Konsep Fisika Dasar yang Berkaitan dengan Udara Bertekanan

Udara bertekanan atau udara yang dimampatkan termasuk Fluida. Air dan Oli juga termasuk fluida karena benda-benda tersebut dapat berpindah tempat dengan cara mengalir.

Hukum-hukum alam yang mendasari penerapan sistem fluida untuk membangun mekanisasi dan manipulasi gerak adalah hukum Pascal yang diaplikasikan pada  sistem transmisi tenaga fluida, dan hukum fisika lainnya yang digunakan untuk keperluan analisis, desain dan manufaktur pada sistem fluida antara lain adalah hukum Boyle, hukum Mariotte, hukum Gay Lussac, hukum Charles dan hukum Pascal.

Hukum Boyle-Mariotte

Hukum Boyle (atau sering direferensikan sebagai Hukum Boyle-Mariotte) adalah salah satu dari banyak hukum kimia dan merupakan kasus khusus dari hukum kimia ideal. Hukum Boyle mendeskripsikan kebalikan hubungan proporsi antara tekanan absolut dan volume udara, jika suhu tetap konstan dalam sistem tertutup. Hukum ini dinamakan setelah kimiawan dan fisikawan Robert Boyle, yang menerbitkan hukum aslinya pada tahun 1662. Hukumnya sendiri berbunyi:

Untuk jumlah tetap gas ideal tetap di suhu yang sama, P [tekanan] dan V [volume] merupakan proporsional terbalik (di mana yang satu ganda, yang satunya setengahnya).

Hukum Boyle menyatakan bahwa “dalam suhu tetap” untuk massa yang sama, tekanan absolut dan volume udara terbalik secara proporsional. Hukum ini juga bisa dinyatakan sebagai: secara agak berbeda, produk dari tekanan absolut dan volume selalu konstan.

Kebanyakan udara berjalan seperti udara ideal saat tekanan dan suhu cukup. Teknologi pada abad ke-17 tidak dapat memproduksi tekanan tinggi atau suhu rendah. Tetapi, hukum tidak mungkin memiliki penyimpangan pada saat publikasi. Sebagai kemajuan dalam teknologi membolehkan tekanan lebih tinggi dan suhu lebih rendah, penyimpangan dari sifat udara ideal bisa tercatat, dan hubungan antara tekanan dan volume hanya bisa akurat, dijelaskan sebagai teori udara sesungguhnya.Penyimpangan ini disebut sebagai faktor kompresibilitas.

JEJAK TERKAIT :  Prinsip Kerja ADC dan DAC

Robert Boyle (dan Edme Mariotte) menyatakan bahwa hukum tersebut berasal dari eksperimen yang mereka lakukan. Hukum ini juga bisa berasal secara teori, berdasarkan anggapan bahwa atom dan molekul dan asumsi tentang gerakan dan elastis sempurna (lihat teori kinetis udara). Asumsi tersebut ditemukan dengan resisten hebat dalam komunitas ilmiah positif saat itu, tetapi, saat mereka terlihat, merupakan konstruksi teoretis murni yang tidak ada sedikit pun bukti pengamatan.

Hukum Boyle biasa digunakan untuk memprediksi hasil pengenalan perubahan, dalam volume dan tekanan saja, kepada keadaan yang sama dengan keadaan tetap udara. Sebelum dan setelah volume dan tekanan tetap merupakan jumlah dari udara, di mana sebelum dan sesudah suhu tetap (memanas dan mendingin bisa dibutuhkan untuk kondisi ini), memiliki hubungan dengan persamaan:

Hukum Gay-Lussac

Hukum Gay-Lussac, hukum Amontons atau hukum tekanan ditemukan oleh Joseph Louis Gay-Lussac pada tahun 1809. Persamaan ini menyatakan bahwa, untuk massa tertentu dan volume konstan gas ideal, tekanan yang diberikan pada sisi wadahnya berbanding lurus dengan suhu absolut.
Dari grafik di atas terlihat bahwa dengan volume yang tetap, Tekanan akan meningkat jika Suhu pada fluida tersebut juga naik.
Sebagai persamaan matematis, hukum Gay-Lussac dinyatakan baik dengan:
 

di mana P adalah tekanan, T adalah suhu absolut, dan k adalah konstanta kesebandingan.

Hukum Charles

 
Dalam termodinamika dan kimia fisik, hukum Charles adalah hukum gas ideal pada tekanan tetap yang menyatakan bahwa pada tekanan tetap, volume gas ideal bermassa tertentu berbanding lurus terhadap temperaturnya (dalam Kelvin).
Dari grafik di atas terlihat bahwa jika tekanan gas dipertahankan konstan maka volume gas berbanding lurus dengan suhunya.
Secara matematis, hukum Charles dapat ditulis sebagai:

dengan

JEJAK TERKAIT :  XYZ Gerbang Logika XOR

V: volume gas (m3),

T: temperatur gas (K), dan

k: konstanta

Hukum ini pertama kali dipublikasikan oleh Joseph Louis Gay-Lussac pada tahun 1802, tetapi dalam publikasi tersebut Gay-Lussac mengutip karya Jacques Charles dari sekitar tahun 1787 yang tidak dipublikasikan. Hal ini membuat hukum tersebut dinamai hukum Charles. Hukum Boyle, hukum Charles, dan hukum Gay-Lussac merupakan hukum gas gabungan. Ketiga hukum gas tersebut bersama dengan hukum Avogadro dapat digeneralisasikan oleh hukum gas ideal.

 

Hukum Pascal

Hukum Pascal (baca: [paskal]) menyatakan bahwa Tekanan yang diberikan zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segala arah dengan sama besar. Hukum ini dikembangkan oleh ilmuwan yang berasal dari Perancis yang bernama Blaise Pascal (1623-1662).

Perbedaan tekanan karena perbedaan kenaikan zat cair diformulakan sebagai berikut:

di mana, dalam sistem SI,

ΔP adalah tekanan hidrostatik (dalam satuan pascal atau “Pa”), atau perbedaan tekanan pada 2 titik dalam sekat yang berisi zat cair, karena perbedaan berat antara keduanya;

ρ adalah massa jenis zat cair (dalam kilogram per meter kubik);

g adalah percepatan karena gravitasi (umumnya menggunakan percepatan ketinggian dari permukaan laut akibat gravitasi bumi, dalam satuan meter per detik pangkat 2);

Δh adalah ketinggian zat cair di atas titik pengukuran (dalam satuan meter), atau perbedaan ketinggian antara 2 titik pada kolom yang berisi zat cair.

JEJAK TERKAIT :  Syarat Fluida Hidrolik

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *