PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
-
Upload
akbar-pandu-w -
Category
Documents
-
view
225 -
download
0
Transcript of PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
1/70
First Law of
Thermodynamics
(Pemicu 2)
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
2/70
Kelompok 14
Indy Prasetya G.
Sheila Nadhifa
Fianna Utomo
Rafi IrzaniMartha Ivana
Akbar Pandu
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
3/70
›Scientists and engineers, with careful
measurements and analysis of non-nuclearprocesses, have consistently observed thatmass and energy are conserved. Due to itsoverall applicability and generality, theseobservation have been known as the first law of
thermodynamics: energy can not be created norbe destroyed, it can only transform from oneform to another. Energy comes in many forms.List all kind of energy and give real live exampleof each!
0. Zeroth Problem
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
4/70
Jawab:
Jenis-jenis energi dan contohnya
di kehidupan
›Energi kinetik -> penambahan kecepatan pada sepeda
›Energi potensial -> apel jatuh dari pohonnya
›Energi mekanik -> benda yang bergerak turun pada bidang
miring
›Energi kimia -> baterai dan bensin
›Energi listrik -> seluruh peralatan listrik (blender, setrika, dsb)
›Energi magnet -> kompas
›Energi panas -> radiasi matahari ke bumi
›Energi nuklir -> bom atom
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
5/70
1. First Problem
›You are planning a birthday party for your niece and need make at least 4 gallons of Kool-Aids, which you would like tdown to 32oF (0Oc) before the party begins. Unfortunately, yrefrigerator is already so full of treats that you know there wno room for the Kool-Aids. So, with a sudden flash of insighdecide to start with 4 gallons of the coldest tap water you ca
which you determine is 50o
F (10o
C) and then cool it down wquart chunk of ice you already have in your freezer. The owmanual for your refrigerator states that when the freezer seon high, the temperature is -20oC. Will your plan work? Stayour assumption!
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
6/70
Jawab:
› Asumsi :
›Steady state›Bubuk Kool-aid tidak mempengaruhi massa jenis air
› Anomali air diabaikan
›Diketahui:
›Temperatur air : 10 C
›Temperatur es : -20 C
›Volume air : 4 gallons15.1516 liters›Volume es : 1 quart 0.9463 liter
›Kalor laten es (L): 80 cal/g/C
›Kapasitas panas air : 1 cal/C
›Kapasitas panas es : 0.5 cal/C
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
7/70
Penyelesaian
Cp air = 4,2 = 1000
Cp es = = 2,1 = 500
Kalor Lebur = 800
Massa air = 4 galon = 15 liter = 15 kgMassa es = 1 kuart = 0,9 kg
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
8/70
T = 4,7 C
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
9/70
›Steam is contained in a closed rigid container with a
volume of 1 m3. Initially, the pressure and temperature ofthe steam are 7 bar and 500 °C, respectively. The
temperature drops as a result of heat transfer to the
surroundings. Determine the temperature at which
condensation first occurs, in °C, and the fraction of the to
mass that has condensed when the pressure reaches 0.5bar. What is the volume, in m3, occupied by saturated liq
at the final state?
2. Second Problem
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
10/70
Diketahui Ditanya
›Volum Container = 1
m3
›Pawal= 7 bar
›Tawal= 500° C
›T kondensasi pertam
(°C)
›X saat P= 0,5 bar ›V sat liquid pada
kondisi akhir
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
11/70
Asumsi
›Kontainer adalah closed system,
Sehingga volum spesifik konstan
Jawab:
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
12/70
Suhu awal kondensasi
›Di dapatkan dari tabel volume spesifikadalah 0,507 m3/kg
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
13/70
› di interpolasikan dengan rumus
›Sehingga didapatkan suhu awalkondensasi 140,9°C
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
14/70
Fraksi mol pada 0,5 bar
›X liquid = m liquid/ m total
›Vf adalah 1,3 dan Vg adalah 3,2 (m3/kg)
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
15/70
›Dari perhitungan didapatkan jg m total adalah
1,972 kg sehingga dapat dilakukan perhitunga
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
16/70
Students of the thermodynamics class are excited. The had spent two class sessions to discuss about transferable skills
the work place and how PBL is a suitable learning method for stuimprove their skills. The instructor tld them that if they improve thproblem solving, interpersonal communication, group and self-dlearning skills, they will understand thermodynamics better. The thermodynamics is about conservation of mass and energy. Tthe results of careful observations of physical and chemical proclead to the conclusion that mass and energy cannot be created
destroyed and they could only transfoem from one point to anothread a paper on the development of a calorimeter to measure hecapacity and enthalpy of fluids (An automated flow calorimeter fodetermination of liquid and vapor isobaric heat capacities: Test rwater and n-pentane, J.A. Sandarusi, K. Mulia and V.F. YesavagSci. Instrum., 63, 2, (1992), 1810:1821).
