KFI-1.ppt

7/17/2019 KFI-1.ppt

http://slidepdf.com/reader/full/kfi-1ppt 1/18

KIMIA FISIK I 3 (3-0)

Materi: 1.Sifat-sifat Gas

2.Hukum Pertama (Konsep)

3.Hukum Pertama (Permesinan)4.Termokimia

5.Hukum Kedua (Konsep)

6.Hukum Kedua (Permesinan)

Rujukan:1. tkins! P"#si$a% &"emistr#

2. Gi%'ert . &aste%%an! P"#si$a% &"emistr#

3. isen'er*+ &rot"ers! P"#si$a% &"emistr# ,it"

pp%i$ation to t"e ife S$ien$es

4. aid%er!P"#si$a% &"emistr# ,it" io%o*# pp%i$ation5. /et0 &.! T"eor# and Pro'%ems of P"#si$a%

&"emistr#.

6. ''ott./! an ess H.&! T"eor# and Pro'%ems of

T"ermod#nami$s.

7/17/2019 KFI-1.ppt


TS/S /T

(K7S K/)

KONTROL

TERMODINAMIKA

/ateria% 8asar 9

un*si ter'atas

mpurit# tin**i

/ateria% /a:u9

un*si spesifik

Purit# tin**i

K8S PSS 7G PT/

(S S& K/)

KONTROL

K I N E T I K A

1. a*aimana men*atur aria'e% proses! a*ar suatu

reaksi #an* tidak ter:adi dapat 'er%an*sun*.2. a*aimana men*atur aria'e% proses! a*ar suatu

reaksi #an* rendemen dan "asi%n#a renda" dapat

ditin*katkan.

3. a*aimana men*atur aria'e% proses! a*ar suatu

reaksi dapat ter:adi den*an sin*kat d*n rendemen

dan "asi% #an* 'an#ak.

7/17/2019 KFI-1.ppt


SIFAT-SIFAT GAS

1. u:ud enda 9 padat! $air! *as! dan p%asma

2. Gas9 sekumpu%an mo%eku% #an* se%a%u 'er*eraka$ak! den*an %a:u #an* 'ertam'a" 'i%a su"udinaikkan.

3. Parameter untuk mendefinisikan kedaan Gas 9

a. ;o%ume (;) '. Su"u (T)$. Tekanan (P) d. <um%a" mo% (n)

4. 8i"u'un*kan o%e" pers. keadaan Gas9 P;= n T

;o%ume *as dia'aikan

Tidak ada interaksi antar mo%eku%

8ipenu"i den*an 'aik o%e" "ampir semua *as padasu"u ruan* (255&! 1 atm! pada P>>>! T???)

5. Hukum-"ukum Gas9

a. o#%e (1661)9 P ; = &onst @ soterm

Pada P A! *as rii% men:adi *as idea%

'. &"ar%ess (1BCB) 9 P = &onst T @ sok"or

$. G. ussa$ (1CA2) 9 ; = &onst T @ so'ar d. o#%e - G. ussa$ 9 P ; D T = &onst

e. o*adro 9

Semua *as #an* 'ero%ume sama! :ikadiukur pada T dan P #an* sama! akan 'erisi

:um%a" mo%eku% #an* sama.

a = 6.A23 E 1A23

7/17/2019 KFI-1.ppt


e. o*adro 9 ; = $onst n (pada P!T $onst)

;m! STP = A5&! 1 atm = 22!4

;m! STP = 255&! 1 'ar = 24!BF

f. 8a%ton 9 Pada ;!T #an* sama! tekanan tota%$ampuran *as ada%a" sama den*an :um%a" tekananmasin*-masin* *as.

Ptot = P P P& (P = n TD;)

P = I E Ptot

P = I E Ptot

&onto" soa%9

1. Komposisi udara kerin* 'erdasar 'erat di permukaan

%aut ada%a"9 2 = B5!5J! 2 = 23!2J! dan r = 1!3J.

erapa tekanan parsia% masin*-masin* *as!:ika tekanan

udara ada%a" 1 atm.

