mid termo_syafiq_09503244012_c1

Nama : SyafiqNIM : 09503244012Kelas :C1

1. Apakah perbedaan antara uap dan gas?

Jawab:

Uap merupakan zat yang pada T dan p kamar berada dalam fasa cair, Kondisi uap

relatif dekat dengan temperatur kondensasi

Gas: merupakan zat yang pada T dan p kamar berada dalam fasa gas, atau uap yang

berada pada suhu di atas suhu jenuh. Kondisi uap sangat superheated.

Perbedaan utama gas dan uap adalah pada suhu pengamatan. keadaan gas adalah

murni gas, sementara keadaan uap bisa dalam keseimbangan dengan fasa lain seperti

cair atau padat.

2. Berapakah sifat termodinamik intensif yang bebas yang dimiliki oleh suatu zat

sederhana?

Jawab: Sifat intensif bebas yang dimiliki oleh suatu zat sederhana ada beberapa

macam seperti P (tekanan), T ( temperature), v ( volume jenis), kualitas, dll. Namun

hanya 2 sifat saja yang dipakai untuk menggambarkan keadaannya.

3. Jelaskan proses yang terjadi ketika es pada suhu -120C dan tekanan 1 atm

dipanaskan secara isobarik hingga mencapai suhu 1100C!

Jawab:

Es pada suhu -120C dipanaskan secara perlahan pada tekanan tetap, volume jenis dan

suhu es bertambah secara teratur, selama es belum mencair seluruhnya suhu akan

bertambah terus. Ketika suhunya sudah mencapai 00C, es mulai jenuh sehingga terjadi


perubahan fase dari fase padat ke fase cair. Setelah es mulai melebur tampak bahwa

tidak ada kenaikan suhu sekalipun terus menerus dipanaskan karena kalor yang

diserap digunakan untuk melakukan perubahan fase. Pada keadaan ini es berubah

menjadi cairan air. Es akan terus mencair sampai pada butiran es yang terakhir. Suhu

akan naik lagi setelah seluruh massa mencair. Pada state ini disebut compressed liquid

atau subcooled liquid. Pada state ini penambahan panas hanya akan menaikkan

temperatur tetapi belum menyebabkan terjadi penguapan (not about to vaporize),

pemanasan lebih lanjut akan mencapai saturated liquid (cairan jenuh). Pada state ini

fluida tepat akan berubah fasenya. Penambahan panas sedikit saja akan menyebabkan

terjadi penguapan (about to vaporize), saat ini suhu cairan air mencapai 99,60C,

gelembung-gelembung uap air mulai bermunculan dari permukaan cairan air. Pada

saat ini mengalami sedikit penambahan volume. Kemudian memasuki daerah dua fase

yaitu “Saturated liquid - vapor mixture” (campuran uap - cairan jenuh). Pada keadaan

ini uap dan cairan jenuh berada dalam kesetimbangan. Penambahan panas tidak akan

menaikkan temperatur tetapi hanya menambah jumlah penguapan. Selanjutnya

campuran tepat berubah jadi uap seluruhnya, disebut “saturated vapor” (uap jenuh).

Apabila dilakukan pemanasan lebih lanjut sampai suhu 1100C akan mengalami

“superheated vapor” (uap panas lanjut). Penambahan panas akan menyebabkan

kenaikkan suhu dan volume.

4. Apakah yang dimaksud dengan fase?Apakah kubah uap itu?Apakah uap panas

lanjut itu?

Jawab:

Fase yaitu sejumlah zat yang homogen dalam komposisi kimia dan struktur fisiknya.

Kubah uap yaitu Daerah berbentuk kubah yang terdiri dari fase cair dan fase uap.

Uap panas lanjut yaitu uap yang berada pada suhu di atas suhu jenuh.

5. Kantung plastik diisi air hingga penuh kemudian diikat dan dimasukkan ke

dalam freezer, kenapa kantung plastik cenderung pecah ketika membeku?

Jawab: Saat air membeku menjadi es, mengalami penambahan volume,sedangkan

massanya tetap, perubahan volume ini disebabkan karena molekul-molekul yang

membentuknya mengalami perubahan struktur dari cair menjadi padat yang

membentuk ”ruang” sehingga plastik es batu di freezer kulkas semula diisi penuh

dengan air, dan pada saat berubah menjadi beku menjadi es, ini karena sifat air yang


jika didinginkan akan mengembang, wadah plastik es cenderung membesar yang

seakan-akan cenderung pecah.

6. Apakah tingkat keadaan superkritis itu?Apakah cairan jenuh?

Jawab:

Keadaan superkritis yaitu bilamana p gas > p kritik. Pada kondisi ini proses

penguapan atau kondensasi serta istilah cair atau uap tidak relevan. Akan tetapi

umumnya digunakan istilah cair bila T<Tc dan uap bila T>Tc.

