Sivat PVT Senyawa Murni

Sivat PVT Senyawa Murni2014

Makalah TermodinamikaPemicu 1Sifat PVT Senyawa Murni

Kelas Termodinamika SiangKelompok : 10Anggota :Danar Aditya S./ 1206263401Denny Setyadarma/ 1206263351Feizal Ibrahim/1106068415Ratri Kirana Prabaningtyas/1206202154

Fakultas TeknikUniversitas IndonesiaDepok 20131. Caesar mengamati gelas yang berisi air dingin dengan es batu mengambang di permukaan air. Ia berpikir dan mencoba menghubungkan keadaan dalam gelas dengan materi termodinamika tentang sifat PVT (pressure-volume-temperature). Ia teringat bahwa instruktur kelas pernah menjelaskan bahwa mahasiswa diminta untuk memperbaiki kemampuan belajar mandiri atau bahasa asingnya self-directed learning skill. Sayangnya hal tersebut belum berjalan dengan baik dalam diri Caesar sehingga Soimah sebagai sahabatnya memutuskan untuk membantu Caesar. Soimah menemukan Diagram PVT berikut dan memutuskan untuk menggunakan diagram tersebut dalam membantu Caesar. Menurut anda apakah diagram 3D dibawah ini mampu menjelaskan es batu mengambang di permukaan air?

Kedua gambar diatas menggambarkan sebuah diagram 3 dimensi dengan variabel P, V, dan T. Diagram PVT ini dapat berguna untuk menentukan/mengetahui fasa zat tersebut pada kondisi yang ditentukan dan juga untuk mengetahui titik, seperti titik kritis dan titik triple, suatu zat. Koordinat dari sebuah titik dalam diagram permukaan P-V-T yang menunjukan nilai tekanan, volume spesifik , dan suhu akan berlaku jika zat tersebut dalam keadaan setimbang / ekuilibrium. Diagram PVT mempunyai dua jenis, yaitu diagram PVT untuk zat yang berekspansi pada saat dibekukan (gambar kiri) dan diagram PVT untuk zat yang berkontraksi pada saat didinginkan (gambar kanan). Gambar yang dapat menjelaskan fenomena terkait es batu yang mengambang di permukaan air adalah gambar diagram bagian kiri. Gambar bagian kiri dipilih karena menunjukkan