2. Suatu $ampuran *as terdiri dari 32A m*ram metana!

1B5 m*ram r! dan 225 m*ram e. Tekanan parsia% e

pada 3AA K ada%a" 66!5 torr. Tentukan o%ume tota% dan

tekanan tota% $ampuran *as terse'ut.

3. Gas idea% pada kondisi isoterma% ditekan se"in**a

o%umen#a 'erkuran* 2!2 dm3. <ika o%ume dan

tekanan ak"ir *as ada%a" 4!65 dm3 dan 3!BC torr.

erapaka" tekanan a,a% *as

7/17/2019 KFI-1.ppt


4. Tentukan P tota% se'ua" tan*ki 5 :ika keda%amn#a

dimasukkan 46 2(255&!1 atm) dan 12 He(255&!1 atm)

5. Komposisi udara kerin* 'erdasar persen mo% di prmukaan

%aut ada%a"9 2 = BC!1J! 2 = 2A!FJ! dan r = 1!AJ. <ika 1 udara (2B5&!1 atm) dipanaskan da%am ruan* 2

sampai 1AC5&! 'erapa tekanan parsia% 2 #an* 'aru

6. Hitun* tekanan #an* diper%ukan untuk men*kompresi 4!2

dm3 *as pada 412 torr men:adi 1!6 dm3 pada kondisi

isoterma%. L'a"%a" tekanan da%am S.

B. Pada tekanan tertentu! 22!4 *as I pada 5AA& di'iarkan

'erekspansi men:adi 4A!C . Hitun* su"u ak"ir *as.

C. Se'ua" se%inder 'erisi 1AAGram *as idea% (/=4A! 2BA&!

2 atm). Ketika dipinda"kan se%indern#a :atu" dan menim 'u%kan se'ua" %ekukan se"in**a ter:di penurunan o%ume!

tetapi katup penutup se%inder tidak mampu mena"an

tekanan %e'i" dari 2 atm se"in**a 1AGr *as 'o$or ke%uar.

a. Hitun* o%ume se%inder se'e%um dan sesuda" ter:atu".

'. i%a katup dapat mena"an peru'a"an tekanan! 'erapa

tekanan se%inder sete%a" :atu".

F. Suatu *as pada 34AK dipanaskan pada P tetap se"in**a

o%umen#a naik 1CJ. erapaka" su"u ak"ir *as

1A. Harus didin*inkan sampai su"u 'erapa a*ar 1 *as idea%pada su"u kamar 'erkuran* o%umen#a men:adi 1AA m.

7/17/2019 KFI-1.ppt


TEKANAN1. Tekanan ada%a" *a#a #an* 'eker:a persatuan %uas.

2. umus 9 P = D = m * = d * = M r 2 h *

= M r 2

P = g h + P udara

3. Satuan9

S = pas$a%! Pa = m-2

1 'ar = 1AA kPa1 atm = 1.A1325 E 1A5 Pa 1 atm = B6A torr

1 atm = B6A mmH*

4. Penentuan9 /anometer arometer

&onto" soa%91. Hitun* tekanan #an* ditim'u%kan o%e" seseoran* #an*

'erat 'adann#a 6AK* pada permukaan tana" saat9

a. men**unakan sepatu #an* %uasn#a 25A $m2

'. men**unakan ice skates #an* %uasn#a 2.A $m2

2. Diving bell mempun#ai ruan* koson* 3m3 pada saatdiatas de$k. erapa o%ume ruan* koson*n#a pada saat

'enda terse'ut di'enamkan seda%am 5Am. 8ensitas air

%aut 1.A25 *ramDm! su"u pada kedua kondisi sama.

p%ikasi:

Tabung udara penyelam menggunakan camp HeO!

"ebagai pengganti N!O!

7/17/2019 KFI-1.ppt


3. Hitun* per'edaan tekanan #an* "arus ditim'u%kan! a*ar

es :us dapat men*a%ir me%a%ui sedotan #an* tin**in#a

2A$m

4. Se'ua" ta'un* #an* o%umen#a 22!4 'erisi 2!A mo%H2 dan 1!A mo% 2 pada 2B3!15K. Hitun* tekanan parsia%

masin*-masin* *as! dan tekanan tota%n#a sete%a" ter:adi

reaksi.

