganpadasuhuyangsama.Tabel8.2 memberikan tekanan uap H2O pada berbagai temperatur dari 0 sampai 374.10C. Tekanan uap jelas tidak berada diatastemperatur kritis. Juga di sebutkan volume Vf dan Vg yang ditempati oleh 1 mol H2O pada tekanan pl ketika masing-masing dalam bentuk gas dan liquid. 8.5 Aplikasi Dalam Biologi a. Pernapasan di Bawah Air Dalampernapasannormal,diafragmaberkontraksidanvolume ronggadadamembesar,danberdasarkanpersamaan8.9halini mengakibatkantekananparu-parurendah.Selamamenghirup udara, tekanan ini turun sekitar 3 mmHg dibawah tekanan atmosfer sehinggaudaraditarikmasukkedalamparu-parumelawan hambatanfluidadalamsaluranpernapasan.Selama menghembuskannapas,diafragmaberelaksasi,menurunkan volumeronggadadadanmeningkatkantekanandalamparu-paru 40 sekitar 3 mmHg diatas tekanan atmosfer. Tekanan inimemberikan gaya kepada udara dalam paru-parusehinggaudarakeluardariparu-paru.Padanormalnya,lalutekananudaradalam paru-paruberbedasedikitbeberapammHgdaritekananatmosfer,agartekanansebagian oksigen dan nitrogen dalam paru-paru masing-masing 0.209 dan 0.781 atm. Di bawah air, penyelam dapat bernapas normal pada kedalaman yang besar jika udara dikirimkanpadanyapadatekananyangsamadengantekananpaairsekitarnya.pakaiandan peralatanmenyelamdidesignuntukmenyediakanudarauntukpenyelampadatekananditempat ia menyelam. Peralatan tersebut terdiri dari tangki udara bertekanan tinggi ( melebihi 170atm)yangdihubungkandenganmaskermulutolehtabungfleksibel.Regulatordiantara tangki dan masker mulut menginginkanudara untuk masuk ke mulut penyelam hanya ketika tekanan di saluran A turun dibawah pa (gambar 8.3). Udarapadaparu-parupenyelamnormalnyabertekanansamadengantekanan lingkungansekitarnya,tetapiketikaiamenghirupudara,diamenurunkantekananparu-parunya dibawah pa. Ketika ia memhembuskan napas, ia meningkatkan tekanan paru-parunya diatas pa. Untuk pria yang tinggal dan bekerja pada kedalaman yang tinggi dibawah samudra, ia harus mwnghirup campuran gas khusus. Pada percobaan yang telah dilakukan, pria yang tinggal di kedalaman 200 m selama seminggu, menggunakna 97% helium dan3% oksigen. Konsentrasi oksigen yang rendah dibutuhkan untuk menghiindari keracunan oksigen yang teradi pada tekanan tinggi. Hanya sekitar 3% konsentrasi oksigen, tekanan sebagian di atas batas normal karena tekanan pada 200 m adalah 21 atm. Sehingga tekanan sebagian dari oksigenpo2= 0.03x21 atm =0.63 atm, dimana masih tiga kali dari tekanan oksigen normal. Pada tekanan diatas 2 atm, oksigen menadai cukup merusak, untuk memprodukasiconvulsion dan coma b. Mekanisme Flatus Flatus merupakan keluarnya gas dalam saluran cerna melalui anus yang bersumber dari udara yangtertelanatauhasilproduksidaribakteri.Namunterjadinyaflatuslebihsering diakibatkanolehproduksidaribakteridisalurancerna atauususbesarberupahidrogendan 41 ataumethanpadakeadaanbanyakmengkonsumsikandunganguladanpolisakarida.Contoh gula adalah seperti laktosa (gula susu) , sorbitol