thermodynamics - energy balance steady and non-steady
TRANSCRIPT
-
7/25/2019 Thermodynamics - Energy Balance Steady and Non-Steady
1/16
1
MAKALAH PEMICU II
NERACA ENERGI SISTEM TUNAK DAN TAK TUNAK
KELOMPOK L
KELOMPOK L
Aditya Kristianto 1206249681
Devi 1206243601
Didik Sudarsono 1206242555
Irpan Friyadi 1206249076
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS INDONESIA
11 MARET 2014
-
7/25/2019 Thermodynamics - Energy Balance Steady and Non-Steady
2/16
2
First problem
Internal energy and enthalpy are two thermodynamic quantities or variables that are used in energy
balace equations. Thermal energy added to a gas of polyatomic molecules can appear as rotationaland vibrational, as well as translation energies of the gasmolecules. Explain how we could estimatethe isobaric heat capacity of methane as an ideal polyatomic gas as a function of temperature from
300 to 800 K based on the equipartition principle. Plot the theoretical values of methane heat capacityand compare them with the values you obtained using the ideal gas heat capacity equation and
parameters given in the book Smith et al. Or by Moran ans Saphiro. Do you think it is reasonable toassume a constant ideal gas heat capacity for the whole temperature range? Explain.
Jawab :
Prinsip equipartisi menyatakan bahwa degree of freedom (dof) dari suatu gerakan molekul
berkontribusi 12dalam perhitungan energi dalam (U).
= () 12 ... (1)
Kapasitas panas pada volume konstan (Cv) dapat dihitung menggunakan definisi sebagai berikut.
= ... (2) = ( )12 ... (3) = () 12 ... (4)
Kapasitas panas pada tekanan konstan atau kapasitas panas isobarik (Cp) dapat dihitung dari kapasitas
panas pada volume konstan (Cv) sebagai berikut.
=
+
... (5)
Kapasitas panas dari molekul gas monoatomik, diatomic atau poliatomik dapat diprediksi dengandidasarkan pada prinsip equipartisi dengan menghitung degree of freedom dari molekul gastersebut.Untuk menentukan derajat kebebasan dari masing-masing gerakan pada molekul tersebut,
terlebih dahulu perlu diketahui mengenai gerakan yang dapat dilakukan molekul gas monoatomik,diatomik maupun poliatomik.
1. Molekul Monoatomik
Molekul gas yang terdiri atom tunggal seperti He, Ne dan Ar memiliki kapasitas panas yangrendah karena memiliki degree of freedom yang paling sedikit. Molekul monoatomik dapat
bertranslasi dengan bebas dalam ruangan pada arah x, y dan z. Gerak translasi ini menyatakanmemiliki bahwa molekul monoatomik memiliki tiga degree of freedom. Pada molekulmonoatomik kedua gerakan yang lain (vibrasi dan rotasi) hampir tidak terlihat sehingga dapat
diabaikan, sehingga rumus energi dalamnya dapat dinyatakan sebagai berikut.
= 32 ... (6)
= 32 ... (7) = 52 ... (8)2. Molekul Diatomik dan Poliatomik dengan Bentuk Linear
Untuk molekul diatomik dan poliatomik yang berbentuk linear terdapat gerakan translasi kearah x,y dan z, serta gerakan rotasi. Terdapat dua kemungkinan sumbu rotasi pada gerakan ini, yaitugerakan yang berhimpit dengan ikatannya dan gerakan yang tegak lurus ikatannya, sehinggaterdapat tambahan dua degree of freedom. Selanjutnya, jika dipanaskan dengan suhu tinggi maka
akan terjadi gerakan vibrasi yang jumlahnya dapat ditentukan dengan rumus 2(3 5)dimana
-
7/25/2019 Thermodynamics - Energy Balance Steady and Non-Steady
3/16
3
angka 5 ini menyatakan derajat kebebasan untuk translasi dan rotasi danNmenyatakan banyaknyajumlah atom dalam suatu molekul.
