UNIT DAN DIMENSIDIMENSI UNIT : Konsep dasar untuk pengukuran seperti panjang, waktu, massa, suhu, dsb. : Alat untuk mengekspresikan dimensi; seperti : ft, cm, (untuk panjang) jam, dt (untuk waktu)

(catatan : untuk penambahan dan pengurangan dimensi harus sama)

KONVERSI penyeragaman unit Contoh : 1. Konversikan kecepatan pesawat dari ft/dt ke mil/jam. Diketahui kecepatan pesawat 2 x kecepatan suara (2 x 1100 ft/dt) Jawab :2 60 dt 60 menit 1100 ft 1 mil = 1500 mil / jam dt 5280 ft 1 menit 1 jam

2. Konversikan 400 in3/hari cm3/menit Jawab :400 in 3 2.54 cm 1 hari 1 jam = 4.56 cm 3 / menit hari in 24 jam 60 menit3

Sistem Unit yang paling Umum Digunakan : 1. SI (Sistem Internasional) MKS Unit Dasar meter, kg, second Turunan Gaya = kg.m/dt2 Newton Energi = kg.m2/dt2 N.m = Joule Tenaga = kg.m2/dt3 Joule/dt = Watt 2. CGS Unit Dasar cm, gram, second Turunan dyne, erg 3. English Absolute System FPS Unit Dasar foot, lb, second Turunan poundal, ft.poundal 4. British Engineering Unit Dasar foot, second, slug Turunan pound weight, Btu 5. American Engineering

Unit Dasar foot, second, lbm Turunan lbf, Btu untuk mengubah lbm menjadi lbf pada American Engineering System. Hukum Newton F = c.m.a Faktor Konversi Pada American Engineering System dimana Bila g = gc, maka lbm = lbf Contoh : 1. Bila 1 lbm dipercepat pada kecepatan gravitasi 32.174 ft/dt2, makaF= 1 ft 1lbm 32.174 2 (lbm )( ft ) dt 32.174 2 (dt )(lb f ) g c = 32.174 (lbm )( ft ) (dt 2 )(lb f ) c= 1 gc 1 gc

=1lb f

Perhatikan 1 lbm = 1 lbf bila g = gc 2. 100 lbm air mengalir melalui pipa pada kecepatan 10.0 ft/dt. Berapa energi kinetiknya dalam (ft)(lbf) ?1 E k = .m . v 2 2 1 10 ft = 100 lbm 2 dt = 155 ( ft )(lb f )2

1 (lb )( ft ) 32.174 2m (dt )(lb f )

3. Berapa energi potensial (dalam (ft)(lbf) sebuah drum dengan massa 100 lbm yang tergantung 10 ft di atas permukaan bumi ?E p = m.g .h = 100 lbm 32.2 ft 10 ft dt 2 1 (lb )( ft ) 32.174 2m (dt )(lb f )

= 1000 ( ft )(lb f )

Moleg mol = mass ( g ) BM mass (lb) BM

lb mol =

Contoh : 2.00 lb NaOH = ? lb mol = ? g mol Jawab :2.00 lb NaOH 1lb mol NaOH = 0.05 lb mol NaOH 40 lb NaOH 1lb mol NaOH 454 g mol = 22.7 g mol NaOH 40 lb NaOH 1lb mol

2.00 lb NaOH

DENSITY = MASSA JENIS = Perbandingan (ratio) antara massa per satuan volume Ex : kg/m3, lb/ft3 SPECIFIC VOLUME kebalikan dari density m3/kg SPECIFIC GRAVITY = perbandingan 2 density, yaitu density suatu zat dengan density zat reference (biasanya air) Pada system SI, nilai numerik density sama dengan specific gravity karena density air pada 4oC (reference) = 1 g/cm3. Pada American Engineering System, nilai numeric density specific gravity karena density air = 62.4 lb/ft3. Pada industri perminyakan, SG (Specific Gravity) dilaporkan sebagai oAPI dimanao

API =

141.5 131.5 60 o SG o 60

Contoh Soal : Density dan Specific Gravity Jika di-bromo-pentana mempunyai specific gravity 1.57, Berapa density (massa jenis)nya dalam a) g/cm3 b) lbm/ft3 c) kg/m3 Jawab : a). Density = Specific Gravity x density airg DBP cm 3 1.00 g H 2 O = 1.57 g DBP = g H 2O cm 3 cm 3 1.00 cm 3 1.57 1.57 lbm DBP lb H O lb DBP ft 3 62.4 m 3 2 = 97.9 m 3 lb H O ft ft 1.00 m 3 2 ft3

b).

c).