sebagai pemanis rendahkalori, dan fruktosa pemanis yang biasanya digunakan pada permen dan minuman. Komposisigasflatustergantungdariseberapabanyakudarayangkitatelan.Makin banyakudaraandatelan,makinbanyakkadarnitrogendalamflatus(oksigendariudara terabsorbsiolehtubuhsebelumsampaidiusus).Adanyabakteriasertareaksikimiaantara asam perut & cairan usus menghasilkan karbon dioksida. Bakteria juga menghasilkan metana &hidrogen.Proporsimasing-masinggastergantungapayangandamakan,berapabanyak udaratertelan,jenisbakteriadalamusus,berapalamakitamenahankentut.Makinlama menahanflatus,makinbesarproporsinitrogen,karenagas-gaslainterabsorbsiolehdarah melaluidindingusus.Orangyangmakannyatergesa-gesakadaroksigendalamflatuslebih banyak karena tubuhnya tidak sempat mengabsorbsi oksigen.Biasanyaflatusberbautidaksedap.Bautidaksedapinikarenaflatus.kandungan hidrogensulfida&merkaptan.Keduasenyawainimengandungsulfur(belerang).Makin banyakkandungansulfurdalammakanananda,makinbanyaksulfida&merkaptan diproduksiolehbakteriadalamperut,&makinbusuklahfaltusanda.Telur&dagingpunya peranan besar dalam memproduksi bau busuk flatus. Kacang berperanan dalam memproduksi volume flatus, bukan dalam kebusukannya. Bunyiyang ditimbulkan ketika kita flatus adalah karenaadanyavibrasilubanganussaatkentutdiproduksi.Kerasnyabunyitergantungpada kecepatan gas.Meskipundensitasgasflatusringan,iatidakmelakukanperjalanankeatas.Halini disebabkanolehadanyagerakperistalticdalamusus.Gerakperistaltikususmendoronggas danisinyakearahbawahkearahanusyangmemilikitekananyanglebihrendah.Gerak peristaltikususmenjadikanruangmenjadibertekanan,sehinggamemaksaisiusus,termasuk gas-nyauntukbergerakkekawasanygbertekananlebihrendah,yaitusekitaranus. Dalam perjalanan ke arah anus,gelembung-gelembung kecil bergabung jadi gelembung besar.Kalau tidak ada gerak peristaltik, gelembung gasakan menerobos ke atas lagi,tapi tidak terlalu jauh, karena bentuk usus yg rumit & berbelit-belit.Waktu yang dibutuhkan gas flatus untuk melakukan perjalanan ke hidung orang-orang tergantungkondisiudara,sepertikelembapan,suhu,kecepatan&arahangin,beratmolekul 42 gasflatus,jarakantara'transmitter'dengan'receiver'.Begitumeninggalkansumbernya,gas flatus menyebar & konsentrasinya berkurang.Kalau flatus tidak dikesan dalam beberapa detik, berertimengalamipengencerandiudara&hilangditelanudaraselama-lamanya.Kecuali kalaukitaflatusdiruangsempit,sepertilift,kereta,konsentrasinyalebihbanyak,sehingga baunyaakantinggaldalamwaktulamasampaiakhirnyadiserapdinding.Gasflatus mengandung sedikit oksigen sehingga kita bisa pening jika menghirup banyak gas flatus. Hewan-hewan karnivora seperti kucing dan anjing menghasilkan gas flatus yang lebih tidak sedap karena mereka memakan daging.Daging kaya akan protein.Protein mengandung banyaksulfur,jadibauflatusbinatanginilebihberbautidaksedap.Laindenganherbivor sepertikambing,kuda,gajah,yangmemproduksigasflatuslebihbanyak,lebihlama,lebih keras bunyinya, tapi relatif tidak berbau. 