Dimensi dan satuan

Dimensi dan satuan

Dimensi adalah  konsep dasar mengenai pengukuran seperti panjang, waktu, massa, suhu, dan sebagainya. cara penulisan suatu besaran dengan menggunakan simbol (lambang) besaran pokok. Sedangkan satuan adalah cara untuk menyatakan dimensi.

Satuan Standar Internasional (SI)

Dalam ilmu teknik, menganut satuan Standar Internasional (SI), yang menggunakan prefiks atau awalan untuk satuannya, yang dibakukan sebagai berikut :

Kuantitas Fisis	Nama Satuan Dasar	Simbol Satuan
Panjang	Meter	m
Massa	Kilogram	kg
Waktu	Sekon	s
Suhu	Kelvin	K
Jumblah senyawa	mol	Mol

Satuan Turunan SI

Satuan alternatif

Waktu	Menit, jam, hari, tahun	s,h,d,y
Suhu	Derajat celcius	℃
Volume	Liter ( )	L
Massa	Tone, ton (mg), gram	T,g

Satuan Sistem American Engineering

Kuantitas fisis	Nama satuan	Simbol satuan
Panjang	Kaki	Ft
Massa	Lb (massa)
Gaya	Lb (gaya)
Waktu	Sekon, jam	S, hr
Suhu	Derajat rankine	⸰R

Satuan Turunan

Tabel Awalan SI

Konversi satuan dan faktor konversi

Faktor konversi adalah mengalikan semua angka dan satuan terkait dengan rasio tanpa dimensi

Contoh :

Jika sebuah pesawat terbang dengan kecepatan dua kali kecepatan suara (asumsi kecepata suara adalah 1100 ft/s) berapa kecepatan dalam mil per jam?

Latihan :
Ubahlah 400 in.3/hari ke dalam cm3/min Konversi satuan SI lebih sederhana dari pada konversi dalam sistem American Engineerig, untuk membandingkannya dapat menggunakan hukum Newton

F = C m a

F = gaya (force)

C = sebuah konstanta yang nilai dan satuannya tergantung pada nilai dan satuan yang dipilih untuk F, m, dan a

Dalam satuan American Engineering faktor konversi juga dibutuhkan, tetapi dengan beberapa batasan. Jika sebuah massa 1 lb massa dipercepat pada g ft/s2, g adalah percepatan gravitasi 32,2 ft/s2 (tergantung lokasi massa tersebut), kita dapat membuat gaya menjadi 1 lb gaya dengan memilih nilai numerik dan satuan yang tepat untuk C

Nilai numerik 1/32,174 dipilih untuk nilai numerik konstanta tersebut karena 32,174 adalah nilai numerik percepatan gravitasi rata-rata (g) pada permukaan laut pada garis lintang 45° jika g dinyatakan dalam ft/s2

Pembagian dengan  menghasilkan hasil yang tepat sama dengan pembagian dengan C dalam hukum Newton. Nilai numerik 1 massa lb sama dengan nilai numerik 1 jika rasio g/  = 1

Misalnya :

100 lb air mengalir melalui pipa pada kecepatan 10,0 ft/s. Berapa energi kinetik air ini dalam (ft lbf) ?

Penyelesaian :

Asumsi bahwa 100 lb air berarti massa air tersebut.

Konsistensi dimensional

·         Persamaan harus konsisten secara dimensional.

·         Setiap unsur dalam sebuah persamaan harus memiliki dimensi dan satuan bersih yang sama dengan unsur lain yang ditambahkan atau disamakan.

·         Pertimbangan dimensional dapat digunakan untuk membantu mengidentifikasi dimensi dan satuan unsurunsur atau kuantitas dalam sebuah persamaan

·         Diilustrasikan :

Konstanta a harus mempunyai satuan (tekanan) (volume)2. Dan konstanta b harus mempunyai satuan yang sama seperti V Satuan mol

·         Mol adalah jumlah tertentu dari molekul , atom, elektron, atau partikel spesifik lainnya – Kata mol muncul setelah diperkenalkan oleh William Ostwald pada tahun 1896 yang berarti tumpukan atau gundukan

·         Komite International 1969 pada berat dan pengukuran “mol adalah banyaknya suatu zat yang mengandung unsur dasar sebanyak atom yang terdapat dalam 0,012 kg karbon 12”. Unsur dasar tersebut dapat berupa atom, molekul, ion, atau partikelpartikel lain

·         Dalam SI satu mol tersusun dari 6,02 x 1023 molekul

·         Lb mol terdiri dari 6,02 x 1023 x 453,6 molekul

Contoh :

Jika sebuah ember berisi 2,00 lb NaOH (berat molekul = 40,0). Hitung :

a)      Lb mol NaOH terdapat didalamnya?

b)     Gram mol NaOH terdapat didalamnya?