Maksud dari ekspansi adalah suatu zat jika didinginkan volumenya akan bertambah (yang ditunjukan oleh kenaikan volume spesifik), sedangkan maksud dari berkontraksin adalah suatu zat jika didinginkan volumenya akan menyusut volumenya (yang ditunjukan oleh penurunan spesifik volum). Dalam daerah fasa tunggal, kondisi tersebut dipengaruhi oleh dua dari sifat-sifat yaitu tekanan, volume spesifik, dan suhu. Jika sebuah fase tunggal hadir maka sifat-sifat tersebut tidak bergantung satu dengan yang lainnya. Fase yang terletak diantara fasa tunggal adalah daerah dua fasa yang mana dua fasa terbentuk dalam kesetimbangan : cair-uap, padat-cair, dan padat-uap. Dua fasa dapat terbentuk bersama-sama selama perubahan fasa seperti penguapan, pelelehan, dan sublimasi. Tekanan dan suhu pada dua fasa saling ketergantungan, yaitu salah satunya tidak bisa diubah tanpa perubahan yang lainnya. Dalam daerah tersebut, penentuan fasa tidak dapat diyakinkan hanya dengan suhu dan tekanan sendiri, tetapi harus ditentukan dengan volume spesifik dan keduanya, yaitu suhu atau tekanan. Tiga fasa dapat terjadi / terbentuk dalam kesetimbangan sepanjang garis yang ditandai pada diagram di atas dengan dengan nama triple line.Sebuah daerah dimana sebuah fasa mulai untuk berubah dinamakan daerah saturasi. Daerah lengkungan / kubah pada gambar 2, yang tersusun atas daerah fasa cair-uap, dinamakan vapor dome. Garis yang membatasi vapor dome disebut garis saturasi cair dan saturasi uap. Titik puncak vapor dome, dimana garis saturasi cair dan saturasi uap bertemu, dinamakan titik kritis. Suhu kritis (Tc) dari sebuah zat murni adalah suhu maksimum dimana fasa cair dan gas dapat terbentuk bersama-sama dalam kesetimbangan. Tekanan pada titik kritis dinamakan tekanan kritis ( Pc). Volume spesifik pada daerah tersebut dinamakan volume spesifik kritis. Titik kritis air dapat terjadi pada saat Tc = 647,096 K (1,164.773R), Pc = 22,064MPa (3,200.1psi), dan c = 356kg/m).Untuk mencari suatu kondisi PVT dalam gambar 2, kita dapat mengetahuinya berdasarkan hukum fasa Gibbs. Hukum fasa Gibbs dipengaruhi oleh suhu dan tekanan. Aturan ini menyatakan bahwa untuk kesetimbangan apapun dalam sistem tertutup, jumlah variabel bebas-disebut derajat kebebasan F- yang sama dengan jumlah komponen C ditambah 2 dikurangi jumlah fasa P, yakni,F = C P + 2(1)Contohnya yaitu air murni pada diagram fasa melewati dua fasa, yaitu fasa cair-uap. Derajat kebebasannya adalah satu . Maksud dari derajat kebebasan satu adalah pada kondisi dua fasa, penentuan nilai hanya boleh salah satu dari tekanan atau suhu sehingga pada suhu yang ditentukan pada kondisi dua fasa, nilai tekanannya sudah pasti/ sudah ditetapkan dari diagram fasa, begitupun sebaliknya. Jika air melewati satu fasa pada diagram fasa, derajat kebebasannya adalah dua. Maksud dari derajat kebebasan dua adalah pada kondisi satu fasa, penentuan nilai tekanan dan suhu tidak saling ketergantungan sehingga pada suhu yang ditentukan pada kondisi satu fasa, nilai tekanannya dapat bervariasi, begitupun sebaliknya.

Soimah menjelaskan pada Caesar pentingnya mempelajari permukaan yang ditandai sebagai padat, cair, dan gas, pentingnya permukaan yang ditandai sebagai padat-cair, padat-uap, dan uap cair, pentingnya kondisi tiga fase dalam hal tekanan dan suhu, dimana padat, cair, atau gas adalah fase stabil pada kesetimbangan. Hal ini juga berarti Soimah bisa membicarakannya dengan menggunakan aturan fase Gibbs berikut variabel-variabel intensif dan ekstensif. Menurut anda bagaimana penjelasan Soimah pada Caesar?Soimah melangkah lebih jauh dengan menunjukkan diagram PT dua dimensi yang ditunjukkan di bawah ini

