8/19/2019 No 4 Dan 5 Makalah Temo Pbl 2

http://slidepdf.com/reader/full/no-4-dan-5-makalah-temo-pbl-2 1/5

4. An evacuated tank with 1 m 3 capacity is initially empty with no fluid inside. Water in theamount 2 L and at 25 oC is transferred into the tank. At midday thermal e!uili"rium is assumed to

"e attained and fluid temperature at #$ oC is uniform throu%hout the tank. At this condition do wefind water in the tank as a mi&ture of a li!uid and vapor or only as water vapor' (f only as water vapor how much additional water we have to add so that water in the tank e&ist only as saturatedwater vapor'

)erdasarkan dia%ram *+, diketahui den%an temperature #$ $C den%an spesifik volume sistem-

pesifik ,olume / ,olume0massa / $.5 m 30 %

assa 2 liter air 25 $C / 2 % .t

,olume / 1 m 3 erdapat hanya 1 m 3 air pada kondisi setim"an% dan sisanya uap air

• assa air yan% masuk / 2 Liter air 25 $C / 2 k%

• ,olume pesifik Air- Y =Yf + x( Yg – Yf )

8/19/2019 No 4 Dan 5 Makalah Temo Pbl 2

http://slidepdf.com/reader/full/no-4-dan-5-makalah-temo-pbl-2 2/5

x= y− yf yg− yf

= 500 − 1.0177678.5 − 1.017

= 0.064

• assa ,apour / & 6 massa sistem massa li!uid / & 6 massa sistem

• asssa vapour / $.$#4 6 2/ $.127 k% massa li!uid / $.835 62 /1.79 k%

Sehingga yang perlu di keluarkan adalah 1.87 kg air bertemperatur 6 !

5. (nternal ener%y and enthalpy are two thermodynamics !uantities or varia"les that are used inener%y "alances e!uations. hermal ener%y added to a %as of polyatomic molecules can appearas rotational and vi"rational as well as translational ener%ies of the %as molecules. :escri"e theinternal ener%y of a %as molecule in terms of its different modes of motion; translationalrotational vi"rational modes in addition to electronic contri"utions. <se the followin% dia%ramshowin% the )olt=mann distri"ution of rotation vi"ration and electronic ener%y levels at room

temperature.

>awa" -

olekul+molekul pada setiap =at tidak statis namun selalu "er%erak den%an "era%am ?enis dan "entuk %erakan dan salin% "ertum"ukan. e"a%ian "er%erak translasi dan rotasise"a%ian lainnya "er%erak den%an melakukan %etaran. @asil dari tum"ukan molekul+molekulterse"ut adalah ener%y panas yan% kemudian "erdampak pada temperature permukaan =at. elainmemiliki ener%y se"a%ai dampak %erakan dan %etaran molekul+molekul terse"ut ?u%a memilikiener%y kimia dan listrik statis maupun dinamis. :alam termodinamika ener%y total terse"utdisu"ut ener%y dalam suatu =at ener%y yan% dihasilkan oleh fenomena internal =at terse"ut.

• erak ranslasi - erak pusat masa dari suatu tempat ke tempat yan% lain. erak translasi pada skala atomic merupakan %erak yan% ter?adi pada atom atau molekul yan%menye"a"kan atom atau molekul terse"ut "erpindah tempat.

in%katan ener%y pada %erak translasi "ersifat non+diskrit. ehin%%a tin%katan ener%ydapat dihitun% den%an pendekatan klasik se"a%ai ener%y kinetic -

Etrans=

12

m v2

• erak Botasi - merupakan perputaran molekul yan% selan% ener%inya san%at kecil sekitar 1$ +3 e,. pektrumnya di daerah %elom"an% mikro den%an pan?an% %elom"an% "erkisar antara $ 1 mm+ 1 cm . @al ini diper?elas oleh usminarto 1883 yan% menyatakan

8/19/2019 No 4 Dan 5 Makalah Temo Pbl 2

http://slidepdf.com/reader/full/no-4-dan-5-makalah-temo-pbl-2 3/5

"ahwa disampin% men%alami %erak translasi molekul melakuakan rotasi terhadap sum"er massanya.

