Transcript Fisika Lingkungan : BAB 3 UAP AIR DAN GAS LAIN

UAP AIR
DAN GAS LAIN
Organisme terrestrial hidup didalam
gas medium dengan sebagian
komposisinya nitrogen dan
oksigen, uap air ada dalam jumlah
yang bervariasi, dan gas-gas lain
dalam jumlah yang kecil.
Organisme merubah oksigen,
karbon dioksida, dan uap air sesuai
dengan keadaan disekitar mereka.
Sebagai uap air, roughly 44
kilojoule dibutuhkan untuk
merubah beberapa mol ke keadaan
uap. Ini disebut sebagai kalor laten
dari penguapan. 580 kali yang
dibutuhkan energy untuk merubah
temperature dari 1 mol air ke 10°C.
Oleh karena itu hadir sebuah
enormous sink untuk energy
didalam lingkungan mahluk hidup.
Spesifikasi Konsentrasi Gas
• Hubungan dari
kerapatan atau
konsentrasi dan
jumlah subtansi j
didalam gas adalah:
• Karena fraksi mol j
adalah rasio mol gas j
dengan udara:
Pj 
Cj 
nj
na
njM j

V
Ma j
M j a
• Variasi kerapatan dengan tekanan dan suhu
diberikan oleh hukum boyle-Charles dimana
keadaan bahwa volume tekanannya (P) dan
secara lansung sebanding ke suhu Kelvin(T).
Menggunakan hukum Boyle-Charles kerapatan
molar udara bisa dihitung dari :
• Nilai tengah suhu untuk perhitungan biophysical
adalah 293 K (20 0C)dengan (101,3 kPa).
• Hubungan antara V1T1 tekanan untuk sebuah gas
sempurna adalah :
Pj V  n j RT
• Versi lain dari hukum gas mulia, yaitu Kerapatan
sebuah gas adalah penggandaan massa molekul
untuk sejumlah mol dan dibagi dengan volume
gas. Persamaannya memberikan hubungan
antara tekanan parsial gas dengan
konsentrasinya
Pj 
p j RT
Mj
Uap Air: Kondisi Jenuh
• Keseimbangan tekanan uap yang terbentuk
antara larutan cair dan uap air dalam system
tertutup dikenal sebagai tekanan uap jenuh untuk
sistem partikel.
• Indikasi tekanan uap jenuh ditetapkan sebagai
suhu
• Sebuah hubungan yang cukup akurat untuk
perhitungan lingkungan biofisika:
 A 
Pa  101,3 exp

 8200
• Slope fraksi mol jenuh dengan suhu juga sering
digunakan dalam perhitungan. Hal itu diperoleh
dengan membagi slope fungsi tekanan uap jenuh
dengan tekanan atmosfer. Slope fungsi tekanan
uap jenuh diperoleh dengan membedakan
persamaan
 bT 
es T   a exp 

T  c 
untuk memperoleh:
b c es (T )

(c  T )
untuk memperoleh:
b c e s (T )
 
(c  T )
• Slope dari fraksi mole digambarkan
sebagai s, dan didapat:
s   pa
Kondisi Penjenuhan Parsial
• Penjenuhan parsial dinyatakan dalam
tekanan uap atau fraksi mol lingkungan,
kelembaban relatif, defisit uap air, suhu
titik embun, atau suhu basah
• Tekanan uap lingkungan adalah tekanan
uap air sederhana yang ada pada udara,
sebagai lawan tekanan uap air jenuh.
Kelambaban relatif adalah rasio tekanan
uap lingkungan pada tekanan uap air
jenuh pada suhu udara:
•
e
hr 
a
es Ta 
• Defesit uap adalah perbedaan tekanan uap jenuh
atau fraksi mol antara udara jenuh dan udara
sekitar:
D  es Ta   ea  es Ta 1  hr 
• Suhu titik embun adalah suhu pada udara ketika
didinginkan, tanpa mengubah kadar air atau
tekanan, hanya kejenuhan. Dengan kata lain,
tekanan uap jenuh pada suhu titik embun adalah
sama pada tekanan uap air lingkungan:
es Ta   ea
• Keragaman kelembaban yang penting lainnya
adalah temperatur bola basah, Tw.
• Persamaan untuk suhu bola basah dan suhu bola
kering
c p (Ta  Tw )   Cs (Tw )  Cva  
[es (Tw)  ea ]
Pa
• Dengan
ea  es (Tw )   pa (Ta  Tw )
•
  cp 
disebut dengan konstanta
psychrometer termodinamik.
• Psychrometer merupakan sebuah peralatan berisi
dua termometer. Satu termometer mengukur
temperatur udara dan yang lainnya untuk
mengukur temperatur bola basah
Selain dari persamaan tersebut, untuk menentukan
tekanan uap dari suhu bola basah dan bola kering,
dapat pula dengan menggunakan grafik berikut:
• Tiga kuantititas lain secara umum digunakan oleh
para ahli meteorologi untuk menjelaskan
konsentrasi uap air di udara, yaitu kelembaban
mutlak, rasio campuran dan kelembaban spesifik.
Kelembaban mutlak, juga dikenal sebagai
densitas uap air, adalah massa dari uap air per
unit volume udara.
ea M w
v 
RT
• Rasio campuran r merupakan massa dari uap air
per unit massa dari udara kering. Rasio ini
dihitung dari fraksi mol dari uap air
menggunakan:
0.622 Cva
r
1  Cva
• kelembaban yang spesifik q merupakan massa
uap air dibagi dengan massa dari udara lembab,
dan dihubungkan pada fraksi mol oleh:
0.622 Cva
q
1  0.378Cva
• unit r dan q biasanya dinyatakan dalam g/kg.
Tabel 3.2 membandingkan nilai r dan q dengan
nilai sampel dari kelembaban yang menunjukkan
keragaman di udara.
es (20) ea
(kPa)
(kPa)
Td(C)
Tw (C)
Cva
Pv
(mmol/ (g/m3)
mol)
r
(k/kg)
q
(g/kg)
2.34
9.3
14.0
11.7
7.36
7.31
1.17
8.65
Variasi yang Renggang dan Temporal Dari Uap
Air Atmosfer
• Tekanan uap air cenderung menjadi lebih tinggi
pada siang hari tersebut dari pada malam hari
• kelembaban mendekati satu dan defisit uap air
mendekati nol pada pagi hari. Pada siang hari,
kelembaban sekitar 0.3 dan defisit uap air adalah
2 kPa.
• Semua variasi ini menyebabkan perubahan pada
temperatur, dengan tidak ada perubahan pada
konsentrasi uap air pada udara.
Pendugaan Konsentrasi Uap Air pada
Udara
• Pendugaan tekanan uap air lebih mudah dibuat
dibandingkan dengan pengukuran kelembaban
atmosfer.
• Perubahan massa udara dan adveksi, tekanan
uap air pada udara relatif tetap selama hari
tersebut dan dari hari ke hari.
• Kelembaban tersebut juga memiliki keragaman
yang kecil antara dalam ruangan dan luar
ruangan.