Cairan Jenuh yaitu keadaan dimana terjadi kesetimbangan cairan yang ditunjukkan

oleh kondisi pada kurva tekanan uap atau liquid yang berada dalam temperatur

penjenuhan. Pada saat ini sistem dipanaskan pada tekanan tetap, temperatur

meningkat cepat, sedangkan volume spesifik hanya sedikit meningkat

7. Apa yang terjadi apabila suatu cairan jenuh dipanaskan pada tekanan konstan?

Apa yang terjadi apabila suatu cairan jenuh didinginkan pada tekanan konstan?

Jawab:

Pemanasan cairan jenuh pada tekanan konstan

Pada saat pemanasan dimulai dari titik b yaitu dimana pada saat itu zat cair sudah

mencapai titik cair jenuh dengan tekanan konstan. Pada titik ini, penambahan panas

sedikit saja akan menyebabkan terjadi penguapan (about to vaporize). Akan

mengalami sedikit penambahan volume. Kemudian terjadi proses penguapan yang

terjadi pada temperatur konstan pada garis b-c, dengan fasa diantara titik b dan titik c

adalah kondisi campuran antara liquid dan gas. Pada keadaan ini uap dan cairan jenuh

berada dalam kesetimbangan. Penambahan panas tidak akan menaikkan temperatur


tetapi hanya menambah jumlah penguapan, pada titik c,campuran tepat berubah jadi

uap seluruhnya, disebut “saturated vapor” (uap jenuh). Pada titik b adalah 100%

liquid, sedang pada titik d adalah 100% fasa gas. Selanjutnya garis c-d menunjukkan

pemanasan lanjutan dari uap, sehingga kondisi uapnya disebut uap panas lanjut

(superheated steam). Penambahan panas lebih lanjut akan menyebabkan kenaikkan

suhu dan volume jenis uap juga bertambah.

Proses 2-1, cairan jenuh didinginkan pada tekanan konstan

Pada saat cairan jenuh didinginkan , suhu mengalami penurunan secara perlahan

sampai di bawah temperatur penjenuhan dan volumenya pun bergerak turun secara

perlahan, pada saat ini fasa berubah menjadi cairan dingin lanjut (subcooled liquid).

Apabila didinginkan lebih lanjut cairan dingin lanjut akan mengalami pengembangan

sampai membeku.

8. Kantung plastik diisi udara hingga penuh kemudian dipecahkan dengan tiba-

tiba dan terdengar bunyi keras, kenapa?

Jawab: Pada saat kantung plastik terisi udara volume udara dalam kantung plastik

berubah, Jarak antar partikel berjauhan dan susunannya acak. partikel bergerak secara

acak. Sehingga saat mendapat tekanan dari luar/ dipecahkan maka partikel-partikel

udara tersebut menjadi rapat (volume udara dalam kantung plastik menjadi makin

kecil atau ingin keluar) sehingga pada saat tertentu balon itu pecah dan terdengar

bunyi yang keras karena bergesekan dengan udara luar dengan udara dalam kantung

plastik.


9. Berapakah sifat yang dibutuhkan untuk menggambarkan keadaan dari zat

murni?

Jawab: Keadaan zat murni didefinisikan oleh dua sifat bebas. Meskipun terdapat tiga

sifat: Tekanan(p), Volume(V) dan Suhu(T), karena sekali kita sudah menetapkan harga

volume dan suhu, harga tekanan dalam kesetimbangan akan diperoleh secara alami. Jadi

dintara tiga koordinat termodinamik p, V, dan T hanya dua yang merupakan sifat bebas

seperti tekanan dan volume jenis, atau tekanan dan kualitas.

10. Air jenuh dikatakan mempunyai kualitas 15 %, apakah artinya?

Jawab: yaitu zat yang bila berada pada keadaan jenuh yaitu pada suhu dan tekanan

jenuh mempunyai perbandingan massa uap dengan massa total zat sebesar 15 %

11. Apa yang terjadi apabila suatu cairan jenuh dipanaskan pada volume konstan?

Jawab:

cairan jenuh dipanaskan pada volume konstan

Pada saat cairan jenuh dipanaskan pada volume konstan, mulai dari titik b, kemudian ke titik

1 . temperatur masih konstan ,volume bertambah namun pada proses penguapannya, zat cair

yang berada pada temperatur penjenuhan ini cenderung lebih banyak daripada uapnya,

kejadiannya langsung spontan temperatur naik dengan volume konstan. Pada saat ini tekanan

dan suhu akan bertambah dan fraksi zat dalam fase uap akan bertambah, fase cair berkurang.

