3.perhitungan_perubahan_entalpi
DESCRIPTION
PERHITUNGAN_PERUBAHAN_ENTALPITRANSCRIPT
PERHITUNGAN PERUBAHAN ENTALPI
1
Pertemuan 3
PERSAMAAN UNTUK MENGHITUNG
PANAS PENGUAPAN 2
1. Persamaan Clausius-Clapeyron
2. Persamaan Chen
PERSAMAAN UNTUK MENGHITUNG
PANAS PENGUAPAN 3
3. Persamaan Riedel
4. Persamaan Watson
Contoh Soal 4
1. ∆Hv dari air pada 100oC adalah 2256,1 kJ/kg. Berapa
∆Hv air pada 600oK? Diketahui Tc = 647,4oK.
Digunakan persamaan Watson :
∆Hv600 = (0,513)(∆Hv373) = (0,513)(2256,1) = 1157 kJ/kg
Contoh Soal 5
2. Gunakan persamaan di bawah ini untuk menghitung ∆Hv
a. Persamaan Clapeyron
b. Persamaan Chen
c. Persamaan Riedel
Untuk menghitung panas penguapan dari acetone pada titik
didih normal, dan bandingkan dengan ∆Hv dari eksperimen
30,2 kJ/g mol (Appendix D Himmelblau)
Penyelesaian:
Dari appendix D Himmelblau didapat data sebagai berikut:
Titik didih normal = 329,2oK
Tc = 508,0oK
Pc = 47 atm
Contoh Soal (lanjutan) 6
a. Persamaan Clausius-Clapeyron
Note : Nilai B dan C diperoleh dari Appendix G Himmelblau
Contoh Soal (lanjutan) 7
b. Persamaan Chen
Contoh Soal (lanjutan) 8
c. Persamaan Riedel
KAPASITAS PANAS 9
Kapasitas panas adalah kebutuhan panas untuk
menaikkan satu satuan temperatur suatu benda.
Kapasitas panas merupakan sifat milik benda yang
bersangkutan dan nilainya tergantung pada
temperatur.
Ketergantungan kapasitas panas terhadap tekanan
relatif kecil dibandingkan kergantungannya
terhadap temperatur, karena kapasitas panas bisa
dianggap tidak tergantung tekanan.
KAPASITAS PANAS 10
Temp. K 300 400 800 900 1200
N2 6,961 6,991 7,512 7,671 8,063
O2 7,019 7,194 8,064 8,212 8,530
Udara 6,973 7,034 7,627 7,785 8,161
H2O, gas 8,026 8,185 9,254 9,559 10,41
CH4 8,552 9,736 15,10 16,21 18,88
Kapasitas panas pada berbagai temperatur (data eksperimen)
Cp, cal/(mol.K)
KAPASITAS PANAS 11
Temp. oC 25 100 200 600 700
N2 6,961 6,972 6,996 7,229 7,298
O2 7,019 7,083 7,181 7,616 7,706
Udara 6,973 6,996 7,017 7,299 7,374
H2O, gas 8,026 8,084 8,177 8,678 8,816
CO 6,965 6,983 7,017 7,289 7,365
CO2 8,884 9,251 9,701 11,053 11,303
CH4 8,552 8,980 9,620 12,27 12,90
Kapasitas panas rata-rata pada rentang temperatur 25oC
sampai T hasil hitungan
KAPASITAS PANAS 12
a b c
N2 6,457 1,389x10-3 -0,069x10-6
O2 6,117 3,167x10-3 -1,005x10-6
H2O, gas 7,136 2,640x10-3 0,0459x10-6
CH4 3,204 18,41x10-3 -4,48x10-6
Kapasitas panas sebagai fungsi temperatur (persamaan empirik)
Cp = a + b.T + c.T2 + d.T3
Cp, cal/(mol.K) dan T, K
KAPASITAS PANAS 13
Soal: Hitunglah kapasitas panas udara yang
tersusun dari 79% mol N2 dan 21% mol O2
a. Kapasitas panas rata-rata pada selang
temperatur 25 – 100oC