43 Soal-soal Gas 1. (a). Berapa massa molecular H2O? (b). Berapa banyak molekul H2O dalam 1 g air? 2. Berapa densitas partikel nitrogen (M=28) ketika STP (0oC dan 1 atm)? Gunakan tabel 7.2. 3.(a)Berapavolumerata-ratayangditempatiolehmolekultunggalH2O?(b)berapajarak-rata-rata antar molekul?(lihat problem 1) 4.(a)Berapavolumerata-ratayangditempatimolekultunggalnitrogenpadakeadaan STP?(b) berapa jarak antar molekul nittrogen?lihat problem 2 5.Udara di dalam bola tertutup memiliki tekanan 1 atm pada suhu 20 0C. (a) berapa tekanan dalambolaketikasuhunya150 0C?(b)Padasuhuberapatekanandalambola2atm?(c) pada suhu berapa tekanan didalam bola 0.5 atm? 6.PadaskalaFahrenheit,titikbekuadalah32 0F,dantitikdidihnua212 0F.(a)Berapa derajat Fahrenheit yang sama dengan 1 derajat Celcius?(b) Tunjukan behwa konversi dari skala Fahrenheit ke skala Celcius di berikan oleh 032 (95 =f ct t ) Dan konversi dari skala Celcius ke skala Fahrenheitdiberikan oleh ) 32 (590+ =C Ft t(c) Plot tF terhadap tC). pada suhu berapa tF = tC?(d) Berapa nilai nol mutlak dalam skala Fahrenheit? 44 7.Gasmenempativolume22Lketikatekangaugenya1,5atm.(a)Brapatekananabsolute gastersebut?(b)Gasditekansampaimenempativolume10Lpadatemperatureyang sama. Berapa tekanan absolute gas yang baru? (c) Berapa tekanan gauge gas yang baru? 8.Gelembung udara yang memiliki volume 15 cm3 terbentukpada dasar sebuah danau 12 m dibawah permukaan. Berapa volume gelembung udara ketika ia mencapai permukaai air?( Asumsikan temperature air tidak berubah) 9. Sebuahtabungberisi0.6ft3oksigenpadatemperature250Cdantekanan2200lb/in2.(a) Berapavolumeyangditempatigasketikamemilikitemperature250Cdantekanan atmosfer?(b)Seorangpriamenghirupoksigenmurnimelaluimaskerdenganratio8 L/min. Berapa lama satu tabung oksigen akan habis? 10. Sebuahtabungberisiudarayangditekanmampumenyediakanudaprabagipenyelam selama90menitpadapermukaanair.Berapalamaudaradalamtabungyangsamaakan habisjikapenyelammenyelamdengankedalaman20mdibawahpermukaanair? (petunjuk : volume udara yang dihirup per menit tidak berubah terhadap kedalaman.) 11. Darihukumgasideal,hitungrapatmasahelium(M=4)padakeadaanSTP.Bandingkan dengan tabel 7.2 12. Darihokumgasideal,hitungrapatmassadariuapairpadatemperature1000Cdan tekanan 1 atm. Bandingkan dengan tabel 7.2 13. Berapamassa5LCO2 padatemperature350Cdantekanan2.5atm?(petunjukgunakan tabel 8.1) 45 14. Berapa massa oksigen pada tabung yang digambarkan pada soal no 9? 15. Berapa volume udara yang harus dikeluarkan dari suatu ruangan ketika suhu ruangan naik dari150Cke250C?Dimensiruanganadalah(10x7x4)m,dantekanantidakberubah ketika ruangan dipanaskan. 16. Hitung volume yang ditempati oleh 1 mol gas ideal dalam keadaan STP? 17. Hitung Volume yang ditempati oleh 1 g oksigen pada keadaan STP. 18. Tunukanbahwapadatekananatmosfermassajenisudara(M29)padatemperatureTdi berikan oleh 3/353m kgTK= Periksa kembali pada data di tabel 7.2 19. Udara didalam paru-paru memiliki komposisi yang berbeda dengan udara dalam atmosfer. Sebagai contoh, tekanan parsial karbon dioksida dalam alveolus adalah 40mmHg. Berapa persentasi CO2 dalam alveolus? 