Makalah Termodinamika Pemicu 4 - Vapor Liquid Equilibria (VLE)

download Makalah Termodinamika Pemicu 4 - Vapor Liquid Equilibria (VLE)

of 30

  • date post

    21-Dec-2015
  • Category

    Documents

  • view

    330
  • download

    48

Embed Size (px)

description

Makalah Termodinamika Pemicu 4 - Vapor Liquid Equilibria (VLE)

Transcript of Makalah Termodinamika Pemicu 4 - Vapor Liquid Equilibria (VLE)

  • 0

    MAKALAH TERMODINAMIKA

    PEMICU 4

    VAPOUR LIQUID EQUILIBRIA

    Dosen : Ir. Kamarza Mulia, M.Sc., Ph.D.

    UNIVERSITAS INDONESIA

    Disusun oleh

    KELOMPOK 6

    Astrini (1306370493)

    Mega Puspitasari (1306370713)

    Pangiastika Putri W (1306370404)

    Rayhan Hafidz (1306409362)

    Salaha Harahap (1306423190)

    FAKULTAS TEKNIK

    UNIVERSITAS INDONESIA

    DEPOK

    APRIL 2015

  • 1

    1. The Case of ELPIJI

    Consider the 12 kg LPG produced by PERTAMINA. This product is marketed as ELPIJI and

    contains equal mass of propane and n-butane (50-50 weigth %) (a) if we assume that the

    ELPIJI tank is full of liquid and temperature is constant at 250C, what is the presure indicated

    on the presure gage ? (6/30) (b) you ran out of ELPIJI gas yesterday and you could hear a

    splashing sound when you shake the tank. You remember reading a newspaper article stating

    that a significant amound of n pentane is present in the ELPIJI. Do you think what you

    observed is related to the article ? Explain Temperature is constant at 250C (6/30) (c) consider

    the same ELPIJI tank is used in a location 800 m above the sea level and where it could be

    cold at night, Kaka. Who is a chemical angineering student, sent you an sms that read our

    ELPIJI tank is full and presure is 55,7 psia, therefore,i could estimate the temperature of gas

    inside the tank to be 10 0C. Do you agree with kakas estimation ? Carry out calculation to

    support you argument (6/30) (d) calculate the temperature and composition of a liquid in

    equalbrium with a gas mixture consisting of propane and n-butane in 50-50% at pressure of 7

    bar (6/30) (e) Calculate the temperature and composition of a liquid in equalbrium with a gas

    mixture consisting of propane (40 vol-%), n-butane (40-%) and air (20-vol%) at presure of 7

    bar (6/30) for questions (a)-(e), asume that vapor-liquid equalbrium is always maintened in

    the tank, and the propane and n-butane mixture behaves ideally

    Answer :

    Jawaban (a)

    Diketahui :

    LPG berat 12 kg dengan komposisi Propona-n-Butana (50 50 weigth%)

    Suhu (T) = 250C = 25 + 273 = 298 K

    Asumsi : Elpiji dalam tank adalah liquid, campuran propane n-butana adalah ideal

    Ditanya : Tekanan yang terukur (Pg) ?

    Data dari propana- butana pada suhu 250 C (298 K) untuk koefesien Antoine :

    No Komponen A B C m (kg) Mr (kg/kmol)

    1 Propana (C3H8) 3,98292 819,296 - 24,417 6 44

    2 butana (C4H10) 4,35576 1175,581 -2,071 6 58

  • 2

    Mol (n)

    Propana

    n-Butana

    n total

    Fraksi mol (xi)

    Propana

    n-Butana

    Persamaan Antoine

  • 3

    Propana

    n-Butana

    Propana

    n-Butana

    Ptotal

    Pgauge

    80,7252 psia

  • 4

    Jawaban (b)

    Data dari pentana pada temperatur (T) = 250C = 25 +273 = 298 K untuk koefesien Antoine :

    No Komponen A B C

    1 Pentana (C5H10) 3,9892 1070,617 - 40,454

    Persamaan Antoine

    Karena tekanan pentana lebih kecil dari tekanan udara 1 atm = 1,01325

    bar ( maka pentana berwujud cair. Jadi apa yang di tuliskan pada artikel

    ada sejumlah pentana yang signifikan tetapi suara splas yang keluar bukanlah pentana karena

    pada suhu 25 0C (298 K) pentana berwujud cair karena tekanan pentana dibawah tekanan udara.