b. Kapasitas panas sebagai fungsi temperatur
Penyelesaian 14
a.Kapasitas panas rata-rata pada selang temperatur
25 – 100oC
Cp N2 = 6,972 cal/(mol.K)
Cp O2 = 7,083 cal/(mol.K)
Cp udara = 0,79x6,972 + 0,21x7,083 = 6,9953
cal/(mol.K) (sesuai dengan data dalam tabel Cp rata-rata udara)
Penyelesaian 15
b.Kapasitas panas sebagai fungsi temperatur
Cp N2 = 6,457 + 1,389x10-3xT – 0,069x10-6xT2
Cp O2 = 6,117 + 3,167x10-3xT – 1,005x10-6xT2
Cp udara = 0,79xCp N2 + 0,21xCp O2
= 0,79x(6,457 + 1,389x10-3xT –
0,069x10-6xT2) + 0,21x(6,117 +
3,167x10-3xT – 1,005x10-6xT2)
PERHITUNGAN PANAS SENSIBEL 16
Kapasitas panas digunakan untuk proses tanpa perubahan fase,
hanya terjadi perubahan suhu
Jika sebuah sistem mengalami perubahan temperatur dari T1
manjadi T2 maka perubahan entapi sensibel dapat dihitung
menggunakan kapasitas panas rata-rata pada selang
temperatur yang sesuai.
ΔHs = m Cprata-rata(T2-T1)
Dengan m = jumlah mol (massa) benda.
Integrasi Cp dT dengan batas T1 dan T2
ΔHs = m ∫ Cp dT
ΔHs = m ∫ (a + bT + cT2 + d.T3 ) dT
ΔHs = m [a(T2-T1)+ b(T22-T1
2)/2 + c(T23-T1
3)/3 + d(T24-T1
4)/4]
Contoh Soal-1 17
Tentukan entalpi 1 kg udara yang dipanaskan dari temperatur
25oC menjadi 100oC
Diket: T1 = 25oC = 298K
T2 = 100oC = 373K
Cprata-rata udara = 6,996 cal/(mol.K)
Penyelesaian:
Berat molekul udara = 0,79N2 + 0,21O2
= 0,79x28 + 0,21x32
= 28,84 gram/mol
Jumlah udara 1 kg = 1000 g = 1000/28,84 = 34,67 mol
ΔHs = m.Cp. ΔT
ΔHs = 34,67 x 6,996 (373 – 298) = 18191,349 cal
18
Penggunaan Cp udara sebagai fungsi temperatur
= 6,3856 + 1,76238x10-3T – 0,26477x10-6T2
ΔHs = m ∫Cp dT
= 34,67 ∫ (6,3856 + 1,76238x10-3T – 0,26477x10-6T2) dT
= 34,67 x (6,3856T + 1,76238x10-3T2/2 – 0,26477x10-6T3/3)
= 34,67 x (6,3856(373-298) + 1,76238x10-3 (3732-2982)/2 –
0,26477x10-6(3733 – 2983)/3)
= 18063,811 cal
Contoh Soal 19
Aliran gas alam setelah dikompresi kemudian didinginkan
dalam HE dari keadaan masuk dengan T1=38oC menjadi
T2=20oC. Laju alir gas alam adalah 100 mol/s. Komposisi dan
data kapasitas panas gas disajikan dalam tabel. Tentukan
entalpi yang dibuang dari sistem aliran gas alam ini. Diketahui
bahwa pengaruh tekanan terhadap entalpi diabaikan.
Komponen Komposisi
Fraksi Mol
Cp = A + BT + CT2 (J/mol.K)
A B C
CH4
CO2
90%
10%
12,684
26,624
0,077
0,043
-0,000019
-0,000014
Penyelesaian 20
Cara pertama
1. menghitung sifat campuran aliran.
2. menghitung neraca energi dengan memandang aliran secara keseluruhan dengan sifat campuran yang telah dihitung tersebut.
Cara kedua
1. menghitung neraca energi masing-masing komponen.
2. neraca energi keseluruhan adalah jumlah hasil perhitungan neraca energi masing-masing komponen tersebut.