Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1

8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1

1/31

MAKALAH TERMODINAMIKA TEKNIK KIMIA

PEMICU 1

FIRST LAW OF THERMODYNAMICS

Disusun oleh:

Kelomo! 1"

A!#$% P$n&u '1"())(**+),

Fi$nn$ U-omo '1"()../+0",

In& P%$se-$ '1"())(")+2,

M$%-h$ I3$n$ Sin-$uli '1"())(*0/",

R$4i I%5$ni '1"().21)(.,

Sheil$ N$&hi4$ '1"())(*0(.,

De$%-emen Te!ni! Kimi$

F$!ul-$s Te!ni! Uni3e%si-$s In&onesi$

Deo!

/(1)

1


2/31

K$-$ Pen6$n-$%

Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena rahmatNya-

lah penulis dapat menyelesaikan Makalah Termodinamika Teknik Kimia ini tepat waktu. Tim

penulis juga mengucapkan terima kasih kepada !u "ulan se!agai pengajar m$-$ !uli$h

Te%mo&in$mi!$ Te!ni! Kimi$ yang telah mem!im!ing penulis dalam pem!uatan makalah

ini.

Tim penulis mengucapkan terima kasih juga kepada kedua orang tua, teman-teman,

dan pihak-pihak terkait yang telah mem!antu dan mem!eri dukungan dalam penyusunan

makalah ini.

Makalah ini !ertujuan untuk memenuhi -u6$s m$!$l$h emi7u /: Hukum Pertama

Termodinamika m$-$ !uli$h Te%mo&in$mi!$ Te!ni! Kimi$ dan untuk menam!ah ilmu

!agi penulis dan para pem!aca dalam memahami topik terse!ut.

#i akhir kata, tiada gading yang tak retak. Penulis menyadari !ahwa makalah ini

masih jauh dari kata sempurna. $leh karena itu penulis mengharapkan adanya kritik dan

saran yang mem!angun untuk menyempurnakan makalah penulis yang !erikutnya. Penulis

!erharap supaya makalah ini dapat !erman%aat !agi pem!aca yang mem!acanya.

#epok, Maret &'()

Tim Penulis

2


3/31

SOAL PERTAMA

$8, Menu%u- $n&$ #$6$m$n$ sis-em $n6 se&$n6 &i$m$-i Uus &$$- &i$n&$n6 se#$6$i

5$- mu%ni sel$m$ %oses9

$;$#$n:

*at murni adalah +at-+at yang memiliki komposisi kimia yang tetap dan seragam di seluruh

!agiannya seperti air, udara, nitrogen dan kar!ondioksida. *at yang tidak memilikikomposisi kimia yang sama seperti pada campuran minyak dan air !ukan merupakan +at

murni. ampuran dari dua atau le!ih %ase dari !ahan murni masih dise!ut se!agai +at murni

apa!ila campuran terse!ut homogen.

F$se &$%i


4/31

murni, maka air dan es !atu yang terdapat !ersamaan dalam wadah terse!ut dapat dikatakan se!agai

+at murni karena air dan es memiliki si%at dan komposisi yang sama pada setiap %ase-nya.

7dapun air 8li3uid9 dapat mengalami peru!ahan %ase apa!ila suhu dan tekanannya

dinaik: turunkan. Peru!ahan %asa yang mungkin terjadi pada air aki!at pengaruh suhu dan

tekanan adalah mem!eku dan menguap. Peristiwa peru!ahan !entuk suatu +at dari cair ke

padat dise!ut mem!eku, jadi titik !eku adalah suhu pada saat +at cair mulai mem!eku. 7ir

memiliki titik !eku 'o dan akan semakin menurun apa!ila kedalamnya dilarutkan +at

terlarut yang sukar menguap.

#8, =$n-ul$h Uus un-u! melih$- >uml$h 4$se $n6 h$&i%9

$;$#$n:

;ase merupakan keadaan materi yang seragam di seluruh !agiannya, !ukan hanya

dalam komposisi kimianya, melainkan juga dalam keadaan %isiknya. 7ir cair merupakan %ase

tunggal, Kristal adalah %ase tunggal dan dua cairan yang dapat campur secara total

mem!entuk %ase tunggal. Es adalah %ase tunggal 8P


5/31

/ika ( %ase 8P


6/31

yang !ejalan !aik dari udara luar 8gas9 dengan uap air 8gas9 mengaki!atkan

sistem terse!ut dikatakan sudah !ukan +at murni lagi. 0al ini dise!a!kan oleh,

!erga!ungnya +at yang !er!eda !erupa udara luar 8gas9 terhadap sistem terse!ut.

0al ini mengacu pada penjelasan +at murni yaitu campuran dari !e!erapa %ase +at

murni adalah +at murni.

