efek panas

67
BAB 4

Upload: stew

Post on 06-Feb-2016

181 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

BAB 4. EFEK PANAS. Perpindahan panas merupakan unit operasi yang paling banyak dijumpai di industri . Misal , pembuatan ethylene glycol dengan cara oksidasi terhadap ethylene menjadi ethylene oxide dan selanjutnya dihidrasi menjadi glycol . - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: EFEK PANAS

BAB 4

Page 2: EFEK PANAS

• Perpindahan panas merupakan unit operasi yang paling banyak dijumpai di industri.

• Misal, pembuatan ethylene glycol dengan cara oksidasi terhadap ethylene menjadi ethylene oxide dan selanjutnya dihidrasi menjadi glycol.

• Reaksi oksidasi katalitik paling efektif jika dilakukan pada temperatur sekitar 523,15 K (250°C).

• Reaktan, yaitu ethylene dan udara, dipanaskan terlebih dahulu sebelum dimasukkan ke dalam reaktor.

• Untuk merancang preheater, kita harus mengetahui jumlah panas yang harus ditransfer.

Page 3: EFEK PANAS
Page 4: EFEK PANAS

• Reaksi pembakaran antara ethylene dengan oksigen dalam tumpukan/bed katalis akan menaikkan temperatur.

• Jika temperaturnya melebihi 250C, maka akan terjadi reaksi samping yang tidak diinginkan, yaitu terbentuk-nya CO2.

• Oleh karena itu, panas harus terus diambil dari reaktor agar temperaturnya tidak melebihi 250C .

• Untuk merancang reaktor, kita harus mengetahui laju perpindahan panas, dan hal ini tergantung pada efek panas yang menyertai reaksi kimia.

Page 5: EFEK PANAS

• Produk ethylene oxide dihidrasi menjadi glycol dengan cara diabsorpsi dengan air.

• Pada proses tsb dilepaskan panas karena perubahan fasa dan proses pelarutan dan juga karena reaksi hidrasi antara ethylene oxide terlarut dengan air.

• Akhirnya, glycol dimurnikan dengan cara distilasi, suatu proses penguapan dan kondensasi, yang mengakibatkan terjadinya pemisahan suatu larutan menjadi komponen-komponennya.

• Semua efek panas yang penting telah diilustrasikan dengan menggunakan satu contoh proses kimia sederhana di atas.

Page 6: EFEK PANAS

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

Jika sistem berupa suatu senyawa homogen dengan komposisi konstan, maka menurut aturan fasa, keadaan sistem tersebut akan tertentu jika 2 dari sifat-sifat intensifnya sudah tertentu.

U = U(T,V)

dVVU

dTTU

dUTV

dVVU

dTCdUT

V

Page 7: EFEK PANAS

dVVU

dTCdUT

V

Suku kedua ruas kanan akan = 0 jika

• Proses berlangsung pada volum konstan, apapun senyawanya.

• U tidak tergantung pada V, bagaimanapun prosesnya. Ini benar untuk gas ideal atau fluida incompressible.

dU = CV dT

2

1

T

TV dTCU (1)

Untuk proses reversible yang berlangsung pada volum konstan,

2

1

T

TV dTCUQ

Page 8: EFEK PANAS

Enthaply juga dapat dinyatakan sebagai fungsi dari T dan P:

H =H(T,P)

dPPH

dTTH

dHTP

dPPH

dTCdHT

P

Suku kedua ruas akan akan = 0 jika

• Proses berlangsung pada tekanan konstan, apapun senyawanya.

• H tidak tergantung pada P, bagaimanapun prosesnya. Ini benar untuk gas ideal.

Page 9: EFEK PANAS

dH = CP dT

2

1

T

TP dTCH (2)

Untuk sistem tertutup yang mengalami proses reversibel yang berlangsung pada tekanan konstan, dan juga untuk perpindahan panas di dalam alat penukar panas dalam keadaan steady dengan EK dan Ep yang dapat diabaikan, dan WS = 0:

2

1

T

TP dTCHQ (3)

Page 10: EFEK PANAS

KETERGANTUNGAN CP TERHADAP T

Persamaan (3) dapat diselesaikan jika tersedia hubungan antara CP dan T.

