KULIAH I

PROSES DAN VARIABEL PROSES

KULIAH I1.2. PENDAHULUANSuatu proses pada berbagai operasi atau operasi seri yang menyebabkan perubahan fisik dan kimia dari material dan campuran materialMaterial yang masuk dalam proses disebut dengan input atau umpan dari proses dan yang keluar disebut dengan output atau produk. Setiap unit proses selalu disertai dengan input dan output aliran proses1.2. Massa dan Volume

Densitas adalah perbandingan massa persatuan unit volume

Spesifik volume adalah volume persatuan unit massa

Spesifik volume disebut dengan invers densitas. Densitas dapat digunakan sebagai faktor konversi untuk menghubungkan massa dan volume dari jumlah material.

CONTOH SOALDensitas dari karbon tetraklorida adalah 1,595 , tentukan massa CCl4 dengan volume 20 cm3

JAWAB

Spesifik gravity adalah rasio antara densitas () material dengan densitas referensi (ref).

Referensi yang digunakan untuk solid dan liquid adalah air pada suhu 4oC. densitas referensi adalah sebagai berikut :

Soal latihanJika spesifik gravity liquid adalah 2, maka densitas adalah atau atau

Hitung densitas merkuri dalam dengan spesifik gravity pada suhu 20oC adalah 13,546.Jawab :

1.3. Laju Alir

Proses kontinyu melibatkan perpindahan material dari satu titik ke titik yang lain, kadang-kadang antara unit prosesKecepatan material diangkut melalui proses disebut dengan laju alir material. Laju alir proses dapat dinyatakan sebagai laju alir massa (massa/waktu) atau laju alir volume (volume/waktu)V (m3 fluid/s)m (kg fluid/s)1.4. Komposisi Kimia

1.4.1. Mol dan Berat MolekulBerat atom atau elemen adalah massa atom pada skala 12C (isotop dari karbon adalah inti yang mengandung 6 proton dan 6 netron) massanya yang sebenarnya adalah 12.Berat molekul komponen adalah jumlah berat atom dari suatu molekul. Contoh adalah berat atom oksigen adalah 16 sedangkan berat molekul oksigen adalah 2 x 16 = 32Mol adalah jumlah massa molekul berbanding dengan berat molekulnya. Contohnya adalah 1 mol CO2 mengandung 44 gram CO2.Contoh soalTentukan jumlah mol NH3 dalam 34 kg ammonia :Jawab :

Dan 4 lbmol ammonia mengandung :

1.4.2. Fraksi mol dan Massa dan Berat Molekul Rata-rataAliran proses biasanya terkadang mengandung satu zat, tetapi selalu mengandung campuran liquid, gas dan larutan dari satu atau lebih solute dalam liquid solvent. Berikut ini adalah persamaan yang digunakan untuk menentukan fraksi massa dan mol

Soal Latihan

Suatu larutan mengandung 15 % massa A (xA = 0,15) dan 20 % mol B (yB = 0,2) Tentukan massa A dalam 175 kg larutan Tentukan laju alir massa A dalam aliran larutan dengan kecepatan 53 lbm/h

Jawab :Massa A =

Laju alir massa =

Suatu campuran gas dengan komposisi sebagai berikut :O2 = 16 %CO = 4 %CO2 = 17 %N2 = 63 %Tentukan komposisi molar campuran tersebut:Jawab :

Mol total = nO2 + nCO + nCO2 + nN2 = 3,279 mol

Berat molekul rata-rata adalah rasio dari massa sampel dari campuran dengan jumlah mol seluruh zat dalam sampel. Jika yi adalah fraksi mol dari i komponen dalam campuran dan Mi adalah berat molekul komponen maka persamaan berat molekul rata-rata adalah ;

Soal Latihan

Hitunglah berat molekul rata-rata dari udara dengan komposisi molar 79 % N2 dan 21 % O2 dan komposisi massa 76,7 % N2 dan 23,3 % O2

Jawab

1.4.3. KonsentrasiKonsentrasi massa suatu komponen dari suatu campuran atau larutan adalah massa komponen per unit volume campuran (g/cm3, lbm/ft3 dan kg/m3). Konsentrasi molar adalah rasio antara mol suatu komponen per satuan unit volume campuran atau larutan (mol/cm3, lbmol/ft3 dan kmol/m3).Konsentrasi zat suatu campuran atau larutan dapat digunakan untuk mengkonversikan massa atau mol komponen dalam sampel campuran terhadap volume sampel atau digunakan untuk menghubungkan laju alir massa komponen untuk proses kontinyu terhadap laju alir volume total dari suatu aliran.Soal latihan

0,5 molar larutan dari asam sulfat mengalir melalui suatu unit proses dengan kecepatan 1,25 m3/min. spesifik gravity dari larutan adalah 1,03. Hitung : Konsentrasi massa dari asam sulfat dalam kg/m3Laju alir massa asam sulfat dalam kg/sFraksi massa asam sulfatJawab a.

b.

c.

1.4.4. Tekanan

Tekanan adalah rasio gaya persatuan luas area (N/m2, dyne/cm2 dan lbf/in2). Fluida suatu gas atau liquid yang terdapat dalam vessel tertutup atau mengalir dalam area A yang merupakan dinding vessel. Tekanan fluida adalah rasio F/A, berikut ini adalah gambar tekanan fluida dalam tangki dan pipa

Tekanan pada dasar kolom dapat dilihat pada Gambar 3, diterangkan bahwa kolom vertical fluida dengan ketinggian h (m) dengan luas area A (m2), densitas fluida (kg/m3) dengan tekanan awal Po (N/m2), maka persamaan tekanannya adalah

P (mmHg) = Po(mmHg) + h(mmHg)

Contoh Berapa tekanan danau dengan kedalaman 30 m dari permukaan ? tekanan atmosfir (tekanan dipermukaan) adalah 10,4 m H2O dan densitas dari air adalah 1000 kg/m3. Asumsi g/gc = 9,807 N/kg

P (mH2O) = 10,4 (mH2O) + 30 (mH2O) = 40,4 m H2O

Tekanan absolute adalah jumlah tekanan yang terbaca dialat pengukur tekanan (Pressure Gauge) dengan tekanan atmosfir.P absolute = P gauge + P atmosfir1.4.5. Temperatur

Temperature adalah suatu variabel yang sangat penting dalam proses teknik kimia. Temparatur dapat mengukur energy kinetic suatu zat (padat, cair dan gas). Ketika energy tidak dapat diukur secara langsung , maka temperature dapat dihitung secara tidak langsung dari sifat propertisnya Skala temperature dapat menentukan fenomena fisik seperti pembekuan dan pendidihan dapat ditentukan dari tekanan dan temperature.Suhu dapat dirubah dari bentuk skala suhu yang satu ke skala suhu yang lain. Berikut ini adalah konversi temperature :T (K) = T(oC) + 273,15T(oR) = T(oF) + 459,67T(oR) = 1,8T(K)T(oF) = 1,8T(oC) + 32Perbandingan suhu sebagai factor konversi :

Contoh soal :Kapasitas panas ammonia adalah sebagai berikut :

Tentukan kapasitas panas dalam bentuk T(oC)

Cp

Jawab