Gambar 1.Gerak rotasi dan vibrasi pada molekul diatomik linier
Sehingga energi dalam dan kapasitas panas isobarik sistem dari molekul diatomik dan poliatomiklinier menjadi adalah sebagai berikut.
= 32 + + 2(3 5) 1
2 ... (9)
= 32 + + 2(3 5) 12 ... (10) =
3
2 + + 23 51
2 + ... (11)3. Molekul Poliatomik dengan Bentuk Non-LinearHampir sama dengan yang berbentuk linear, namun untuk rotasinya terdapat tiga sumbu rotasinyasehingga mempunyai 3 degree of freedom. Perhatikan gambar dibawah ini:
Gambar 2. Gerak rotasi pada molekul diatomik nonlinier
Pada pemanasan dengan suhu tinggi, gerakan vibrasi dapat ditentukan dengan rumus2(3 6)dimana angka 6 menyatakan derajat kebebasan untuk translasi dan rotasi. Sehingga energi dalamsistem menjadi sebagai berikut.
=3
2 +3
2 + 2(3 6)1
2 ... (12) = 32 + 32 + 2(3 6) 12 ... (13) = 32 + 32 + 23 6 12 + ... (14)Gas metana memiliki struktur molekul poliatomik tetrahedral sehingga dapat menyimpan
energi dalam bentuk translasi, rotasi dan vibrasi. Namun, kemampuan ini tidak dapat dilihat sekaliguspada suatu keadaan tertentu. Pada suhu 300 K atau pada suhu ruang, gas metana hanya memiliki
energi untuk bergerak secara translasi dalam arah x, y, dan z sehingga pada suhu tersebut gas metanamemiliki degree of freedomsebanyak 3. Olehkarena itu, rumus kapasitas panas pada volume konstandan tekanan konstan adalah sebagai berikut.
= 32 ... (15)
-
7/25/2019 Thermodynamics - Energy Balance Steady and Non-Steady
4/16
4
= 52 = 52 8.315 Jmol . K = 20.7875 . ... (16)Pada suhu 800 K, energi panas yang diterima oleh metana diubah menjadi gerak translasi dan rotasi,tetapi tidak cukup untuk diuubah menjadi gerak vibrasi. Molekul metana mempunyai tiga degree offreedomdari gerak translasi dan tiga degree of freedomdari gerak rotasi serta akibat strukturnya yangnonlinier.
Gambar 3. Struktur tetrahedral metana
Karena molekul metana memiliki enam degree of freedommaka metana memiliki energi dalam dankapasitas panas pada tekanan konstan (isobarik) sebagai berikut.
= 3 ... (17) = 3 ... (18) = 4=4 (8.315 J/mol.K) = 33.26 J/mol.K ... (19)Menghitung nilai kapasitas panas gas ideal pada tekanan konstan (Cp) berdasarkan nilai
teoritikal dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut.
= + + 2 + 2 ... (20)nilaiA,B, C, danDadalah konstanta tertentu yang berbeda pada setiap gas, serta nilai T merupakannilai temperatur. Dari rumus di atas, terlihat bahwa kapasitas panas seiring dengan kenaikan
temperatur. Untuk gas metana, berdasarkan Appendiks C (tabel C.1) pada buku ChemicalEngineering of Themodynamic karangan Smith, nilaiA,B, C, danDuntuk CH4ialahA = 1,702;B =9,081x10
-3; C = -2.164x 10
-6 ; dan D = 0. Nilai-nilai konsanta di atas, kemudian dimasukkan ke
persamaan (20) pada rentang temperatur dari 300 K hingga 800 K. Dengan menggunakan programMs.Excel, didapat data sebagaiberikut.
Tabel 1. Nilai Cppada rentang suhu 300 K sampai 800 K
Temperatur (K) Cp/R Cp(J/mol.K)
300 4.23154 35.1852
400 4.98816 41.4765
500 5.7015 47.4079600 6.37156 52.9795
700 6.99834 58.1912
800 7.58184 63.0429
Apabila data-data di atas, diplot ke dalam grafik T(K)terhadap Cp(J/mol.K), maka akan didapatkangrafik sebagai berikut.