Soimah menambahkan bahwa setelah Caesar mampu menjelaskan diagram PVT secara umum dan kualitatif termasuk proses-proses isobari/isokhorik/isothermal, maka Caesar harus menerapkannya ke air (termasuk dua bentuk yang lain yaitu es dan uap). Lalu Soimah menyiapkan diagram fase PVT, PV, dan PT untuk air. Soimah mulai mengumpulkan lebih banyak data kuantitatif untuk diaplikasikan pada diagram fase tersebut. Agar mampu menjelaskan diagram lintasan P-V dan P-T untuk air pada tekanan yang lebih tinggi dari tekanan jenuh dikurangi tekanannya sampai 30 psia dan suhu tetap sampai uap air tepat mulai terbentuk (lintasan 1-2). Selanjutnya air tersebut dipanaskan pada tekanan tetap sampai harga entalpinya meningkat menjadi enam kali entalpi air jenuh pada 30 psia (lintasan 2-3). Selanjutnya ia menyebutkan, mengapa es di kutub utara mencair, mengapa skaters bisa meluncur dengan mudah melintasi es dengan menggunakan sepati ice-skating, mengapa kolam shallow tidak sepenuhnya diisi dengan es selama musim dingin yang berat dan panjang, mengapa diperlukan waktu lebih lama untuk merebus telur di gunung Himalaya dibandingkan dengan di kota Jakarta (pada saat memasak peralatan, jumlah air, telur , dan kondisi pemanasan yang digunakan mirip). Bantulah Caesar untuk dapat menangkap pemikiran Soimah termasuk penjelasan yang melibatkan proses-proses isobarik/isokhorik/isothermal.Fenomena 1.Ice SkaterFenomena pertama, yaitu fenomena ice skater yang dapat meluncur diatas es dapat dijelaskan melalui konsep triple point pada air. Tekanan badan skater bertumpukan pada permukaan sepatu ice skating yang lancip dan menaikkan tekanan pada es. Seperti yang dapat dilihat dari gambar disamping, gambar tersebut merupakan perbesaran saat pisau sepatu ice skater melintasi permukaan es. Dapat diamati bahwa terbentuk lapisan air diantara ujung pisau sepatu ice skater dengan es dibawahnya. Prinsip dasar fase Gibbs menyatakan bahwa ketika tekanan bertambah, maka akan terbentuk suatu fasa yang lebih padat, pada kasus ini terbentuk air. Lapisan air antara permukaan sepatu ice skating dan es adalah permukaan yang dilalui skater saat berskating. Gambar 1. Ilustrasi Sepatu Ice SkatingSumber: en.wikibooks.org

Hal ini yang menyebabkan mengapa sepatu ice skating dirancang seperti itu dan jika terdapat dua pisau pada permukaan sepatu ice skating tersebut, maka akan lebih susah untuk meluncur diatas es. Seperti dapat dilihat pada diagram dibawah ini, suhu triple point air adalah 0.01oC, dan tekanannya 4.56 mm Hg (0.006 atm). Suhu triple point yang mendekati titik beku airlah yang menyebabkan berat badan seseorang dapat bertumpu pada sebilah pisau dipermukaan sepatu ice-skating tanpa menyebabkan es tersebut mencair/rusak.

Grafik 4. Grafik Triple Point AirSumber: www.sv.vt.eduFenomena 2.Kollam shallow Fenomena kedua, yaitu fenomena dimana kolam air tidak penuh berisi es ketika musim dingin. Saat musim dingin tiba di daerah yang memiliki 4 musim, biasanya kolam kolam dangkal airnya akan membeku karena suhu yang amat dingin. Tetapi terdapat fenomena menarik yang dapat diamati, yaitu tidak seluruh air pada kolam tersebut membeku menjadi es sehingga kolam dangkal tersebut tidak terisi penuh dengan es. Hal ini dikarenakan tekanan dan suhu yang dibutuhkan untuk membekukan air secara keseluruhan belum tercapai sehingga masih terdapat beberapa air didalamnya. Ketika suhu sudah sangat rendah dan mencapai titik beku air, maka terbentuklah lapisan es yang tersebar hampir secara merata di kolam dangkala tersebut. Tetapi karena luas area yang cukup besar dan tekanan udara yang dibutuhkan masih belum tercapai untuk membekukan seluruh air didalam kolam tersebut, maka kolam dangkal tersebut airnya tidak dapat seluruhnya membeku dan jika dilihat di permukaannya lapisan es tersebut, terdapat genangan air kolam dangkal tersebut yang tidak membeku.Kejadian tersebut merupakan hasil dari anomali air. Pada zat-zat akan memuai jika suhunya meningkat dan menyusut jika suhunya menurun, contohnya yaitu naiknya permukaan air raksa di thermometer ruangan jika suhu ruangan naik. Tetapi kesepakatan tersebut tidak berlaku sepenuhnya untuk air, karena jika suhu air meningkat dari 0oC ke 4oC maka air tidak memuai tetapi malah menyusut dan jika suhu air turun dari 4oC ke 0oC maka air akan memuai. Dan untuk suhu di atas 4oC air kembali normal dan sesuai kesepakatan di atas. Perilaku air inilah yang disebut anomali air. Jadi, apakah hubungannya dengan air danau?Jika suatu zat menyusut maka volumenya menjadi lebih kecil dan massa jenisnya (Perbandingan massa dan volum zat) menjadi lebih besar dibanding ketika zat tersebut memuai. Dengan demikian massa jenis air terbesar berada pada suhu 4oC.Sehingga pada danau jika udara dingin menyerang, air permukaan danau menjadi dingin, air menyusut hingga massa jenisnya menjadi besar, sedang air di dasar danau masih hangat dan massa jenisnya lebih kecil dari air permukaan, karenanya partikel-partikel air di permukaan turun ke bawah dan partikel-partikel air di dasar danau naik ke atas. Kejadian tersebut berlangsung bolak-balik karena suhu permukaan terus mendingin, hingga suhu air di danau berada pada 4oC , pada suhu ini, massa jenis air terbesar sehingga air di dasar tak dapat naik lagi ke atas dan tetap berada di dasar meskipun air permukaan mendingin dan akhirnya air permukaan danau menjadi beku, dan tetap berada di permukaan danau. Jika tidak ada anomali air ini maka pertukaran partikel akan terus berlangsung dan danau beku total.