5. Tekanan 'an mo'i% pada keadaan ,inter (su"u -5A&)

ada%a" 24 %'Din2

(1 atm = 14!B %'Din2

). erapaka" tekanan'an pada saat per*antian musim summer (35A&)

T /KL 8 KPT GS

. P; = nT n = mD/

. / = mTDP; mD; = densitas

/ = TDP

&onto" Soa%9

8ensitas suatu *as pada 1.5 atm dan 2BA& ada%a" 3!F *rD

a. erapaka" / *as terse'ut

'. a*aimana rumus mo%eku%n#a 'i%a *as terse'ut terdiri

dari masin*-masin* 5AJ 'erat S dan

7/17/2019 KFI-1.ppt


S U H U

1. Konsep su"u mun$u% dari pen*amatan 'a",a ener*i

dapat men*a%ir dari suatu 'a"an ke 'a"an %ain 'i%asa%in* 'er"u'un*an.

<ika 9 -------? ! maka T ? T

2. Hukum ke Termodinamika9

<ika 'enda setim'an* terma% den*an ! dan "etimb

terma% den*an 'enda &! maka 'enda & :u*a setim'an*

terma% den*an 'enda .

Konsep ini merupakan dasar ditemukann#a Termometer

3. Termometer Gas ; $onstant9

8i*unakan utk menetapkan ska%a su"u termodinamika

Titik tripe% air ditetapkan s'* standar = 2B3.16 K

4. Setiap termometer mempun#ai ska%a #* 'er'eda-'eda

'er*antun* pada indikator su"u #an* di*unakann#a.

/isa%9 ska%a AA& ditetapkan pada saat termometer

di$e%upkan pada es #an* sedan* men$air

ska%a 1AAA& ditetapkan pada saat termometer

di$e%upkan pada air #an* sedan*

mendidi".

7/17/2019 KFI-1.ppt


1. nteraksi ntar /o%eku% (/o%eku% etra%)

a. Ga#a to%ak 9 'aru ada 'i%a mo%eku% 'ersin**un*an

(P ???)

'. Ga#a tarik 9 efektif 'eker:a pada :arak 'e'erapadiameter mo%eku% (P sedan*)

$. Pada P >>> 9 *a#a tarik-to%ak tidak efektif! tidak ada

interaksi antarmo%eku% *as(GS 8)

2. Kompresi Gas

a. Pada P ??? 9 *as idea% %e'i" muda" dikompresikarena tidak ada interaksi antarmo%eku%

'. Pd P sedan*9 *as rii% %e'i" muda" dikompresi karena

*a#a atraktif #an* 'eker:a.

3. aktor Kompresi'i%itas (N)9

N = ;m.PDT N = ;mD;idea%

N = 1 @ Gas idea%

0 O1 @ Gas tidak idea%D*as rii%

4. Kompresi *as 9 se$ara teoritis akan dipero%e" ; = A!

karena *as dian**ap tidak memi%ikio%ume! tetapi se'e%um di$apai = A!

*as akan men*a%ami kondensasi

(%iuifikasi)

#A$ RIIL %N&ATA'

7/17/2019 KFI-1.ppt


SP K/PS GS 8-

( (

N! H!

)m )m

( (

N! H!

)m )m

SP K/PS GS 8-

*AKTOR KOM(RE$I+ILITA$

#A$ IDEAL RIIL

SP K/PS GS 8-RE$(ON KOM(RE$I #A$ IDEALRIIL

,

H! N!

-

. -.. !.. ( %atm'

7/17/2019 KFI-1.ppt


5. Persamaan ;iria%

kspansi dr persamaan Gas dea% den*an memasukkan

pen*aru" tekanan atau o%ume pada *as rii%.

p ;m = T ( 1 Q &Q p2 )

p ;m = T ( 1 D;m &D;2m )

! Q = koefisien iria% kedua

&! &Q = koefisien iria% keti*a

6. nterpretasi isik Persamaan ;iria%

a. a%aupun pers. keadaan *as rii% mun*kin sesuai d*

pers *as idea% 'i%a pA! tetapi semua sifat *as rii% tdk

per%u sama den*an sifat *as idea%.