Persamaan empiris yang paling sederhana yang menyata-kan hubungan antara CP dan T adalah:

22P DTCTBTARC (4)

Dengan A, B, C dan D adalah konstanta yang nilainya tergantung pada jenis senyawa kimia.

Untuk gas ideal:

22igP DTCTBTA

R

C

Page 11: EFEK PANAS

Nilai parameter A, B, C, dan D untuk berbagai macam gas dalam keadaan ideal dapat dilihat pada Tabel C.1.

Untuk gas ideal berlaku:

1RC

RC ig

PigV (5)

Sehingga hubungan antara CV dan T mengikuti hubung-an antara CP dan T

Page 12: EFEK PANAS

CONTOH SOAL

Hitung panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur 1 mol gas metana dari 260 menjadi 600C di dalam suatu proses alir steady yang berlangsung pada tekanan cukup rendah sehingga metana dapat dianggap sebagai gas ideal.

PENYELESAIAN

22igP DTCTBTA

R

C

A = 1,702

B = 9,081 103

C = 2,164 106

D = 0

T1 = 260C = 533,15 K

T2 = 600C = 873,15 K

Page 13: EFEK PANAS

2

1

T

T

igP dT

RC

RH

2

1

T

T

2 dTCTBTAR2

1

T

T

32 T3C

T2B

ATR

3

132

21

2212 TT

3C

TT2B

TTAR

223

15,53315,8732

10081,9

15,53315,873792,1314,8

336

15,53315,8733

10164,2= 19.778 J/mol

2

1

T

TP dTCH

Q = H n = 19.778 J/mol 1 mol = 19.778 J

Page 14: EFEK PANAS

CONTOH SOAL

Berapa temperatur akhir jika panas sebanyak 0,4 106 (Btu) ditambahkan pada 25 (lb mol) ammonia yang semula berada pada temperatur 500 (F) dalam suatu proses alir steady yang berlangsung pada tekanan 1 (atm)?

PENYELESAIAN

16

mollbBtu000.1625

104,0nQ

H

= 37.218 J mol1

K15,5338,1

67,459500T1

A = 3,578

B = 3,02 103

C = 0

D = 0,186 105

Page 15: EFEK PANAS

2

1

T

T

igP dT

R

CRHQ

2

1

T

T2 dT

TD

BTAR2

1

T

T

2

TD

T2B

ATR

12

21

2212 T

1T1

DTT2B

TTAR

222

3

15,533T2

1002,3

15,533T578,3314,8218.37 2

15,5331

T1

10186,02

5

2

1

T

TP dTCHQ

Page 16: EFEK PANAS

0259,848.6T

10186,0T578,3T1051,1

2

5

222

3

Selanjutnya persamaan di atas diubah menjadi:

atau f(T2) = 0

Persamaan di atas diselesaikan dengan cara iterasi

T2 f(T2)

1000 -1.741,66

900 -2.384,29

1200 -364,76

1250 -1,50

1250.2 -0.04

Jadi T2 = 1250,2 K

Page 17: EFEK PANAS

0259,848.6T

10186,0T578,3T1051,1

2

5

222

3

259,848.6

T

10186,0T1051,1

578,3

1T

2

522

32

Page 18: EFEK PANAS

Untuk reaksi: a A + b B l L + m M

Panas reaksi standar didefinisikan sebagai perubahan enthalpy jika a mol A dan b mol B pada temperatur T keadaan standar bereaksi membentuk l mol L dan m mol M pada keadaan standarnya pada temperatur T yang sama.

Keadaan standar adalah keadaan tertentu dari suatu spesies pada temperatur T dan pada tekanan, komposisi, a dan kondisi fisik tertentu, seperti gas, cair, atau padat.