Gambar 2. Kolam yang Membeku ketika Musim DinginSumber: http://stat.ks.kidsklik.com/statics/files/2012/02/13285339121249039145.jpg

Fenomena 3.Merebus telur di gunungFenomena ketiga, yaitu ketika merebus telur lebih lama ketika di gunung daripada ketika di dataran rendah. Hal itu disebabkan titik didih air turun seiring dengan menurunnya tekanan atmosferik Patm. Grafik dibawah ini merupakan plot betapa ambiennya suhu dan penurunan suhu air terhadap ketinggian dengan iklim sedang.

Grafik 5. Grafik Suhu Ambien, Ketinggian, dan Temperatur AirSumber: newton.ex.ac.uk

Grafik berikut juga menunjukkan pengurangan suhu air meningkatkan waktu untuk merebus telur dengan ketinggian yang meningkat pula.

Grafik 6. Grafik Waktu yang diperlukan terhadap KetinggianSumber: newton.ex.ac.ukKarena titik didih air dipengaruhi tekanan udara, dan tekanan udara dipengaruhi oleh ketinggian daratan. Makin tinggi letak suatu tempat, makin rendah tekanan udaranya, makin rendah pula titik didih airnya. Jadi, jika di pantai air bias mendidih pada suhu 100 derajat celcius, maka di pegunungan Himalaya seperti puncak gunung Everest yang ketinggiannya 8.882 meter di atas permukaan air laut, air mendidih pada suhu 71 derajat celcius saja. Saat telur direbus di Everest, air untuk merebus telur mendidih pada 71 derajat celcius dan suhunya akan konstan pada angka tersebut sampai seluruh air menguap. Oleh sebab itu dibutuhkan waktu ekstra untuk merebus telur di gunung karena suhu air mendidih di gunung tidak sepanas di pantai.

2. Semua lulusan teknik kimia seharusnya mampu membaca tabel kukus/ steam table baik saturated steam table maupun superheated steam table. Oleh karena itu kelompok anda harus mempelajari pembacaan tabel kukus dan aplikasinya dalam kasus sederhana. Lalu tuliskan hasil pembelajaran tersebut untuk disampaikan di dalam kelas termasuk memberikan komentar mengenai diagram lintasan yang terjadi dalam proses tersebut dan interpolasi yang dilakukan. Selanjutnya bandingkan nilai yang diperoleh melalui tabel dengan nilai-nilai yang dihitung dengan menggunakan korelasi umum (the generalized correlations) untuk volume molar cairan jenuh dan persamaan Antoine. Jelaskan fase dalam suatu sistem yang mengandung H2O pada kondisi berikut : 320oC dan 5,6 MPa, 200oC dan 10 MPa, 280,99oF dan 50 psia.Steam table merupakan tabel yang menunjukkan properties air pada tekanan dan suhu tertentu. Steam table terbagi menjadi dua jenis, yaitu saturation table dan superheated table. Saturation table menyajikan nilai properti untuk kondisi caian dan uap jenuh. Saturation table ini memiliki dua macam, yaitu tabel suhu (temperature table) karena suhu tercantum pada kolom pertama, dan tabel tekanan (pressure table) karena tekanan tercantum pada kolom pertama. Selain suhu dan tekanan, variabel yang terdapat pada tabel ini antara lain volume spesifik cairan jenuh (vf), volume spesifik uap jenuh (vg), dan entalpi (h). Pada saturated table, kita hanya perlu meninjau dari salah satu variabel saja antara suhu atau tekanan untuk mendapatkan nilai-nilai properti steam lainnya seperti vf, vg, dan h.Volume spesifik dari campuran dua fasa cair-uap dapat diperoleh dengan menggunakan saturation table. Volume total campuran adalah jumlah volume cairan dan volume gas

