Sifat-sifat Termodinamika Udara

Agun Gunawan, 2009, FTIP Universitas Padjadjaran

Udara adalah campuran nitrogen, oksigen dan sejumlah kecil gas lain. Udara di atmosfer umumnya mengandung uap air, sedangkan udara yang tidak mengandung uap air disebut udara kering (Zain et al., 2005). Karakteristik udara yang efektif ditunjukkan dengan intensitas oksigen yang mencukupi kebutuhan broiler dan tidak bercampur dengan gas-gas lain yang berdampak negatif bagi broiler. Komponen-komponen iklim mikro yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi sifat-sifat termodinamika udara antara lain:
 

1)      Suhu Bola Kering (Dry Bulb Temperature, Tdb)

Kondisi suhu campuran antara udara dan uap air yang diukur dan dibaca melalui skala termometer biasa, tidak tergantung kepada intensitas uap air yang terkandung dalam udara (Zain et al., 2005). Suhu bola kering dapat dibaca pada termometer dengan sensor kering dan terbuka (Yani, 2003). Dalam proses kesetimbangan kalor, suhu bola kering berpengaruh terhadap intensitas kalor yang diproduksi melalui penguapan (respirasi/evaporasi) maupun konveksi (Zain et al., 2005).

2)      Suhu Bola Basah (Wet Bulb Temperature, Twb)

Kondisi suhu saat terjadi kesetimbangan antara campuran udara dan uap air. Suhu bola basah pada udara lembab dan air dicapai jika udara secara adiabatis telah jenuh oleh penguapan uap air (Zain et al., 2005). Suhu bola basah disebut juga suhu jenuh adiabatik yang diperoleh menggunakan termometer dengan sensor yang dibalut dengan kain basah untuk menghilangkan pengaruh radiasi panas, tetapi perlu diperhatikan bahwa sensor harus dialiri udara dengan kecepatan minimal 5 m/s (Yani, 2003).

3)      Suhu Titik Embun (Dew Point Temperture, Tdp)

Suhu dari campuran udara saat terjadi kondensasi ketika udara didinginkan. Kondensasi terjadi pada kelembaban mutlak dan tekanan parsial yang konstan karena kalor yang terkandung dalam campuran udara dilepaskan (Zain et al., 2005).

4)      Tekanan Uap Air (Vapor Press, Pv)

Tekanan parsial uap air yang ditimbulkan oleh molekul uap air di dalam udara lembab pada suhu konstan. Apabila udara mencapai kondisi jenuh, maka tekanan uap air tersebut disebut tekanan uap air jenuh (Pvs) (Zain et al., 2005). Pendugaan tekanan parsial uap air dapat didekati dengan persamaan (Yani, 2003):

Pendugaan tekanan uap air jenuh dapat didekati dengan persamaan berikut (Yani, 2003):

Keterangan :
Pv   = tekanan parsial uap air (kPa)
Pvs  = tekanan uap air jenuh (kPa)
Pa   = tekanan atmosfer (kPa)
Tdb  = suhu bola kering (ºC)
Twb = suhu bola basah (ºC)

5)      Entalpi (Enthalpy, h)

Sifat termal dari campuran udara dan uap air yang menunjukkan intensitas kalor dalam udara lembab per-satuan massa udara kering di atas suhu acuan, dihitung dengan persamaan berikut (Zain et al., 2005):

Keterangan :
h      = entalpi (kJ/kg)
Tdb   = suhu bola kering (ºC)
W    = kelembaban mutlak (kg/kg udara kering)

6)      Volume Spesifik (Specific Volume, v)

Volume ruang yang diisi oleh 1 kg udara kering dan dinyatakan dalam m3/kg udara kering, dihitung dengan persamaan berikut (Zain et al., 2005):

Keterangan :
v     = volume spesifik (m3/kg udara kering)
P    = tekanan atmosfer (kPa)
R    = tetapan gas (287 J/kg.mol.K)
Tdb  = suhu bola kering (°C)
W   = kelembaban mutlak (kg/kg udara kering)

7)      Kelembaban Relatif (Relative Humidity, RH)

Perbandingan tekanan uap air terhadap tekanan uap air jenuh pada suhu konstan. Kelembaban relatif merupakan hasil perbandingan antara massa aktual uap air dari campuran udara terhadap massa uap air yang menjadi jenuh pada suhu konstan yang dinyatakan dalam satuan persen. Pendugaan kelembaban relatif dapat didekati dengan persamaan (Zain et al., 2005):

Keterangan :
RH   = kelembaban relatif (%)
Pv    = tekanan uap air (kPa)
Pvs   = tekanan uap air jenuh (kPa)