3. Third Problem
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
17/70
3.1
›One need to understand the concept of conservation of emass, in order to understand how a calorimeter works. Sta
general formula of the first law of thermodynamics and descrthe terms in the equation using real-life examples. Read thand try to simplify the general formula based on the informatcalorimeter set-up and how the measurement is carried out. in a systematic way then you should obtain the first equation1) given in the paper. State all of your assumptions clearly. A
heat loss term Qlst is not included in the final working equaticapacity measurement (equation 3). Consider all kind of heamodes that potentially contribute to this term and explain howwere minimized in the experiment.
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
18/70
Prinsip kerja kalorimeter
›Mengalirkan arus listrik pada kumparan kawat penghantar y
dimasukan ke dalam air suling.
›Pada waktu bergerak dalam kawat penghantar (akibat perbpotensial), pembawa muatan bertumbukan dengan atom log
kehilangan energi.
›Pembawa muatan bertumbukan dengan kecepatan konstan
sebanding dengan kuat medan listriknya.
›Tumbukan oleh pembawa muatan akan menyebabkan logadialiri arus listrik memperoleh energi yaitu energi kalor/panas
›Semakin besar nilai tegangan listrik dan arus listrik pada su
maka tara panas listrik yang dimiliki oleh bahan itu semakin
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
19/70
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
20/70
Jawab:
›Dengan asumsi: sistem terbuka (open system)
›Diperoleh persamaan dasar, yaitu:
q = perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan, atausebaliknya.
w = kerja yang dilakukan sistem pada lingkungan, ata
sebaliknya. ΔH = perubahan entalpi sistem.
ΔK = perubahan energi kinetik sistem.
ΔP = perubahan energi potensial sistem.
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
21/70
Asumsi
›Energi kinetik dan potensial pada sistem dianggap0 (ΔK = 0, ΔP = 0)
›Mengapa? Karena tidak ada perbedaan ketinggianantara inlet dan outlet serta tidak ada perubahanpada kecepatan laju alir massa pada sistem.
›Sistem merupakan sistem tunak (steady state).
›Maka nilai
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
22/70
›Diperoleh persamaan baru, yaitu:
›Kondisi batasan:
›T = To saat H = Ho›T = Ti saat H = Hi
persamaan menjadi:
H(To,Po) = entalpi fluida pada tekanan dan temperatur kalorimeter di outlet
H(Ti,Pi) = entalpi fluida pada tekanan dan temperature kalorimeter di inlet.
To = temperatur kalorimeter di outlet.
Ti = temperatur kalorimeter di inlet.
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
23/70
›(lanjutan...)
Agar persamaan menjadi sama dengan pada equation 1 padpersamaan ΔH harus diubah dulu menjadi entalpi spesifik:
Dan diasumsikan Q pada 2 kondisi yaitu Qin dan Qlost:
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
24/70
›Substitusi nilai Cp, didapatkan persamaan yang sama dengan equatiopaper, yaitu:
›Qlst pada equation 3 tidak dimasukkan karena nilai Qlst kecil.
›Kalorimeter meminimalkan energi panas yang hilang sehingga Qlst yankecil.
›Maka didapatkan persamaan:
(To - Ti)a = perbedaan temperatur kalorimeter dengan input pa
(To - Ti)b = perbedaan temperatur pada blank’s experiment .
