Property Thermodinamik Zat Murni Dan Karakteristik Gas Ideal

Beberapa hal penting :Zat murni dan prosesnyaDiagram sifat (Property) untuk zat murniMenggunakan kwalitas untuk menentukan sifat campuranKarakteristik untuk gas ideal

STATE PRINCIPLE

Terdapat dua sifat intensive thermodinamik yang bebas untuk digunakan menggambarkan keadaan (state) suatu sistem zat murni

Sifat (properti) Intensive dan Extensive

• Nilai extensive property tergantung pada massa system.

• Nilai intensive property tidak tergantung pada massa system.

• Pengelompokannya ;

Po, To, Vo, mo

P1

T1

V1

m1

P2

T2

V2

m2

P0 = P1 = P2 Intensive Prop

T0 = T1 = T2 Intensive Prop

V0 V1 V2 Extensive Prop

m0 m1 m2 Extensive Prop

• specific volume:

v = V/m v0 = v1 = v2 Intensive Property

Intensive and Extensive Properties

Property Extensive Intensive

Mass m -

Temperature - T

Pressure - P

Volume V v = V/m (specific volume)

Internal Energy U u = U/m (specific internal energy)

Enthalpy H h = H/m (specific enthalpy)

• beberapa extensive property dapat dibuat intensive (specific) dengan membaginya dengan massa.

Zat Murni

• Adalah yang kandungannya secara kimia hanya satu jenis (cont., O2, CO2,H2O).

• Mungkin berada pada lebih satu fase (cont, padat, cair dan gas)

Campuran dari salju, es, air dan uap air

termasuk zat murni

Perubahan fase dalam diagram T-v

• Pemanasan dengan tekanan konstan dalam Piston-silinder pada P = 1 atm

Perubahan fase dalam diagram T-v

• Pemanasan pada tekana konstran dalam Piston-silinder pada P = 2 atm

Hasil Proses Pada Tekanan Konstan Untuk Air

Perubahan fase dalam diagram T-v

• Daerah dalam Diagram T-v

Perubahan fase pada diagram P-v

• Daerah-daerah dalam P-v Diagram• Note directions of Isotherms

Vapor Dome - region encompassing the two-phase, vapor-liquid equilibrium region

Saturated vapor line

Saturated liquid line

Phase Diagram (PT-coordinates)

P

T

Solid PhaseRegion

LiquidPhaseRegion

Superheated G asPhase Region

M eltingCurve

T rip leState

CriticalState

GAS @ gGAS

State d

W eight

LIQUID

GAS

W eight

LIQUID @ a

P

T

g

P

T

g

d

P

T

g

d

a

Superheated Vapor

Compressed Liquid

Constant Temperature Process

Q

P

T

b

Gas @ bGas @ b

Q

GAS

STATE f

LIQUID

Q

GASLIQUID

Q

P

T

bf

P

T

bfa

Superheated Vapor

Subcooled Liquid

Constant Pressure Process

Saturation and Quality

• Notasi Property (Subscripts):– L = Saturated Liquid (e.g., vL and uL)– V = Saturated Vapor (e.g., vV and uV)– LV = perbedaan antara nilai saturated vapor dan liquid

(e.g., vLV = vV - vL)– SAT = Saturated Mixture (TSAT and PSAT)

Saturation and Quality

• Quality (x): fraksi massa dari Saturated Vapor

Quality adalah relatif terhadap perbedaan garis horisontal untuk P-V dan T-v diagrams

Sehingga spesific volume pada quality x adalah :

)( fgfav vvxvv

Saturation and Quality • Specific Volume (v) dari campuran Saturated Liquid

Vapor dengan quality xv = vL + x(vV - vL)

• Quality dari Saturated campuran Liquid Vapor dengan Specific Volume (v)

L L

V L LV

v v v vx

v v v

Saturation and Quality

• Menentukan fase jika:– P = 100 kPa dan v = 0.001000 m3/kg– P = 100 kPa dan T = 1000C– P = 100 kPa dan v = 1.0000 m3/kg

Compressed (Subcooled) Liquids

P = 1000 kPa & T = 1050C

PSAT(1050C) = 122.35 kPa

selama P > PSAT(T)

Compressed Liquid

T = 700F & P = 14.7 psia

TSAT(14.7 psia) = 2120F

selama T < TSAT(P)

Subcooled Liquid

• Subscript CL = Compressed Liquid: e.g., vCL

Tabel Temperatur table (disebut juga sebagai saturation table)

Dua sifat (properties) yang saling tergantung dalam kubah uap (daerah dua fasa)

• temperatur dan tekanan relatif unik. Mengetahui T berarti mendifinisikan P dan sebaliknya.

Tabel tekanan (dikenal juga sebagai saturation table) Iterpolasi

•Jika diketahui suatu nilai yang tidak ada dalam tabel maka, diperlukan perhitungan interpolasi

•Interpolasi adalah teknik mencari nilai diantara dua nilai dalam tabel. Contoh teknik interpolasi adalah sbb :

3 kPa 4 kPa3,5 kPa

45,67 m3/kg 34,80 m3/kgvg m3/kg

43

45,3

80,3467,45

80,34

gv

Superheated Vapor

T = 4000C & P = 3000 kPaTSAT (3000 kPa) = 233.90C

Since T > TSAT(P) Superheated Vapor

Superheated Vapor

Gases

• Antara molekulnya relatif berjauhan

• Memiliki density yang rendah

• Dapat terkompresi

Ideal Gas Law

• Konstanta Universal Gas ( ): semua gas memiliki nilai yang sama.

• Particular Gas Constant (R): setiap gas memiliki nilai yang berbeda.

R

Other Equations of State

• Van der Waals’ equation

• Redlich-Kwong Equation

• Benedict-Webb-Rubin Equation of State

• Virial Equation of State

2v

a

bv

RTP

RK

1 / 2RK RK

aRTP

v b v v b T

20

0 0 2 2 3 6 3 2 2

CRT 1 (bRT a) a 1 / vP (B RT A ) c exp

v T v v v v T v

2RT B C

P 1 ......v v v

TUGASTUGAS

Lengkapi tabel dibawah ini. Zatnya merupakan air murni. Tulis juga bagaimana cara mendapatkannya!

TUGASTUGAS

Suatu wadah berisi 1 kg air cair dan 1 kg uap pada keadaan seimbang pada 0.3 MPa.

1. Berapakah temperature dari campuran ini C?

2. Jika dibuat pada tekanan konstan dan temperatur dinaikkan sampai 310 C, berapakah perubahan volumenya?

3. Perlihatkan hal tersebut dalam Pv diagram.