Volume spesifik rata-ratanya didapat dengan membagi volume total dengan massa total campuran

Karena fasa cairan merupakan cairan jenuh dan fasa uap merupakan uap jenuh, maka dan , jadi

Sementara superheated table merupakan tabel yang menyajikan nilai properti untuk uap dalam kondisi superheat, yaitu berada pada bagian kanan-bawah dari garis kesetimbangan cair-gas. Pada kondisi ini, suatu uap dapat memiliki tekanan yang berbeda-beda pada satu suhu, demikian juga sebaliknya dapat memiliki suhu yang berbeda-beda pada satu tekanan. Uap ini biasa disebut dengan steam. Pada kolom pertama superheated table dicantumkan nilai untuk saturated steam kemudian dilanjutkan dengan suhu yang lebih tinggi.Saat kita menyelesaikan suatu permasalahaan, biasanya data yang diberikan tidak tepat sama dengan data yang terdapat pada steam table. Untuk itu, kita harus melakukan interpolasi dengan nilai yang berdekatan dengan data sehingga didapatkan nilai yang akurat. Interpolasi yang dilakukan adalah interpolasi linear, contohnya kita diminta untuk menentukan volume spesifik uap air pada p = 10 bar dan T = 215C. Suhu 215C terdapat di antara 200C dan 240C.p = 10 bar

T (C)v (m3/kg)

2002152400.2060v = ?0.2275

Interpolasi seperti ini dapat juga dilakukan untuk mencari entalpi, suhu dan tekanan.a. 320oC dan 5,6 MPaUntuk menentukan fasa pada soal ini, kita tidak bisa menggunakan diagram P-V ataupun T-V karena tidak diberikan data mengenai volume spesifiknya sehingga untuk menentukan fasa tersebut, kita menggunakan steam table. Pada steam table, pertama-tama kita cari dengan data superheated steam table karena tabel tersebut mempunyai derajat kebebasan dua sehingga tekanan dan suhu tidak saling ketergantungan. Superheated steam table dapat dilihat pada tabel dibawah. Karena satuan pada soal berbeda dengan di tabel sehingga kita konversi terlebih dahulu

Tabel 2. Table superheated steamSumber : Mechanical Engineering, Stanford University

Pada tabel tersebut terlihat bahwa untuk tekanan 500 kPa dan suhu 150 oC tidak ada sehingga kita harus meninjau data tersebut menggunakan saturated steam table. Pada tabel tersebut terlihat bahwa ada konsidisi dimana pada suhu 425 K tekananannya 499,9 kPa ( mendekati angka soal). Dapat disimpulkan bahwa fasa yang terjadi pada kondisi yang diberikan adalah kondisi saturated, yaitu cair-uap. Berdasarkan hal tersebut, plot diagram T-V dan P-V yaitu didalam daerah dua fasa (liquid vapor region) yang mempunyai volume spesifik 0,3756 m3/ kg.