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
25/70
Mode perpindahan panas
›Konduksi kontak antara wadah dengan jaket i
›konduksi dalam proses calorimeter sangat pentin
insulasi yang dilakukan adalah untuk mengecilkan
error karena pengabaian Qist yang dianggap ke
›Konveksi pada media fluida: jaket udara dan j
yang terdapat pada kalorimeter.
›Radiasi selalu terjadi karena tidak membutuhk
media apapun, walaupun dalam nilai kecil.
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
26/70
Efisiensi kalorimeter
›Untuk dapat meminimalisasikan perpindahan p
yang tidak diinginkan peningkatan efisiensi s
insulasi pada kalorimeter
›menambah jumlah jaket insulator (jaket udara,
›menggunakan bahan/material dengan nilai kon
termal yang lebih kecil
›melakukan perhitungan radius kritikal insulasi a
insulasi yang diinginkan tercapai
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
27/70
3.2
›The steam table listed in introductory chemical
engineering thermodynamics books contain dataenthalpy as a function of temperature and
pressure. The data were obtained using
calorimeters such as the one reported in the pa
by Sandarusi et al. Describe how you carry out thexperiment to determine h=h(T,P).
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
28/70
Jawaban
›Berdasarkan percobaan Joule Thompson yang menyabahwa penentuan entalpi berdasarkan fungsi tempe
dan tekanan maka:
›Perhitungan gas nyata tidak dapat menggunakan persini.
›Membutuhkan dua fungsi lainnya karena derajat kebebernilai 2.
›Fungsi yang tersedia antara lain temperature, pressurenergy, entropi dan spesifik volume.
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
29/70
›Dalam kasus ini kita memilih parameter temperatu
tekanan:
› Apabila dengan perubahan entalpi yang kecil, ma
›Dan apabila persamaan ini di integrasikan maka:
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
30/70
4. Fourth Problem
› An evacuated tank with 1 m3
capacity isinially empty with no fluid inside. Water in theamount of 2 L abd at 25 oC is transferred into thetank. At midday, thermal equilibrium is assumed tobe attained and fluid temperature of 60 oC isuniform throughout the tank. At this condition do
we find water in the tank as a mixture of liquis andvapor or only as water vapor? If only as watervapor, how much additional water we have to addso that water in the tank exist only as saturatedwater vapor?
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
31/70
Diketahui Ditanya
›Vtangki = 1 m3›Vair = 2 L = 2 x 10
-3 m3
›Tair = 25oC
›Tequilibrium = 60oC
›cair dan Fasa air dalamtangki berupa uap atauhanya terdiri dari uap. Jhanya terdiri dari uap,
berapa jumlah air yangharus ditambahkan agamenjadi uap jenuh?
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
32/70
Jawab:
›Neraca massa pada keadaan unsteady state :
››
›
› Air pada suhu 25oC dan volume 2 L
›Berdasarkan data yang diperoleh pada steam table, volume
spesifik air dalam bentuk cair dapat ditentukan, yaitu . Maka
dapat diperoleh massa air yang masuk ke dalam tangki, yaitu:
›
›
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
33/70
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
34/70
›Untuk menghitung kualitas uap dapatmenggunakan volume spesifik total pada tangk
sebagai berikut :
›Berdasarkan hitungan tersebut, fasa di dalam
tangki adalah fasa cair dan uap karena kualitasuap adalah , jadi fraksi air bentuk cair adalah
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
35/70
›Jika dilihat dari grafik v – T seperti di bawah
ini :
›Pada diagram tersebut menunjukkan bahwa nilai volume
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
36/70
›Pada diagram tersebut menunjukkan bahwa nilai volume
spesifik total dari zat yang berada dalam tangki adalah sebes
0,5 m3/kg, dan nilai tersebut berada di antara volume spesifik
bentuk cair dan uap, sehingga volume spesifik total berada d
daerah dua fasa liquidvapor.
›Sementara itu, untuk menghasilkan air dalam hanya dalambentuk saturated vapor, maka
›
›7,6785
›m = 0,13 kg
›2 – 0,13 = 1,87 kg
›
›Sehingga massa air yang harus dikurangi sebesar 1,87 kg u
mencapai saturated vapor.