!9 Pada sistem yang ter!entuk terdiri dari B %ase yaitu air 8li3uid9, air 8es !atu :

solid9, serta udara dan uap air 8gas9.

c9 Pada sistem terse!ut telah dise!ut se!agai !ukan +at murni apa!ila !er!icara

se!agai satu kesatuan sistem. Tetapi apa!ila melihat !ahwa sistem terse!ut terdiri

dari +at murni, maka !enar !ahwa sistem terse!ut terdiri dari !er!agai +at murni.

istem terse!ut terdiri dari +at air 8 dalam %ase cair, solid, dan uap9 dan +at udara

luar 8dalam %ase gas9. #imana +at air dan +at udara luar itu masing-masingmerupakan +at murni.

e81 ? e8/, Soim$h mel$n6!$h le#ih >$uh &en6$n menun>u!$n &i$6%$m PT &u$ &imensi

$n6 &i-un>u!$n &i #$;$h ini8 Soim$h meme%lih$-!$n 7$%$ Uus #el$>$% &$n

men$m#$h!$n #$h;$ se-$l$h Uus m$mu men>el$s!$n &i$6%$m P@T se7$%$ umum

&$n !u$li-$-i4 -e%m$su! %oses%oses iso#$%i7 B iso!ho%i! B iso-he%m$l m$!$ Uus h$%us

mene%$!$nn$ &$l$m %oses Lin-$s$n8 L$lu Soim$h meni$!$n &i$6%$m 4$se P@T

P@ &$n PT un-u! $i%8 Soim$h mul$i men6umul!$n le#ih #$n$! &$-$ !u$n-i-$-i4

un-u! &i$li!$si!$n $&$ &i$6%$m 4$se -e%se#u-8 A6$% m$mu men>el$s!$n &i$6%$m

lin-$s$n P ‐V &$n P ‐T un-u! $i% $&$ -e!$n$n $n6 le#ih -in66i &$%i -e!$n$n >enuh

&i!u%$n6i -e!$n$nn$ s$m$i 2( si$ $&$ suhu -e-$ s$m$i u$ $i% -e$- mul$i

-e%#en-u! 'lin-$s$n 1‐/,8 Sel$n>u-n$ $i% -e%se#u- &i$n$s!$n $&$ -e!$n$n -e-$

s$m$i h$%6$ en-$lin$ menin6!$- men>$&i en$m !$li en-$li $i% >enuh $&$ 2( si$

'lin-$s$n /‐2,8 Lin-$s$n P%oses P@ &$n PT un-u! 7$mu%$n -e%&i%i $-$s $i% $i% es &$n

u$ $i% #e%$&$ $&$ !ese-im#$n6$n 4$s$ sel$>u-n$ 7$mu%$n -e%se#u- &i$n$s!$n

$&$ -e!$n$n -e-$ s$m$i es -i&$! l$6i -e%lih$- &$n mem#en-u! 7$mu%$n $i% &$n u$

$i% &$l$m !e$&$$n !ese-im#$n6$n 4$s$ &en6$n !u$li-$s .(8 L$lu 7$mu%$nse-im#$n6 -e%se#u- &i$n$s!$n se#$6$i 7$mu%$n $&$ !ese-im#$n6$n 4$s$ s$m$i

-e!$n$n men7$$i 1( #$% &$n -e%$!hi% suhu 7$mu%$n &iu#$h men>$&i 12( F $&$

-e!$n$n -e-$ s$m$i sesi4i! 3olumn$ men7$$u 28/ !$li sesi4i! 3olum 7$mu%$n

$&$ !e$&$$n $;$l8 =$n-ul$h Uus un-u! &$$- men$n6!$ emi!i%$n Soim$h -e%se#u-

$&$ '481, &$n '48/, -e%m$su! en>el$s$n $n6 meli#$-!$n %oses%oses iso#$%i! B

iso!ho%i! B iso-he%m$l8

6


7/31

$;$#$n:

6ntuk menjelaskan keadaan di atas, diagram yang umum digunakan adalah P-T

di!andingkan P-5. Pada keterangan kondisi pada pemicu air pada tekanan yang le!ih tinggi

dari tekanan jenuh dikurangi tekanannya sampai B' psia pada suhu tetap sampai uap air tepat

mulai ter!entuk 8lintasan (‐&9 dapat digam!arkan dalam kondisi isokhorik, sedangkan pada

saat air terse!ut dipanaskan pada tekanan tetap sampai harga entalpinya meningkat menjadi

enam kali entalpi air jenuh pada B'

psia 8lintasan &‐B9 dapat digam!arkan

dalam kondisi iso!arik. Maka diagram

lintasan adalah se!agai !erikut

• 2intasan (-& Tekanan

diturunkan hingga B' psia

sampai tepat ter!entuk uap

jenuh

– B' psi < &,'F atm

– Tsaturated < &G',BBGFo; < (&(,Bo

– Entalpi < &(A,CB(B !tu:l!m

• 2intasan &-B uhu dinaikan hingga entalpinya mencapai ) kali lipat entalpi awal

– Entalpi < ) H &(A,CB(B !tu:l!m < (B(B,GADA !tu:l!m

– T < GGD,B(C&o; < &C(,AFo

– P < B' psia < &,'F atm

48, D$l$m $li!$si seh$%ih$%i8 Men6$$ es &i !u-u# u-$%$ men7$i% Men6$$ s!$-e%s#is$ melun7u% &en6$n mu&$h melin-$si es &en6$n men66un$!$n se$-i i7es!$-in6

7


8/31

men6$$ !ol$m sh$llo; -i&$! seenuhn$ &iisi &en6$n es sel$m$ musim &in6in $n6

#e%$- &$n $n>$n6 men6$$ &ie%lu!$n ;$!-u le#ih l$m$ un-u! me%e#us -elu% &i

6unun6 Him$l$$ &i#$n&in6!$n &en6$n &i !o-$ $!$%-$ '$&$ s$$- mem$s$! e%$l$-$n

>uml$h $i% -elu% &$n !on&isi em$n$s$n $n6 &i6un$!$n mi%i,8

$;$#$n:

Fenomen$ 18 I7e S!$-e%

;enomena pertama, yaitu %enomena ice skater yang dapat

meluncur diatas es dapat dijelaskan melalui konsep triple point pada

air. Tekanan !adan skater !ertumpukan pada permukaan sepatu ice

skating yang lancip dan menaikkan tekanan pada es. eperti yang

dapat dilihat dari gam!ar disamping, gam!ar terse!ut merupakan

per!esaran saat pisau sepatu ice skater melintasi permukaan es.

