1.1.What is the value of gc and what are its units in a system in which the second, the foot, and the pound mass are defined as in Sec. 1.2, and the unit of force is the poundal, defined as the force required to give 1(lbm) an acceleration of 1(ft)(s)-2 ?
Answer: Pada Smith & Van Ness telah diketahui nilai gc yaitu:
. Diketahui konversi 1 kgf = 2,20462 lbf dan 1 lbf = 32,1750
.
Sehingga dapat diperoleh nilai gc adalah,
.
1.2 Electric current is the fundamental electrical dimension in SI: its unit is the ampere (A). Determine units for the following quantities, as combinations of fundamental SI units. a. b. c. d. e.
Electric power Electric charge Electric potential difference Electric resistance Electric capacitance
Answer: a. Electric power (P) P = VxI = Volt x Ampere = Watt (W) = Joule/second b. Electric charge (Q) Q = Ixt = Ampere x second = Coulomb (C)
c. Electric potential difference (V) V = IxR = Ampere x Ohm = Volt (V) d. Electric resistance (R) R = V/I = Volt/Ampere = Ohm (Ω) e. Electric capacitance (C) C = Q/V = Coulomb/Volt = Faraday 1.3 Uap cair tekanan jenuh PSatsering direpresentasikan sebagai fungsi temperatur oleh persamaan dalam bentuk:
(
(1)
Di sini, parameter a, b, dan c adalah zat-specific constants.Misalkan diperlukan untuk mewakili P Sat dengan persamaan yang setara: (2)
Tunjukkan bagaimana hubungan parameter dalam dua persamaan tersebut Langkah 1 Tinjau hubungan suhu pada persamaan 1 dan 2 dimana (3) maka persamaan menjadi (4) (5) sehingga diketahui bahwa hubungan kontanta c dengan C adalah Langkah 2 Tinjau hubungan tekanan pada persamaan 1 dan 2 dimana tekanan absolut dari 101.325 Pa ekuivalen dengan tekanan absolut 760 mmHg (torr) sehingga diketahui bahwa :
Langkah 3 Tinjau hubungan log 10P dan lnP e log 10 x 10log P = e log P …(i) substitusikan kedalam persamaan menjadi
Maka diperoleh,
1.4 At what absolute temperature do the Celsius and Fahrenheit temperature scales give the same numerical value? What is the value?
Answer: °C = x °F = y
°C
°F 100
212
32 0
1.5 Pressures up to 3000 bar are measured with a dead-weight gauge. The piston diameter is 4 rnm. What is the approximate mass in kg of the weights required? Diketahui : P = 3000 bar = 3x108Pa = 3x108 N/m2 D = 4 mm = 4x10-3 m g = 9,81 m/s2 Ditanya :massabeban yang dibutuhkandalam kg P = F/A ,berarti F = P . A A = (πD2)/4 = (22/7 . (4x10-3)2)/4 =12,57x10-6m2 F = 3x108 N/m2 .12,57x10-6 m2 = 3771,43 N m = F/g = 3771.43 N / 9,81 m/s2 = 384,44 kg 1.6 Pressures up tp 3000 atm are measured ith a dead-weight gauge. The piston diameter is 0,17 (in). What is the approximate mass in (lb) of weight required?