g DBP 100 cm 1 kg kg DBP 1.57 = 1.57 10 3 3 cm m3 m 1000 g

FRAKSI MOL DAN FRAKSI BERATFraksi Mol A = Mol A Total Mol Berat A Total Berat

Fraksi Berat A =

Berat Molekul Udara Rata-rata Komponen Moles (%) O2 21 N2 79 Total 100BM Rata Rata =

BM 32 28.2

lb 672 2228 2900

% Berat 672/2900=23.17 2228/2900=76.83 100

lb 2900 = = 29 lb mol 100 lb mol

Analisa Orsat Analisa gas basis kering Pada gas ideal, basis volume =basis mole Ex : 21 % oxygen 21 % v/v 21 % mol/mol 79 % Nitrogen 79 % v/v 79 % mol/mol 100 % total Untuk Cairan dan padatan % w/w Contoh Soal : Suatu bahan pembersih mengandung 5 kg air dan 5 kg NaOH. Berapa fraksi berat dan fraksi mol masing-masing dalam satu botol ? Jawab :Komponen Air NaOH Total Kg 5.0 5.0 10.0 Fraksi Berat 5/10 5/10 1.0 BM 18 40 Kgmol Fraksi mol 5/18=0.278 0.278/0.403 5/40=0.125 0.125/0.403 0.403 1.0

BASIS Contoh Soal 1. Jika suatu bahan bakar mengandung 80 % C (w/w) dan 20 % H (w/w), berapa perbandingan C/H dalam mol ? Jawab : Basis 100 kg atau 100 lbKomponen C H % Berat 80 20 100 BM 12.0 1.008 Mol 80/12=6.67 20/1.008=19.84

Perbandingan C/Hdalam mol = 6.67/19.84 = 0.33 2. Komposisi suatu gas adalah 10 % H2, 40 % CH4, 30 % CO, dan 20 % CO2. Berapa BM rata-rata gas tersebut? Jawab : Basis 100 mol gasKomponen C02 CO CH4 H2BM Rata Rata =

Mol (kgmol) 20 30 40 10 100Massa 2382 kg = = 23.82 Mol 100 kg mol

BM 44 28 16.04 2.02

Massa (kg 880 840 642 20 2382

3. Analisa komposisi suatu contoh batu bara adalah sebagai berikut : 2 % S, 1 % N, 6 % O, 11 % Abu dan 3 % air. Sisanya adalah C dan H dengan perbandingan mol H/C = 9. Hitunglah komposisi perbandingan batu bara tersebut bila abu dan air diabaikan ? Jawab : Basis = 100 kg batu bara S + N + O + Abu + Air = 2 + 1 + 6 + 11 + 3 = 23 kg C dan H = 100 23 = 77 kg9 1.0 kg = 0.9 kg 1+ 9 1 C= 12 kg = 1.2 kg 1+ 9 2.1 kg H = 0.9 77 kg = 33 kg 2.1 1.2 C= 77 kg = 44 kg 2.1 H =

Jadi,

Komposisi :

Komponen C H S N O

Massa 44 33 2 1 6 86

Fraksi 0.51 0.39 0.02 0.02 0.07 1.00

TEMPERATUR Skala Temperatur kuantifikasi seberapa panas suatu bahan Termometer alat untuk mengukur tingkat/derajat panas suatu zat/bahan Skala temperatur 1. Celcius (Celsius, 1742) skala relatif titik 0 2. Fahrenheit (1700-an) ditetapkan oleh penemunya 3. Kelvin skala absolut titik 0 adalah temperatur 4. Rankine terendah yang dipercaya adaT0 F 1.8 0 F = 0 T 0 C + 32 1 C

1K TK = 0 T 0 C + 273 1 C o 1 R T 0 R = 0 T 0 F + 460 1 F

Contoh Soal (Konversi Temperatur) : 1. Konversikan 100 0C ke a) K b) 0F c) 0R Jawab : a). b). c). 1K TK = 0 100 0 C + 273 = 373 K 1 C 1.8 0 F T 0 F = 0 100 0 C + 32 = 212 0 F 1 C 1 0R T 0 F = 0 212 0 F + 460 = 672 0 R 1 F

2. Konduktifitas panas Al pada 32 0F = 117 Btu/(hr)(ft2)(0F/ft). Berapa nilainya pada 0 0C dalam unit Btu/(hr)(ft2)(K/ft)? Jawab : 32 0F = 0 0C117 ( Btu )( ft ) 1.8 0 F 1o C Btu = 211 2 0 0 1K (hr )( ft )( F ) 1 C (hr )( ft 2 )( K / ft )

vacuum

50 cm

Hg

TEKANAN

plat Tekanan = gaya per satuan luas

Misalkan suatu kolom air raksa mempunyai area 1 cm2 dan tinggi 50 cm . Bila density air raksa = 13.55 g/cm3 maka gaya =F = 13.55 g 980 cm 1 kg 1m 1N 50 cm 1 cm 2 3 2 1000 g 100 cm 1 (kg )(m) cm dt dt 2 = 6.64 N2