-
7/25/2019 Thermodynamics - Energy Balance Steady and Non-Steady
5/16
5
Grafik 1. Hubungan kapasitas panas metana dengan suhu
Pada www.ddbst.com, grafik hubungan kapasitas panas dengan suhu pada gas CH4 ideal adalah sebagaiberikut.
Grafik 2. Hubungan kapasitas panas dengan suhu pada gas metana ideal
Persamaan (20) menunjukkan bahwa ketika temperatur dinaikkan, maka nilai kapasitas
panasnya akan naik seperti yang terjadi pada gas diatomik maupun poliatomik. Oleh karena itu, dapatdisimpulkan bahwa kapasitas panas berubah seiring perubahan suhu. Namun, hal ini tidak berlaku bagi
gas monoatomik, seperti He, Ne dan Ar, dimana nilai kapasitas panasnya konstan pada setiap
temperatur, terlihat pada grafik yang terdapat pada gambar 4, dimana Ar memiliki nilai Cp/R yangkonstan pada berbagai suhu. Hal ini disebabkan oleh sifat gas monoatomik yang mengubah panasyang didapatnya hanya ke dalam bentuk gerak translasi pada arah x, y, dan z. Sedangkan, molekuldiatomik maupun poliatomik mengubah panas yang diterimanya menjadi gerak translasi, rotasi danvibrasi, dimana semakin banyak atom penyusun molekul, maka semakin bermacam-macam pulagerakan yang dapat dilakukan. Contohnya adalah gas metana yang memiliki lima buah atom, pada
suhu tinggi (>1500 K) dapat melakukan gerak vibrasi sebanyak lima jenis, yaitu : wag, twist,symmetric stretch, asymmetic stretchdanscissors.
0
10
20
30
40
50
60
70
100 200 300 400 500 600 700 800 900
Cp(J/mol.K)
T (K)
T Vs Cp Gas Metana)
-
7/25/2019 Thermodynamics - Energy Balance Steady and Non-Steady
6/16
6
Gambar 4. (a) Perbandingan temperatur dengan Cp/Rpada berbagai jenis senyawa dan (b)
bermacammacam gerak vibrasi
Second problem
Give examples of isobaric, isothermal, adiabatic, steady (steady-state), and unsteady state usingexamples from everyday life. Also examples of conduction, convection, and radiation.
Jawab :
- Isobaric
Memanaskan air dalam bejana terbuka
Tekanan uap akan setimbang dengan tekanan atmosfer (lingkungan)
sehingga akan konstan selama bejana tidak tertutup.
Gambar 5.Memanaskan airdalam bejana
Mesin mainan hockey
Pada meja permainan, terdapat angin dengan tekanan konstan yangdisemburkan agar bola terhindar dari gesekan pada meja.
Gambar 6. Mesin hockey
- Isochoric
Panci presto
Panci presto dibuat dengan sangat rapat dengan penutup yang kuat,sehingga ketika dipanaskan, volume didalam panci akan tetap (konstan),sedangkan suhu dan tekanan akan naik sebagai akibatnya.
Gambar 7.Panci presto
(a) (b)
-
7/25/2019 Thermodynamics - Energy Balance Steady and Non-Steady
7/16
7
Memanaskan kornet dengan tempatnya
Kornet yang dipanaskan akan tetap volume-nya (volume kaleng tetap),sedangkan suhu kornet akan bertambah sampai waktu yang diinginkan
Gambar 8. Kornet kalengan
- Isothermal
Perubahan fasa air
Pada proses es mencair menjadi air, ada masa dimana suhuberlangsung tetap, ditunjukkan pada proses dibawah ini (yang
dilingkari) :
Gambar 9.Es mencair
Gambar 10. Grafik perubahan kalor air
Kulkas
Kulkas dapat menukar suhu didalam dengan lingkungannya, sehinggasuhu didalam dapat diatur agar konstan (tetap dingin dengan suhutertentu).