Diketahui : P = 3000 atm = 3039,75 bar = 3039,75 x 105 N/m2 D = 0,17 in = 0,4316 cm = 0,4318 x 10-2 m Jawab :
lb 1.7 Pembacaan manometer raksa pada suhu 298.15 K (25˚C) ( salah satu ujungnya terbuka ) adalah 56.38 cm. Percepatan gravitasi di tempat itu adalah 9.832 m/s2. Dengan tekanan atmosfer 101.78 kPa. Berapa tekanan absolut pengukuran dalamkPa ? Diketahui berat jenis dari raksa pada suhu 298.15 K adalah 13.534 g /cm3
Jawab : Berdasarkan gambar dibawah, dapat disimpulkan bahwa dalam keadaan seimbang tekanan gas yang diukur sama besarnya dengan jumlah tekanan yang berlawanan arah dengan tekanan gas pengukuran, sehingga : Tekanan gas pengukuran = TekananUdara + TekananHidrostatis Pgas = Pudara + PHidrostatis = 101.78 kPa + ( ρx g x h ) = 101.78 kPa + ( 13,534 kg/m3x 9.832 m/s2x 0.5638 m = 101.78 kPa + 75,052.7732 Pa = 176.8027732 kPa
1.8 Cairan yang mendidih pada temperatur yang relatif rendah biasanya disimpan dalam fase cair pada kondisi di bawah tekanan uapnya. Apabila penyimpanan dilakukan dalam suhu lingkungan, maka tekanan yang diberikan akan cukup besar. n-butene dalam fase cair/sistem uap disimpan dalam tekanan 2.581 bar dengan temperatur 300 K. Penyimpanan skala besar seperti ini (> 50 m3) biasanya menggunakan tangki berbentuk bola. Berikan 2 alasannya! Jawab: n-butene yang disimpan memiliki tekanan sebesar 2581 bar atau sekitar 2547,249 atm. Tekanan tersebut sangatlah besar sehingga perlu digunakan tangki berbentuk bola (spherical tank). Berikut alasan mengapa digunakan tangki berbentuk bola: 1. Tangki yang berbentuk bola sangatlah kuat terhadap tekanan internal maupun eksternal. Ini dikarenakan tangki berbentuk bola memiliki kemampuan distribusi tegangan yang merata secara keseluruhan. Sehingga pada tangki bola tidak memiliki titik kelemahan dalam menahan fluida bertekanan tinggi 2. Tangki yang berbentuk bola memiliki luasan permukan per unit volume yang lebih kecil dari pada bentuk tangki yang lain sehingga jumlah panas yang berpindah dari lingkungan sekitar yang lebih hangat akan lebih kecil dari pada tangki dengan bentuk lain 3. Tangki berbentuk bola memiliki volume terbesar untuk suatu luas permukaan sehingga meminimalisir kebutuhan logam yang diperlukan untuk menahan volumenya. Sehingga akan lebih ekonomis dalam penggunaan tangki bola dibanding tangki berbentuk lain.
1.9 Diketahui : E. H. Amagat melakukan percobaan untuk mengukur besar tekanan dengan sebuah batang dan manometer raksa untuk mengukur tekanan lebih dari 400 bar. Ditanya :Berapaestimasiketinggian manometer raksa? Penyelesaian : Conversion: 1 bar : 105 Pa 1 atm : 101325 Pa 1 atm : 76 cmHg 1 mHg : 100 cmHg
So, the height needed for mercury manometer is around 300.0247 meters. 1.10 An instrument to measure the acceleration of gravity on Mars is constructed of a spring from which is suspended a mass of 0.40 kg. At a place on earth where the local acceleration of gravity is 9.81 m s-2, the spring extends 1.08 cm. When the instrument package is landed on Mars, it radios the information that the spring is extended 0.40 cm. What is the Martian acceleration of gravity? Answer: Diketahui, m = 0.40 kg x1 = 1.08 cm = 0.0108 m x2 = 0.40 cm = 0.0040 m gbumi = 9.81 m s-2 Ditanya, gmars = ...? Jawab, Gaya yang dialami pegas dinyatakan dengan:F = k.x dimana k adalah konstanta pegas. Pertama-tama, hitung k berdasarkan pengukuran di bumi kemuadian gmars berdasarkan pengukuran pegas di Mars. a. Di Bumi Fbumi = Fbumi m.gbumi = k.x1 -2 (0.40 kg) (9.81 m s ) = k (0.0108 m) k
= = 363.3333 N/m
b. Di Mars Fmars (0.40 kg) gmars
= Fmars = k.x2 = (363.3333 N/m) (0.0040 m)
gmars
=
m.gmars
= 3.6333m s-2 So, the Martian acceleration of gravity is 3.6333 m s-2. 1.11 Variasi dari tekanan fluida dibanding dengan tinggi suatu fluida dapat digambarkan melalui persamaan diferensial berikut:
Dalam rumus tersebut, adalah densitas spesifik dan g adalah percepatan gravitasi sekitar. Untuk gas ideal, , dimana M adalah massa molar dan R adalah konstanta gas universal. Dengan menganggap atmosfir sebagai kolom isotermal dari gas ideal pada suhu 283.15 K (10oC), perkirakan tekanan ambient dalam Denver, dengan z=1 (mil) relatif terhadap ketinggian permukaan laut. Untuk udara, anggap M=29 gmol-1; nilai dari R didapat dari App.A. Jawab Didapat,
dan: Maka disubstitusikan menjadi,
Memisahkan variable dan di integral,
Setelah pengintegralan,
P sea: 1 atm R: 82.06 cm3atm/molK
M: 29 gm/mol T: (10+273.15)K
g: 9.8 m/s2 zDenver: 1 mil
PDenver = 0.823 atm PDenver = 0.834 bar 1.12 A 70 W outdoor security light burns, on average, 10 hours a day. A new bulb costs $5.00, and the lifetime is about 1000 hours. If electricity costs $0.10 per kWh, what is the yearly price of "security," per light? Answer: Waktu lampu menyala selama setahun : Bohlam yang dibutuhkan selama setahun:
Biaya yang dihabiskan untuk membeli bohlam selama setahun:
Listrik yang dihabiskan selama setahun:
Biaya yang dihabiskan untuk membayar listrik:
Biaya total yang dikeluarkan selama setahun:
1.13 Sekelompok engineer telah mendarat di bulan dan mereka ingin mengukur massa beberapa batuan. Mereka mempunyai timbangan pegas terkalibrasi untuk membaca pound-mass (lbm) di tempat dimana percepatan gravitasinya adalah 32,186 (ft)(s)-2. Salah satu dari batuan terbaca 18,76 di timbangan. Berapa massanya? Berapa beratnya di bulan? ( Percepatan gravitasi di bulan = 5,32 (ft)(s)2 ) Jawab:
− ,
1.14
=113,498
,
:
.