#apat diamati !ahwa ter!entuk lapisan air diantara ujung pisau

sepatu ice skater dengan es di!awahnya. Prinsip dasar %ase

1i!!s menyatakan !ahwa ketika tekanan !ertam!ah, maka

akan ter!entuk suatu %asa yang le!ih padat, pada kasus ini ter!entuk air. 2apisan air antara

permukaan sepatu ice skating dan es adalah permukaan yang dilalui skater saat !er skating .0al ini yang menye!a!kan mengapa sepatu ice skating dirancang seperti itu dan jika

terdapat dua pisau pada permukaan sepatu ice skating terse!ut, maka akan le!ih susah untuk

meluncur diatas es.

eperti dapat dilihat pada diagram di!awah ini, suhu triple point air adalah '.'(o,

dan tekanannya F.G) mm 0g 8'.'') atm9. uhu triple point yang mendekati titik !eku airlah

yang menye!a!kan !erat !adan seseorang dapat !ertumpu pada se!ilah pisau dipermukaan

sepatu ice-skating tanpa menye!a!kan es terse!ut mencair:rusak.

8

$m#$% 18 Ilus-%$si Se$-u I7e

S!$-in6

Sum#e%: en8;i!i#oo!s8o%6


9/31

%$4i! 18 %$4i! T%ile Poin- Ai%

Sum#e%: ;;;8s383-8e&u

Fenomen$ /8 Koll$m shallow

;enomena kedua, yaitu %enomena dimana kolam air tidak penuh !erisi es ketika

musim dingin. aat musim dingin ti!a di daerah yang memiliki F musim, !iasanya kolam

kolam dangkal airnya akan mem!eku karena suhu yang amat dingin. Tetapi terdapat

%enomena menarik yang dapat diamati, yaitu tidak seluruh air pada kolam terse!ut mem!eku

menjadi es sehingga kolam dangkal terse!ut tidak terisi penuh dengan es. 0al ini dikarenakan

tekanan dan suhu yang di!utuhkan untuk mem!ekukan air secara keseluruhan !elum tercapai

sehingga masih terdapat !e!erapa air didalamnya. Ketika suhu sudah sangat rendah dan

mencapai titik !eku air, maka ter!entuklah lapisan es yang terse!ar hampir secara merata di

kolam dangkala terse!ut. Tetapi karena luas area yang cukup !esar dan tekanan udara yang

di!utuhkan masih !elum tercapai untuk mem!ekukan seluruh air didalam kolam terse!ut,

maka kolam dangkal terse!ut airnya tidak dapat seluruhnya mem!eku dan jika dilihat di

permukaannya lapisan es terse!ut, terdapat genangan air kolam dangkal terse!ut yang tidak

mem!eku.

Kejadian terse!ut merupakan hasil dari anomali air. Pada +at-+at akan memuai jika

suhunya meningkat dan menyusut jika suhunya menurun, contohnya yaitu naiknya

permukaan air raksa di thermometer ruangan jika suhu ruangan naik. Tetapi kesepakatan

terse!ut tidak !erlaku sepenuhnya untuk air, karena jika suhu air meningkat dari 'o ke Fo

maka air tidak memuai tetapi malah menyusut dan jika suhu air turun dari Fo ke 'o maka

air akan memuai. #an untuk suhu di atas Fo air kem!ali normal dan sesuai kesepakatan di

atas. Perilaku air inilah yang dise!ut anomali air. /adi, apakah hu!ungannya dengan air danauI

/ika suatu +at menyusut maka 4olumenya menjadi le!ih kecil dan massa jenisnya

8Per!andingan massa dan 4olum +at9 menjadi le!ih !esar di!anding ketika +at terse!ut

memuai. #engan demikian massa jenis air ter!esar !erada pada suhu Fo.

ehingga pada danau jika udara dingin menyerang, air permukaan danau menjadi

dingin, air menyusut hingga massa jenisnya menjadi !esar, sedang air di dasar danau masih

hangat dan massa jenisnya le!ih kecil dari air permukaan, karenanya partikel-partikel air di

permukaan turun ke !awah dan partikel-partikel air di dasar danau naik ke atas. Kejadian

9


10/31

terse!ut !erlangsung !olak-!alik karena suhu permukaan terus mendingin, hingga suhu air di

danau !erada pada Fo , pada suhu ini, massa jenis air ter!esar sehingga air di dasar tak

dapat naik lagi ke atas dan tetap !erada di dasar meskipun air permukaan mendingin dan

akhirnya air permukaan danau menjadi !eku, dan tetap !erada di permukaan danau. /ika tidak

ada anomali air ini maka pertukaran partikel akan terus !erlangsung dan danau !eku total.

