of 30

• date post

21-Dec-2015
• Category

## Documents

• view

330

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

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 !

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,

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?

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

Persamaan koefisien aktivitas diketahui adalah :

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