On Atmo not Gitmo

by barracobarner

Ada 5 layer utama, dari paling bawah ke atas….kita sebut layer 1-5.

1. troposphere 0-12km
2. stratosphere 12-50km, ozone ada di sini 15–35 km (9.3–21.7 mi; 49,000–115,000 ft), 2-8 ppm, 90% ozone di sini
3. mesosphere 50-80km, ionosphere yg punya bbrp layer sekitar 50-1000km
layer-ionosfir
4. thermosphere 80-700km
5. exosphere > 700km

international space station dan space shuttle mengorbit di 350-400 km yakni F-layer (200km->500km) (aka appleton layer)

bicara atmo tentu perlu bicara properti fisiknya 1) tekanan dan ketebalan, 2) suhu dan sos, 3) kepadatan dan massa.
lalu ada lagi properti optik 1) scattering, 2) penyerapan gelombang EM, 3) index refraksi
hal lain yg menarik adalah sirkulasi atmosfir vs sirkulasi lautan..

skrg bhs soal tekanan, lanjut ke tekanan atmo.
dari defnisi dulu tkn atmo: force yg diapply ke unit area oleh: berat udara di atas permukaan ybs (titik pengukuran) di atmosfir.
tkn atmo: berat total dari udara di atas satuan luas dari/yg-mana-berada titik pengukuran thd tekanan tsb.
tkn udara bervarasi bergantung pd lokasi dan cuaca.
kdg nilai tekanan nya bs diapprox dg tekanan hidrostatik oleh berat udara di atas titik pengukuran. dr katanya hidrostatik artinya cairan/fluid yg tdk bergerak.
tekanan hidrostatik artinya teknanan pada fluida yg diam…tapi oleh siapa? kan tkn atmo itu oleh berat udara…ini oleh??
utk tentukan tekanan pada setiap titik dlm fluida bs dari persamaan bernoulli.
jadi gmn nih: tkn atmo bs didekati dg hydrostatic pressure (yg adlh teknn pd any titik di fluida) yg disebabkan oleh berat udara di atas titik pengukuran.
pd setiap bidang: bagian yg tknn rendah itu, di bagian atasnya, punya massa atmo lebih kecil
sedangkan bag yg tknan lebih tinggi punya massa atmo lebih besar di bagian atasnya.
dg demikian dg ningkatknya ketinggian maka massa atmo jg lebih rendah maka tknan atmo juga makin rendah. kita ingat utk gas ideal: PV = nRT, ada komponen massa kah? n kan jumlah tuh…
ada yg namaya atmospheric pressure pd sea level = SAP standard atmospheric pressure adlh satuan tekanan yg setara dg seratus ribu lebih pascal yg setara dg 14.7 psi, laporan teknanan barometric meteorologikal biasanya dlm ukuran hecto pascal (ratusan pascal), psi adlh pound per sq-inch…sedangkan pascal itu N per sq-m. N sendiri adlh satuan turunan dari kg-m/sq-detik.

total massa atmo adlh 5.148*10^18 yg jk keseluruhannya punya kepadatan uniform dari atas perm laut maka akan berhenti mendadak pd ketinggian 27900 kaki = 8.5km. jelasnya 50% <5.6km=18rb ft (puncak everest 8.848km = 29.029 ft), 90% < 16km=52rb ft, dan 99.99997% < 100 km = 330rb kaki = garis batas ruang angkasa…
tp riilnya dia berkurang scr exponensial bergantung ketinggian, turun setengah tiap kali meninggi 5.6km = 18rb kaki atau setara dg faktor 1/e (e=2.71828) setiap 7.64km=25.1rb kaki, tp utk lebih presisinya perlu menggunakan persamaan yg berbeda (cust/modded) di tiap layer memperhitungkan perubahan temperatur, komposisi molekul, radiasi matahari, dan gravitasi.
airliners kemersil biasanya 10km=33rb kaki dan 13km=43rb kaki krn rho aka thinner air improves fuel economy, sedangkan balon cuaca bisa 30.4km=100rb kaki dan lebih tinggi lagi…pesawat berawak, rocket-powered, tertinggi adlh x-15 yg mencapai 108km=354.3rb ft di 1963. melebihi ketinggian 100km=62.1mi itu dianggap spaceflight. ada pernyataan menarik: 67 pilot tes angkatan udara bawa x-15 flight 191 meledak di ketinggian 60rb kaki = 18km dan puingnya terberai sampai 50 sq-miles = 130 sq km.

mengenai kepadatan, doa = rho adlh massa per unit volum dari atmo. spt halnya teknan atmo, seiring dg ketinggian maka kepadatan jg berkurang. juga dipengaruhi oleh variasi di temp & humidty.
pd sea level & 15 C = 1.225 kg/cub-m.
kepadatan udara yg kering bs menggunakan hukum gas ideal yg menghasilkan rho = P / Rs*T dimana P = teknn absolut dan Rs = konstanta gas spesifik utk udara kering = 287.058 J/kg.K yg sedikit bervariasi beradasar komposisi molekuler udara suatu lokasi. (konstanta gas ada yg spesifik dan universal)
pd STP, 0 C dan 100 kPa, kepadatan udara adlh 1.2754 kg/cub-m.
pd 20 C dan 101.325 kPa = 1.2041 kg/cub-m
dlm hubungannya dg altitude (dan dlm troposphere smp 12km):
T = To – L*h dimana h = alt, L = temp lapse rate = 0.0065 K/m, To = sea level std temp = 288.15K
p = po (1 – L*h/To) ^ (gM/RL) dimana po = sea level std atmo pressure = 101.325 kPa, g = 9.80665 m/sq-dtk, M = molar mass of dry air = 0.0289644 kg/mol, R = ideal/universal gas constant = 8.31447 J/mol*K
dan kepadatan dihitung dari bentuk molar dari hukum gas ideal:
rho = p*M/R*T = (abs pressure in Pa) * (molar mass) / (ideal gas constant) * (abs temp)

Advertisements