20.Udaradalamparu-paruhanyamengandung13.6%oksigen.Berapatekananparsial oksigen didalam paru-paru? 21. Berapa banyak mole oksigen dalam 1 l udaram dalam keadaan STP? 22.Suatugasyangterdiridari3.5goksigendan1.5gheliummenempativolume3lpada temperatur 250C. (a) berapa tekanan parsial oksigen dan helium pada gas ini? 23. Berapa energi kinetik rata-rata dari molekul gas pada temperatur 370C? 46 24.Berapafraksimolekulgaspadasuhu250Cyangmemilikienergikinetiklebihbesardari energi kinetik rata-rata molekul gas pada suhu 12170C? 25.Berapafraksimolekulgasyangmemilikienergikinetikkurangdarienergikinetikrata-rata molekul gas tersebut? 26. Berapa total energi kinetik molekul dalam 1 mol gas pada temperatur 00C? 27. (a) Berapa v2 rata-rata molekul oksigen pada suhu 270C? (b) akar kuadrat dari v2 disebut kelajuan root-mean-square (rms). Hitung kelajuan rms molekul oksigen pada 270C! 28.Padatemperaturberapakah11.2%molekuloksigendiatmosfermemilikikelajuanlebih besar dari kelajuan escape? 29.Padamusimdingin,udaraluarbersuhu00Cdankelembabanrelatifudara30%masuk kedalam rumah ketika rumah dihangatkanhingga 200C. Berapa kelembaban relatif udara didalam rumah? 30. Termometer dibungkus dengan potongan kain dingin pada pentolannya dan didiamkan di udara hingga raksa turun pada skala 150C. Temperatur udara 300C. (a) berapa titik embun udara? (b) berapa kelembaban relatif udara? 31. Kelembaban relatif 37.2%ketika hari bersuhu 200C. Berapa titik embunnya? 32. Titik embun adalah 300C pada hari ketika bersuhu 370C. Berapa kelembaban relatifnya? 33. satu mole H2O menempati volume 0.1 l pada 3000C. (a) berapa fraksi H2O pada fase cair? (b) berapa volume yang ditempati H2O cair? 47 Jawaban Soal Gas 1. (a) Massa H = 1 u Massa O = 16 u Maka massa H2O = 2 u + 16 u = 18 u (b) M H2O = 18 u N = 2310 02 . 6 n= 2310 02 . 6 Mg= 2310 02 . 6181 =3.34 2310 2. VnM= Volume 1 mol nitrogen dalam keadaan STP 22.4 L 3300125 . 010 4 . 2228cmg== Nilai ini sesuai dengan nilai densitas 1 mol nitrogen M=28 pada suhu 00C dan tekanan 1 atm 3. a. Pada problem 1 banyaknya molekul pada 1 gram H2O adalah 3.34.1022 mol H2O =mol 05 . 010 02 . 610 34 . 32322= V = 0.05 . 22.4 l = 1.12 l Volume yang ditempati 1 molekul tunggal H2O =ll222210 335 . 010 34 . 312 . 1 = b. jarak antar molekul adalah dm l8 2410 7 . 5 10 5 . 33 = 48 4. a.volume yang dilempati nitrogen pada keadaan STP llV232310 72 . 310 02 . 64 . 22 == b. Jarak antar molekul r =dm l8 2410 1 . 6 10 2 . 37 = 5.ippK T = 15 . 273293.15K= 273.15 Kipatm 1932 . 0 =ip atm (a) ippK T = 15 . 273423.15K = 273.15 K atmp932 . 0P= Katm K15 . 273932 . 0 15 . 423 = 1.44 atm (b) ippK T = 15 . 273T = 087 . 591923 . 02 15 . 273=atmatm KK T = 318.70C 49 (c) ippK T = 15 . 273T = 096 . 147923 . 05 . 0 15 . 273=atmatm KK T = -1250C 6. (a) Rentang skala untuk Fahrenheit 180, dan untuk celcius 100, maka 1000C : 1800F 10C : 1.8 0F Maka 1 0C sama dengan 1.80F (b) 95180100= =AAFctt ) 32 (9500 = F ct t) 32 (950 =F ct t