Densitas

·         Densitas adalah rasio massa per satuan volume

·         Densitas zat cair dan padat tidak berubah secara signifikan pada kondisi biasa terhadap tekanan, tetapi berubah terhadap suhu

  

                            

Gambar Densitas H2O dan NH3 cair                                              Gambar Densitas campuran etil alkohol

sebagai fungsi suhu                                                                             dan air sebagai fungsi dari komposisi

Berat jenis

·         Berat jenis biasanya dianggap sebagai sebuah rasio tanpa dimensi

·         Berat jenis adalah rasio dari dua densitas, densitas yang diinginkan A terhadap densitas zat referensi yang masing-masing memiliki satuan yang berhubungan

 

·         Sp gr (berat jenis) :     

·         Zat referensi untuk zat cair dan padat biasanya adalah air

·         Berat jenis gas sering diarahkan ke udara, mungkin juga diarahkan ke gas lain

·         Untuk perhitungan lebih tepat disertakan suhu :

Artinya : berat jenis ketika larutan pada suhu 20°

·         Jika suhu berat jenis yang disebutkan tidak diketahui asumsikan suhu ruang dan 4°C, karena densitas air pada 4°C sangat dekat dengan 1,000 g/cm3

·         Pada sistem SI nilai numerik berat jenis dan densitas pada dasarnya sama

·         Pada sistem American Engineering nilai numerik berat jenis dan densitas tidak sama. Densitas dinyatakan dalam lb/ft^3 dan densitas air kira-kira 62,4 lb/ft^3

·         Dalam industri perminyakan berat jenis produk minyak biasanya dilaporkan dalam sebuah skala hidrometer yang disebut °API

·         Volume dan densitas produk-produk minyak bervariasi terhadap suhu

·         Industri perminyakan telah menetapkan 60°F sebagai suhu standar untuk volume dan API (gravitasi)

Contoh :

Jika dibromopentana (DBP) mempunyi berat jenis 1,57 berapakah densitasnya dalam :

a)      g/cm3

b)      Lbm/ft3

c)      Kg/m3

Penyelesaian :

Contoh :
Dalam proses produksi suatu obat yang memiliki berat molekul 192, aliran keluar dari reaktor mengair pada laju 10,3 L/min. Konsentrasi obat 41,2% (dalam air), dan berat jenis larutan tersebut 1,025. Hitunglah konsentrasi obat tersebut (dalam kg/L) dalam aliran keluar, dan kecepatan alirnya dalam kg mol/min

·         Untuk mendapatkan massa per volume (densitas) dari data yang diberikan yaitu dalam massa per masaa maka gunakan berat jenis larutan

·         Untuk mendapatkan laju alir, kita mengambil basis 1 menit

Volume spesifik

·         Volume spesifik (specific volume) adalah kebalikan dari densitas, yaitu volume per satuan massa atau satuan jumlah materi

Konsentrasi

Konsentrasi adalah jumlah zat terlarut per jumlah tertentu pelarut atau larutan, dalam sebuah campuran yang terdiri dari dua atau lebih komponen, misalnya :

·         Massa per satuan volume : lbm terlarut/ft3, g terlarut/L, lbm terlarut/bbl, kg terlarut/m3

·         Mol per satuan volume : lb mol terlarut/ft3, g mol
terlarut/L, g mol terlarut/cm3

·         Untuk menyatakan konsentrasi yang sangat encer :

Ø  Bagian per satu juta/parts per million (ppm)
Ø  Bagian per satu miliar/parts per billion (ppb)

Ø  Ppm ekivalen dengan fraksi berat untuk zat padat dan cair karena jumlah materi total jauh lebih besar daripada jumlah zat terlarut
Ø  Ppm adalah fraksi mol untuk gas

Contoh penggunaan ppm

Berdasar OSHA yang sekarang, batasan 8 jam untuk HCN dalam udara adalah 10 ppm. Dosis HCN dalam udara yang mematikan adalah 300 mg/kg udara pada suhu kamar.

a.       Berapa mg HCN/kg udara 10 ppm?

b.      Berapa fraksi dari dosis yang mematikan, dosis sebesar 10 ppm?

download file lengkapnya di: Download