Pada proses ini tidak ada kerja yang dilakukan dan kalor yang dipindahkan sama dengan

perubahan energi dalam.


12. Apakah yang dimaksud dengan garis peleburan, penguapan, dan sublimasi?

Jawab: Garis peleburan menyatakan kesetimbangan fase padat dan fase cair.

Garis penguapan menyatakan kesetimbangan fase cair dan fase uap

Garis sublimasi menyatakan kesetimbangan fase padat dan fase uap

13. Anda mengisi gelas air dicampur dengan es hingga penuh kemudian es

seluruhnya mencair, akan tumpahkah air itu?Jelaskan!

Jawab: Es batu yang mengapung di air dalam gelas tentu akan mencair. Pada saat

berubah kembali menjadi air tentu terjadi pengurangan volume. Saat berbentuk padat,

es batu tadi ”menempati” ruang milik air di gelas, dan saat mencair ”ruangan” itu

terisi oleh ”cairan” es batu tadi. Akibatnya tidak ada penambahan air di gelas

melainkan sedikit berkurang karena es memiliki kerapatan yang lebih kecil

dibandingkan air, saat es mencair volumenya akan berkurang yang menyebabkan

tinggi zat cair menjadi berkurang sedikit. Jadi Air tidak akan tumpah.

14. Saat anda memasak air pada tekanan 1 atm, pada suhu 1000C air mulai

mendidih, setelah beberapa saat mendidih amatilah apakah terjadi kenaikan

suhu?Jelaskan apa yang terjadi!

Jawab: Pada saat setelah air mendidih timbul gelembung-gelembung uap air mulai

bermunculan dari permukaan cairan air yang mana disebut proses penguapan. Selama proses

penguapan tersebut suhunya konstan karena kalor yang diserap digunakan untuk merubah

fase. Pada suhu jenuh ini sebagian zat berupa cairan dan sebagian berupa uap. Suhu akan

bertambah setelah tetesan terakhir cairan air menguap. Setelah semua massa cairan berubah

menjadi uap. Apabila dilakukan pemanasan lebih lanjut akan mengalami “superheated

vapor” (uap panas lanjut). Hal itu ditandai dengan adanya perubahan dari air menjadi uap

air. Penambahan panas lanjut ini akan menyebabkan kenaikkan suhu dan volume jenis

uap pun ikut bertambah pula..

15. Apa yang terjadi pada titik kritis?

Jawab: Pada titik kritis, suhu kritis fase cair dan fase uap terjadi secara bersamaan

sehingga volume jenis cairan sama dengan volume jenis uap, dan volume pada saat ini

disebut volume kritis. Properti-properti titik kritis untuk air adalah Tcr = 373,95°C, Pcr =


22,06 MPa, dan νcr = 0,003106 m3/kg. Pada titik ini bertemu garis cair jenuh dan garis uap

kenuh.

3.20 30 ft3 H2O mempunyai kualitas 60% dan sushu 1800F dipanaskan dengan

menyerap kalor sebesar 2x105 ft-lb. Tentukan

a) Massa H2O

b) Perubahan entalpi

c) Perubahan energi dalam

d) Kerja yang dilakukan

e) Kualitas akhir

Penyelesaian:

Diketahui : Vol = 30 ft3

x=60%=0,6

pada T=1800F, dari table diperoleh, p= 7,515 psi

vf=0,016509 ft3/lbm, vg=50,20 ft3/lbm

uf=147,97 btu/lbm, ufg=920,4 btu/lbm, ug=1068,3 btu/lbm

hf=147,99 btu/lbm, hfg=990,2 btu/lbm, hg=1138,2 btu/lbm

Q= 2. 105 ft-lb

Jawab; v=(1-x1)vf+x1.vg

= (1-0,6) 0,016509+50,20. 0,6

= 30,12ft3/lbm

a) m=Vol/v

=30/30,12

=0,99 lbm

b) h1=hg-(1-x)hfg =1138,2-(1-0,6)990,2 =742,12 btu/lbm


Q=h2-h1

2.105=h2-742,12

h2=200742,12jadi, ∆H=h2-h1 =200742,12-742,12

=2.105 btu/lbm

c) u1=ug-(1-x)ufg =1068,3-(1-0,6)920,4 =742,12 btu/lbm

Q= m(u2-u1)

2.105=0,99(u2-700,14)

u2= 202720,2 btu/lbm

jadi , ∆U= u2-u1

=202720,2-700,14

=202020,06 btu/lbm

d) Q-W =m(u2-u1)2.105-W=0,99(202720,2-742,12)

2.105- W=199958,29

W=41,71 ft-lb

e) u2=uf+x2.ufg202720,2=147,97+x2.920,4

x2=220,09

mid termo_syafiq_09503244012_c1

Documents