Nama : AnggreNovilestari

Kelas : 4 KE

HUKUM FICKS

Pada fluida yang mengandung banyak komponen yang akan berdifusi dalam keadaan

diam, berlaku hukum Fick untuk campuran antara hukum A dan B,yaitu :

J¿

AZ=−c . D AB

dx A

dz (1)

dengan :

J*AZ = flux molar komponen A pada arah sumbu z untuk arah molekular (kgmolA/s.m2)

DAB = difusi molecular molekul A melalui B (m2/s)

z = jarak difusi (m)

c = konsentrasi A dan B (kgmol/m3)

xA = fraksimoldari A daricampuran A dan B.

Jika c adalah konstan, karena cA = cxAmaka :

cdxA = d(cxA) = dcA (2)

Jika persamaan (1) disubstitusi ke persamaan (2) menghasilkan persamaan difusi untuk

konsentrasi yang konstan :

J¿

AZ=−. DAB

dc A

dz (3)

Persamaan (3) umumnya digunakan dalam berbagai aplikasi proses difusi molekular. Apabila

nilai c bervariasi, maka yang digunakan dalam persamaan (3) adalahnilai rata-ratanya.Untuk

aliran massa yang turbulen dengan konsentrasi yang konstan berlaku persamaan :

J¿

AZ=−( DAB+εM )dc A

dz (4)

denganεMdifusivitasmassaturbulendengansatuan m2/s.

Difusi Molekular pada Cairan

Laju difusi molecular untuk cairan lebih kecil apabila dibandingkan terhadap laju

difusi molekul gas. Hal ini disebabkan jarak antara molekul dalam fasa cair lebih rapat

apabila dibandingkan dalam fasa gas. Umumnya koefisien difusi untuk gas lebih besar hingga

105 kali koefisien difusi cairan. Namun fluks pada gas tidak berbeda jauh dari fluks dalam

cair yaitu 100 kali lebih cepat, hal itu disebabkan karena konsentrasi cair lebih besar daripada

konsentrasi dalam fasa gas.

Persamaan difusi untuk cairan

Jarak molekul dalam cairan lebih rapat daripada dalam fasa gas, maka densitas dan

hambatan difusi pada cairan akan lebih besar. Hal ini juga menyebabkan gaya interaksi antar

molekul sangat penting dalam difusi cairan. Perbedaan antara difusi cairan dan difusi gas

adalah bahwa pada difusi cairan difusi fita ssering bergantung pada konsentrasi daripada

komponen yang berdifusi.

Equimolar counter diffusion, dimulai dengan persamaan umum fick kita dapat mensubstitusi

untuk NA = NB pada keadaan steady state,

N A=D AB(C A 1−C A 2 )

z2−z1

=D AB C AV ( x A 1−c A 2 )

z2−z1 (5)

dengan, NA adalah flux komponen A dalam kgmol.A/s.m2, DAB adalah difusifitas A melalui B

dalam m2/s, cA1 merupakan konsentrasi komponen A dalam kgmol/m3 pada keadaan 1, dan xA1

fraksimol komponen A dalam keadaan 1, dan cAV disefinisikan sebagai :

CAV = ( ρ

M )av=

( ρ1

M 1

+ρ2

M 2)

2 (6)

Dengan cAV merupakan konsentrasi rata-rata total dari A+B dalam kgmol/m3, M1 merupakan

berat molekul rata-rata larutan pada keadaan 1 dalam kg massa/ kgmol, dan ρ1 merupakan

densitas rata-rata pada keadaan 1.

Koefisien Difusi Cairan

Pada penentuan koefisien difusi cairan digunakan sel difusi. Sel difusi tersebut terdiri

atas N pipa kapiler yang panjangnya 5 mm dan diameternya 1 mm. Untuk satu pipa kapiler

proses difusi dapat digambarkan pada alat :

Gambar 2.Percobaan difusi cairan

Transfer nilai difusi :

JA = −D

dc A

dL=

c A 1−c A 2

L (7)

Jumlah mol yang telah berdifusi selama selang waktu dt melalui N pipa kapiler adalah:

VtangkiX.dcA =

−D . π .d2

4 [ c A 1−c A 2

L ]∑ dt . N (8)

Vtangki

dc A

dt =

−π . d2

4 [ c A 1−c A 2

L ]N(9)

Jika k = CM.CA, dan dianggap CA2<<CA1 maka:

D =

4 .V tan gki L

π .d2 .C M .C A

dkdt

(10)

dengan :

Vtangki = volume tangki

L = panjang pipa kapiler

N = jumlah pipa kapiler

D = diameter pipa kapiler

CA = konsentrasi/molaritas A

CM = perubahan konduktifitas per mol

K = konduktifitas dan tangki

Tabel 1.Koefisien difusi cairan (gean kopolis)

Solute Solvent Temperatur Difusifitas

(cm2/s)oC oF

NH3 air 12 285 1.64

15 288 1.77

O2 air 18 291 1.98

25 298 2.41

CO2 air 25 298 2

H2 air 25 298 4.8

Metil alkohol air 15 288 1.26

Etil alkohol air 10 283 0.84

25 298 1.24

Acetic acid air 9.7 282.7 0.769

25 298 1.26

benzena 25 298 2.09

Urea etanol 12 285 0.54

Air etanol 25 298 1.13

KCL air 25 298 1.87

Etil englikol 25 298 0.119