&onto" 9

ni%ai dNDdp 9 untuk *as idea% =A

untuk *as rii% = Q 2 p&Q

untuk *as rii% pada pA! d0Ddp = Q.

'. Karena koef iria% 'er*antun* pada su"u! mun*kin

ada suatu su"u dimana 0.1 den*an d0Ddp=A!

terutama pada p>>> atau ;m 'esar.

Su"u pada saat d0Ddp=A! 0..1! dise'ut su"u o#%e(T)

&onto"9

Su"u o#%e(T) He = 22!64 K

Su"u o#%e(T) udara = 346!C K = B3!6A&.

7/17/2019 KFI-1.ppt


B. Kompresi Gas &2

a. Pada T ???! p >>> kompresi men*ikuti soterm o#%e.

'. Pada p.T tertentu! soterm o#%e men*a%ami inf%eksi

$. Pen*u%an*an kura isoterm pada su"u #an* %e'i"

renda"! men*aki'atkan *as 'erkondensasi! *as &2

men*a%ami %iuifikasi.

C. Persamaan an der aa%s

a. Ga#a to%ak meno%ak antarmo%eku%! men#e'a'kan o% mo%eku% *as ,a%aupun ke$i% tidak dapat dia'aikan.

/o%eku% *as tidak %a*i 'er*erak 'e'as da%am ,ada"

den*an o%ume ;! tetapi da%am ruan*an #an* %e'i"

ke$i% (; R n')

Se"in**a 9 p ; = nT men:adi p (; R n') = nT

'. Ga#a tarik menarik antarmo%eku% akan men*uran*i

*a#a tum'ukan pada dindin* ,ada" #aitu se'andin*

den*an konsentrasi mo%ar mo%eku% *as (nD;). Karena

p ter*ntun* pada frekuensi tum'ukan d* dindin* dan *a#a tiap tum'ukan! maka tekanan *as rii% 'erkuran*

se'andin* den*an (nD;)2.

Se"in**a 9 p ; = nT men:adi (p an2D2) ; = n T

v.d.Waa! " (# + a$2%v2) (& ' $) = $ T

7/17/2019 KFI-1.ppt


Sistem Krio*enik Su"u #an* 8ipero%e"(O&)

es R air A

es R a&% -16

es kerin* - aseton -CA

oksi*en $air -1C3

udara $air -1F2

nitro*en $air -1F5

P(atm) ;&2(mo%-1!32AK)

8iamati .d.aa%s dea%

1 26.2 26.2 26.3

1A 2.52 2.53 2.63

5A A.54 A.55 A.66

1AA A.AFC A.1A A.26

v.d.Waa! " (# + a%v2*) (&* ' ) = T

v.d.Waa! " (# + a$2%v2) (& ' $) = $ T

7/17/2019 KFI-1.ppt


/0nt01 $0al:

Perkirakan ;m &2 pada 5AAK dan 1AA atm :ika men*ikuti

persamaan .d.aa%s.

a = 3.5F2 2atm mo%-2 ' = 4.26B E 1A-2 mo%-1

2a3ab:

;3m R (' TDp);2m (aDp);m - a'Dp = A

' TDp = A.435A mo%-1

aDp = 3.5F2E1A-2 (mo%-1)2

a'Dp = 1.533E1A-3 (mo%-1)3

;3m R A.435;2m 3.5F2E1A-2;m - 1.533E1A-3 = A

I3 R aI2 'I $ = A

I = A.366

v.d.Waa! " (# + a$2%v2) (& ' $) = $ Tv.d.Waa! " (# + a$2%v2) (& ' $) = $ T

v.d.Waa! " (# + a%v2*) (&* ' ) = T

7/17/2019 KFI-1.ppt


KEHANDALAN (ER$454d46AAL$

8iea%uasi den*an mem'andin*kan isoterm .d.aa%s

den*an eksperimen

P

;

da p den*an 3 "ar*a ;m! ada 'entuk %oop #an* tidakrea%istik.