Gas: zat murni dalam keadaan gas ideal pada 1 barCairan/padatan: cairan atau padatan nyata pada 1 bar

322 NHH23

N21

J110.46H298

322 NH2H3N J220.92H298

Page 19: EFEK PANAS

Panas pembentukan standar adalah perubahan enthalpy yang menyertai pembentukan 1 mol suatu senyawa dari elemen-elemen penyusunnya pada keadaan standar.

CONTOH:

CO2(g) : C(s) + O2(g) CO2(g) J509.393H298f

CO (g) : C(s) + ½ O2(g) CO (g) J525.110H298f

H2O(g) : H2(s) + ½O2(g) H2O(g) J818.241H298f

Panas pembentukan standar dapat digunakan untuk menghitung panas reaksi standar.

Panas pembentukan untuk elemen = 0

H2(g) : J0H298f

/mol

/mol

/mol

Page 20: EFEK PANAS

Misal untuk menghitung panas reaksi dari water-gas shift reaction pada 25C:

CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)

Cara menghitungnya adalah:

CO2(g) C(s) + O2(g) mol/J509.393H298

C(s) + ½O2(g) CO(g) mol/J525.110H298

H2(g) + ½O2(g) H2O(g) mol/J818.241H298

CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) mol/J166.41H298

Page 21: EFEK PANAS

Panas pembakaran standar adalah perubahan enthalpy yang menyertai pembakaran 1 mol suatu senyawa.

CONTOH:

C(s) + O2(g) CO2 (g) molJ509.393H298

CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g) molJ600.802H298

CH4O(g) + 1½O2(g) CO2(g) + 2H2O(g) molJ200.638H298

Seperti halnya panas pembentukan standar, panas pembakaran standar juga dapat digunakan untuk menghitung panas reaksi standar.

Page 22: EFEK PANAS

HReaksi secara umum:

...AA...AA 44332211

i adalah koefisien stoikiometri reaksi

Konvensi tanda untuk i:

• Positif (+) untuk produk • Negatif (-) untuk reaktan

CONTOH:

N2 + 3H2 2NH3

231322 NHHN

i

ii HH (5)

Page 23: EFEK PANAS

adalah enthalpy spesies i pada keadaan standar, yaitu sama dengan panas pembentukan standar ditambah dengan enthalpy pada keadaan standar dari semua elemen-elemen penyusunnya.

iH

Jika sebagai dasar perhitungan diambil enthalpy pada keadaan standar elemen penyusun = 0, maka:

ifi HH (6)

i

fi iHH (7)

Jika pers. (6) ini disubstitusikan ke pers. (5):

Page 24: EFEK PANAS

Untuk reaksi standar, produk dan reaktan selalu berada pada keadaan standar, yaitu tekanan 1 bar, sehingga enthalpy keadaan standar hanya merupakan fungsi dari temperatur:

dTCdHiPi

Jika dikalikan dengan i :

dTCdHiPiii

Penjumlahan untuk semua produk dan reaktan:

i

Pii

ii dTCdHi

(8)

Karena i konstan maka

i

iii

iii

ii HdHddH

Page 25: EFEK PANAS

i

Pii

ii dTCHdi

Kalau persamaan terakhir digabung dengan pers. (8) maka:

i

ii HH

i

ii HdHd

i

PiP iCC

dTCHdi

Pi i

dTCHd P

Persamaan (5):

Pers. (5) dideferensialkan:

(9)

Kalau persamaan terakhir digabung dengan pers. (9) maka:

Jika didefinisikan:(10)

Page 26: EFEK PANAS

i

PiP iCC

i

2i

2iiii TDTCTBA

(9)

i

2ii

i

2ii

iii

iii TDTCTBA

22 TDTCTBA

i

Pi

P

R

C

RC

i

Page 27: EFEK PANAS

Jika pers. (10) diintegralkan:

(11)

dTCHd P

T

T

0P

H

H

0

0

0T

00T

dTCHd

T

T

0P0

T0T

0

0dT

RC

RHH

T

T

0P0

T0T

0

0dT

RC

RHH

T

298

0P0

2980T dT

RC

RHH

Page 28: EFEK PANAS

T

T

22T

T

P

00

dTTDTCTBAdTR

C

T

T

32

0TD

T3C

T2B

TA

0

30

320

20 T

1T1

DTT3C

TT2B

TTA

Page 29: EFEK PANAS

CONTOH SOAL

Hitung panas reaksi standar untuk sintesis metanol pada 800CCO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