Gaya 6.64 N 100 cm Tekanan ( P ) = = 1m Luas 1 cm 2 4 2 = 6.64 10 N / m

Dalam American Engineering SystemP= 846 lbm 1 in 1 ft 322 ft 1 50 cm 3 2 32.174 (lbm )( ft ) 2.54 cm 12 in 1 ft dt (dt 2 )(lb f ) lb f ft 2

= 1387

Tekanan relatif = bila reference-nya adalah tekanan atmosfir Contohnya pada manometer dengan ujung terbuka. Tekanan absolut = pengukuran terhadap tekanan vacuum. Contohnya pada manometer dengan ujung tertutup. Titik 0 pada tekanan relatif = tekanan udara sekeliling Titik 0 pada tekanan absolut = tekanan vacuum Tekanan absolut = tekanan gauge + tekanan barometer Tekanan atmosfir = tekanan barometric = tekanan udara/atmosfir sekeliling kita yang bisa berubah-ubah. Tekanan atmosfir standar 1 atm atau 760 mmHg pada 0 0C. 33.91 ft H2O 14.969 14.7 psia (pound per square inch absolute)

29.921 29.92 inHg 760 mmHg 1.013 x 105 Pa 101.3 kPa

(1 Pascal = 1N/m2) (1 bar = 100 kPa)

Contoh Soal : 1. Konversikan 35 psia ke inHg! Jawab :35 psia 29.92 inHg = 71.25 inHg 14.7 psia

2. Bila tekanan 340 mmHg, berapa tekanan tsb dalam inH2O dan kPa? Jawab :340 mmHg 340 mmHg 33.91 ftH 2 O 12 in = 182 inH 2 O 760 mmHg 1 ft 1.013 10 5 Pa 1 kPa = 45.4 kPa 760 mmHg 1000 Pa

3. Tekanan gauge pada satu tank CO2 yang digunakan untuk mengisi botol air soda = 51.0 psia. Pada waktu yang sama, tekanan baromatrik = 28.0 inHg. Berapa tekanan absolut dalam tank (dalam psia)? Jawab : Tekanan Baromatrik = tekanan atmosfir =28 inHg 14.7 psia = 13.78 psia 29.92 inHg

Tekanan absolut = tekanan atm + tekanan gauge = 13.78 psia + 51 psia = 64.78 psia 4. Udara mengalir pada suatu pipa seperti pada gambar di sebelah. Bila tekanan atmosfir = 730 mmHg, berapa tekanan dalam pipa dalam inHg? Jawab :4 cm H 2 O 1in 1 ft 29.92 inHg = 0.12 inHg 2.54 cm 12 in 33.91 ftH 2 O 29.92 inHg Tekanan atm = 730 mmHg = 28.9 inHg 760 mmHg

Tekanan dalam pipa = 28.9 inHg 0.12inHg = 28.8 inHg absolut 5. Binatang kecil seperti tikus dapat hidup pada tekanan udara yang diturunkan sampai 20 kPa. Dalam suatu tes, satu monometer air raksa dihubungkan ke

suatu tangki seperti pada gambar dan menunjukkan angka 64.5 cmHg. Pembacaan barometer menunjukkan 100 kPa. Apakah tikus-tikus tsb dapat hidup dalam tangki tsb? Jawab : Tekanan barometrik = 100 kPa Tekanan dalam tangki = 64.5 cmHg di bawah atm 101.3 kPa = 100 kPa 64.5 cmHg = 14 kPa absolut 76.0 cmHg

Karena tekanan dalam tangki < 20 kPa, maka tikus tersebut kemungkinan besar tidak akan dapat bertahan untuk hidup.

PERSAMAAN KIMIA DAN STOIKIOMETRI Basis dalam persamaan reaksi mol Contoh : Dalam pembakaran heptan, dihasilkan CO2. Asumsikan anda ingin menghasilkan 500 kg es kering per jam, dan 50 % CO2 dapat dikonversi menjadi es kering. Berapa kg heptan yang harus dibakar per jam ? Jawab : C7H16 + 11 O2 7 CO2 + 8 H2O Basis = 500 kg es kering /jam500 kg es ker ing 100 kg C 7 H 16 1 kg CO2 1 kg mol CO2 1 kg mol C 7 H 16 = 325 kg C 7 H 16 0.5 kg es ker ing 44 kg CO2 7 kg mol CO2 1 kg mol C 7 H 16

Perhatikan !!Pertama, kg dikonversikan ke dalam mol, kemudian persamaan reaksi diterapkan, kemudian mol dikonversikan kembali ke kg untuk mendapatkan jawaban akhir.

