Volume spesifik adalah konsep dasar yang akan sering Anda temui dalam studi teknik. Ini mungkin terlihat sederhana, tetapi memainkan peran penting dalam berbagai bidang, termasuk termodinamika dan mekanika fluida.
Definisi Volume Spesifik
Volume spesifik didefinisikan sebagai jumlah meter kubik yang ditempati oleh satu kilogram materi. Ini adalah rasio volume material terhadap massanya, yang sama dengan kebalikan dari densitasnya. Dengan kata lain, volume spesifik berbanding terbalik dengan kepadatan. Volume spesifik dapat dihitung atau diukur untuk semua jenis materi, tetapi paling sering digunakan dalam perhitungan yang melibatkan gas.
Satuan standar untuk volume spesifik adalah meter kubik per kilogram (m3/kg), meskipun dapat dinyatakan dalam satuan mililiter per gram (mL/g) atau kaki kubik per pon (ft3/lb).
Baca Juga: Jenis Fluida yang harus kamu pahami
Intrinsik dan Intensif
Bagian “spesifik” dari volume tertentu berarti dinyatakan dalam satuan massa. Ini adalah sifat intrinsik materi, yang berarti tidak bergantung pada ukuran sampel. Demikian pula, volume spesifik adalah sifat intensif materi yang tidak terpengaruh oleh seberapa banyak zat yang ada atau di mana sampel diambil.
Baca Juga: Massa Jenis Fluida yang harus kamu ketahui
Rumus Volume Spesifik
Ada tiga rumus umum yang digunakan untuk menghitung volume spesifik (ν):
- ν = V / m di mana V adalah volume dan m adalah massa
- ν = 1 / ρ = ρ-1 di mana ρ adalah massa jenis
- ν = RT / PM = RT / P di mana R adalah konstanta gas ideal, T adalah suhu, P adalah tekanan, dan M adalah molaritas
Persamaan kedua biasanya diterapkan pada cairan dan padatan karena mereka relatif tidak dapat dimampatkan. Persamaan ini dapat digunakan ketika berurusan dengan gas, tetapi densitas gas (dan volume spesifiknya) dapat berubah secara dramatis dengan sedikit kenaikan atau penurunan suhu. Persamaan ketiga hanya berlaku untuk gas ideal atau gas nyata pada suhu dan tekanan yang relatif rendah yang mendekati gas ideal.
Tabel Nilai Volume Spesifik Umum
Para insinyur dan ilmuwan biasanya merujuk ke tabel nilai volume spesifik. Nilai-nilai representatif ini adalah untuk suhu dan tekanan standar (STP), yaitu suhu 0 °C (273,15 K, 32 °F) dan tekanan 1 atm.
| Zat | Densitas | Volume Spesifik |
| (kg/m3) | (m3/kg) | |
| Air | 1.225 | 0.78 |
| Ice | 916.7 | 0.00109 |
| Water (liquid) | 1000 | 0.00100 |
| Salt Water | 1030 | 0.00097 |
| Mercury | 13546 | 0.00007 |
| R-22* | 3.66 | 0.273 |
| Ammonia | 0.769 | 1.30 |
| Carbon dioxide | 1.977 | 0.506 |
| Chlorine | 2.994 | 0.334 |
| Hydrogen | 0.0899 | 11.12 |
| Methane | 0.717 | 1.39 |
| Nitrogen | 1.25 | 0.799 |
| Steam* | 0.804 | 1.24 |
Karena bahan tidak selalu berada dalam kondisi standar, ada juga tabel untuk bahan yang mencantumkan nilai volume tertentu pada kisaran suhu dan tekanan. Anda dapat menemukan tabel terperinci untuk udara dan uap.
Penggunaan Volume Spesifik
Volume spesifik paling sering digunakan dalam bidang teknik dan perhitungan termodinamika untuk fisika dan kimia. Hal ini digunakan untuk membuat prediksi tentang perilaku gas ketika kondisi berubah.
Pertimbangkan sebuah ruang kedap udara yang berisi sejumlah molekul:
- Jika ruang mengembang sementara jumlah molekul tetap konstan, densitas gas menurun dan volume spesifik meningkat.
- Jika ruang mengerut sementara jumlah molekul tetap konstan, kerapatan gas meningkat dan volume spesifik menurun.
- Jika volume ruang dipertahankan konstan sementara beberapa molekul dihilangkan, densitas menurun dan volume spesifik meningkat.
- Jika volume ruang dipertahankan konstan sementara molekul baru ditambahkan, densitas meningkat dan volume spesifik menurun.
- Jika densitas berlipat ganda, volume spesifiknya berkurang setengahnya.
- Jika volume spesifik berlipat ganda, densitas akan berkurang setengahnya.