PENYELESAIAN

Tref = T0 = 298,15 KT = 1073,15 K

OHCHmolJ135.90525.110660.200HH 32980

i i Hf298 A 103 B 106 C 10-5 D

CH3OH 1 – 200.660 2,211 12,216 – 3,450 0,000

CO – 1 – 110.525 3,376 0,557 0,000 – 0,031

H2 – 2 0 3,249 0,422 0,000 0,083

T

298

P298T dT

RC

RHH

Page 30: EFEK PANAS

A = iAi = (1) (2,211) + (– 1) (3,376) + (– 2) (3,249) = – 7,663

Dengan cara yang sama: B = 10,815 10–3

C = – 3,450 10–6

D = – 0,135 105

T

T

22T

T

P

00

dTTDTCTBAdTR

C

T

T

32

0TD

T3C

T2B

TA

0

30

320

20 T

1T1

DTT3C

TT2B

TTA

= – 1.615,5 K

T

T

P0

0T

0

dTRC

RHH

= – 90.135 + 8,314 (– 1.615,5) = – 103.566 J/mol

1073

298

P298

01073 dT

RC

RHH

Page 31: EFEK PANAS

CONTOH

Berapa temperatur maksimum yang dapat dicapai oleh reaksi pem-bakaran gas metana dengan udara yang berlebihan 20%? Udara dan metana masuk ke burner pada temperatur 25C.

PENYELESAIAN

Reaksi: CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

= – 393.509 + (2) (– 241.818) – (– 74.520) = – 802.625 J 298H

Asumsi:• Reaksi berlangsung sempurna• Reaksi berlangsung secara adiabatis (Q = 0)• EK dan EP diabaikan• WS = 0

Sehingga H = 0

Basis: 1 mol CH4 yang bereaksi

Page 32: EFEK PANAS

Basis: 1 mol CH4 yang dibakar

Mol O2 yang dibutuhkan = 2,0

Mol O2 kelebihan = (0,2) (2,0) = 0,4

Mol O2 total yang masuk = 2,4

Mol N2 yang masuk = (2,4) (79/21) = 9,03

Reaksi: CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

CH4 O2 CO2 H2O N2

Masuk 1,00 2,40 0,00 0,00 9,03

Reaksi - 1,00 - 2,00 1,00 2,00 0,00

Keluar/Sisa 0,00 0,40 1,00 2,00 9,03

Neraca massa

Page 33: EFEK PANAS

Reaktan pada 1 bardan 25C: CH4 1,00 mol O2 2,40 mol N2 9,03 mol

Produk pada 1 bardan T K: CO2 1,00 mol H2O 2,00 mol O2 0,40 mol N2 9,03 molH

= 0

PH

298H

Produk pada 1 bardan 298 K: CO2 1,00 mol H2O 2,00 mol O2 0,40 mol N2 9,03 mol

NERACA ENERGI

Page 34: EFEK PANAS

Neraca energi:

0HHH P298

PH adalah panas sensibel untuk menaikkan temperatur produk dari 298,15 K menjadi T K

T

T i

Pi

i

T

T

PiP

0

i

0

i dTR

CnRdT

R

CRnH

T

T

2

iii

2

iii

iii

iii

0

dTTDnTCnTBnAnR

T

T

iii

3iii

2iii

iii

0

T1

DnT3

CnT

2

BnTAnR

0iii

30

3iii

20

2iii

0i

ii T1

T1

DnTT3

CnTT

2

BnTTAnR

(a)

Page 35: EFEK PANAS

i

ii An (1) (5,457) + (2) (3,470) + (0,4) (3,639) + (9,03) (3,280)

Dengan cara yang sama akan diperoleh:

3

iii 10502,9Bn

= 43,471

0Cni

ii 5

iii 10645,0Dn

223P 15,298T10751,415,298T471,43314,8H

15,2981

T1

10645,0 5

Jika dimasukkan ke persamaan untuk HP:

Persamaan neraca energi [persamaan (a)] menjadi:

223 15,298T10751,415,298T471,43314,8625.802

015,298

1T1

10645,0 5

T = 2066,3 K

Page 36: EFEK PANAS

223 15,298T10751,415,298T471,43314,8625.802

0Tf15,298

1T1

10645,0 5

T = 1000K f(T) = - 514…T = 2000K f(T) = - 34….Kesimpulan : T > 2000 K

Page 37: EFEK PANAS

T f(T)

500 -724035

1000 -514238

2000 -34588.4

2066 -143.422

2066.274 0.033162

Page 38: EFEK PANAS

CONTOH SOAL 4.8

Page 39: EFEK PANAS

PENYELESAIAN

Basis: 1 mol CH4

2 mol H2O

Reaksi utama:

CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) (1)

Reaksi samping:

CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) (2)

Page 40: EFEK PANAS

i i Hf298 A 103 B 106 C 10-5 D

CH4 – 1 – 74.520 1,702 9,081 – 2,164 0,000

H2O – 1 – 241.818 3,470 1,450 0,000 0,121

CO 1 – 110.525 3,376 0,557 0,000 – 0,031

H2 3 0 3,249 0,422 0,000 0,083

Reaksi (1): CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)

Page 41: EFEK PANAS

i i Hf298 A 103 B 106 C 10-5 D

CO2 1 – 393.509 5,547 1,045 0,000 – 1,157

H2 1 0 3,249 0,422 0,000 0,083

H2O – 1 – 241.818 3,470 1,450 0,000 0,121

CO – 1 – 110.525 3,376 0,557 0,000 – 0,031

Reaksi (2): CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)

Page 42: EFEK PANAS

CH4 H2O CO H2 CO2

Awal 1 2 0 0 0

Reaksi (1)

– 1 – 1 1 3 0

Reaksi (2)

0 – x – x x x

Sisa 0 1 – x 1 – x 3 + x x

Total = (1 – x) + (1 – x) + (3 + 3) + x = 5

Fraksi mol CO = 174,05

x1

x = 0,13

CH4 habis bereaksi

Misal CO yang bereaksi menurut reaksi (2) adalah x, maka:

Page 43: EFEK PANAS

CH4 H2O CO H2 CO2

Awal 1 2 0 0 0

Reaksi (1)

– 1 – 1 1 3 0

Reaksi (2)

0 – 0,13 – 0,13 0,13 0,13

Sisa 0 0,87 0,87 3,13 0,13

Page 44: EFEK PANAS

P298R HHHH

298 K

Page 45: EFEK PANAS

J863.426molJ863.426mol11H0298

J6,351.5molJ166.41mol13,02H0298

Panas reaksi pada 298 K

Page 46: EFEK PANAS

Panas sensibel reaktan (600 K 298 K)

0i

0i

T

T i

Pi

i

T

T

PiR dT

RCn

RdTRC

RnH

22

0i

ii

0i

ii TT2

BnTTAnR

T1

T1

DnTT3

Cn

0iii

330

iii

Page 47: EFEK PANAS

i ni A 103 B 106 C 10-5 D

CH4 1 1,702 9,081 – 2,164 0,000

H2O 2 3,470 1,450 0,000 0,121

n 8,642 11,981 – 2,164 0,242

642,8Ani

ii

3

iii 10981,11Bn

6

iii 10164,2Cn

5

iii 10242,0Dn

Page 48: EFEK PANAS

600298642,8314,8HR

223 60029810981,11

Jika dimasukkan ke persamaan untuk HR:

= ………… J

336 60029810164,2

6001

2981

10242,0 5

Page 49: EFEK PANAS

Panas sensibel produk (298K 1300K)

