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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
5/31
/ika ( %ase 8P
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
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$$n -$#el !u!us &$n $li!$sin$ &$l$m !$susse&e%h$n$8 L$lu -ulis!$n h$sil em#el$>$%$n -e%se#u- un-u! &is$m$i!$n &i &$l$m
11
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
12/31
!el$s -e%m$su! mem#e%i!$n !omen-$% men6en$i &i$6%$m lin-$s$n $n6 -e%>$&i &$l$m
%oses -e%se#u- &$n in-e%ol$si $n6 &il$!u!$n8 Sel$n>u-n$ #$n&in6!$n nil$i $n6
&ie%oleh mel$lui -$#el &en6$n nil$inil$i $n6 &ihi-un6 &en6$n men66un$!$n !o%el$si
umum 'the generalized correlations, un-u! 3olume mol$% 7$i%$n >enuh &$n e%s$m$$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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
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! $i%
Sum#e%: h--:BB;;;8ohio8e&uBme7h$ni7$lB-he%moBIn-%oBCh$-81)BCh$-e%/$8h-ml
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/
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
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! $i%
Sum#e%: h--:BB;;;8ohio8e&uBme7h$ni7$lB-he%moBIn-%oBCh$-81)BCh$-e%/$8h-ml
16
http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
17/31
%$4i! *8 Di$6%$m T@ un-u! $i%
Sum#e%: h--:BB;;;8ohio8e&uBme7h$ni7$lB-he%moBIn-%oBCh$-81)BCh$-e%/$8h-ml
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/
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
18/31
%$4i! +8 Di$6%$m T@ un-u! $i%
Sum#e%: h--:BB;;;8ohio8e&uBme7h$ni7$lB-he%moBIn-%oBCh$-81)BCh$-e%/$8h-ml
%$4i! 08 Di$6%$m P@ un-u! $i%Sum#e%: h--:BB;;;8ohio8e&uBme7h$ni7$lB-he%moBIn-%oBCh$-81)BCh$-e%/$8h-ml
18
http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/http://www.ohio.edu/
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
19/31
SOAL KETIA
U$ $i% &en6$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$&$$n $!hi% se%-$ -un>u!$nnl$h lin-$s$n %oses $&$ &i$6%$m P@ &$n PT9
$;$#$n:
#iketahui
P( < (A' psia
T( < G'' ;
T& < &G' ; < (&(,(
/awa!
a. Nilai Entalpi campuran
Pada P,T pada keadaan awal digunakan ta!el superheated steam. #idapat entalpi
H 1=1271,2 btu. ( lbm)−1
pada keadaan akhir
P1 V 1
T 1= P2 V 2
T 2
P1
V 1
T 1=
P2
V 2
T 2
180 psia.V
500° F =
P2
V
250° F
P2=90 psia
Pada kondisi T< &G' ; dan P
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
20/31
!. Nilai Kualitas
x=V −V f
V gf
x=kualitas
Pada keadaan P
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
21/31
P8psia9
(A'
C'
&G' G'' T8 ;9
SOAL KEEMPAT
Se#u$h -$n6!i e>$l men6$n&un6 1" !6 $i% &$l$m !e$&$$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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
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$$ &% i7e 'CO/ $&$-, &i6un$!$n un-u!
men>$6$ es !%im -e-$ &in6in &$n #e!u8 un$!$n &i$6%$m PT &$%i CO/ #e%i!u-:
$;$#$n:
24
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
25/31
#ari
diagram terse!ut
dapat dilihat
!ahwa titik leleh
$& meningkatseiring
peningkatan tekanan. edangkan pada air, titik leleh air !erkurang seiring kenaikan tekanan.
#ari pengamatan terse!ut, dapat dilihat !ahwa air le!ih mudah untuk !ertahan pada %ase
li3uid di!andingkan solid di!andingkan dengan $&. elain itu, dry ice memiliki suhu yang
jauh le!ih rendah daripada air. Kemudian, dry ce juga tidak menghasilkan residu seperti air
yang mencair pada es. ;aktor-%aktor terse!ut menye!a!kan dry ice ideal untuk digunakan
se!agai pendingin es krim.
#8, Se-el$h suhu !%i-i! &$n -e!$n$n !%i-i! 4$!-o% $sen-%i!ω
umum &i6un$!$n
se#$6$i $%$me-e% un-u! men6!o%el$si #es$%$n#es$%$n -e%mo&in$mi!$ $-$u se#$6$icorrelating parameter 8 Menu%u- $n&$ $$ !%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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
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
8/17/2019 Makalah Termodinamika Pemicu 1 Kelompok 1
31/31
(error=|56,68−55,43|
55,43)100
(error=2,25
Recommended