Baca Juga: Definisi dan Faktor yang mempengaruhi densitas air
Volume Spesifik dan Berat Jenis
Jika volume spesifik dua zat diketahui, informasi ini dapat digunakan untuk menghitung dan membandingkan kepadatannya. Membandingkan densitas akan menghasilkan nilai berat jenis. Salah satu aplikasi dari berat jenis adalah untuk memprediksi apakah suatu zat akan mengapung atau tenggelam ketika diletakkan di atas zat lain.
Sebagai contoh, jika zat A memiliki volume spesifik 0,358 cm3 /g dan zat B memiliki volume spesifik 0,374 cm3 /g, dengan mengambil kebalikan dari masing-masing nilai akan menghasilkan kepadatan. Dengan demikian, densitas A adalah 2,79 g/cm3 dan densitas B adalah 2,67 g/cm3. Berat jenis, membandingkan densitas A dengan B adalah 1,04 atau berat jenis B dibandingkan dengan A adalah 0,95. A lebih padat daripada B, sehingga A akan tenggelam ke dalam B atau B akan mengapung di atas A.
Tekanan sebuah sampel uap diketahui sebesar 2500 lbf/in2 pada suhu 1960 Rankine. Jika konstanta gas adalah 0,596, berapakah volume spesifik uap tersebut?
- ν = RT / P
- ν = (0,596) (1960) / (2500) = 0,467 in3 / lb
Baca Juga: Definisi, Arti, dan Perhitungan Viskositas
Aplikasi Volume Spesifik dalam Teknik
Dalam bidang teknik yang luas, volume spesifik memainkan peran utama dalam berbagai bidang. Para insinyur menggunakan konsep ini untuk melakukan perhitungan utama, menganalisis mekanisme, dan mendesain sistem yang efisien.
Bagaimana Insinyur Menggunakan Aplikasi Volume Spesifik?
Dalam dunia teknik, Anda akan menemukan aplikasi volume spesifik dalam spektrum bidang yang luas, mulai dari termodinamika tradisional hingga ilmu material. Selain itu, dengan munculnya teknologi, penggunaan prinsip-prinsip dasar tersebut telah berkembang, memberikan pemahaman yang rinci dan akurat kepada para insinyur tentang sistem dan proses.
Salah satu cara utama para insinyur menggunakan volume spesifik adalah dalam perhitungan kompresibilitas dalam gas dan material. Hal ini sangat berguna ketika berurusan dengan gas di bawah tekanan tinggi. Volume spesifik membantu para insinyur memahami dan mengantisipasi perubahan dalam gas atau material ketika mengalami perubahan suhu atau tekanan.
Baca Juga: Denifisi, Pengukuran, dan Satuan Suhu
Volume spesifik juga digunakan dalam studi dan perhitungan sifat elastis bahan dalam mekanika terapan. Hal ini membantu dalam mengetahui seberapa besar bahan dapat meregang atau memampat di bawah gaya yang diberikan.
Dalam mekanika fluida dan termodinamika, volume spesifik adalah komponen kunci dalam memahami perilaku dan hubungan antara tekanan, volume, dan perubahan suhu. Pengetahuan ini dapat menginformasikan keputusan desain untuk sistem seperti boiler, kondensor, dan turbin di pembangkit listrik. Selain itu, memahami volume spesifik memungkinkan para insinyur untuk memperkirakan pekerjaan yang dilakukan dalam proses termodinamika. Mereka dapat memprediksi bagaimana variabel yang berbeda – tekanan, suhu, dan volume – berperilaku dalam berbagai kondisi, sehingga dapat merancang sistem mekanis yang lebih efisien.
Baca Juga: Faktor yang mempengaruhi tekanan
Kesimpulan
dari artikel yang telah kami paparkan diatas, yaitu “Definisi, Perhitungan, dan Contoh Volume Spesifik”, dapat ditarik kesimpulan bahwa volume spesifik adalah:
- Volume spesifik adalah konsep dasar yang akan sering Anda temui dalam studi teknik. Ini mungkin terlihat sederhana, tetapi memainkan peran penting dalam berbagai bidang, termasuk termodinamika dan mekanika fluida.
- Volume spesifik didefinisikan sebagai jumlah meter kubik yang ditempati oleh satu kilogram materi. Ini adalah rasio volume material terhadap massanya, yang sama dengan kebalikan dari densitasnya.
- Jika volume spesifik dua zat diketahui, informasi ini dapat digunakan untuk menghitung dan membandingkan kepadatannya. Membandingkan densitas akan menghasilkan nilai berat jenis. Salah satu aplikasi dari berat jenis adalah untuk memprediksi apakah suatu zat akan mengapung atau tenggelam ketika diletakkan di atas zat lain.
Referensi: www.thoughtco.com | www.studysmarter.co.uk