$m#$% /8 Kol$m $n6 Mem#e!u !e-i!$ Musim Din6in

Sum#e%: h--:BBs-$-8!s8!i&s!li!87omBs-$-i7sB4ilesB/(1/B(/B12/+.2201/1/"0(201".8>6

Fenomen$ 28 Me%e#us -elu% &i 6unun6

;enomena ketiga, yaitu ketika mere!us telur le!ih lama ketika di gunung daripada

ketika di dataran rendah. 0al itu dise!a!kan titik didih air turun seiring dengan menurunnya

tekanan atmos%erik Patm. 1ra%ik di!awah ini merupakan plot !etapa am!iennya suhu dan

penurunan suhu air terhadap ketinggian dengan iklim sedang.

%$4i! /8 %$4i! Suhu Am#ien Ke-in66i$n &$n Teme%$-u% Ai%

10


11/31

Sum#e%: ne;-on8e8$78u!

1ra%ik !erikut juga menunjukkan pengurangan suhu air meningkatkan waktu untuk

mere!us telur dengan ketinggian yang meningkat pula.

%$4i! 28 %$4i! W$!-u $n6 &ie%lu!$n -e%h$&$ Ke-in66i$n

Sum#e%: ne;-on8e8$78u!

Karena titik didih air dipengaruhi tekanan udara, dan tekanan udara dipengaruhi oleh

ketinggian daratan. Makin tinggi letak suatu tempat, makin rendah tekanan udaranya, makin

rendah pula titik didih airnya. /adi, jika di pantai air !ias mendidih pada suhu ('' derajat

celcius, maka di pegunungan 0imalaya seperti puncak gunung E4erest yang ketinggiannya

A.AA& meter di atas permukaan air laut, air mendidih pada suhu D( derajat celcius saja. aat

telur dire!us di E4erest, air untuk mere!us telur mendidih pada D( derajat celcius dan

suhunya akan konstan pada angka terse!ut sampai seluruh air menguap. $leh se!a! itu

di!utuhkan waktu ekstra untuk mere!us telur di gunung karena suhu air mendidih di gunung

tidak sepanas di pantai.

SOAL KEDUA

Semu$ lulus$n -e!ni! !imi$ seh$%usn$ m$mu mem#$7$ -$#el !u!usB s-e$m -$#le

#$i! s$-u%$-e& s-e$m -$#le m$uun sue%he$-e& s-e$m -$#le8 Oleh !$%en$ i-u !elomo!

$n&$ h$%us memel$>$%i em#$7$$n -$#el !u!us &$n $li!$sin$ &$l$m !$susse&e%h$n$8 L$lu -ulis!$n h$sil em#el$>$%$n -e%se#u- un-u! &is$m$i!$n &i &$l$m

11


12/31

!el$s -e%m$su! mem#e%i!$n !omen-$% men6en$i &i$6%$m lin-$s$n $n6 -e%>$&i &$l$m

%oses -e%se#u- &$n in-e%ol$si $n6 &il$!u!$n8 Sel$n>u-n$ #$n&in6!$n nil$i $n6

&ie%oleh mel$lui -$#el &en6$n nil$inil$i $n6 &ihi-un6 &en6$n men66un$!$n !o%el$si

umum 'the generalized correlations, un-u! 3olume mol$% 7$i%$n >enuh &$n e%s$m$$n

An-oine8 el$s!$n 4$se &$l$m su$-u sis-em $n6 men6$n&un6 H/O $&$ !on&isi

#e%i!u- : 2/(oC &$n .) MP$ /((oC &$n 1( MP$ /+(00oF &$n .( si$8

$;$#$n:

Steam table merupakan ta!el yang menunjukkan properties air pada tekanan dan suhu

tertentu. Steam table ter!agi menjadi dua jenis, yaitu saturation table dan superheated table.

Saturation table menyajikan nilai properti untuk kondisi caian dan uap jenuh. Saturation

table ini memiliki dua macam, yaitu ta!el suhu 8temperature table9 karena suhu tercantum

pada kolom pertama, dan ta!el tekanan 8 pressure table9 karena tekanan tercantum pada

kolom pertama. elain suhu dan tekanan, 4aria!el yang terdapat pada ta!el ini antara lain

4olume spesi%ik cairan jenuh 8v f 9, 4olume spesi%ik uap jenuh 8v g 9, dan entalpi 8h9. Pada

saturated table, kita hanya perlu meninjau dari salah satu 4aria!el saja antara suhu atau

tekanan untuk mendapatkan nilai-nilai properti steam lainnya seperti v f, v g , dan h.