Grafik 7. Diagram P-V untuk airSumber: http://www.ohio.edu/mechanical/thermo/Intro/Chapt.1_6/Chapter2a.html

Grafik 8. Diagram T-V untuk airSumber: http://www.ohio.edu/mechanical/thermo/Intro/Chapt.1_6/Chapter2a.html

b. 200oC dan 10 MPaSeperti soal sebelumnya, kita kita bisa menentukan fasanya dari diagram P-V ataupun T-V karena volume spesifiknya belum diketahui. Pertama, kita tinjau dengan superheated steam tabel (tabel 1). Karena satuannya berbeda sehingga kita ubah dahulu satuan tekanan dan suhunya 5 bar = 500 kPa = 0,5 MPa200 oC = 473 KDalam table tersebut, terlihat bahwa ada kondisi dimana tekanan adalah 500 kPa dan suhunya adalah 473 K dengan volume spesifiknya adalah m3/kg. sehingga dapat disimpulkan bahwa fasanya adalah superheated vapor. Grafik T-V dan P-V nya adalah

Grafik 9. Diagram P-V untuk airSumber: http://www.ohio.edu/mechanical/thermo/Intro/Chapt.1_6/Chapter2a.html

Grafik 10. Diagram T-V untuk airSumber: http://www.ohio.edu/mechanical/thermo/Intro/Chapt.1_6/Chapter2a.htmlc. 280,99oF dan 50 psiaPertama, untuk menentukan fasanya kita tidak bisa menentukannya dengan diagram P-V ataupun T-V karena volume spesifiknya belum diketahui sehingga untuk menentukan fasanya kita tinjau dari suoerheated steam table. Pada table tersebut, terdapat tekanan untuk 2,5 MPa, namun untuk suhunya diatas 400 oC sehingga fasanya bukan superheated. Kemudian kita tinjau dari saturated steam table. Pada table tersebut, tekanan tertingginya adalah 0,648 kPa sehingga kondisi yang diberikan bukan merupakan kondisi saturasi. Lalu, kita tinjau dengan compressed liquid water table. Pada table tersebut. terdapat kondisi pada soal dengan volume spesifiknya adalah 1,155 x 103 m3/kg. sehingga dapat disimpulkan fasa dari kondisi terebut adalah compressed liquid. Grafik P-V dan T-V nya adalah

Grafik 11. Diagram T-V untuk airSumber: http://www.ohio.edu/mechanical/thermo/Intro/Chapt.1_6/Chapter2a.html

Grafik 12. Diagram P-V untuk airSumber: http://www.ohio.edu/mechanical/thermo/Intro/Chapt.1_6/Chapter2a.html

3. Uap air dengan fase pada 180 psia dan 500oF didinginkan pada volume konstan sampai suhunya menjadi 250oF. Jelaskanlah kualitas dan entalpi campuran pada keadaan akhir serta tunjukannlah lintasan proses pada diagram PV dan PT.Berdasarkan halaman 103 pada buku Termodinamika Teknik, kualitas didefinisikan debagai x = muap/m. Apabila disubtitusikan ke persamaan volume spesifik rata-rata berupa

akan menghasilkan suatu persamaan

yang apabila dipindah ruas akan menghasilkan persamaan kualitas berupa

dengan v = volume spesifik campuran, vf = volume spesifik liquid, dan vg = volume spesifik gas. Untuk menghitung nilai kualitas dari soal diatas maka harus diketahui dulu nilai volume spesifik campurannya.Asumsi : Fluida mengikuti hukum gas idealPV = nRT, V Konstan

Dari tabel saturated didapatkan data data sebagai berikut untuk T2 = 250 F:Volume spesifik liquid() =0,017 ft3/lbVolume spesifik gas () = 13,84 ft3/lb

Maka, kualitas uap bernilai 0,199 dan kualitas cair bernilai 0,801.Entalpi campuran pada keadaan akhirnya adalah

Pada P,T pada keadaan awal digunakan tabel superheated steam. Didapat entalpi

pada keadaan akhir:

maka dengan T= 250F dan P=90 psia, digunakan tabel saturated. Entalpi yang dihasilkan:

nilai entalpi campuran yaitu:

DIAGRAM LINTASANP(psia)

V

P(psia)

180

90 250500 T(F)

4. Gas karbon dioksida memasuki pipa pada 3 MPa dan 500 K dengan laju 2 kg/s CO2, didinginkan pada tekanan konstan saat mengalir dalam pipa dan suhu CO2 turun menjadi superheated 450 K. Jelaskanlah laju alir volume dan densitas karbon dioksida pada masukan dan laju alir volume pada keluaran pipa dengan menggunakan persamaan gas ideal dan bandingkanlah hasilnya jika perhitungan dilakukan dengan generalized correlation untuk Z debagai faktor kompresibilitas yang diusulkan oleh Pitzer dan Lee Kesler sehingga Anda dapat melihat error yang terlibat dalam setiap kasus. Jelaskan pula mengapa suatu senyawa dapat mengikuti prinip keadaan bersamaan 2 parameter dan prinsip keadaan bersamaan 3 parameter berikut fungsi dan alasannya menggunakan kurva ln (Pr) vs Tr.Diketahui : Kondisi Masukan : P : 3 MPaT : 500 KLaju alir massa : 2 kg/s CO2Kondisi Keluaran :T : 450 KDitanya : Laju alir volume (Volume/waktu) dan densitas () masuk serta laju alir volume keluar menggunakan persamaan gas ideal? Bandingkanlah hasilnya jika penghitungan dilakukan menggunakan generalized correlation dengan Z sebagai faktor kompresibilitas! Hitung error setiap kasus! Jelaskan mengapa suatu senyawa dapat mengikuti prinsip keadaan bersamaan 2 parameter dan prinsip keadaan bersamaan 3 parameter berikut fungsi dan alasannya menggunakan kurva ln (Pr) vs Tr!Jawab : 1) Menghitung laju alir volume dan densitas masuk menggunakan persamaan gas ideal

......x 1/s

2) Menghitung laju alir volume keluaran pipaBerdasarkan persamaan gas ideal :

Berdasarkan hukum Charles (isobarik) :

Maka....

......x 1/s

3) Menghitung laju alir volume masukan dan densitas menggunakan generalized compressibility factor correlationDari Appendix B halaman 655 buku Chemical Engineering Thermodynamics Sixth Edition, diketahui nilai Tc dan Pc karbon dioksida.

Maka dapat dihitung nilai Tr dan Pr-nya

Pada Tr dan Pr tersebut, sesuai dengan tabel E.1 halaman 6680,9714 , 0 dan Maka....

4) Menghitung laju alir volume keluaran pipa menggunakan generalized compressibility factor correlation

5) Menghitung error dari setiap kasusKasus 1 Laju alir volume masukan

Kasus 2 Densitas masukan

Kasus 3 Laju alir volume keluaran

6) Suatu senyawa dapat mengikuti prinsip keadaan bersamaan 2 parameter dan prinsip keadaan bersamaan 3 parameter? Jelaskan ! Berikan fungsi dan alasannya !Pada dasarnya prinsip keadaan 2 parameter merupakan suatu persamaan yang diperkenalkan oleh J.D van der Waals pada tahun 1873 untuk memodifikasi persamaan gas ideal yang notabenenya merupakan suatu idealisasi dari keadaan yang sebenarnya. Persamaan ini memuat dua parameter yaitu a dan b seperti pada persamaan dibawah :

