Jawaban Tugas 6

Jwb Tugas 6 Fisika Instrumentasi

Seorang anak meminum jus buah dengan massa jenis 1,5 kg/l, dengan menggunakan straw (sedotan) berdiameter dalam 0,5 cm. Pada saat ketinggian dari permukaan jus ke ujung atas straw 12 cm, berapa tekanan (hampa, dalam cm Hg gage) di dalam mulut anak itu, jika kecepatan aliran jus di ujung straw 20 cm/det.

Jwb:

Dik: ρ=1,5kgl. =0,5 cm. h=12 cm=0,12 m.

Dit: tekanan di dalam mulut.

Jwb:

Persoalan ini harus didekati dengan cara memandang sistem seperti tabung Toricelli. Hanya saja di sini, tekanan atmosfir diubah menjadi ketinggian dan kecepatan fluida:

Jika 1 atm mampu mengangkat air 10,33 m, maka tekanan atm ini akan mampu mengangkat jus setinggi 10,33/1,5 = 6.887 m. Tekanan atm = 6,89 m jus. Tekanan ini mendorong jus setinggi 0,12 m dan mendorong jus dengan kecepatan 20 cm/s = 0,2 m/s dan melawan tekanan di dalam mulut.

Sekarang ketinggian jus berapa yang dikonversi menjadi kecepatan 20 cm/s? Dari tugas kemarin, ada konversi energipotensial ke kinetik: mgh = ½ mv2.

Atau h=v22g=0,0419,6=0,002 m.

Jadi tekanan di dalam mulut = 6,89 - 0,12 - 0,002 = 6,675 m jus (mutlak)

Jika diukur dengan alat ukur, tekanan di mulut = - 0,122 m jus = - 12,2 cm jus

Tekanan ini sama dengan (1,5 / 13,6) x - 12,2 = - 1,35 cm Hg.

Hubungan antara ketinggian dengan tekanan atmosfir Pa (dalam mAir) adalah

Pa=10,331-0,0065.h2885,256

di mana h = ketinggian dalam meter. Sedangkan hubungan antara titik didih dengan tekanan adalah

log10Pa=A-BC+T

di mana Pa adalah tekanan dalam mm Hg dan T dalam Celcius dan A, B dan C seperti tabel di bawah:

Jika ketinggian kota Bandung 768 meter, berapa titik didih di permukaan air di dalam teko? (Gunakan nilai A, B dan C yang pertama karena kasusnya di bawah 100 oC)

Jwb:

Ketinggian Bandung 768 m berarti Pa=10,331-0,0065.7682885,256=

Pa=10,331-0,0065.7682885,256=9,44 m Air=694.5 mm HgTorr

log(694,5)=8,07131-1730,63(233,426+T)=2,842

1730,63(233,426+T)=8,07131-2,842=5,23

(233,426+T)=1730,635,23=330,9T=97,478 C

 

Jika tinggi air di dalam teko 10 cm, berapa titik didih air di dasar teko?

10 cm Air = 10/13,6 = 0.7353 cm Hg = 7,353 mmHg. Ini berarti tekanan mutlak di dasar teko = 694,5 mmHg + 7,353 mmHg = 701.853 mmHg

Kita masukkan ke dalam persamaan logaritma di atas:

log(701.853)=8,07131-1730,63(233,426+T)=2,8463

1730,63(233,426+T)=8,07131-2,8463=5,225

(233,426+T)=1730,635,225=331,22T=97,795 C

 


Last modified: Wednesday, 18 November 2020, 4:56 PM