5olume spesi%ik dari campuran dua %asa cair-uap dapat diperoleh dengan

menggunakan saturation table. 5olume total campuran adalah jumlah 4olume cairan dan

4olume gas

V =V liq+V vap(2)

5olume spesi%ik rata-ratanya didapat dengan mem!agi 4olume total dengan massa total

campuran

v=V

m=

V liq

m +

V vap

m (3)

Karena %asa cairan merupakan cairan jenuh dan %asa uap merupakan uap jenuh, maka

V liq=mliq v liq dan V vap=mvap vvap , jadi

v=(mliqm )v f +(mvap

m )vg(4)ementara superheated table merupakan ta!el yang menyajikan nilai properti untuk

uap dalam kondisi superheat , yaitu !erada pada !agian kanan-!awah dari garis

kesetim!angan cair-gas. Pada kondisi ini, suatu uap dapat memiliki tekanan yang !er!eda-

12


13/31

!eda pada satu suhu, demikian juga se!aliknya dapat memiliki suhu yang !er!eda-!eda pada

satu tekanan. 6ap ini !iasa dise!ut dengan steam. Pada kolom pertama superheated table

dicantumkan nilai untuk saturated steam kemudian dilanjutkan dengan suhu yang le!ih

tinggi.

aat kita menyelesaikan suatu permasalahaan, !iasanya data yang di!erikan tidak

tepat sama dengan data yang terdapat pada steam table. 6ntuk itu, kita harus melakukan

interpolasi dengan nilai yang !erdekatan dengan data sehingga didapatkan nilai yang akurat.

nterpolasi yang dilakukan adalah interpolasi linear, contohnya kita diminta untuk

menentukan 4olume spesi%ik uap air pada p < (' !ar dan T < &(GJ. uhu &(GJ terdapat di

antara &''J dan &F'J.

p G 1( #$%

T 'C, v 'm2B!6,

&''

/1.

&F'

'.&')'

v G 9

'.&&DG

slope= (0.2275−0.2060 ) m3

/kg(240−200)° C

=(v−0.2060)m3

/kg(215−200 ) ° C

v=0.2141 m3/kg

nterpolasi seperti ini dapat juga dilakukan untuk mencari entalpi, suhu dan tekanan.

a. 320oC dan 5! "Pa

6ntuk menentukan %asa pada soal ini, kita tidak !isa menggunakan diagram P-5

ataupun T-5 karena tidak di!erikan data mengenai 4olume spesi%iknya sehingga untuk

menentukan %asa terse!ut, kita menggunakan steam table. Pada steam ta!le, pertama-tama

kita cari dengan data superheated steam table karena ta!el terse!ut mempunyai derajat

ke!e!asan dua sehingga tekanan dan suhu tidak saling ketergantungan. Superheated steam

table dapat dilihat pada ta!el di!awah. Karena satuan pada soal !er!eda dengan di ta!el

sehingga kita kon4ersi terle!ih dahulu

13


14/31

T$#el 18 T$#le sue%he$-e& s-e$m

Sum#e% : Me7h$ni7$l En6inee%in6 S-$n4o%& Uni3e%si-

Pada ta!el terse!ut terlihat !ahwa untuk tekanan G'' kPa dan suhu (G' o tidak ada

sehingga kita harus meninjau data terse!ut menggunakan saturated steam table. Pada ta!el

terse!ut terlihat !ahwa ada konsidisi dimana pada suhu F&G K tekananannya FCC,C kPa

8 mendekati angka soal9. #apat disimpulkan !ahwa %asa yang terjadi pada kondisi yang

di!erikan adalah kondisi saturated, yaitu cair-uap. =erdasarkan hal terse!ut, plot diagram T-5

dan P-5 yaitu didalam daerah dua %asa 8 liquid –vapor region9 yang mempunyai 4olume

spesi%ik ',BDG) mB: kg.

14


15/31

%$4i! "8 Di$6%$m P@ un-u! $i%

Sum#e%: h--:BB;;;8ohio8e&uBme7h$ni7$lB-he%moBIn-%oBCh$-81)BCh$-e%/$8h-ml

%$4i! .8 Di$6%$m T@ un-u! $i%


15

http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/


16/31

#. 200oC dan $0 "Pa

eperti soal se!elumnya, kita kita !isa menentukan %asanya dari diagram P-5 ataupun

T-5 karena 4olume spesi%iknya !elum diketahui. Pertama, kita tinjau dengan superheated

steam ta!el 8ta!el (9. Karena satuannya !er!eda sehingga kita u!ah dahulu satuan tekanan

dan suhunya

G !ar < G'' kPa < ',G MPa

&'' o < FDB K

#alam ta!le terse!ut, terlihat !ahwa ada kondisi dimana tekanan adalah G'' kPa dan

suhunya adalah FDB K dengan 4olume spesi%iknya adalah mB:kg. sehingga dapat disimpulkan

!ahwa %asanya adalah superheated vapor . 1ra%ik T-5 dan P-5 nya adalah

%$4i! )8 Di$6%$m P@ un-u! $i%


16

http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/


17/31

%$4i! *8 Di$6%$m T@ un-u! $i%


c. 2%0&&o' dan 50 psia

Pertama, untuk menentukan %asanya kita tidak !isa menentukannya dengan diagram

P-5 ataupun T-5 karena 4olume spesi%iknya !elum diketahui sehingga untuk menentukan

%asanya kita tinjau dari suoerheated steam ta!le. Pada ta!le terse!ut, terdapat tekanan untuk

&,G MPa, namun untuk suhunya diatas F'' o sehingga %asanya !ukan superheated.