<ntuk menyederhanakan analisa pada pem"ahasan ini ditin?au molekul dwi atomwalaupun secara %aris "esar ?u%a "erlaku untuk molekul komplek . in%kat ener%i

molekul terendah tim"ul dari rotasi di sekitar pusat massanya @idayat 2$11 .

omen inersia I = m1 r 12 +m2 r 2

2

arena m1 r 1

2

= m2 r 2

2

maka I = m1 m2

m1 +m2 (r 1

2

+r 2

2

)

:iketahui momentum sudut L pada %erak rotasi dirumuskan L= Iω

arena L terkuantisasi L= ħ √ l(l+1)

yan% mana l= bilangankuantum rotasional = 0,1,2,3,4, …….

ehin%%a ener%i molekul yan% "erotasipun terkuantisasi den%an perumusan se"a%ai "erikut-

• erak ,i"rasi - etaran molekul yan% selan% ener%inya le"ih "esar $ 1 e, den%an

spekrumnya di daerah infra merah λ berkisar 1 µm− 0,1 cm ¿.

usminarto 1883 memaparkan ?arak inti atom dalam molekul dian%%ap tetap. )entuk ener%i potensial molekul men%isyaratkan "ahwa inti+inti atom penyusun molekulmelakukan %erak osilasi relative. :i sekitar ?arak kesetim"an%annya r o "entuk ener%i

8/19/2019 No 4 Dan 5 Makalah Temo Pbl 2

http://slidepdf.com/reader/full/no-4-dan-5-makalah-temo-pbl-2 4/5

potensial dapat didekati den%an "entuk fun%si para"ola

r − r o ¿ 2

E=12

k ¿ sehin%%a %erak osilasi

relatifnya merupakan osilasi sederhana den%an frekuensi sudut f =√ k μ den%an

adalah massa tereduksi molekul . ehin%%a ener%i vi"rasi molekul dwiatom adalah-

Evib=(v+12 )hf v= 0,1,2, …….

den%an

v adalah "ilan%an "ulat

h adalah tetapan *lanck dan

f adalah frekuensi %etaran.

:alam pendekatan distri"usi tin%katan ener%y )olt=mann menurut tin%katan ener%y "erikut -

menunu?ukan "ahwa ene%i dalam akan terdistri"usi pada setiap tin%katan den%an ?umlahyan% "er"eda+"eda. :an distri"usi tin%katan ener%y transisi le"ih "anyak tin%katanener%y di"andin%kan den%an rotasi dan tin%katan ener%y %erak rotasi le"ih "anyak darivi"rasi. @al ini ?u%a sesuai den%an pen?elasan awal "ahwa ener%y dalam tim"ul karenaadanya tum"ukan molekul ketika melakukan %erakan transisi akan le"ih "esar ?umlahtum"ukan di"andin%kan ketika melakukan %erak rotasi dan tum"ukan yan% ter?adi saat

8/19/2019 No 4 Dan 5 Makalah Temo Pbl 2

http://slidepdf.com/reader/full/no-4-dan-5-makalah-temo-pbl-2 5/5

melakukan %erak rotasi akan le"ih "anyak melakukan tum"ukan di"andin%kan den%an%erak vi"rasi.

:istri"usi )olt=mann men%atakan "ahwa rasio populasi "ervariasi secaraeksponensial den%an per"edaan ener%i semakin "esar per"edaan tin%kat ener%inya makasemakin kecil populasi pada tin%kat ener%i terse"ut

¿

nj= exp (− i− j

k! ):en%an DkE adalah nilai konstanta )olt=mann se"esar 1 371 & 1$ +23 >0 . :alam

pen%aplikasiannya untuk tin%kat ener%i terdapat "e"erapa hal pentin% yan% harusdiperhatikan yaitu se"a%ai "erikut-

• emakin tin%%i keadaan ener%i suatu molekul semakin sedikit populasi molekul yan%menempati keadaan terse"ut.

• emakin tin%%i suhu suatu molekul semakin "anyak populasi molekul yan% mendudukikeadaan ener%i tin%%i

• in%kat ener%i akan semakin "anyak terpopulasi apa"ila per"andin%an antara D E i – E j”den%an DkT E dekat seperti dalam %erak translasi dan %erak rotasi .