    Jawaban pertanyaan (c)

    Data Elpiji pada suhu 100 C = 10 + 273 = 283 K

    Mol (n)

    Propana

    n-Butana

    n total

    A B C m (g) Mr (g/mol)

    Propana 3,98292 819,296 -24,417 0,5 44

    n-Butana 4,35576 1175,581 -2,071 0,5 58

  • 5

    Fraksi mol (xi)

    Propana

    n-Butana

    Persamaan Antoine

    Propana

    n-Butana

    Ptotal

  • 6

    Dari pernyataan Kalia pada keitinggian 800 m dari permukaan laut dan suhu 10 0C Elpiji

    mempunyai tekanan 55,7 psia dan berdasarkan perhitungan pada kondisi yang sama yaitu pada

    suhu 10 0C tekanan elpiji 115 psia, jadi pernyataan Kalia kami tidak setuju.

    Jawaban pertanyaan (d)

    Untuk menentukan temperatur dan komposisi

    Data Elpiji campurandengan tekanan (P) = 7 bar

    Propana

    n-Butana

    Untuk menentukan dan

    Suhu (T) Propana

    142,76 K

    A B C y

    propana 3,98292 819,296 -24,417 0,5

    n-butana 4,35576 1175,581 -2,071 0,5

  • 7

    Tekanan (P) Propana

    Suhu (T) n-Butana

    Tekanan (P) n-Butana

    Komposisi

    Propana

    Butana

  • 8

    Jadi berdasarkan perhitungan didapatkan suhu kesetimbangan campuran propana dan butana

    adalah dengan komposisi 0,21 Propana dan 0,79 butana

    Jawaban pertanyaan(e)

    Untuk menentukan temperatur dan komposisi

    Data Elpiji campuran dengan tekanan (P) = 7 bar

    Propana

    n-Butana

    Untuk menentukan dan

    Suhu (T) Propana

    114,208 K

    Tekanan (P) Propana

    A B C y

    Propana 3,98292 819,296 -24,417 0,4

    n-Butana 4,35576 1175,581 -2,071 0,4

  • 9

    Suhu (T) n-Butana

    Tekanan (P) n-Butana

    Komposisi

    Propana

    Butana

    Jadi berdasarkan perhitungan didapatkan suhu kesetimbangan campuran propana dan butana

    adalah dengan komposisi 0,203 Propana dan 0,797 butana

  • 10

    2. VLE of a non-ideal mixture at low pressure

    a. Explain why Raoults law is not suitable for analysis of P-x-y diagram of the chloroform-

    1,4 dioxane mixture, based your explanation on the molecular structure and molecular

    interaction between of the molecules !

    Answer :

    Hukum Raoult hanya dapat digunakan untuk campuran yang ideal. Dimana syarat suatu

    campuran dapat dikatakan ideal adalah ketika campuran tersebut memiliki besar molekul yang

    hampir sama dan mempunyai daya tarik intermolekuler yang sama di antara molekul-

    molekulnya. Berdasarkan syarat tersebut maka kita dapat melakukan peninjauan awal terhadap

    berat dan struktur molekul dari kloroform dan 1,4 dioksana.