Gambar 11.Kulkas
-
Adiabatic
Termos
Dinding dari termos terbuat dari bahan adiabatis, yang (idealnya) membuattidak adanya pertukaran panas antara sistem dengan lingkungan, sehinggasuhu didalam sistem (termos) dapat terjaga
Gambar 12.Termos
-
7/25/2019 Thermodynamics - Energy Balance Steady and Non-Steady
8/16
8
Piston mesin diesel
Mesin diesel membutuhkan panas yang tinggi agar dapat berjalan maksimal,
karena itu panas yang terbuang (heat loss) harus diminimalisir pada prosespembakaran, dengan memakai bahan silinder piston yang bersifat adiabatic
Gambar 13.Piston mesin
- Steady-state
Air mengalir dari keran
Pada proses ini, jumlah air yang masuk dengan yang keluar adalah sama,dengan asumsi temperatur dan tekanan sama, sehingga dapat dikatakanproses inisteady-state.
Gambar 14.Air keran
Air dalam bak mandi
Jumlah air di dalam bak mandi akan tetap (jika tidak sedang dipakai dandikuras)
Gambar 15.Bak mandi
- Unsteady-state
Mengeringkan rambut dengan hairdryer
Pada proses ini, hairdryer memberikan kalor pada rambut, membuat kondisirambut yang basah, menjadi rambut yang kering
Gambar 16.Mengeringkan rambut
Memanaskan mesin motor
Pada proses memanaskan mesin, sistem berubah dari dingin menjadi panas,
sampai panas tersebut stabil (mendekatisteady-state)
Gambar 17.Memanaskan motor
-
7/25/2019 Thermodynamics - Energy Balance Steady and Non-Steady
9/16
9
- Conduction
Menyetrika baju
Pada proses penyetrikaan baju, kalor mengalir dari bagian bawahsetrika yang panas menuju baju secara konduksi, sehingga bajumenjadi hangat
Gambar 18.Menyetrika baju
Mengaduk teh panas dengan sendok logam
Ketika mengaduk, panas dari air teh akan mengalir secara konduksimenuju sendok logam, membuat sendok logam tersebut menjadipanas juga
Gambar 19.Mengaduk teh
- Convection
Memanaskan air dalam bejana
Pada proses pemanasan air, kalor mengalir dari kompor kedalam air,lalu kalor akan mengalir secara konveksi didalam air
Gambar 20.Memanaskan air
Angin laut dan darat
Udara mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah (dingin ke
panas). Pada malam hari, daratan akan lebih cepat dingin daripadalaut, sehingga angin akan bergerak dari darat ke laut. Pada sianghari, angin bergerak dari laut ke darat karena daratan lebih cepatpanas.
Gambar 21.Angin darat dan angin laut
-
7/25/2019 Thermodynamics - Energy Balance Steady and Non-Steady
10/16
10
- Radiation
Memanaskan makanan dengan microwave
Pada proses pemanasan makanan, gelombang mikro(elektromagnetik) akan mengalir secara radiasi kedalam makananyang akan dipanaskan
Gambar 22.Microwave oven
Mengeringkan pakaian dengan menjemur
Panas matahari secara radiasi akan membuat air menguap daripakaian dan pakaian akan menjadi kering
Gambar 23. Menjemur pakaian
Third problem
One needs to understand the concept of conservation of energy and mass, in order to understand howa calorimeter works. Read a paper on the development of a calorimeter to measure heat capacity andenthalpy of fluids (An automated flow calorimeter for the determination of liquid and vapor isobaricheat capacities: The results for water and n-pentane, J.A. Sandarusi, K. Mulia and V.F. Yesavage,Rev. Sci. Instrum., 63, 2, (1992), 1810:1821). Read only the first two pages of the paper and thenstatring from the general formula of the first law of thermodynamics; simplify the general formulabased on the information of the calorimeter set-up and how the measurement is carried out. If youwork in a systematic way then you should obtain the first equation (equation 1) given in the paper.State all of your assumption clearly. Apparently heat loss term, Qist, is not included in the finalworking equation for heat capacity measurement (equation 3). Consider all kind of heat transfermodes that potentially to this term and explain how they were minimized in the experiment.
