Kalkulator Kepadatan Udara

Apa itu kepadatan udara?

Kepadatan udara adalah massa udara yang terkandung dalam volume tertentu, biasanya dinyatakan dalam kilogram per meter kubik (kg/m³). Ini menunjukkan seberapa “berat” udara dan terutama bergantung pada dua besaran: tekanan absolut yang menekan udara dan suhunya. Udara dingin bertekanan tinggi padat, sedangkan udara hangat bertekanan rendah tipis. Di permukaan laut pada kondisi standar, kepadatan udara kering sekitar 1,225 kg/m³.

Kepadatan udara penting dalam penerbangan, meteorologi, balistik, penyetelan mesin, dan desain HVAC. Atmosfer yang lebih padat menghasilkan lebih banyak gaya angkat dan hambatan aerodinamis, memberikan lebih banyak oksigen ke mesin, serta menghantarkan suara dan panas secara berbeda dari udara tipis. Kalkulator ini menghitung kepadatan udara kering langsung dari tekanan dan suhu yang Anda masukkan.

Jika Anda mempelajari bagaimana gas merespons perubahan tekanan dan suhu, Anda mungkin juga menyukai kalkulator hukum Boyle.

Bagaimana cara kerja kalkulator?

Masukkan tekanan absolut udara dan suhunya. Anda dapat memilih satuan untuk setiap kolom (misalnya pascal, atmosfer, °C, °F, atau K), dan kalkulator mengonversi semuanya ke satuan SI secara internal. Kemudian kalkulator membagi tekanan dengan hasil kali konstanta gas spesifik udara kering dan suhu absolut untuk memperoleh kepadatan.

Suhu selalu dikonversi ke kelvin sebelum perhitungan, karena rumus memerlukan suhu absolut. Kalkulator hanya memberikan hasil jika suhu di atas nol absolut.

Rumus

Kepadatan udara kering diperoleh dari hukum gas ideal yang disusun ulang untuk kepadatan:

dengan:
$\rho$ adalah kepadatan udara dalam kilogram per meter kubik (kg/m³),
$p$ adalah tekanan absolut dalam pascal (Pa),
$R_{specific}$ adalah konstanta gas spesifik untuk udara kering, sama dengan 287,05 J/(kg·K),
$T$ adalah suhu absolut dalam kelvin (K).

Untuk mengonversi suhu dalam derajat Celsius ke kelvin, tambahkan 273,15:

Contoh penyelesaian

Contoh 1

Kondisi standar di permukaan laut: tekanan 101325 Pa dan suhu 15 °C (288,15 K).

Ini adalah kepadatan udara standar terkenal yang digunakan dalam aerodinamika.

Contoh 2

Tekanan yang sama 101325 Pa tetapi pada titik beku, 0 °C (273,15 K).

Udara yang lebih dingin terasa jauh lebih padat daripada pada Contoh 1, meskipun tekanannya tidak berubah.

Catatan praktis

• Hanya udara kering: Rumus ini mengasumsikan udara kering. Udara lembap sedikit kurang padat karena uap air lebih ringan daripada nitrogen dan oksigen yang digesernya. Untuk pekerjaan presisi tinggi, diperlukan koreksi kelembapan.
• Tekanan absolut: Selalu gunakan tekanan absolut, bukan tekanan terukur (gauge). Jika Anda memiliki pembacaan terukur, tambahkan tekanan atmosfer setempat sebelum memasukkannya.
• Suhu dalam kelvin: Rumus memerlukan suhu absolut, jadi nilai dalam Celsius atau Fahrenheit dikonversi terlebih dahulu ke kelvin. Nilai kelvin negatif secara fisik mustahil dan ditolak.
• Ketinggian: Saat Anda naik, tekanan dan suhu sama-sama turun, sehingga kepadatan udara berkurang seiring ketinggian. Inilah sebabnya pesawat dan mesin kehilangan performa di ketinggian tinggi.