T

T i

Pi

i

T

T

PiP

0

i

0

i dTRCn

RdTRC

RnH

2

02i

ii

0i

ii TT2

BnTTAnR

0iii

30

3iii

T1

T1

DnTT3

Cn

Page 50: EFEK PANAS

i ni A 103 B 106 C 10-5 D

CO2 0,13 5,547 1,045 0,000 – 1,157

H2O 0,87 3,470 1,450 0,000 0,121

CO 0,87 3,376 0,557 0,000 – 0,031

H2 3,13 3,249 0,422 0,000 0,083

847,16Ani

ii

3

iii 10203,3Bn

0Cni

ii

5

iii 10188,0Dn

Page 51: EFEK PANAS

2981300847,16314,8HP

223 298130010203,3

Jika dimasukkan ke persamaan untuk HP:

= ………… J

2981

13001

10188,0 5

P298R HHHH

Page 52: EFEK PANAS

CONTOH SOAL

Sebuah boiler menggunakan bahan bakar minyak kualitas tinggi (hanya berisi hidrokarbon) yang memiliki panas pembakaran standar – 43.515 J g-1 pada 25C dengan CO2(g) dan H2O(l) sebagai produk. Temperatur bahan bakar dan minyak masuk ke ruang pembakaran pada 25C. Udara dianggap kering. Gas hasil pembakaran keluar dari boiler pada 300C, dan analisis rata-ratanya adalah (basis kering) 11,2% CO2, 0,4% CO, 6,2% O2 dan 82,2% N2. Berapa bagian dari panas pembakaran yang ditransfer sebagai panas ke boiler?

PENYELESAIAN

Basis: 100 mol gas hasil pembakaran kering:

CO2 11,2 molCO 0,4 molO2 6,2 molN2 82,2 mol------------------------Total 100,0 mol

Page 53: EFEK PANAS

NERACA O

Masuk sebagai O2 (dalam udara) =7921

2,82 = 21,85 mol

Masuk:

Keluar:

Dalam CO2 = 2 11,20 = 22,40 molDalam CO = 0,40 molDalam O2 sisa = 2 6,20 = 12,40 mol--------------------------------------------------------Total O selain H2O = 35,20 mol

Jadi O yang bereaksi membentuk H2O = 43,7 – 35,2 = 8,5 mol

H2O yang terbentuk = 8,50 mol

Total O yang bereaksi = 22,4 + 0,4 + 8,5 = 31,3 mol

Masuk sebagai O (dalam udara) = 2 21,85 mol = 43,7 mol

Kesimpulan:

Total O2 yang bereaksi = ½ 31,3 = 15,65 mol

Page 54: EFEK PANAS

CnHm + (n + ¼ m) O2 n CO2 + ½ m H2O

Page 55: EFEK PANAS

NERACA C

Keluar:

Sebagai CO2 = 11,20 molSebagai CO = 0,40 mol---------------------------------------Total = 11,60 mol

Masuk:

Mol C masuk = mol C keluar = 11,60 mol

NERACA H

Keluar:

Sebagai H2O = 2 8,50 = 17,0 mol

Masuk:

Mol H masuk = mol H keluar = 17,0 mol

KESIMPULAN

Rumus molekul bahan bakar = C11,6H17

Page 56: EFEK PANAS

C dan H semuanya berasal dari bahan bakar, sehingga total berat bahan bakar yang masuk adalah

= (11,60) (12) + (17,0) (1) = 156,2 g

Jika semua bahan bakar terbakar sempurna membentuk CO2(g) dan H2O(l) pada 25C, maka panas pembakarannya adalah:

J040.797.6g2,156gJ515.43H298

Reaksi pembakaran jika bahan bakar terbakar sempurna membentuk CO2(g) dan H2O(l) adalah:

C11,6H17(l) + 15,85 O2(g) 11,6 CO2(g) + 8,5 H2O(l)

H298 = – 43.515 J/g

Page 57: EFEK PANAS

Analisis hasil pembakaran menunjukkan bahwa pembakaran berlangsung tidak sempurna (karena terbentuknya CO) dan H2O berupa gas bukan cairan.