8)      Kelembaban Mutlak (Humidity Ratio, W)

Massa uap air (mu) yang terkandung dalam udara lembab per-satuan massa udara kering (ma) yang dapat didekati dengan persamaan berikut (Zain et al.., 2005):

Keterangan :
W   = kelembaban mutlak (kg/kg udara kering)
Pv   = tekanan parsial uap air (kPa)
Pvs  = tekanan uap jenuh (kPa)
Selain dengan metode persamaan, sifat-sifat termodinamika udara juga dapat dicari dengan diagram psikrometrik (Gambar 1). Diagram psikrometrik adalah suatu pendekatan terhadap sifat-sifat termodinamika udara melalui bentuk grafis. Untuk menentukan sifat-sifat termodinamika udara menggunakan diagram psikrometrik, minimal dua parameter harus diketahui. Aplikasi metode ini relatif mudah dan sederhana, namun metode ini memiliki kekurangan yaitu pemetaan secara manual menyebabkan terjadinya salah pembacaan (paralaks). Seiring dengan kemajuan teknologi, saat ini diagram psikrometrik tak terbatas pada selembar kertas, tapi sudah banyak bermunculan software yang memiliki prinsip yang sama.

  
Gambar 1 Diagram Psikrometrik
Psikrometrik merupakan kajian tentang sifat-sifat campuran udara dan uap air. Psikrometrik mempunyai arti penting dalam pengkondisian udara atau penyegaran udara karena atmosfir merupakan campuran antara udara dan uap air (Yani, 2007). Selain untuk mengetahui sifat-sifat termodinamika udara, diagram psikrometrik juga dapat digunakan untuk mengidentifikasi proses fisik yang terjadi di lingkungan, antara lain (Zain et al., 2005):

a)      Pemanasan

Selama proses pemanasan, terjadi peningkatan suhu bola kering, suhu bola basah, entalpi, dan volume spesifik dari udara lembab, sedangkan kelembaban relatif menurun. Perubahan tidak terjadi pada kelembaban mutlak, suhu titik embun, dan tekanan uap, seperti tersaji pada Gambar 2.
Gambar 2 Proses Pemanasan (Zain et al., 2005)

b)      Pendinginan

Pada proses pendinginan, terjadi penurunan pada suhu bola kering, suhu bola basah, dan volume spesifik, namun tidak terjadi peningkatan kelembaban relatif. Pada kelembaban mutlak, suhu titik embun, dan tekanan uap air tidak terjadi perubahan atau konstan, seperti tersaji pada Gambar 3.
Gambar 3 Proses Pendinginan (Zain et al., 2005)

c)      Pemanasan dengan Humidifikasi

Pada proses pemanasan dengan humidifikasi, terjadi peningkatan entalpi, kelembaban mutlak, tekanan uap, suhu bola kering, suhu bola basah, suhu titik embun dan volume spesifik, sedangkan kelembaban relatif menurun, seperti tersaji pada Gambar 4.
Gambar 4 Proses Pemanasan dengan Humidifikasi (Zain et al., 2005)

d)      Pendinginan dengan Dehumidifikasi

Pada proses pendinginan dengan dehumidifikasi, terjadi penurunan suhu bola kering, suhu bola basah, suhu titik embun, entalpi dan volume spesifik, seperti tersaji pada Gambar 5.
Gambar 5 Proses Pendinginan dengan Dehumidifikasi (Zain et al., 2005)

e)      Pencampuran

Hampir semua sifat termodinamika udara pada proses pencampuran mengalami perubahan, seperti tersaji pada Gambar 6.
Gambar 6 Proses Pencampuran (Zain et al., 2005)

f)       Pendinginan Evaporatif

Pada proses pendinginan evaporatif, terjadi penurunan suhu bola kering, sedangkan suhu titik embun dan kelembaban mutlak terjadi peningkatan, kemudian entalpi dan suhu bola basah tidak terjadi perubahan, seperti tersaji pada Gambar 7.
Gambar 7 Proses Pendinginan Evaporatif (Zain et al., 2005)

g)      Pengeringan

Pada proses pengeringan, pergerakan sifat-sifat termodinamika udara serupa dengan proses pendinginan evaporatif.

Artikel berjudul Sifat-sifat Termodinamika Udara dengan rating 4.5 adalah HAK CIPTA Agun Gunawan dan telah mendapatkan perlindungan dari Google. Anda dapat menjiplak dan atau mempublikasikan kembali sebagian atau keseluruhan artikel Sifat-sifat Termodinamika Udara dengan syarat menyertakan LINK DOFOLLOW AKTIF menuju blog ini. Terima Kasih!

komentar
0 komentar

No comments:

Post a Comment