Kemudian kita tinjau dari saturated steam ta!le. Pada ta!le terse!ut, tekanan tertingginya

adalah ',)FA kPa sehingga kondisi yang di!erikan !ukan merupakan kondisi saturasi. 2alu,

kita tinjau dengan compressed liquid water table. Pada ta!le terse!ut. terdapat kondisi pada

soal dengan 4olume spesi%iknya adalah (,(GG H ('B mB:kg. sehingga dapat disimpulkan %asa

dari kondisi tere!ut adalah compressed liquid . 1ra%ik P-5 dan T-5 nya adalah

17

http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/


18/31

%$4i! +8 Di$6%$m T@ un-u! $i%


%$4i! 08 Di$6%$m P@ un-u! $i%Sum#e%: h--:BB;;;8ohio8e&uBme7h$ni7$lB-he%moBIn-%oBCh$-81)BCh$-e%/$8h-ml

18

http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/


19/31

SOAL KETIA

U$ $i% &en6$n 4$se sue%he$-e& $&$ 1+( si$ &$n .((F &i&in6in!$n $&$ 3olume

!ons-$n s$m$i suhun$ men>$&i /.(JF8 el$s!$nl$h !u$li-$s &$n en-$li 7$mu%$n

$&$ !e$&$$n $!hi% se%-$ -un>u!$nnl$h lin-$s$n %oses $&$ &i$6%$m P@ &$n PT9

$;$#$n:

#iketahui

P( < (A' psia

T( < G'' ;

T& < &G' ; < (&(,(

/awa!

a. Nilai Entalpi campuran

Pada P,T pada keadaan awal digunakan ta!el superheated steam. #idapat entalpi

H 1=1271,2 btu. ( lbm)−1

pada keadaan akhir

P1 V 1

T 1= P2 V 2

T 2

P1

V 1

T 1=

P2

V 2

T 2

180 psia.V

500° F =

P2

V

250° F

P2=90 psia

Pada kondisi T< &G' ; dan P


20/31

!. Nilai Kualitas

x=V −V f

V gf

x=kualitas

Pada keadaan P


21/31

P8psia9

(A'

C'

&G' G'' T8 ;9

SOAL KEEMPAT

Se#u$h -$n6!i e>$l men6$n&un6 1" !6 $i% &$l$m !e$&$$n 7$i% >enuh $&$ /(( oC

$&$ !e$&$$n ini /. 3olume #e%$&$ &$l$m !e$&$$n 7$i% &$n sis$n$ u$8 Sel$n>u-n$

!$lo% &isul$i !e $i% s$m$i -$n6!i h$n$ men6$n&un6 u$ >enuh8 Ten-u!$nl$h 3olume

-$n6!i &$n e%u#$h$n ene%6i &$l$m &$%i $i% 9

$;$#$n:

#iketahui mair < (,F kg

Penyelesaian

Kon&isi 1

< ',DG T < &'' o

/ika dilihat dari steam ta!le 8Ta!le F. Properties o% saturated water and steam9, pada saat T <

&'' o didapatkan

P < (,GGFD MPa 42 < ',''((G)G mB:kg 45 < ',(&D&& m

B:kg

02 < AG&,BC k/:kg 05 < &DC&,( k/:kg

#apat dicari 5spesi%ik total dan entalpi campuran dengan rumus

5spesi%ik total

5 < .45 8(-9.42

5 < ',DG.',(&D&& 8(-',DG9.',''((G)G

5 < ','CGD mB:kg

Entalpi campuran

21


22/31

0( < .h5 8(-9.h2

0( < ',DG.&DC&,( 8(-',DG9.AG&,BC

0( < &B'D,& k/:kg

• Kon&isi / 8Tangki !erisi uap jenuh saja dan 4olume tetap9

45 < ','CGD mB:kg

/ika dilihat dari steam ta!le 8Ta!le F. Properties o% saturated water and steam9

Temp8

9

preasure8Mp

a9

4olume8mB:k

g9

Entalpy8Kj:k

g9

&(' (,C'DF ',('FB &DCD,F

y ','CGD *

&(G &,('GG ','CF)AC &DCC,F

#engan menggunakan interpolasi suhu

T −210

215−210 <

0,0957−0,1043

0,094689−0,1043

T −2105 <

−0,0086−0,009611

T < &(' G.',C

T < &(F,G o

#engan menggunakan interpolasi tekanan

P−1,90742,1055−1,9074 <

0,0957−0,10430,094689−0,1043

P−1,90740,1981 <

−0,0086−0,009611

22


23/31

P < (,C'DF ',(CA(.',C

P < &,'AG)C MPa

#engan menggunakan interpolasi entalpi

H 2−2797,42799,4−2797,4 <

0,0957−0,10430,094689−0,1043

H 2−2797,42 <

−0,0086−0,009611

0& < &DCD,F &.',C

0& < &DCC,& Kj:kg

Menghitung 4olume tangki

5olume air &GL < 42 H mair

5olume air &GL < ',''((G)G H (,F

5olume air &GL < ',''()& mB < (,)& 2

Maka

5olume tangki < ('':&G H 4olume air &GL

5olume tangki < F H (,)&

5olume tangki < ),FA 2

Menghitung massa uap

5olume uap < DG:&G H 5olume air &GL

5olume uap < B H ',''()&

5olume uap < ',''FA) mB

Maka

muap < 5olume uap:45

muap < ',''FA):',(&D&&

23


24/31

muap < ','BA& kg

Menghitung peru!ahan energi dalam

6 < 0 > p4

6 < 80&-0(9 > 8p&.4&-p(.4(9

6 < 8&DCC,&-&B'D,&9 > 8&,'AG)C. ','CGD - (,GGFD. ','CGD 9 H ('B

6 < FC& > G',A&

6 < FF(,(A k/:kg

SOAL KELIMA

$8, i!$ =u Au&i memin-$ N$%>i An&i!$ &$n $&in6 un-u! memel$>$%i &i$6%$m $s$

5$- sel$in $i%8 Ten-u!$nl$h $l$s$n men6$$ &% i7e 'CO/ $&$-, &i6un$!$n un-u!