›
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
37/70
5. Fifth Problem
Internal energy and enthalpy are two thermodynamquantities or variables that are used in energy balaequations. Thermal energy added to a gas ofpolyatomic molecules can appear as rotational andvibrational, as well as translational energies of the gmolecules. Describe the internal energy of a gasmolecule in terms of its different modes of motion:
translational, rotational, and vibrational modes, inaddition to electronic contributions. Use the followindiagram showing the Boltzmann distribution ofpopulations for rotation, vibration, and electronic enlevels at room temperature.
›Translasi: gerak pusat massa dari satu tempat ke tem
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
38/70
›Translasi: gerak pusat massa dari satu tempat ke temlain
›Rotasi: perputaran molekul yang selang energinya sasekitar10-3 eV
›Vibrasi: getaran molekul yang selang energinya lebihbeV dengan spekrumnya di daerah infra merah
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
39/70
Energi Dalam Gas Monoatomik
›Pada molekul gas monoatomik , terjadi gerak
translasi ke arah X, Y, dan Z.
›Perubahan energi dalam disebabkan oleh
perubahan dalam energi kinetik translasinya.
›Suhu berpengaruh, semakin tinggi suhunyasemakin besar rata-rata energi kinetiknya.
›Rumus:
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
40/70
Energi Dalam Gas DIatomik
›Molekul gas diatomik di samping
melakukan gerak translasi, juga
melakukan gerak rotasi dan vibrasi.
Gerakannya didominasi oleh gerakan
tranlasi ke arah x, y, dan z, serta rotasi kedua arah.
›Rumus: =
2
›Energi dari molekul atom atau
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
41/70
›Energi dari molekul, atom, ataupertikel subatomik terbatas padatingkat energi tertentu.
›Nilai dari tingkatan energibergantung kepada karakteristik
dari suatu partikel›Pemisahan dari tingkatan energirotasi (pada molekul kecil sebesar 10-23 J atau 0,01 zJ, sekitar 0,01kJ mol-1) lebih kecil daripadatingkatan energi vibrasinya
(sekitar 10 kJ mol-1
), yangternyata lebih kecil daripadatingkatan energi elektroniknya(sekitar 10-18 J atau 1 aJ, yangbernilai dekat dengan 103 kJ mol-1).
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
42/70
Distribusi Boltzmann
Persamaan untuk menghitung populasi
keadaan relatif dari berbagai macam
energi disebut dengan distribusi
Boltzmann, yang dituliskan sebagai:
P l i d i Di t ib
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
43/70
Distribusi BoltzmannPopulasi dari Distribusi Boltzmann
dengan Suhu dari 0 ke ∞
Populasi dari Distribu
Boltzmann untuk Ting
Energi Rotasi, Vibras
Elektronik pada Suhu
Poin poin penting
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
44/70
Poin-poin penting
distribusi Boltzmann:
›Semakin tinggi tingkat energinya, populasinya semakinrendah.
›Semakin tinggi suhunya, semakin besar kemungkinan
tingkat energi yang tinggi diisi penuh oleh molekul-molek
›Tingkat energi yang terpopulasi akan semakin banyak jik
perbadingan antara “Ei – Ej” dengan “kT” dekat (sepertidalam gerak tranlasi dan rotasi), dibandingkan bila merek
jauh (seperti pada vibrasi dan elektronik).
Distribusi Maxwell
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
45/70
Distribusi Maxwell
›Teori kinetik molekular:
perbedaan kecepatan akanberkoresponden denganenergi kinetik yang berbeda
›Ekspresi yang memberikanfraksi molekul yang memiliki
kecepatan tertentu disebutdengan distribusi Maxwell.Rumus:
6. Sixth Problem
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
46/70
6. Sixth Problem
Explain how we could estimate the
isobaric heat capacity of methane as an
ideal polyatomic gas as a function of
temperature from 300 to 800 K based onthe equipartition principle. Plot the
theoretical values of methane heat
capacity and compare them with the
values you obtained using the ideal gas
heat capacity equation and parameters
given in the book by Smith et al. or byMoran and Saphiro. Explain why it is (or
is not) reasonable to assume a constant
ideal gas heat capacity for the whole
temperature range?