Jawab :
Sistem kalorimetri merupakan sistem terbuka karena pada kalorimeter terdapat aliran atauperpindahan massa. Persamaan kesetimbangan energi pada open systemadalah sebagai berikut. = + ( + + ) ... (21)Pada sistem kalorimetri, terdapat beberapa keadaan yang dapat diasumsikan yaitu keadaan steady state.Energi kinetik potensial dianggap 0 (K = 0, P = 0) karena tidak ada perbedaan ketinggian antarainlet dan outlet serta tidak ada perubahan pada kecepatan laju alir massa pada sistem. Pada sistemkalorimetri, volume dalam kalorimeter akan konstan (V= 0), sedangkan W=P.V, maka W= 0.
Gambar 24. Outlineprinsip operasi kalorimeter
-
7/25/2019 Thermodynamics - Energy Balance Steady and Non-Steady
11/16
11
= = = = 0 ... (22)Maka, = ... (23)
=
=
(
) ... (24)
Sehingga, = ... (25)Apabila persamaan di atas dimasukkan dengan kondisi batas T= To (temperatur kalorimeter di
outlet) pada saatH=Hodan T= Ti(temperatur kalorimeter di inlet) saatH = Hi, maka persamaan 25akan menjadi sebagai berikut.
= , , ... (26)Kalor Q, yang pada sistem merupakan selisih kalor yang masuk dengan kalor yang lepas, dapatdinyatakan sebagai berikut.
= . . (0 ) ... (27) = ( ) ... (28)Kemudian nilai kapasitas kalor (cp) dapat dinyatakan sebagai berikut. = ( )() ... (29)Dengan demikian, didapatkan persamaan yang sama dengan equation 1pada paper An automatedflow calorimeter for the determination of liquid and vapor isobaric heat capacities : The results forwater and n-pentane, J.A. Sandarusi, K. Mulia and V.F. Yesavage, Rev. Sci. Instrum., 63, 2, (1992),1810:1821, sebagai berikut.
= ,
,
=(
)
() ... (30)Qlsttidak dimasukkan karena nilai Qlstdianggap sangat kecil, sehingga nilai tersebut diabaikan. Makadidapatkan persamaan berikut yang sama dengan equation 3padapaper yang diberikan.
(,) = ToTiaToTib ... (31)Mode perpindahan kalor yang berpotensi diberikan kedalam sistem kalorimetri ini, antara lain :
Konduksi
Kalor dapat hilang melalui dinding kalorimeter secara konduksi. Untuk dapat meminimalisirnya,
dinding kalorimeter harus dibuat dengan bahan yang bersifat adiabatis.
Radiasi
Suhu lingkungan dapat mempengaruhi kondisi suhu sistem secara radiasi. Untuk dapatmeminimalisirnya, kalorimeter harus dijauhkan dari tempat bersuhu ekstrim, dan ditaruh di udaranormal (suhu ruangan).
Fourth problem
You have a summer job with a company that designs cookware. Your group is assigned the task of
designing a better pasta pot. You are very excited by a new strong, light alloy the group has justproduced, but will it make a good noodle pot? If it takes more than 10 minutes to boil the water in a
noodle pot, it probably wont sell. Calculate how long it would take water at room temperature to
reach boiling temperature in Depok in a pot made of new alloy. Assume that a typical noodle potholds about 2 liters of water, the pot made of alloy that have mass of 550 grams and a specific heat
-
7/25/2019 Thermodynamics - Energy Balance Steady and Non-Steady
12/16
12
capacity of 860 , the burners on your stoves deliver 1000 Joules of heat per second, and only
about 20% of this heat is radiated away.
Diketahui : Volumepot(V) = 2 L air
Massapot(m) = 550 gram
Kapasitas panaspot(cpot) = 860 Laju kalor kompor ( ) = 1000 Persentase kalor kompor yang diradiasikan = 20%
Suhu awal = 25C
Suhu air mendidih di Depok = 100C
Ditanya : Waktu yang diperlukan untuk memanaskan air dalampottersebut.