men>$6$ es !%im -e-$ &in6in &$n #e!u8 un$!$n &i$6%$m PT &$%i CO/ #e%i!u-:

$;$#$n:

24


25/31

#ari

diagram terse!ut

dapat dilihat

!ahwa titik leleh

$& meningkatseiring

peningkatan tekanan. edangkan pada air, titik leleh air !erkurang seiring kenaikan tekanan.

#ari pengamatan terse!ut, dapat dilihat !ahwa air le!ih mudah untuk !ertahan pada %ase

li3uid di!andingkan solid di!andingkan dengan $&. elain itu, dry ice memiliki suhu yang

jauh le!ih rendah daripada air. Kemudian, dry ce juga tidak menghasilkan residu seperti air

yang mencair pada es. ;aktor-%aktor terse!ut menye!a!kan dry ice ideal untuk digunakan

se!agai pendingin es krim.

#8, Se-el$h suhu !%i-i! &$n -e!$n$n !%i-i! 4$!-o% $sen-%i!ω

umum &i6un$!$n

se#$6$i $%$me-e% un-u! men6!o%el$si #es$%$n#es$%$n -e%mo&in$mi!$ $-$u se#$6$icorrelating parameter 8 Menu%u- $n&$ $$ !%i-e%i$ $n6 e%lu &ienuhi su$-u #es$%$n

sehin66$ &$$- &i6un$!$n se#$6$i 7o%%el$-in6 $%$me-e% &$n $$!$hω

-el$h

memenuhi !%i-e%i$ -e%se#u-8 i!$ e%lu hu#un6!$n su$-u sen$;$ &$$- men6i!u-i

%insi !e$&$$n #e%s$m$$n / $%$me-e% &$n %insi !e$&$$n #e%s$m$$n 2 $%$me-e%

#e%i!u- 4un6si &$n $l$s$nn$ men66un$!$n ln P% 3s T% ul$9 Di s$min6 i-u

#$6$im$n$ !onse!uensi suhu 6$s mu%ni le#ih -in66i &$%i suhu !%i-isn$8

$;$#$n:

Correlating Parameter merupakan parameter yang menggam!arkan perhitungansecara kuantitati% dari !e!erapa jenis korelasi, yang menyatakan hu!ungan statistik antara dua

atau le!ih 4aria!el acak atau nilai data yang diamati. 7dapun kriteria dari correlating

parameter sendiri menurut literatur yang kami temukan adalah dapat meningkatan akurasi

dari teorema se!elumnya dan se!agai %aktor koreksi agar mendekati keadaan nyata. ;aktor

asentrik 89 merupakan de4iasi antara tekanan uap jenuh tereduksi suatu %luida dengan

tekanan uap jenuh tereduksi %luida sederhana. ;aktor terse!ut digam!arkan se!agai ukuran

ketidak- spherical-an 8!ulat9 suatu %luida. Karena %aktor asentrik memenuhi kriteria terse!ut,

maka dapat dikatakan %aktor asentrik merupakan salah satu dari orrelating Parameter.

Pada dasarnya prinsip keadaan & parameter merupakan suatu persamaan yangdiperkenalkan oleh /.# 4an der "aals pada tahun (ADB untuk memodi%ikasi persamaan gas

25


26/31

ideal yang nota!enenya merupakan suatu idealisasi dari keadaan yang se!enarnya. Persamaan

ini memuat dua parameter yaitu a dan ! seperti pada persamaan di!awah

P= RT

V −b−

a

V 2

Konstanta a dan ! nilainya positi%, saat nilai-nilai konstanta ini sama dengan nol,

maka persamaan akan kem!ali !eru!ah menjadi persamaan gas ideal. Konstanta a dan !

nilainya !er!eda untuk masing-masing %luida, persamaan ini dapat digunakan untuk

mengkalkulsasi nilai P se!agai %ungsi dari 5 untuk !er!agai nilai T.

=asis untuk teorema prinsip keadaan & parameter !er!unyi

Seluruh fluida, apabila dibandingkan pada temperatur tereduksi (Tr dan

tekanan tereduksi (Pr !ang sama, kira-kira akan memiliki faktor

kompresibilitas !ang nilain!a sama dan semuan!a akan berdeviasi terhadap

sifat gas ideal dengan dera"at !ang hampir sama#

"alaupun teori ini !erlaku hampir pasti untuk %luida sederhana 8argon, kripton, dan

Henon9, nilai de4iasi yang tetap dapat dio!ser4asi apa!ila teori ini di!erlakukan pada %luida

yang le!ih kompleks. 0al inilah yang mendasari diusulkannya suatu parameter ketiga oleh K.

