Post on 10-Dec-2015
description
BAB 2
1. Tentukan harga Z dengan menunjukkan persamaan yang dipakai untuk:
a. masing-masing gas (etana & metana)
b. campuran gas metana dan etana
jika diketahui :
- komposisi % mol dari gas CH4 adalah 92,5% dan gas C2H6 adalah 7.5%
- kondisi suhu saat 300C
- tekanan pada saat 1800 psia
Jawab :
Untuk menjawab soal ini, terlebih dahulu kita harus mengkonversikan
data-data yang diketahui ke SI standar.
Suhu : 30 + 273 K = 303 K
Tekanan : = 122,48 atm
Setelah mengkonversikan data yang diketahui, lalu kita harus mencari
dan mencatat nilai PC,VC, dan TC dari masing-masing gas(etana dan
metana) berdasarkan Tabel appendix di buku Kimia Fisika karangan
Atkins. Dikarenakan penulis akan mencari nilai Z dari masing-masing gas
menggunakan persamaan van der Waals, maka kita juga harus mencari
dan mencatat nilai koefisien dari van der Waals itu sendiri (a &b)
Nilai CH4 C2H6
PC 45,6 48,2
VC 98,7 148
TC 190,6 305,4
a (koefisien van
der waals)
2,253 5,489
b (koefisien van
der waals)
4,278 x 10-2 6,380 x 10-2
Untuk menjawab soal (a), terlebih dahulu kita mencari nilai Vm yang
akan berguna pada perolehan nilai Z nantinya. Dalam hal ini, penulis
menggunakan persamaan Van Der Waals untuk menghitung Vm :
Pertama kita akan menghitung nilai Vm dan Z dari gas metana :
Lalu, nilai dari masing-masing koefisien kita masukkan ke persamaan Van
der Waals :
Untuk mencari Vm, asumsikan Vm=x, sehingga persamaan menjadi :
Persamaan diatas merupakan persamaan variable x pangkat 3, untuk
mencari nilai x, penulis menggunakan kalkulator online dan mendapatkan
harga x sebesar 0,196. Sehingga, dapat dikatakan bahwa nilai Vm dari gas
metana yaitu 0,196 L mol-1.
Setelah mendapatkan nilai Vm, masukkan nilainya kedalam persamaan
perhitungan faktor Z yaitu :
Jadi, dapat dikatakan bahwa nilai Z dari gas metana sebesar 0,965.
Kemudian kita akan menghitung nilai Vm dan Z dari gas etana :
Lalu, nilai dari masing-masing koefisien kita masukkan ke persamaan Van
der Waals :
Untuk mencari Vm, asumsikan Vm=x, sehingga persamaan menjadi :
Persamaan diatas merupakan persamaan variable x pangkat 3, untuk
mencari nilai x, penulis menggunakan kalkulator online dan mendapatkan
harga x sebesar 0,102. Sehingga, dapat dikatakan bahwa nilai Vm dari gas
metana yaitu 0,102 L mol-1.
Setelah mendapatkan nilai Vm, masukkan nilainya kedalam persamaan
perhitungan faktor Z yaitu :
Jadi, dapat dikatakan bahwa nilai Z dari gas metana sebesar 0,503.
Untuk menjawab soal (b), penulis akan menggunakan cara melihat grafik
generalized compressibility graph. Untuk itu, penulis membutuhkan nilai
Pr dan Tr dari campuran gas metana dan etana.
Pertama, kita harus menghitung nilai Tc campuran dan Pc campuran.
- Tc campuran = 190,6 K(0,925) + 305,4 (0,075)
= 199,21 K
- Pc campuran = 45,6 atm (0,925) + 48,2 (0,075)
= 45,79 atm
Setelah mendapat nilai Tc campuran dan Pc campuran, lalu kita dapat
menghitung nilai Tr dan Pr:
lalu, kita dapat mencari nilai Z dengan mencocokkan nilai Tr dan Pr pada
grafik berikut :
Sumber grafik : www.wiley.com
Jika kita tarik garis lurus vertical dari sumbu Pr, dan garis lurus terhadap
Tr, maka akan ditemukan titik perpotongan untuk menentukan nilai Z.
Dimana nilai Z berada diantara sekitar 0,86-0,88. Untuk mendapatkan
angka yang lebih jelas lagi, penulis menggunakan metode interpolasi.
Tr = Z
misal :
- x = 1,52
- x1 = 1,50
- x2 = 1,60
- y1 = 0,86
- y2 = 0,88 maka,
y = 0,864 , sehingga dapat dikatakan bahwa nilai faktor Z untuk campuran
gas metana dan etana sekitar 0,864.
2. a) Hitunglah massa dari uap air yang ada pada ruang yang bervolume 400
m3 yang mengandung udara pada suhu 270C saat kelembaban relatif 60
per cent.
b) Hitunglah massa dari uap air yang ada pada ruang yang bervolume 250
m3 yang mengandung udara pada suhu 230C saat kelembaban relatif 53
per cent
Jawab :
Untuk menjawab soal (a), kita akan menggunakan persamaan gas ideal
untuk mencari mol uap air dan selanjutnya mengkonversi ke massa uap
air.
sehingga
Kita membutuhkan tekanan parsial dari air, dimana 60 persen dari
keseimbangan tekanan uap dari temperatur dan tekanan standar.
p = (0.60) x (2.69 x 103Pa) = 1.62 x 103 Pa
jadi
atau = (2,6 x 102mol) x (18.0 g mol-1) = 4,68 x 103 g = 4,68 kg
Sementara, untuk menjawab soal (b), caranya juga sama yaitu
menggunakan persamaan gas ideal untuk mencari mol uap air dan
selanjutnya mengkonversi ke massa uap air.
sehingga
Kita membutuhkan tekanan parsial dari air, dimana 53 persen dari
keseimbangan tekanan uap dari temperatur dan tekanan standar.
p = (0.53) x (2.69 x 103Pa) = 1.43 x 103 Pa
jadi
atau = (1,45 x 102mol) x (18.0 g mol-1) = 2,61 x 103 g = 2,61 kg
3. a) Nyatakan parameter van der Waals a=0,751 atm dm6 mol-2 dan
b=0.0226 dm3 mol-1 dalam unit SI.
b) Nyatakan parameter van der Waals a=1.32 atm dm6 mol-2 dan
b=0.0436 dm3 mol-1 dalam unit SI
Jawab :
Konversi yang dibutuhkan dalam soal ini yaitu :
1 atm = 1.013x105 Pa ; 1 Pa= 1 kg m-1s-2 ; 1 dm6=10-6m6; 1 dm3=10-3m3
Untuk soal (a),
a = 7,6 x 10-2 kg m5s-2mol-2
b = 2.26 x 10-5m3mol-1
Untuk soal (b),
a = 1,34 x 10-1 kg m5s-2mol-2
b = 4,366 x 10-5m3mol-1