Reaksi yang terjadi:

C11,6H17(l) + 15,65 O2(g) 11,2 CO2(g) + 0,4 CO(g) + 8,5 H2O(g)

Panas reaksi untuk reaksi tersebut dapat dihitung dengan menggunakan berbagai panas reaksi yang telah diketahui datanya.

Page 58: EFEK PANAS

Reaksi di atas merupakan penjumlahan dari reaksi2 sbb.:

C11,6H17(l) + 15,85 O2(g) 11,6 CO2(g) + 8,5 H2O(l)

8,5 H2O(l) 8,5 H2O(g)

0,4 CO2(g) 0,4 CO(g) + 0,2 O2(g)

Panas reaksi standar total pada 25C:

J740.309.64,0984.2825,8012.44040.797.6H298

C11,6H17(l) + 15,65 O2(g) 11,2 CO2(g) + 0,4 CO(g) + 8,5 H2O(g)

Ha

Hb

Hc

(a)

(b)

(c)

Page 59: EFEK PANAS

Ha = - 6.797.040 J

liquid2gas2 OH

0298,fOH

0298,f

0b HHmol5,8H

Panas laten penguapan = Hvap

Page 60: EFEK PANAS

Reaktan pada 1 bardan 25C: fuel 152,2 g O2 21,85 mol N2 82,20 mol

Produk pada 1 bardan 300C: CO2 11,2 mol CO 0,4 mol H2O 8,5 mol O2 6,2 mol N2 82,2 mol

H

PH

298HProduk pada 1 bardan 298K: CO2 11,2 mol CO 0,4 mol H2O 8,5 mol O2 6,2 mol N2 82,2 mol

Page 61: EFEK PANAS

T

T i

Pi

i

T

T

PiP

0

i

0

i dTR

CnRdT

R

CRnH

0iii

30

3iii

20

2iii

0i

ii T1

T1

DnTT3

CnTT

2

BnTTAnR

142,384Ani

ii 3

iii 10134,76Bn

0Cni

ii 5

iii 100617,10Dn

15,29815,573142,384314,8HP

15,2981

T1

10645,015,29815,57310134,76 5223

Jika dimasukkan ke persamaan untuk HP:

= 940.660 J

Page 62: EFEK PANAS

P298 HHH

= – 6.309.740 + 940.660 = – 5.369.080 J

Proses pembakaran ini merupakan proses alir tunak dengan:• WS = 0• EK = 0• EP = 0

Maka: H = Q

Q = – 5.369.080 J merupakan panas yang ditransfer ke boiler

Jadi fraksi panas pembakaran yang ditransfer ke boiler adalah:

%0,79%100040.797.6080.369.5

Page 63: EFEK PANAS

4.32

Page 64: EFEK PANAS

Reaksi (2):CO + H2O CO2 + H2

2,75 2,75 2,75 2,75

Reaksi (1): CH4 + H2O CO + 3H2 20 20 (17,25 + 2,75) 60

Reaktan:CH4 = 20 molH2O = 22,75 mol

Page 65: EFEK PANAS

4.29Methane gas is burned completely with 30% excess air at approximately atmospheric pressure. Both the methane and the dry air enter the furnace at 303.15 K (30°C), and the flue gases leave the furnace at 1773.15 K (1500°C). The flue gases then pass through a heat exchanger from which they emerge at 323.15 K (50°C).Per mole of methane, how much heat is lost from the furnace, and how much heat is transferred in the heat exchanger?

Page 66: EFEK PANAS

Reaktan(T K)

Produk(T K)

Reaktan(298 K)

Produk(298 K)

HT

HR HP

H298

H merupakan state function tidak tergantung pada jalannya proses

P298RT HHHH

Page 67: EFEK PANAS

P298RT HHHH

Panas sensibel Panas sensibel

Panas reaksi 298 K

Ri

T

298Pi

Ri

298

TPi

Ri

298

TPiR dTCndTCndTCnH

iii

Pi

T

298Pi

Pi

T

298PiP dTCndTCnH

ii

Ri

T

298Pi

Pi

T

298Pi298T dTCndTCnHH

ii

T

298

P298T dT

R

CRHH