PERCOBAAN JOULE-THOMSON

By : ZULFA NUR’AINIKimia A (13630037)

PROSES ADIABATIK

PERCOBAAN JOULE PERCOBAAN JOULE-THOMSON

Percobaan Joule

James P. joule melakukan percobaan sendiri sebelum akhirnya bergabung dengan Thomson.

Mengukur hubungan energi dalam suatu zat terhadap volume yang ditempati (πt) dengan mengamati perubahan temperatur

gas jika gas memuai ke ruang hampa udara.Di eksperimenkan pada dua labu logam yang dimasukkan ke

dalam bak air. Satu labu diisi dengan udara bertekanan 22 atm dan labu yang lain dibuat hampa udara.

^^ Hasil Eksperimen Joule sebelum Bergabung dengan Thomson:

Dalam pemuaian ruang hampa, tidak ada kerja yang dilakukan w = 0,Karena Temperatur air tetap q=o, maka Tidak ada kalor yang masuk dan keluar,proses dapat dianggap berlangsung secara isotermal karena ∆U = w + q, maka ∆U = 0.

Setelah hasil eksperimen Joule ini masih ditemukan oleh william thomson kesalahan yaitu Kapasitas kalor bak air dan labu logam sangat besar, sehingga perubahan temperatur gas yang sesungguhnya ada menjadi terlalu kecil untuk diukur dan tidak teratur.akhirnya joule bersama dengan thomson melakukan percobaan.

Percobaan Joule Thomson memiliki tujuan Untuk mengukur perubahan temperatur gas jika gas itu mengembang secara adiabatik. Sebuah tabung dengan plat berpori “Porous Plug”

V1 P1 T1

V2 P2 T2

Kenapa begitu ? Akan Dijelaskan di slide selanjutnya

Ini penjelasannya : Gas dimasukkan di antara pelat berpori

dan piston sebelah kiri poros berpori (sisi pertama).

Pada bagian kanan poros berpori, piston berada pada ruang kosong di sebelah poros berpori (sisi kedua).

Volume awal sisi pertama adalah V1. Tekanan awal dan temperaturnya masing-masing P1 dan T1.

Sekarang, gas pada sisi pertama didorong piston ke arah poros berpori dan pada saat yang sama piston sisi kedua akan tertarik menjauhi poros berpori sehingga memiliki tekanan P2 (tentu saja P2 lebih kecil daripada P1).

Pada akhir eksperimen, piston sisi pertama tepat berada di sebelah poros berpori dan kondisi (volume, tekanan, dan temperatur) akhir sisi kedua adalah V2, P2, dan T2.

Sisi pertama

Sisi kedua

Pembuktian secara matematis

PADA SISI PERTAMA:

Kerja W1 = - P1 . ∆V

W1 = - P1 . ( V2 – V1 )

W1 = - P1 . ( 0 – V1 )

W1 = P1 . V1

PADA SISI KEDUA:Kerja W2 = - P2 . ∆V W2 = - P2 . ( V2 – V1 ) W2 = - P2 . ( V2 – 0 ) W2 = - P2 . V2

(Masih ingat kan rumus kerja W = – P ΔV Kalo

negatif berarti kerja yang dihasilkan sisitem, kalo

positif berarti kerja yang dilakukan pada

sistem).Berarti kerja total adalah

Wtotal = W1 + W2 = P1V1 – P2V2

•Dalam hukum termodinamika pertama : ∆U = Q + W

Artinya perubahan energi dalam sistem akan dipengaruhi

oleh panas dan kerja total yang terjadi pada sistem.

karena sistem bersifat adiabatis ( Q = 0 ), maka

•∆U = 0 + W

•∆U = W

∆U = Wtotal

U2 – U1 = P1 V1 - P2 V2

U2 + P2 V2 = U1 + P1 V1

MAKA

H2 = H1 ISENTALPIJadi, persamaan terakhir ditutup dengan H2 =H1. Proses ternyata berlangsung pada kondisi ISENTALPI!

Biasanya dalam soal atau aplikasi termodinamika, alat yang berperan sebagai poros berpori (porous plug) tersebut adalah valve.

Untuk itu , pada setiap soal termodinamika yang berhubungan dengan valve selalu diselesaikan dengan kondisi isentalpi (H2 =H1)?

Katup Kendali

Katup kendali merupakan alat proses yang juga sering ditemui selain separator di

lingkungan industri migas. Bisa digunakan untuk mengurangi tekanan,

mengendalikan laju alir, mencekik sumur dan lain sebagainya. Secara konseptual,

katup kendali ini diasumsikan bekerja secara isentalpik (entalpi yang tetap) dengan

tidak terjadinya perpindahan kalor. Selain fenomena entalpi konstan, fenomena lain

yang terjadi pada katup kendali adalah efek Joule-Thomson. Hampir semua

komponen berfasa gas di industri migas, apabila diturunkan tekanannya secara

adiabatik (tidak terjadi perpindahan kalor karena luasan katup kendali dianggap

sangat kecil), akan mengalami penuruan temperatur.

Aplikasi dalam kehidupan :

Terima kasihSemoga bermanfaat