Jawab :
Gambar 25. Memanaskan air dengan pasta potpada kompor
Dalam menyelesaikan masalah ini, penulis mengambil kompor, pasta pot, dan air sebagai sistem. Didalam sistem ini terjadi proses pelepasan dan penerimaan kalor. Kalor yang dilepas oleh kompor,sebanyak 80% akan digunakan untuk memanaskan pasta pot dan air. Oleh karena itu, berlakupersamaan berikut ini. = ... (32) = + + = + + 0,2
( ) = + ( ) + 0,2 ( )800 = 0,55 860 75 + 1000 3 0,002 3 4200 75
= 831, 84 s = 13,86 menitPotyang terbuat dari alloyini tidak akan terjual karena untuk mendidihkan air dari suhu ruang ke titikdidih dibutuhkan waktu lebih dari 10 menit.
Fifth problem
Today is the first day Kevin working in a compressed air installation. His supervisor asked him to fill
a storage tank with compressed air until the pressure reachs 1000 psia which is also the pressure ofcompressed air at the source tank. He was told that he could do the task either by: (a) filling slowlysuch that temperature is always equal to the initial temperature of air in the storage tank (75F), or
-
7/25/2019 Thermodynamics - Energy Balance Steady and Non-Steady
13/16
13
(b) filling quickly so that theprocess could be regarded as procedures would be different. What did hefind out? How much heat will be released or absorbed using the two procedures? Data : volume ofstorage tank is 1 ft
3; initial pressure in the storage tank is 50 psia; temperature of compressed air in
the source tank is 120F. Assume that air behaves as an ideal gas.
Diketahui : P0source = 1000 psia = 68,04 atm
P1storage = 1000 psia = 68,04 atm
Vstorage = 1 ft3= 28,32 L
P0storage = 50 psia = 3,40 atm
Tsource = 120F = 321,89 K
Gambar 26. Ilustrasi tangki penyimpanan udara
Ditanya :
a. Jumlah akhir udara yang terdapat pada storage tank apabila tangki terebut diisi perlahansehingga suhu awal dan akhir storage tank tetap, yaitu 75F dan besarnya kalor yangdilepas/diterima sistem.
b. Jumlah akhir udara yang terdapat pada storage tankapabila tangki terebut diisi dengan cepatsehingga terjadi proses adiabatis dan besarnya kalor yang dilepas/diterima sistem.
Jawab :a. Sistem yang digunakan adalah storage tank, yang diberikan tanda berupa garis putus-putus.
Tekanan dan suhu tangki setelah menerima aliran udara dari source tank diketahui, yaituberturut-turut P1storage = 68,04 atm dan T1storage = 296,89K.
Dengan demikian, volume spesifik pada keadaan tersebut dapat ditentukan sebagai berikut.
= ... (33)
1 =0,08205 296,89 K
68,04 atm= 0,36
= 1 =28,32
0,36 = 78,67 Kalor yang terdapat pada sistem ini dapat ditentukan dengan persamaan di bawah ini.
= ln 10 ... (34) = 0,08205 296,89 K ln 68,04 3,40 = 72,99
b. Sistem yang digunakan adalah storage tank, yang diberikan tanda berupa garis putus-putus.Tekanan dan suhu storage tankmula-mula adalah P0storage = 3,40 atm dan T0storage =296,89K. Sedangkan, data keadaan storage tanksetelah diisi dengan udara dari source tank
adalah memiliki tekanan 68,04 atm. Dengan demikian, volume spesifik udara dalam storagetankmula-mula adalah sebagai berikut.
-
7/25/2019 Thermodynamics - Energy Balance Steady and Non-Steady
14/16
14
=
1 =0,08205 296,89 K
3,40 atm= 7,16
= 00 = 11 3,40 7,161,4 = 68,04 11,41 = 0,84
= 1
=28,32
0,84 = 33,71 Sistem tidak mengalami pertukaran kalor (Q = 0) karena bersifat adiabatis. Apabiladibandingkan, jumlah udara yang terdapat dalam storage tank dengan cara distribusi yang
kedua lebih sedikit dibandingkan dengan jumlah udara yang dapat didistribusikan denganmenjaga sistem pada suhu konstan yang dilakukan pada cara pertama.