Ekuipartisi
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
47/70
Ekuipartisi›Dasar teorema ekuipartisi yaitu dalam kesetimbangan termal, energi
terdistribusikan secara merata ke semua bentuk energi yang berbeda
›Energi dalam merupakan jumlah energi yang dimiliki oleh sebuah sis
merupakan gabungan energi kinetik dan energi potensial
›Entalpi (H) adalah jumlah kalor yang terkandung dalam sistem pada
tekanan tetap.
›Peningkatan temperatur akan membuat bertambahnya energi kinetik
molekul gas yang kemudian akan disimpan ke dalam bentuk-bentuk e
lain, seperti energi translasi, rotasi, dan vibrasi yang besarnya sama (›Molekul-molekul gas menyimpan energi kinetik dalam bentuk energi
dengan struktur senyawanya. Pada molekul poliatomik non-linear, ter
kemungkinan gerak translasional pada arah x -, y -, dan z. Namun, terd
perbedaan pada banyaknya kemungkinan dalam gerak rotasinya.
Metana
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
48/70
Metana
›Metana merupakan gas poliatomik non linear kare
molekulnya yang merupakan tetrahedral.
›dof trans = 3
›dof rot = 3
›dof rot = 10 (3N-5), dimana N metana = 5
›Energi dalam totalnya:
P hit C
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
49/70
Penghitungan Cp
Pada suhu di bawah 423 K, energi dalam metana
gerak translasi saja:
Dimasukkan ke rumus:
Hubungan Cp m dan Cv m:
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
50/70
Hubungan Cp,m dan Cv,m:
=
Pada suhu yang tinggi (sekitar ribuan Kelvin), ene
molar pada gas metana mengandung energ
translasi, rotasi, dan vibrasi.
Range suhu 300K-800K kapasitas panas akan
nilai yang berbeda oleh karena adanya penga
yang mempengaruhi gerakan molekul metana.
Grafik Cp m pada Gas Metana
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
51/70
01
2
3
4
5
300 400 423 500 600 700 800
C p , m
Suhu (Kelvin)
Grafik Cp,m pada Gas Metanauntuk Suhu 300K-800K
P hit d
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
52/70
Penghitungan dengan
parameter
dimana nilai A, B, C, dan D adalah konstanta yang untgas, serta nilai T yang menyatakan besar suhunya. Bepada tabel C.1 Heat Capacities of Gases in the Ideal-Gakan didapatkan nilai konstanta A, B, C, dan D sebaga
› A = 1.702›B = 9.081 x 10-3
›C = -2.164 x 10-6
›D = -
Nilai Cp/R untuk rentang 300-
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
53/70
800K
Temperatur (K) Cp/R
300 4.23154
400 4.98816
500 5.7015
600 6.37156
700 6.99834
800 7.58184
G fik C /R t t h d T
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
54/70
y = 0,0067x + 2,2935
R² = 0,9978
0
2
4
6
8
10
0 200 400 600 800
C p / R
T(K)
Grafik Cp/R metana terhadap T
›Berdasarkan grafik yang didapatkan dapat dikata
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
55/70
›Berdasarkan grafik yang didapatkan, dapat dikata
bahwa dengan menggunakan persamaan parame
Cp dipengaruhi oleh suhu.
›Grafik yang didapatkan juga sesuai dengan garmsoal, dimana kurva Cp,m dari metana bergerak na
atas seiring dengan bertambahnya suhu.
›Sehingga, tidak mungkin untuk mengasumsikan n
kapasitas panas gas ideal yang konstan untuk rensuhu 300K-800K.
7 Seventh Problem
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
56/70
7. Seventh Problem
›Reproduce Figure E4.2b shown in Moran’s book
Ed.) using data for water and benzene. Compareplots you obtain.
