DASAR-DASAR

TERMODINAMIKA

Ke Dari Rumus

Fahrenheit Rankine °F = °R − 459.67

Rankine Fahrenheit °R = °F + 459.67

kelvin Rankine K = °R ÷ 1.8

Rankine kelvin °R = K × 1.8

Celsius Rankine °C = (°R ÷ 1.8) – 273.15

Rankine Celsius °R = (°C + 273.15) × 1.8

TEMPERATUR

Konversi

dari ke Rumus

Celsius Fahrenheit °F = °C × 1,8 + 32

Fahrenheit Celsius °C = (°F − 32) / 1,8

Celsius kelvin K = °C + 273,15

kelvin Celsius °C = K − 273,15

Rumus konversi suhu Celsius

PADAT, CAIR, DAN GAS

B.Susilo

v (volume spesifik)

T (

Te

mp

era

tur)

P+C

C + G

Suhu kritis :Oksigen : - 119°C

Nitrogen : - 147°C

Hydrogen : - 240°C

Ammonia : 130 °C

Sulphur dioksida : 157 °C

Uap air : 374.15°C.

Diagram fase untuk CO2

CO2

3.2. Penggunaan

Tabel Uap

Tabel Uap

UAP JENUH

UAP SUPER PANAS

(UAP KERING)

TABEL UAP JENUH

p

Cair + Uap

Subscript f : cair jenuh

vf = volume spesifik pada cair jenuh

vf

v

vg = volume spesifik pada cair jenuh

vg

Subscrift g : uap jenuh

uf = energi dalam spesifik pada cair jenuh

ug = energi dalam spesifik pada uap jenuh

p

Cair + Uap

uf

u (Energi dalam spesifik)ug

h (entalpi spesifik)

hf = entalpi spesifik pada cair jenuh

hg = entalpi spesifik pada uap jenuh

hfhg

s (entropi spesifik)

sf = entropi spesifik pada cair jenuh

sf

sg = entropi spesifik pada uap jenuh

sg

Uap basah : Campuran cair + uap

p

Cair + Uap

x = fraksi kekeringan

vf

v

Vg >>> vf

vg

vvolume cairan volume uap ing

total masa dari uap basah

ker

v = vf(1 - x) + vg x

1 kg uap basah terdiri dari

x kg uap kering dan (1-x) kg cair

v = x.vg

Entalpi Uap basah :

h = (1 - x) hf + x hg

= hf + x(hg - hf)

h = hf + x.hfg

Energi Dalam Uap basah :

u = (1 - x) uf + x ug

u = uf + x.ufg

Tabel A-5 :

P = 20 bar = 2 MPa

Volume :

Vg = 0,09963 m3/kg

Contoh 3.1.

Dapatkan volume spesifik, entalpi, dan energi dalam dari

20 kg uap basah pada 20 bar, fraksi kekeringan 0.9.

v = x.vg = 0,9 (0,09963) = 0.089667 m3/kg

V = m.v = (20 kg)(0,089667 m3/kg) = 1.79334 m3

Energi Dalam :

uf =906,44 kJ/kg ufg = 1693,8 kJ/kg

u = uf + x. ufg = 906,44 + (0.9)(1693,8) = 2428.86 kJ/kg

U = m.u = (20 kg)(2428,86 kJ/kg) = 48577.2 kJ

Entalpi :

hf = 908,79 kJ/kg hfg = 1890,7 kJ/kg

h = hf + x.hfg = 908,79 + (0,9)(1890,7) = 2610.42 kJ/kg

H = m.h = (20 kg)(2610.42 kJ/kg) = 52208.4 kJ

Contoh :

Dapatkan fraksi kekeringan, volume spesifik dan energi

dalam dari uap pada 7 bar dan entalpi 2600 kJ/kg.

P = 7 bar = 0,7 Mpa : vg = 0,2729 m3/kg uf = 696,44 kJ/kg

ufg =1876,1 kJ/kg hf = 697,22 kJ/kg ; hfg = 2066,3 kJ/kg

h = hf + x.hfg

2600 = 697,22 + (x)(2763,5)

x = 0.921

v = x.vg = (0,921)(0,2729 m3/kg) = 0,2513 m3/kg

u = 696,44 + (0,921)(1876,1) = 2424.3281 kJ/kgContoh 3.5

Gambarkan pada diagram p-v untuk uap tandai pada diagram tersebut titik-

titik berikut, dengan menandai secara jelas tekanan, volume spesifik dan

suhu pada setiap titik.

a). p = 20 bar, t=250 °C

b). t = 212.4 °C v = 0.09957 m3/kg

c). p = 10 bar h = 2650 kJ/kg

d). p = 6 bar h = 3166 kJ/kg

0.47430.1820.09957

0.1115

179.9 oC

212.4 oC

250 oC

350 oC

250 oC

6

10

20AB

C

D

m3/kg

p bar

GAS IDEAL

Gas

Real / Nyata (ex.: Uap super panas)

Ideal

Gas Ideal adalah gas yang memenuhi persamaan :

p.v = RT p = tekanan (pa)

v = volume spesifik (m3/kg)

R = Konstanta gas (kJ/kg.oK)

T = Suhu Mutlak (oK)

Untuk m kg gas :

p.m.v = mRT atau p.V = mRT

m = n.M n = Jumlah molekul

M = Berat mol gas (kg/Mol)

pV = n M R T

Ro = Konstanta gas universal

= 8 314.3 N m/mol °K.

p.V = n Ro.T Persamaan

umum gas ideal

MR = Ro

R=Ro / M

Oksigen :

M = 32 kg/mol

R = Ro/M = (8314 J/mol.oK)/(32 kg/mol)

= 259.8 N m/kg °K.

Nitrogen :

M = 28 kg/mol

R = Ro/M = (8314 J/mol.oK)/(28 kg/mol)

= 296.93 N m/kg °K.

Karbon Dioksida (CO2) :

M = 44 kg/mol

R = Ro/M = (8314 J/mol.oK)/(44 kg/mol)

= 188,96 J/kg °K.

Contoh 3.7.

Sebuah wadah dengan volume 0.2 m3 berisi nitrogen pada

1.013 bar dan suhu 15 °C. Jika 0.2 kg nitrogen sekarang

dipompa ke dalam wadah tersebut, hitung tekanan yang

terjadi bila wadah tersebut telah kembali ke suhu awalnya.

Berat molekul nitrogen adalah 28, dan nitrogen diasumsikan

sebagai gas sempurna.

p1 V1 = m1 R T1

m1 = p1 V1/R T1

=1.013 x 105 x 0.2/(296.9 x 288) = 0.237 kg

m2 = 0.2 + 0.237 = 0.437 kg.

p2 V2 = m2 R T2 dimana v1 = v2 dan T1 = T2

p2 = m2 R T2 / V2

= (0.437 x 296.9 x 288)/0.2 = 1,87 bar