BAB 1 Satuan-Satuan Dan Konversi

By:Tri Hartono, M.Chem.Eng.

Cretaed By Tri Hartono1

Bab 1SATUAN-SATUAN & KONVERSI

1.1 SISTIM SATUAN


Sistem satuan yg resmi ialah sistem SI (System International). Sekarang ini sedang dilakukan usaha utk menerapkan sistem satuan ini scr universal sebagai satu-satunya sistem dalam semua cabang ilmu dan teknik. Tetapi sistem lama, seperti cgs dan fps masih sering digunakan juga, sehingga kita harus mengenal ketiga sistem tersebut.

Setiap besaran fisika terdiri dari dua bagian:Satuan yang menunjukkan besaran dan standar apa yang digunakan dalam pengukuran , dan Bilangan yang menunjukkan berapa banyak satuan diperlukan untuk membuat besaran itu.


Satuan SI

Di sini hanya akan di bahas sub perangkat satuan SI yg meliputi gravitasi, mekanika dan termodinamika. Satuan-satuan lain dapat diturunkan dari:

- Empat buah proporsionalitas (kesebandingan) dalam bidang kimia dan fisika,- Standar sembarang mengenai massa, panjang, waktu, temperature dan mol,- Pilihan sembarang mengenai nilai numerik dua diantara kesebandingan itu.


Pers dasar, keempat kesebandingan dasar tsb, masing-masing dituliskan sbg suatu pers & faktor kesebandingannya sendiri sbb:

Dimana, F = gaya t = waktu m = massa u = kecepatan r = jarak wc = kerja Qe = kalor p = tekanan v = volume T = temp absolut

: faktor kesebandingan

1.1............1 mudt

dkF 2.1.............

22 r

mmkF ba

3.1.............3 cc wkQ

4321 ,,, kkkk

)4.1.(..........lim0

4 m

pVkT

p


Pers (1.1) ialah hukum II Newton ttg gerakan, yg menunjukkan kesebandingan antar resultan dari semua gaya yg bekerja pada suatu partikel dengan massa m, dan laju pertambahan momentum (terhadap waktu) dalam arah yang sama dengan arah gaya resultan tsb

.

Pers (1.2) ialah hukum Newton ttg gravitasi, yg memberikan gaya tarik-menarik antara dua partikel dg massa dan jarak antara keduanya r.

Pers (1.3) adalah pernyataan hukum I termodinamika, yang memastikan kesebandingan antara kerja yang dilakukan oleh sistem tertutup dalam suatu siklus, dan kalor yang diserap oleh sistem itu selama siklus berlangsung.

Pers (1.4) menunjukkan kesebandingan antara temperatur absolut termodinamika dan limit pada tekanan nol dari hasil kali tekanan dan volume gas dengan massa tertentu.

ba mdanm


Standar

Scr internasional telah ditetapkan standar-standar untuk besaran-besaran spt massa, panjang, waktu, temperature dan mol. Kelimanya merupakan satuan dasar sistem SI, masing-masing adalah :

- Standar massa ialah kilogram (kg)- Standar panjang ialah meter (m).- Standar waktu ialah sekon (s) atau detik- Standar temperatur ialah Kelvin (K)- Mol (mole) didefenisikan sebagai banyaknya zat yang terdiri dari sejumlah satuan elementer, jumlah itu sama dengan banyaknya atom yang terdapat dalam 12 g .

C12


Dalam sistem SI, berdasarkan percobaan memp nilai satu dan Pers (1.1) menjadi :

Gaya yang didefenisikan oleh pers (1.5) dan (1.2) disebut Newton (N). dari pers (1.5) :

Kerja dan energi. Dalam sistem SI, baik kerja maupun energi diukur dalam newton-meter atau joule (J),

daya diukur dalam joule per detik, yaitu satuan yang disebut watt (W).