. Pit+er dan kawan-kawan, yaitu parameter !erupa %aktor asentrik (ω) . ;aktor asentrik

untuk spesi kimia murni dide%inisikan dengan mere%erensikan tekanan uapnya karena

logaritma dari tekanan uap dari spesi %luida murni terse!ut kira-kira linear dengan

(:temperatur a!solut.

d log Prsat

d ( 1

T r)=S

7pa!ila teorema dua parameter !erlaku, maka slope nilainya akan sama untuk

semua %luida murni. Pada kenyataannya, setelah dio!ser4asi, hal terse!ut tidak !enar karena

setiap %luida memiliki karakteristik tersendiri terkait nilai -nya yang pada dasarnya menjadi

prinsip mengapa diusulkan adanya parameter ketiga.

26


27/31

$m#$% "8 Ke-i&$!s$m$$n

slope un-u! 5$-5$- $n6 #u!$n 4lui&$ mu%ni se&e%h$n$

=asis untuk teorema prinsip keadaan B parameter !er!unyi

Seluruh fluida dengan nilai ω !ang sama, saat dibangingkan pada nilai Tr dan Pr !ang

sama, akan menghasilkan nilai $ !ang hampir sama, !ang kesemuan!a berdeviasi dari sifat

gas idealdengan dera"at !ang hampit sama#

78, $s !$%#on &io!si&$ mem$su!i i$ $&$ 2 M$ &$n .(( K &en6$n l$>u / !6Bs8 CO/

&i&in6in!$n $&$ -e!$n$n !ons-$n s$$- men6$li% &$l$m i$ &$n suhu CO/ h$%us

men>$&i ".( K8 el$s!$nl$h l$>u $li% 3olume &$n &ensi-$s !$%#on &io!si&$ $&$m$su!$n &$n l$>u $li% 3olume $&$ !elu$%$n i$ &en6$n men66un$!$n e%s$m$$n

6$s i&e$l &$n #$n&in6!$nl$h h$siln$ >i!$ e%hi-un6$n &en6$n 6ene%$li5e& 7o%%el$-ion

un-u! 5 se#$6$i 4$!-o% !om%esi#ili-$s $n6 &iusul!$n oleh Pi-5e% &$n Lee Kesle%

sehin66$ $n&$ &$$- melih$- e%%o% $n6 -e%li#$- &$l$m se-i$ !$sus8

$;$#$n:

(9 Menghitung laju alir 4olume dan densitas masuk menggunakan persamaan gas ideal

PV =RT

P V

= RT

P V

massa

!r

= RT

27

......x 1/s


28/31

P Volume /"aktu

massa/"aktu !r

= RT

Volume"aktu = RT P x massa"aktu x 1 !r

Volume

"aktu =

8,314 m

3 Pa

mol # .500 #

3000 Pa x2000

g

s x

1

44mol /g

Volume

"aktu =62,98m3/s

$= massa

volume

$= massa/"aktuvolume/"aktu

$= 2000g /s

62,98m3/s

$=31,75 g/m3

&9 Menghitung laju alir 4olume keluaran pipa !erdasarkan persamaan gas ideal

PV =RT

=erdasarkan hukum harles 8iso!arik9

V

T =kosta

Maka

V 1

T 1=

V 2

T 2

V 1/"aktu

T 1=

V 2/"aktu

T 2

28

......x 1/s

......x 1/s


29/31

62,98m3/ s

500=

V 2/"aktu

450

V 2

"aktu=56,68m3/s

B9 Menghitung laju alir 4olume masukan dan densitas menggunakan generali%ed

compressibilit! factor correlation

#ari 7ppendiH = halaman )GG !uku Chemical &ngineering Thermod!namics Si'th &dition,

diketahui nilai Tc dan Pc kar!on dioksida.

T%=304,2 # P%=73,83 ¿̄7383 Pa

Maka dapat dihitung nilai Tr dan Pr-nya

Tr= T

T%=

500 #

304,2 # =1,64&1,60

Pr ¿ P

P%=

3000 Pa

7383 Pa=0,4

Pada Tr dan Pr terse!ut, sesuai dengan ta!el E.( halaman ))A

' 0=¿ ',CD(F , '

1=0,033 ' dan ω=0,224

Maka

' =' 0+ω ' 1

' =0,9714+(0,224 x0,0330)

' =0,978

Volume

"aktu =

'RT

P x

massa

"aktu x

1

!r

Volume

"aktu =

0,978.8,314 m

3 Pa

mol # .500 #

3000 Pa x2000

g

s x

1

44mol /g

29


30/31

Volume

"aktu =61,59m3 /s

$= massa/"aktu

volume/"aktu

$= 2000g /s

61,59m3/s

$=32,47 g /m3

F9 Menghitung laju alir 4olume keluaran pipa menggunakan generali%ed compressibilit!

factor correlation

V 1/"aktu

T 1=

V 2/"aktu

T 2

61,59m3/s

500=

V 2/"aktu

450

V 2

"aktu=55,43m3/s

G9 Menghitung error dari setiap kasus

Kasus ( > 2aju alir 4olume masukan

(error=|62,98−61,59|

61,59 )100

(error=2,25

Kasus & > #ensitas masukan

(error=|31,75−32,47|

32,47 )100

(error=2,22

Kasus B > 2aju alir 4olume keluaran

30


31/31

(error=|56,68−55,43|

55,43)100

(error=2,25

Documents

Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1