    (a) (b)

    Gambar 1. Struktur molekul (a) Kloroform (b) 1,4 Dioksana

    (Sumber : http://de.wikipedia.org/wiki/)

    Kloroform adalah nama umum untuk triklorometana (CHCl3). Kloroform memiliki berat

    molekul senyawa 119.38 g/mol. Sementara 1,4 dioksana yang memiliki rumus molekul C4H8O2

    dengan berat molekul senyawa 88.11 g/mol. Kedua senyawa tersebut memiliki berat senyawa

    yang berbeda jauh. Hal ini juga dipengaruhi oleh ukuran molekul senyawa tersebut. Seperti

    terlihat pada gambar 1, kloroform memiliki ukuran molekul yang lebih besar daripada 1,4

    dioksana. Ini menunjukkan bahwa besar molekul kedua senyawa tidak sama sehingga tidak dapat

    dikatakan sebagai campuran yang ideal yang dapat diterapkan pada hukum Raoult.

    Selain itu berdasarkan daya tarik intermolekularnya, kloroform memiliki titik didih yang

    lebih rendah daripada 1,4 dioksana yaitu 61,2oC sementara 1,4 dioksana memiliki titik didih

    yang tinggi yaitu 101,3oC. Larutan yang memiliki titik didih yang rendah menandakan bahwa

    tekanan uap larutan tersebut adalah tinggi. Sehingga apabila sebuah larutan mempunyai tekanan

    uap yang tinggi pada suhu yang sama, ini berarti bahwa molekul-molekul yang berada dalam

    larutan tersebut sedang melepaskan diri dari permukaan larutan dengan mudahnya. Mudahnya

    suatu larutan untuk melepaskan diri menandakan daya tarik intermolekulernya relatif rendah. Ini

    juga yang menyebabkan kloroform bersifat mudah menguap.

    Sebaliknya untuk larutan yang memiliki titik didih tinggi seperti 1,4 dioksana memiliki

    daya tarik intermolekuler yang tinggi sebab tekanan uapnya tinggi pada suhu yang sama.

  • 11

    Sehingga molekul-molekulnya tidak mudah lepas dari permukaannya. Dari kedua titik didih

    tersebut dapat diketahui bahwa kedua senyawa memiliki daya tarik intermolekuler yang berbeda.

    Hal ini menunjukkan ketidaksesuain terhadap syarat suatu campuran dapat dikatakan ideal. Oleh

    sebab itu dalam hal ini hukum Raoult tidak cocok untuk kedua campuran senyawa tersebut,

    dimana kondisi inilah yang akan menyebabkan terjadinya deviasi pada hukum Raoult.

    2. b. An equimolar chloroform-1,4 dioxane mixture is mxed and heated to 50 oC. The

    excess Gibbs energy is adequately represented by:

    What is the composition of the vapor above this heated solution?

    Answer

    Pada persamaan excess Gibbs energy pada soal, yaitu :

    , merupakan bentuk/model simetris. Persamaan tersebut memiliki bentuk yang sama dengan :

    Persamaan koefisien aktivitas diketahui adalah :

    Pada sistem biner :

    Definisi dari partial molar property diketahui :

    ijnPTi

    EE

    ii

    n

    RTnG

    RT

    G

    ,,

    ln

    12111 xnnxnn

    1111 dnxdxndn

    1111 dxndnx

    1

    11

    1 x

    dxndn

    222 ,,1,,1,,1

    1

    nPTnPTnPTn

    Mn

    n

    nM

    n

    nMM

    2,,1 nPT

    n

    MnM

  • 12

    Persamaan partial molar property disubtitusi dengan persamaan sistem biner, menjadi :

    Jika persamaan diatas diaplikasikan ke dalam persamaan , akan didapatkan persamaan :

    Nilai dari dan akan didapatkan :

    Persamaan untuk mencari y1 diketahui adalah :

    Persamaan untuk mencari P diketahui adalah :

    Menyesuaikan dengan data x1 terhadap P pada tabel 12.3 buku Smith-Van Ness dan memakai

    data-data P saturated, dilakukan pengolahan data-data dalam bentuk tabel dengan mengg