Konstanta a dan b nilainya positif, saat nilai-nilai konstanta ini sama dengan nol, maka persamaan akan kembali berubah menjadi persamaan gas ideal. Konstanta a dan b nilainya berbeda untuk masing-masing fluida, persamaan ini dapat digunakan untuk mengkalkulsasi nilai P sebagai fungsi dari V untuk berbagai nilai T.Basis untuk teorema prinsip keadaan 2 parameter berbunyi :Seluruh fluida, apabila dibandingkan pada temperatur tereduksi (Tr) dan tekanan tereduksi (Pr) yang sama, kira-kira akan memiliki faktor kompresibilitas yang nilainya sama dan semuanya akan berdeviasi terhadap sifat gas ideal dengan derajat yang hampir sama. Walaupun teori ini berlaku hampir pasti untuk fluida sederhana (argon, kripton, dan xenon), nilai deviasi yang tetap dapat diobservasi apabila teori ini diberlakukan pada fluida yang lebih kompleks. Hal inilah yang mendasari diusulkannya suatu parameter ketiga oleh K. S. Pitzer dan kawan-kawan, yaitu parameter berupa faktor asentrik . Faktor asentrik untuk spesi kimia murni didefinisikan dengan mereferensikan tekanan uapnya karena logaritma dari tekanan uap dari spesi fluida murni tersebut kira-kira linear dengan 1/temperatur absolut.

Apabila teorema dua parameter berlaku, maka slope S nilainya akan sama untuk semua fluida murni. Pada kenyataannya, setelah diobservasi, hal tersebut tidak benar karena setiap fluida memiliki karakteristik tersendiri terkait nilai S-nya yang pada dasarnya menjadi prinsip mengapa diusulkan adanya parameter ketiga.

Gambar. Ketidaksamaan slope untuk zat-zat yang bukan fluida murni sederhanaBasis untuk teorema prinsip keadaan 3 parameter berbunyi :Seluruh fluida dengan nilai yang sama, saat dibangingkan pada nilai Tr dan Pr yang sama, akan menghasilkan nilai Z yang hampir sama, yang kesemuanya berdeviasi dari sifat gas idealdengan derajat yang hampit sama.5. Sebuah tangki 1-m3 mengandung udara pada 25oC dan 500 kPa dihubungkan melalui katup dengan tangki lain yang mengandung 5 kg udara pada 35oC dan 200 kPa. Selanjutnya katup dibuka hingga seluruh sistem mencapai kesetimbangan termal dengan lingkungan pada 20oC. Tentukan volume dari tangki kedua dan tekanan kesetimbangan akhir udara.Diketahui:

m= 5 kgT = 35oCP = 200 kPaV= 1 m3T = 25oCP = 200 kPa

T setimbang : 20oCDitanya: Volume tangki kedua dan tekanan kesetimbangan akhir udara?Jawab: a)P2 x V2 = n2 x R x T2200 kPa x V2 = x R x T21,97 atm x V2 = x 0.082 L.atm/mol.K x 308 K1,97V2 = 4384,722V2 = 2225,75 Lb)P1 x V1 = n1 x R x T1 n1 = P2 x V2 = n2 x R x T2 n2 = PV = nRT n = n = n1 + n2n1 + n2 = + = + = 16,54 + 14,24 = 11,01 P30,78= 11,01 PP = 2,79 atm 281,27 kPa

DAFTAR PUSTAKAHimmelblau, David Mautner. 1996. Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering 3th ed. New Jersey : Prentice Hall PTR.Moran, Michael J., Howard N. Shapiro. 2010. Fundamentals of Engineering Thermodynamics 3th ed. Asia : John Wiley & Sons Pte Ltd.Smith, J.M.,H.C.van Ness, and Abbott, M.M., "Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics", 5th ed., McGraw-Hill, 1996.Anonim. 2012. Boiling an Egg dalam http://newton.ex.ac.uk (Diakses 27 Februari 2014, pukul 00.57) Anonim. 2012. Penerapan Proses Isobarik, Isotermal, Isokorik, dan Adiabatis dalam http://budisma.web.id. (Diakses 27 Februari 2014, pukul 01.15) Anonim. 2012. Waters Triple Point dalam http://www.sv.vt.edu. (Diakses 27 Februari 2014, pukul 02.20)Sivat PVT Senyawa Murni2014

Urieli, Israel. 2012. Pure Substance dalam http://www.ohio.edu /mechanical/thermo/Intro/Chapt.1_6/Chapter2a.html (diakses 27 Februari 2014, pukul 07.05)Page 24 of 25

Page 25 of 25