itp uns semester 2 gases & vapors
TRANSCRIPT
GASES & VAPORS
R. Baskara Katri Anandito, S.TP, MP.
Mata Kuliah : Satuan Operasi Industri Pangan I
Program Studi : Ilmu & Teknologi Pangan UNS
1. Pendahuluan
• Pada beberapa proses pengolahan makanan, sangatpenting untuk mengetahui sifat-sifat gas dan uap.
• Pada proses pengeringan, udara panas digunakanuntuk menguapkan air yang ada pada bahan hasilpertanian.
• Pada penyimpanan produk, terjadi perubahan kadarair antara produk dan udara lingkungan.
• Ada perbedaan pengertian antara gas dan uap.
• The term vapours refers to the gaseous state ofsubstances that are normally liquid at roomtemperature, ex : water, alcohol, and most organicsolvent.
2. Tekanan
Contoh :
1. Berapakah tekanan absolut (kPa) di dalam evaporator yang
bekerja pada tekanan vakum 20 in.Hg ? Tekanan atmosfer 30
in.Hg.
kPa 33,863
Pa 1000
kPa x
in.Hg
Pa 3386,38 x in.Hg 10
in.Hg 10
Hg in. 20) - (30
P - P Pvakumatmosferabsolut
R = konstanta gas = 8,318 kJ/(kg mol. K) ; 0,08206 L
(atm) / (gmol K); 1545 ft lbf / (lb mol. 0R)
• Jika mol gas (n) konstan sedangkan R juga konstan,maka :
3. Persamaan Gas Ideal
2
22
1
11
T
VP
T
VP
• Persamaan umum gas ideal juga bisa dinyatakan :
dengan W = massa gas; M = berat molekul; ρ =
densitas gas.
RT
PM
V
W
RT M
W PV nRT PV
Contoh :
1. Hitunglah kuantitas oksigen yang masuk ke dalam kemasan
selama 24 jam jika bahan kemasan tersebut mempunyai luas
permukaan 3000 cm2 dan permeabilitas kemasan terhadap
oksigen 100 cm3 / (m2) (24 jam) STP (standard temperature and
pressure = 0 0C dan 1 atm) !
3
2
22
2
2
3
cm 30
)cm (3000 x cm (100)
m 1 x jam 24 x
jam) (24 m
cm 100 V
jam 24 dalamkemasan kemasuk yangoksigen Volume
gmol 0,001339
cm 1000
L 1 x
K) (273 K)] (gmol. / L(atm) [0,08206
)cm (30 atm 1 n
RT
PV n
nRT PV
3
3
Dengan menggunakan R = 0,08206 L (atm) / (gmol.K) maka :
2. Sebuah proses memerlukan gas 10 m3/s pada 2 atm dan 20 0C.
Tentukan kecepatan kompresor (m3/s pada kondisi STP) yang
harus digunakan untuk menyuplai udara pada proses
tersebut!
V1 = 10 m3/s; T1 = (273 + 20) K = 293 K; P1 = 2 atm = 202650 N/m2
P2 = 1 atm = 101325 N/m2 ; T2 = (273 + 0) K = 273 K
V2 = ..... ???
/sm 18,635
)N/m (101325 K) (293
K) (273 /s)m (10 )N/m (202650
PT
TVP V
T
VP
T
VP
3
2
32
21
211
2
2
22
1
11
3. Hitunglah volume CO2 (ft3) pada 70 0F dan 1 atm, yang
diproduksi dari penguapan 1 lb dry ice! Diketahui M = 44
lb/lbmol
2
f2
2
2
f/ftlb 2116,8
ft
in 144 x
in
lb 14,7 atm 1 P
lbmol 0,02273 mol lb / lb 44
lb 1
M
W n
3
2
f
0
0
f
00
ft 8,791
ft / lb 2116,8
R530 x
R)( lbmol
lbft 1545 x lbmol 0,02273
P
nRT V
R530 460 F70 T
• Gas dan uap yang berada pada suatu campuran,
masing-masing memiliki tekanan sendiri-sendiri
4. Campuran Gas
Contoh :
1. Hitunglah jumlah udara dalam headspace sebuah kaleng pada
20 0C jika tekanan vakum dalam kaleng 10 in.Hg! Tekanan
atmosfer 30 in.Hg. Volume headspace 16,4 cm3. Headspace
tersebut telah jenuh dengan uap air. Tekanan uap air pada 200C adalah 2336,6 Pa.
kgmol 10 x 4,4 K) (293 J/kgmol.K) (8318
)m10 x (1,64 )N/m (65391,4
RT
VP n
Pa 65391,4 Pa 2336,6) - (67728
P -Pt P
K 293 273 20 T
m 10 x 1,64 cm
m 10 x cm 16,4 V
Pa 67728 in.Hg
Pa 3386,38 x in.Hg 10)-(30 Pt
7-
35-2
udara
udara
air uapudara
35-
3
36-
3
• Jika sebuah kontainer tertutup dikondisikan pada
suhu konstan dan diisi dengan air, maka molekul
dari air tersebut akan menguap dan tekanan uap air
akan meningkat. Semakin lama, tekanan yang
disebabkan oleh uap air tersebut akan mencapai
kesetimbangan, yaitu kecepatan penguapan sama
dengan kecepatan kondensasi. Pada keadaan
tersebut, uap air berada pada kondisi jenuh
(saturated water vapour)
5. Saturated Vapors
Persamaan Clausius-Clapeyron
dengan ΔHV adalah panas penguapan; P adalah tekanan uap
pada suhu T; R adalah konstanta gas; P1 adalah tekanan uap
pada suhu T1
• Jika saturated vapors dipanaskan pada kondisi
tekanan konstan, suhu uap tersebut akan menigkat
di atas suhu saturasinya dinamakan superheated
vapors
6. Superheated Vapors
Contoh Soal :
1. Gunakan tabel uap air (steam tables) :
a) Enthalpy of liquid water pada 50 0C, 100 0C, dan 120 0C
b) Enthalpy of saturated steam pada 50 0C, 100 0C, dan 120 0C
c) Panas laten penguapan pada 50 0C, 100 0C, dan 120 0C
Jawab :
a. Enthalpy of liquid water :
50 0C = 0,20925 MJ/kg
100 0C = 0,41908 MJ/kg
120 0C = 0,50372 MJ/kg
dst
2. Berapakah panas laten penguapan air pada suhu 104 0C ?
Pada steam tables, posisi 104 0C berada di antara 102,5 0C
dan 105 0C interpolasi
Dari steam tables didapatkan panas laten pada suhu :
102,5 0C = 2,25035 MJ/kg
104 0C = ....... ???
105 0C = 2,24354 MJ/kg
INTERPOLASI seperti membuat persamaan garis yang melewati
dua titik
.....? y ; C 104 x
MJ/kg 2,24354 y ; C 105 x
MJ/kg 2,25035 y ; C 102,5 x
)y,B(xdan )y,A(x titik Misal
0
2
0
2
1
0
1
2211
2,246264 y
5,61566 y 2,5
5,625875 2,5y - 0,010215
10 x 6,81
2,25035 -y
2,5 -
1,5
2,24354 - 2,25035
2,25035 -y
105 - 5,102
102,5 - 104
y - y
y -y
x- x
x-x
3-
21
1
21
1
Jadi panas laten penguapan pada suhu 104 0C = 2,246264 MJ/kg