59100180= =AACFtt ) 32 (59) 0 (5932+ = = c Fc Ft tt t (c)) 32 (950 =F ct tt = 032 (95 t ) 50 0409160943295 == = ttt t 7. (a) Pabsolut = Pgauge+Patm = 1.5 atm + 1 atm Pabsolut = 2.5 atm (b) T1 = T2 P1V1 = P2V2 LL atmPL P L atm1022 5 . 210 22 5 . 222= = P2 = 5.5 atm (c) Pabsolut = Pgauge+Patm Pgauge = Pabsolut Patm = 5.5 atm 1 atm Pgauge = 4.5 atm 8. P12 =gh = 1000 msmmkg12 81 . 92 3 = 117720 Pa = 1.162 atm Pa12 = 1.162 atm + 1 atm = 2.162 tm Ketika di permukaan 51 T1 = T2 P1V1 = P2V2 2.162 21 15 V = V2 = 32.43 cm3 9. P = 2200 atminlb66 . 1492 = T1 = T2 P1V1 = P2V2 149.6621 6 . 0 V = V2 =89.8 ft3 t =min 075 . 317min86 . 2536=LL = 5.28 h 10. Tekanan pada kedalaman 20 m P=

= P = 196200 Pa = 1.94 atm Volume gas dalam tangki V = 8 =720 L T1 = T2 52 P1V1 = P2V2 Tekanan dipermukaan air 1 atm 1 atm V2 = 244.9 L t= = 30 min 11. M 1 mol helium = 4 g Pada keadaan STP PV = nRT 1.01 V == 0.02247m3

= 0.17812. Dari hukum gas ideal PV = nRT 1.01 53 V = 3071.65 ;M H2O = 18 u = 0.586 13. Dari persamaan gas ideal PV=nRT n = KKL atmL atmRTPV15 . 303 10 205 . 85 5 . 22=

n = 0.503 mol n = Mg; M CO2 = 44 g g = M g g n 132 . 22 503 . 0 44 = = 14. Volume O2 dalam tangki 0.6 ft3 T O2 = 298.15 K P = 2200 lb/in2 = 149.66 atm n =molKKf t in lbf t in lbRTPV39 . 1015 . 298/10 26 . 46 . 0 / 22003 223 2== n =Mg ; M O2 = 32 g = nM = 10.39g g 48 . 332 32 = 15. Dari persamaan gas ideal 54 PV=nRT Volume ruang 10mx7mx4m=280m3 Mol Oksigen dalam 380m3 dan suhu 150C n =molKKm Pam PaRTPV11846 . 015 . 288 314 . 8280 10 013 . 133 5= =Ketika suhu naik menadi 25 0C PV=nRT KKm PaV Pa 15 . 298 314 . 8 11846 . 0 10 013 . 135 = V = 289.72 m3 Maka volume oksigen yang harus dikeluarkan 372 . 9 280 72 . 289 m V = = A 16. Volume 1 mol gas ideal dalam keadaan STP PV = nRT 1 atm =

V = 22.41 L 17. Volume 1 g gas oksigen M=18 g dalam keadaan STP Mol gas oksigen n == mol PV = nRT 55 1 atm V = 0.700 L 18. massa jenis 1 mol udara M=29 pada keadaan atmosfer dan suhu T PV = nRT P =

19. Anggap didalam paru-paru tekanan total 1 atm 1 atm = 760 mmHg PCO2 = 40 mmHg % CO2 =% 26 . 5 % 10076040= mmHgmmHg 20. mmHg mmHg PmHgPOO36 . 103 136 . 0 760% 6 . 13 % 10076022= == 21. PV=nRT 56 molKKl atml atmnKKl atmn l atm044 . 0273 10 205 . 81273 10 205 . 8 1 122== = Jumlah oksigen di udara 21 % Mol O2 = 310 33 . 9 044 . 010021 = 22.mol O2 = mol 11 . 0325 . 3=mol He =mol 375 . 045 . 1=VO2 =l l 1 . 2 355 . 3= Vhe =l l 9 . 0 355 . 1= PO2 =atmlKKl atmVnRT28 . 11 . 215 . 298 10 205 . 8 11 . 02= = PHe =atmlKKl atmVnRT2 . 109 . 015 . 298 10 205 . 8 375 . 02= = 33 336 . 110 310 5mkgmkgVm== = 23.kT K23__=57 J KKJK21 23__10 42 . 6 15 . 310 10 38 . 123 = = 24. K25 =J KKJnkT2310 617 15 . 298 38 . 1 12323 = =J KKJkT K23__10 3084 15 . 1490 38 . 12323 = = =y =2 . 010 308410 6172323__==KK dari tabel y=0.2 maka f