›Engineering Model
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
57/70
›Engineering Model
1. The control volume is defined by the dashed line
accompanying diagram
2. The water/benzene density is constant
Turunan rumus
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
58/70
Turunan rumus
›Satu volum masukan dan keluaran
›Jumlah massa di dalam barel didefinisikan sebagai
›Didistribusikan menjadi
Karena massa jenis konstan terhadap waktu, dikeluarkan me
›Solusi akhir dari persamaan diatas adalah
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
59/70
Grafik perbandingan Air dan Benzena
8 Eighth Problem
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
60/70
8. Eighth Problem
› A tank containing 45 kg of liquid of water innitially 45 oC has one
equal mass flow rates. Liquid water enters at 45 oC and a mass fl
270 kg/h. A cooling immersed in the water removes energy at a rkW. The water is well mixed by a paddle wheel so that t
temperature is uniform throughout. The power input to the water
paddle wheel is 0.6 kW. The pressures a the inlet and exit are e
all kinetic and potential energy effects can be ignored. Derive the
that related the temperature of the water? Is it equal to the ste
solution?
›Plot the variation of water temperature with time
› Again plot the variation of water temperature with time but ch
liquid to benzene.
Asumsi
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
61/70
Asumsi
1. Pada volume atur perpindahan kalor yang sig
hanya terjadi pada kumparan pendingin. Pendari energi kinetik dan potensial dapat diabai
2. Temperatur air adalah merata seragam di se
tempat (T = T(t) )
3. Air di dalam tangki adalah inkompresibel, danada perbedaan tekanan antara sisi masuk de
sisi keluar
Neraca Laju Energi
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
62/70
Neraca Laju Energi
Berdasarkan asumsi diatas maka neraca laju energi akan menjadi
Massa yang berada di dalam volume atur tetap konstan menurut waktu, de
air diasumsikan sebagai inkrompesibel maka
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
63/70
air diasumsikan sebagai inkrompesibel,maka
dalam spesifik hanya tergantung pada temperat
Oleh karena itu, aturan berantai bisa digunaka
menuliskan persamaan menjadi
=
=
… … … (4)
Dimana c adalah kalor spesifik. Dari persamaanpersamaan (4) di dapatkan persamaan:
=
… … … (5)
Perubahan energi dalam spesifik dan entalpi spesifik antara dua ke
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
64/70
incompressible fluid adalah
Jika kalor spesifik c dianggap tetap maka
Air di dalam tangki adalah inkrompesibel, dan tidak ada perbedaaantara sisi masuk dengan sisi keluar sehingga:
Air teraduk dengan baik, maka temperatur pada sisi keluar sama de
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
65/70
Air teraduk dengan baik, maka temperatur pada sisi keluar sama de
temperatur keseluruhan dari cairan air yang berada dalam tangki. S
Dimana T merupakan temperatur air yang merata seragam pada sa
persamaan (5) dan persamaan (9) maka persamaan neraca laju ene
persamaan (2) akan menjadi:
Hasil integrasi persamaan (10) akan didapatkan
Konstanta C1 dapat dievaluasi dengan kondisi batas: pada t = 0 , T = T
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
66/70
1 p g p
Dari soal dapat diketahui :
›T1 = 45oC = 318 K
›Qcv = -7.6 Kw = -7.6 kJ/s
›ṁ = 270 kg/h
›mcv = 45 kg
kalor spesifik pada suhu 318 K pada tabel dibawah setelah dilakukan in
didapatkan nilai c = 4.2 kJ/kg.K
Substitusi semua nilai yang ada ke dalam persamaan 12 maka didapatkan
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
67/70
Substitusi semua nilai yang ada ke dalam persamaan 12 maka didapatkan
Benzene
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
68/70
Dengan menggunakan sofware refprop dapat diketahui kalor spesifik benzen
318 K yaitu 1.8
Nilai nilai yang telah didapat dimasukan kedalam persamaan 12 sehingga ak
Grafik Hubungan antara Temperatur
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
69/70
Pada air, suhu akhir atau suhu konstannya adalah
296 K sedangkan pada benzene adalah 266 K
260
270
280
290
300
310
320
330
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6
T e m p e r a t u r , K
Waktu, h
Terhadap Waktu
Benzene Air
-
8/19/2019 PPT Pemicu 2 Kel. 14 - Termo
70/70
Terima Kasih!