Panas Sensibel

Energy BalanceEnergy BalanceTransfer Energi dari lingkungan ke sistem (energi masuk)Akumulasi Energi pada sistem adalahTransfer Energi dari sistem ke lingkungan (energi keluar)Energi yang terbangkitkan Energi yang terkonsumsiSifat ReaksiReaksi kimia yang bersifat eksotermis ( menghasilkan panas), maka energi yang dihasilkan disebut sebagai energi yang terbangkitkan sistem.Reaksi kimia yang bersifat endotermis (membutuhkan panas), maka energi yang dihasilkan disebut sebagai energi yang terkonsumsi oleh sistem.Untuk sistem dengan proses steady state (sistem dalam keadaan seimbang dalam kondisi yang ditentukan), energi masuk = energi keluar, maka energi yang terakumulasi = 0.Transfer Energi/Panas

Panas SensibelPanas sensibel adalah Panas yang menyertai perubahan temperatur dari suatu sistem tanpa disertai perubahan fasa, reaksi kimia, dan perubahan komposisi

Panas sensibel terjadi pada sistem tertutup dan terbuka.sistem tertutup : terjadi transfer energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi transfer massa antara sistem dengan lingkungan.sistem terbuka: terjadi transfer energi (panas dan kerja) dan massa antara sistem dengan lingkungannyaKapasitas PanasKapasitas panas suatu zat (C) ialah banyaknya panas (Q) yang diperlukan

untuk menaikkan suhu zat itu sebesar 1 Kelvin.

Jika suhu zat itu naik dengan perubahan suhu (dT) dan kapasitas panas zat

itu adalah C, maka panas (Q) yang diperlukan adalah

Q = C dT C = Q / dTSatuan C dalam (SI) adalah J/K atau J K-1

Jika kapasitas panas dibagi dengan massa zat m, hasilnya disebut

kapasitas panas jenis (c).c = C/m

Satuan kapasitas panas jenis adalah Jkg-1K-1

Jika kapasitas panas dibagi dengan jumlah mol dalam sistem, hasilnya disebut kapasitas panas jenis molal, yang dirumuskan sebagai berikut c = C/n Panas yang masuk atau keluar dari sistem dapat dihitung dengan persamaan

massaatau

jumlah mol

Sistem TertutupSistim tertutup pada tekanan konstanpanas reaksi sama dengan perbedaan entalpi produk dan reaktan.

Sistim tertutup pada volume konstanpanas reaksi sama dengan perbedaan energi dalam (internal energi) antara produk dan reaktan

Kapasitas Panas Sensibel (1 fasa)Persamaan untuk kapasitas panas pada fasa solid, liquid dan gas adalah persamaan empiris.Kapasitas panas didapatkan dengan tekanan konstan (Cp) sebagai fungsi dari temperatur dengan konstanta a, b, c,d. (Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering, David M. Himmelblau : Appendix E).

Contoh soal 1Pada campuran gas (terdiri dari N2 sebesar 70%; O2 sebesar 15%; CO sebesar 10%; CO2 sebesar 5%) didinginkan dari suhu 600C menjadi 200C, pada tekanan konstan. Berapa perubahan energi yang terjadi pada gas tiap gmol. Asumsi energi yang dihasilkan karena pencampuran masing2 gas diabaikan. Persamaan kapasitas panas (T =C; Cp =J/gmolC) Appendix E. Himmelblau

Cp : a + bT + cT + dTb.10 maka nilai b adalah konstanta b dikali 10

Komponen a b10 c10 d10N2 29,00 0,2199 -0,5723 -2,871.O2 29,10 1,158 -0,6076 1,311CO2 36,11 4,233 -2,887 7,464CO 28,95 0,411 0,3548 -2,220

Cp : a + bT + cT + dT

N2; Cp = 29,00+0,2199.10T-0,5723.10T-2,871.10TO2; Cp = 29,10+1,158.10T-0,6076.10T+1,311.10TCO2; Cp = 36,11+4,233.10T-2,887.10T+7,464.10TCO; Cp = 28,95+0,411.10 T+0,3548.10T-2,220.10T

Basis : 1,00 gmol gasN2; 0,7 (29,00+0,2199.10T-0,5723.10T-2,871.10T)O2; 0,15 (29,10+1,158.10T-0,6076.10T+1,311.10T)CO2; 0,1 (36,11+4,233.10T-2,887.10T+7,464.10T)CO; 0,05 (28,95+0,411.10T+0,3548.10T-2,220.10T)

Cp net = 29.7235 + 0.77148T + 0.03851.10T - 1.17765.10T

Cp net = 29.7235 + 0.77148 T + 0.03851.10T - 1.17765.10T

Perhitungan H

Format IntegrationMenentukan H pada temperature limit T0 (T awal) dan T (akhir), menggunakan rumus: (Smith VanNess)

Contoh soal 2Berapa panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur 1 mol methane dari 260C menjadi 600C (dalam Joule)Diketahui konstanta (T dalam Kelvin): Methane A 10B 10C 10D 1,702 9,081 -2,164 -Maka didapatkan nilai :A = 1,702B = 9,081.10C = -2,164.10Dari Smith VanNess Tabel C.1Cp/R : A + BT + CT + DT, dimana R : 8,314 Joule/molK

T0 = (260 + 273) = 533KT = (600 + 273) = 873K = 873 / 533 = 1,637

Contoh soal 3Hitung perubahan entalphy dari gas N2 sebesar 1 kgmol yang dipanaskan pada tekanan konstan 100kPa dari suhu 18C sampai 1100C1ookPa = 1 atmDari appendix D.4 Himmelblau (Perhitungan harga entalphy dengan data hasil experiment), sehingga :Pada 18C H = 524 kJ/kg molPada 1100C H = 34.715 kJ/kg mol (bagaimana cara dapatnya)

Basis : 1 kg N2H = 34.715 524 = 34.191 kJ/kg molInterpolasiKN2 1300 32.216 1373 ? 1400 35.639

Tugas 2 Campuran gas keluaran absorber pada proses pembuatan melamine yang terdiri dari ammonia 69%, CO2 dan air dengan persentase yang sama akan didinginkan dari suhu 400C menjadi 72C. Berapa joule perubahan energi yang terjadi, Jika R = 8,314 J/mol K.Komponen A10B10C10DNH3 3,578 3,020 - -0,186CO2 5,457 1,045 - -1,157H2O 3,47 1,450 - 0,121

Cp/R : A+BT+CT+DT