1. soterm *as idea% dipero%e" pada T??? den*an P>>>

(;m 'esar)

P = TD;m-' - aD;2m

aD;2

m dapat dia'aikan! karena ;m ???! dan ;m-' = ;m se"in**a 9 P = TD;m (GS 8)

2. &airan dan uap(*as) dapat 'erada 'ersama 'i%a *a#a

ko"esi dan efek disposisi sama 'esar! #aitu 'i%a 9

TD;m R ' = aD;2m ('entuk %oop pada isoterm)

7/17/2019 KFI-1.ppt


3. Titik Kritik Gas dapat 8itentukan (T$)

8i'a,a" T$! kura isoterm 'erosi%asi me%a%ui suatu

minimum dan diikuti o%e" suatu maksimum. Pada T$!

kura isoterm mempun#ai titik inf%eksi den*an slope dan

ke%en*kun*ann#a sama den*an

Pada T$ (P$! ;$! dan T$) 9

S%ope = dPDd;m = -TD(;m-')2 2aD;3m = A Ke%en*kun*an = d2PDd;2m = 2TD(;m-')3 R 6aD;4m = A

Hasi% Pen#e%esaian9

;m.$ = 3'

P$ = aD3;2m.$ = aD2B '2

T$ = CP$.;m.$D3 = CaD2B .' N$ = P$.;m.$D.T$ = 3DC = A.3B5

4.Temperatur o#%e :u*a 'erkaitan den*an su"u kritik.

Pers..d.aa%s dapat diu'a" men:adi pers.;iria%

P = TD;m 1D1-';m-1

- aDT.;m

se%ama ';m-1 > 1! maka9

(1-'D;m)-1= 1 'D;m '2D;2m se"in**a9

P = TD;m 1 'D;m ('D;m)2 - aDT;m

P = TD;m 1 ('-aDT) 1D;m ..

v.d.Waa! " (# + a%v2*) (&* ' ) = T

7/17/2019 KFI-1.ppt


Koefisien iria% kedua9 = ' R aDT

Pada su"u o#%e! =A! se"in**a9 T = aD'

Sementara itu9 T$ = CaD2B.'! s"*9 T = 2BDC T$

Titik Kritik e'erapa Gas Gas P$(atm) ;m.$($m3) T$(K) N$ T(K)

He 2.26 5B.C 5.2 A.31 22.6

r 4C.A B5.3 15A.B A.2F 411.6

2 33.5 FA.1 126.2 A.2F 32B.2

&2 B2.F F4.A 3A4.2 A.2B B14.C

A N A L I $ I $ # A $

1. Gas #an* 'ersifat po%utan di in*kun*an spt (H2

S! S2

!

I! H&! H&)! 'isa diana%isis se$ara %an*sun* dan

tidak %an*sun*.

2. na%isis %an*sun* di%akukan den*an peran*kat kit test !

atau detektor *as #an* di"u'un*kan den*an disp%a#

s"in**a real time concentration 'isa %an*sun* diketa"ui.3. na%isis tdk %an*sun*! di%akukan di a'oratorium den*an

metode Spektroskopi atau Kromato*rafi. Gas disamp%in*

d*n adsor'en padat! atau adsor'en $air da%am se'ua"

impinger #an* disedot den*an pompa akum.

4. Gas po%utan di"i%an*kan den*an teknik scrubber ! atau

bioscrubber .

7/17/2019 KFI-1.ppt


(emurnian #a"

Gas dipisa"kan dari $ampurann#a (misa%9 2! A2

dari udara) 'erdasarkan per'edaan sifat fisik-

kimia den*an teknik %iuifikasi.2 murni serin*ka%i dimanfaatkan da%am proses

sintesis kimia #an* tidak men*in*inkan ke"adiran

oksi*en (udara) karena akan men*aki'atkan

oksidasi.

(eman7aatan #a":

&airan superkritik dari *as dimanfaatkan pada

tekno%o*i pemisa"an superkritik (supercritical

liquid separation). &2 superkritik ada%a" $airan

nonpo%ar #an* dapat dimanfaatkan se'a*aipe%arut pen*ekstraksi pada proses separasi di

a'oratorium.

Documents

KFI-1.ppt