Six th problem
Steam is contained in a closed rigid container with a volume 1 m3. Initially,the pressure andtemperature of the steam are 7 bar and 500C, respectively. The temperature drop as a result of heattransfer to the surroundings. Determine the temperature at which condensation first occurs, in C, and
the fraction of the total mass that has condensed when the pressure reaches 0.5 bar. What is thevolume, in m
3, occupied by saturated liquid at the final state?
Jawab :
Pada tekanan 7 bar dan suhu 500oC, steam berada pada keadaan superheated. Dari tabel
superheated, kita bisa mendapatkan volume spesifik daristeam, yaitu v= 0,507 m3/kg.
Karena steam tersebut berada pada suatu tangki yang tertutup, maka tidak ada aliran massa yangkeluar dari sistem, sehingga volume spesifik vapor dari steam tersebut pada keadaan awal dan akhiradalah sama. Pada keadaan akhir, mulai terjadi kondensasi dari fasa uap menjadi cairan. Oleh karenaitu, suhu dimana kondensasi mulai terjadi dapat ditentukan dengan mencocokan nilai volume spesifikvapor dati tabelsuperheateddengan volume spesifik vapor pada tabel saturated. Dari tabelsaturatedakan didapatkan bahwa suhu saatsteammulai berkondensasi adalah pada sekitar 140,17
oC.
-
7/25/2019 Thermodynamics - Energy Balance Steady and Non-Steady
15/16
15
Dapat dilihat dari steam table bahwa pada saat tekanan 0,5 bar, volume spesifik cairan adalah0,00103 m
3/kg dan volume spesifik uap 3,24 m
3/kg.
Massa steam akan tetap sama pada awal dan akhir proses. Sehingga dengan menggunakan volumespesifik vapor pada tekanan 0,5 bar dan suhu 81,33
oC, massa dari steam dapat dicari dengan cara
sebagai berikut.
=
=
1
3
0,5073 = 1,972
= + = + = + (1) ... (35)
1,972 =
0,00103+
(1 )3,24
1,972 =3,24 + 0,00103(1 )
(0,00103)(3,24)
1,972 =
3,24
+ 0,00103
0,00103
0.0033 0,00547 = 3,238 = 1,714 1033Sehingga didapat bahwa volume daristeamyang telah terkondensasi adalah 1,714 1033. Persenmassasteamyang telah berkondensasi adalah :
% = 100% =
1,714 1030,00103
1,972100% = 84,38%
Persen massasteamyang masih berupa uap adalah :
% = 100% % = 100% 84,38% = 15,62%
-
7/25/2019 Thermodynamics - Energy Balance Steady and Non-Steady
16/16
16
DAFTAR PUSTAKA
Atkins, P.W. 1999.Physical Chemistry 6thEdition. Inggris : Oxford University Press.
Brooks, David W. 2006. What Is Heat Capacity?. Diakses pada 10 Maret 2014,
http://dwb4.unl.edu/Chem/CHEM869W/CHEM869WInfoFiles/pubCHEM869W-Info013.html.
Eyland, Peter. 2009. Equipartiton Theory. Diakses pada 10 Maret 2014,http://www.insula.com.au/physics/1221/L9.html.
Moran, Michael J. dan Howard N. Shapiro. 2006. Fundamentals of Engineering Thermodynamics 5th
Edition. New York : McGrawHill.
Pen State Department of Chemistry. 2010. Vibrations : Methane. Di akses pada 11 Maret 2014,http://courses.chem.psu.edu/chem210/mol-gallery/methane-vib/methane-vibrations.html.
Potter, Merle dan Crag, W. Somerton. 2006. Schaums Outline of Thermodynamic for Engineers. NewYork : McGrawHill.
Smith, J.M., H.C. van Ness, dan M.M. Abbott (SVA).1996. Introduction to Chemical EngineeringThermodynamics 6thedition.New York : McGraw Hill.