5.1..........dtmudF

)6.1........( 1 1 2smkgN

8.1......... 1 1 12

2

s

mkgmNJ

1k


Kalor, konstanta dalam pers (1.3) utk sistem SI konstanta tersebut ditetapkan bernilai satu, sehingga pers (1.3) menjadi :

Kalor diukur dalam joule

Temperature, besarannya dalam pers (1.4) dapat diukur dalam

atau . Besaran ini dapat ditentukan dg mengukur p dan V dari m kilogram sembarang gas yg dicelupkan di dalam termostat (pada temperatur konstan). Nilai pada tekanan yg bervariasi (temperatur konstan). Pada kondisi ini, pers. (1.4) menjadi :

Pers. (1.10) dapat dieleminasi dengan menggunakan pers.(1.4) pada temperatur percobaan = T Kelvin :

3k

9.1.............cc WQ

mpV

kgmmN 32 kgJ

mpV

)10.1...(..........lim16,2730

4 m

pVk

p


Pers (1.11) merupakan defenisi skala temperatur Kelvin dari nilai-nilai hasil eksperimen mengenai hubungan antara volume dan gas nyata.

Temperatur celcius

Satuan tekanan

Satuan empiric untuk tekanan (yang lebih banyak dipakai), ialah atmosfer standar (atm) yang defenisinya

11.1..................

lim16,273 0

o

Tp

mpV

mpVT

12.1..............15,27300 KTCT

14.1...........101 1101 255 mNxbarpx a

15.1............01325,110101325,1 1 5 barpxatm a


Satuan CGSSistem centimeter-gram-second dapat diturunkan dalam sistem SI dg membuat keputusan sembarang.Standar massa ialah gram (g), yang defenisinya :

Standar panjang ialah centimeter (cm), yang defenisinya :

Standar waktu, temperature dan mol tidak berbeda dg sistem SI. Sebagaimana dalam sistem SI, tetapan dalam pers (1.1) ditetapkan satu. Satuan gaya disebut dyne (dyn), didefenisikan :

16.1.............1011 3 kgxg

17.1..............1011 2 mxcm

18.1............1 1 2scmgdyne


Satuan energi dan kerja adalah erg, defenisinya

Konstanta dalam pers(1.3) tidak bernilai satu. Satuan kalor disebut calorie(cal), digunakan untuk konversi satuan kalor menjadi erg. Konstanta diganti dg J dan diukur dalam joule per kalori. Pers (1.3) menjadi :

Kalori ada dua macam, kalori termokimia (cal), digunakan dalam ilmu kimia, didefenisikan

Konstanta GasNilai R yang diakui berdasarkan hasil percobaan ialah

19.1.............101.1 1 7 Jxcmdynerg 2k

3k

20.1....................cc QJW

21.1....................1868,4101840,41 7 Jergxcal TI

25.1.................1031434,831434,8 7 KmolergxKmolJR


Satuan Teknik fps

Di negara yg berbahasa inggris telah lama dig sistem satuan gravitasi nondesimal baik dalam bidang niaga maupun dalam bidang teknik. Satuan ini dapat diturunkan dari sistem SI dg mengambil beberapa keputusan sbb:

- Standar massa ialah pond avoirduvois (lb)

Standar panjang ialah inci ‘inch’ (in), yang menurut defenisi = 2,54 cm. defenisi ini sama dengan

26.1..........45359237,01 kglb

27.1..........3043,0101254,21 2 mmxxft


Standar waktu tetap detik (s)Standar temperature termodinamik disebut skala Rankine, yang ditandai dengan

Dari persamaan ini, beda temperatur dihubungkan oleh :

R0

29.1.......................67,4593267,491 000 RTRTFT

30.1................8,132 00 CFT

31.1..............8,1 00 TKFTCT


Titik uap air ialah Pon gaya. Sistem fps memp ciri khas, yaitu satuan gaya gravitasi yg disebut pound force ‘pon gaya’ Satuan ini didefenisikan sedemikian rupa, shg medan gravitasi standar memberikan gaya sebesar satu pon pada massa yang besarnya satu pon avoirduvois. Percepatan jatuh bebas standar dalam satuan fps, dalam lima angka signifikan:

Pon gaya didefenisikan

Pers.(1.32) dinamakan ‘faktor proporsionalitas Newton untuk gaya gravitasi’ , yaitu

F000,212

32.1............174,323048,0

80665,9 22

sftftm

smgn

33.1..............174,321 2sftlblb f

36.1...............174,32 2sftgc


Satuan kerja dan energi mekanik dalam sistem fps ialah

Satuan kalor ialah British thermal unit ‘satuan termal Inggris’ (Btu), yang didefenisikan dengan hubungan implisit

)37.1....(..........5501 slbfthp f

38.1............11 00 CgcalFlbBtu TI

1.2 Konvergensi satuan


Oleh karena ketiga sistem satuan ini sama-sama banyak digunakan, kita sering harus mengkonversikan nilai besaran dari sistem yang satu ke sistem yang lain. Hal ini dilakukan dengan menggunakan faktor-faktor konversi (hanya diperlukan faktor konversi untuk satuan dasar).

Contoh 1 :Dengan menggunakan defenisi-defenisi eksak dan standar-standar, hitunglah faktor untuk konversi :a. newton menjadi pon gayab. satuan termal Inggris (Btu) menjadi kalor IT


penyelesaian: a. dari pers (1.6) , (1.26) dan (1.27) :

dari persamaan (1.32) :

b. dari pers. (1.38) :

3048,045359237,0

111

22

x

sftlbsmkgN

flbsftlb80665,9

3048,01 2

flbxx

N3048,045359237,080665,9

3048,01

ff lblbx

2248809,045359237,080665,9

1

Cxg

FxlbcalBtu TI 0

0

11

1111

Cxgxkg

Fxkgxlbcal TI 0

0

111

1111


dari pers. (1.6), (1.26) dan 91.31) :

Contoh 2 :R adalah 8,3143 , ubahlah harga R tersebut dalam satuan

Peny :

TITI calx

calBtu 996,2518,1

100045359237,011

RmollbBtu 0

kalBtu 2521 mollbmol 4541

Joulekal 18,41 RK 08,1

lbmol

molx

R

Kx

kal

Btux

J

kalx

Kmol

JR

1

454

8,1252

1

18,4

1

.3143,8

0

RmollbBtu 0.98,1

Latihan Soal


Konversikan satuan-satuan berikut ini

a) 1000 0F= ….. 0C b) 300 0C = ….. 0F c) 1 bar = ….. N/m2 d) 0,5 cP = ….. lb/ft hr.e) 0,5 cP = ….. Ns/m2

f) 4 inch = ….. ft

1.3 Konversi Satuan

Tri Hartono 2007

ENERGI & POWERBtu = 0,252 kcalBtu = 0,293 Watt jamHp = 0,7457 kwatt

HEAT TRANSFER COEFFBtu/hr . ft2 . 0F = 0,00204 W/inc2. 0F

= 4,88 Kg cal/hr. m2. 0C LENGTH, AREA, & VOLUME

ft3 = 7,48 gallon= 0,0283 m3

ft = 0,3048 mGallon = 3,785 literInch = 2,54 cm

= 1/12 ft

Tri Hartono 2007

TEMPERATURE0C = (0F – 32) 0F = + 32

THERMAL CONDUCTIVITYBtu/(hr ft F) = 1,73 W/(m 0C)

VISCOSITYPoise = 1 gr/cm.s

= 0,1 kg/m.scP = 0,01 poisecP = 2,42 lb/ft.hrcP = 1 x 10-3 Ns/m2

WEIGHTLb = 0,4536 kg

9

5)

5

9( C

Tri Hartono 2007

CONSTANTS

Percepatan gravitasi = 32,2 ft/s2

= 4,18 x 108 ft/hr2

Density = 62,5 lb/ft3

SPECIFIC HEAT

1 Btu/(lb F) = 4,186 kJ/(kg 0K)

= 4186 J/(kg 0K)

Kelas 2B Penggantian Kamis 11 Sept 2014 Kelas 2B, penggantian di Rg GS-304


Documents

BAB 1 Satuan-Satuan Dan Konversi