Beberapa Definisi dalam Industri : a. Reaktan Pembatas = reaktan yang ada/tersedia dalam jumlah stoikiometri terkecil. b. Reaktan Berlebih = reaktan yang jumlahnya melebihi reaktan pembatas Persen kelebihan = jumlah kelebihan di atas jumlah yang dibutuhkan untuk bereaksi dengan reaktan pembatas menurut persamaan reaksi% kelebihan = mol kelebihan 100 % mol yg dibutuhkan utk bereaksi dg reak tan pembatas

Dalam reaksi pembakaran dikenal istilah udara kelebihan, yaitu kelebihan udara di atas kebutuhan teoritis untuk pembakaran sempurna suatu bahan. Dalam praktek, kelebihan udara biasanya 5 20 % Meskipun hanya sebagian reaktan pembatas yang bereaksi, penghitungan jumlah reaktan yang dibutuhkan dan reaktan berlebih tetap berdasarkan jumlah keseluruhan reaktan pembatas. c. Konversi = fraksi unpan atau bahan dalam umpan yang dikonversi menjadi produk-produk. Derajat kesempurnaan reaksi = persen atau fraksi reaktan pembatas yang dikonversi menjadi produk-produk. d. Selektifitas = perbandingan mol produk yang diinginkan dengan mol produk lain yang dihasilkan dalam suatu set reaksi e. Yield = berat atau mol produk akhir dibagi dengan berat

atau mol reaktan awal.

Contoh : Sb2S3 + 3 Fe 2 Sb + 3 FeS 0.6 kg 0.25 kg 0.2 kg Hitunglah : a. reaktan pembatas b. % reaktan berlebih c. derajat kesempurnaan reaksi d. % konversi e. yield Jawab : Komponen Sb2S3 Fe Sb FeS kg 0.6 0.25 0.2 BM 339.7 55.8 121.8 87.9 g mol 1.77 4.48 1.64

a. 1.77 g mol Sb2S3 membutuhkan (3 x 1.77) mol Fe = 5.31 g mol Fe (tdk mencukupi) 4.48 g mol Fe membutuhkan (1/3 x 4.48) mol Sb2S3 = 1.49 g mol Sb2S3 Fe reaktan pembatas Sb2S3 reaktan berlebih% kelebihan = 1.77 1.49 100 % = 18.8 % 1.49

b. c. Meskipun Fe adalah reaktan pembatas, tidak seluruh reaktan pembatas bereaksi. 1.64 g mol Sb membutuhkan Fe sejumlah :1.64 g mol Sb 3 g mol Fe = 2.46 g mol Fe 2 g mol Sb 2.46 Derajat kesempurnaan = = 0.55 4.48

% konversi = 1.64 g mol Sb

1 g mol Sb2 S 3 = 0.82 g mol Sb2 S 3 2 g mol Sb

d.% konversi Sb2 S 3 ke Sb = 0.82 100 % = 46.3 % 1.77

Yield =

0.2 kg Sb 1 kg Sb = 0.6 kg Sb2 S 3 3 kg Sb2 S 3

e.

Selektifitas dan YieldContoh Soal : Dua reaksi terjadi dalam dehidrogenasi etana : C2H6 C2H4 + H2 C2H6 + H2 2 CH4 Distribusi produk adalah sebagai berikut : Komponen % C2H6 35 C2H4 30 H2 28 CH4 7 Total 100 Pertanyaan : a. Selektifitas C2H4 terhadap CH4 b. Yield C2H4 dalam kgmol C2H4 per kgmol C2H6 Jawab : a. Selektifitas C2H4 terhadap CH430 kg mol C 2 H 4 kg mol C 2 H 4 = 4.29 7 kg mol CH 4 kg mol CH 4 30 kg mol C 2 H 4 1 kg mol C 2 H 6 = 30 kg mol C 2 H 6 1 kg mol C 2 H 4

b.

7 kg mol CH 4

1 kg mol C 2 H 6 = 3.5 kg mol C 2 H 6 2 kg mol CH 4 33.5 kg mol C 2 H 6

Yield =

30 kg mol C 2 H 4 kg mol C 2 H 4 = 0.9 33.5 kg mol C 2 H 6 kg mol C 2 H 6