Verify that the SI unit of kinetic and potential energy is joule.
1.15 Sebuah automobile denganmassa 1250 kg melajudengankecepatan 40m/s. berapaenergikinetis automobile dalamkJ ?Berapabesarkerja yang harusdikeluarkanuntukmembuatnyaberhenti ? Jawab: Massa = 1,250 kg V = 40 m/s Ek= ½x m x v2 = ½ x 1,250 x (40)2 = ½ x 1,250 x 1,600 = 800 x 1,250 = 1,000,000 Joule = 1,000 Kj Jadi, energi yang dibutuhkan untuk berhenti yaitu W = Ek = 1,000 kJ
1.16
Turbin yang berada pada suatu pembangkit listrik diberi tenaga yang berasal
dari air yang jatuh dari ketinggian 50 m. Diasumsikan 91% efisiensi digunakan untuk konservasi dari energi potensial ke energi listrik dan ada 8% energi yang hilang akibat dari transmisi energi. Tentukan kecepatan aliran massa dari air yang dibutuhkan untuk menyalakan lampu 200W?
Diketahui :
Ditanya:
W turbine = 200 W
Berapa mass flow rate yang dibutuhkan untuk
g = 9,8 m/s2
menghasilkan kerja turbin sebesar 200 W ?
∆h = 50 m Loss Power = 8 % Efficiency = 91 %
Jawab :
`
1.17 Diketahui : estimasi konversi beberapa satuan berikut dengan keakuratan ± 10% 1 atm 1 Btu 1 hp 1 inch 1 lbm 1 mil 1 quart 1 yard
= 1 Bar = 1 Kj = 0,75 KW = 2,5 cm = 0,5 kg = 1,6 km = 1 liter =1m
Ditanya :Bagaimana konversi yang tepatberdasarkan table A1 Appendix A? Penyelesaian :
1 atm 1 Btu 1 hp 1 inch 1 lbm 1 mil 1 quart 1 yard
1.18
= 1,01325 Bar = 1,055 Kj = 0,7457 KW = 2,54 cm = 0,4535 kg = 1,609 km = 0,9463 liter = 0,9144 m
Consider the following proposal for a decimal calendar. The fundamental unit is the
decimal year (Yr), equal to the number of conventional (SI) seconds required for the earth to complete a circuit of the sun. Other units are defined in the table below. Develop, where possible, factors for converting decimal calendar units to conventional calendar units. Discuss pros and cons of the proposal.
Decimal Calendar Unit
Symbol
Defenition
Second
Sc
10-6
Minute
Mn
10-5
Hour
Hr
10-4
Day
Dy
10-3
Week
Wk
10-2
Month
Mo
10-1
Year
Yr
Answer : Tahun tidak mungkin menjadi satuan fundamental yang terbaik karena jumlah hari berubah berdasarkan tahun tertentu. Asumsi yang mendekati yaitu :
Asumsi lain yaitu 1 tahun = 12 bulan dan 1 minggu = 7 hari. Maka 1 bulan =
=
.
Decimal Calendar Unit
Faktor Konversi
Sc
10-6 Yr= 31.363200 detik
Mn
10-5 Yr= 313.63200 detik
Hr
10-4 Yr= 3136.3200 detik
Dy
10-3 Yr= 31363.200 detik
Wk
10-2 Yr= 313632.00 detik
Mo
10-1 Yr= 3136320.0 detik
Yr
1 Yr= 31363200 detik
Tabel konversi kalender : Decimal Calendar
Faktor Konversi
Conventional calendar
Unit
unit
Sc
Second
Mn
Minute
Hr
Hour
Dy
Day
Wk
Week
Mo
Month
