BAB 2

1. Tentukan harga Z dengan menunjukkan persamaan yang dipakai untuk:

a. masing-masing gas (etana & metana)

b. campuran gas metana dan etana

jika diketahui :

- komposisi % mol dari gas CH4 adalah 92,5% dan gas C2H6 adalah 7.5%

- kondisi suhu saat 300C

- tekanan pada saat 1800 psia

Jawab :

Untuk menjawab soal ini, terlebih dahulu kita harus mengkonversikan

data-data yang diketahui ke SI standar.

Suhu : 30 + 273 K = 303 K

Tekanan : = 122,48 atm

Setelah mengkonversikan data yang diketahui, lalu kita harus mencari

dan mencatat nilai PC,VC, dan TC dari masing-masing gas(etana dan

metana) berdasarkan Tabel appendix di buku Kimia Fisika karangan

Atkins. Dikarenakan penulis akan mencari nilai Z dari masing-masing gas

menggunakan persamaan van der Waals, maka kita juga harus mencari

dan mencatat nilai koefisien dari van der Waals itu sendiri (a &b)

Nilai CH4 C2H6

PC 45,6 48,2

VC 98,7 148

TC 190,6 305,4

a (koefisien van

der waals)

2,253 5,489

b (koefisien van

der waals)

4,278 x 10-2 6,380 x 10-2

Untuk menjawab soal (a), terlebih dahulu kita mencari nilai Vm yang

akan berguna pada perolehan nilai Z nantinya. Dalam hal ini, penulis

menggunakan persamaan Van Der Waals untuk menghitung Vm :

Pertama kita akan menghitung nilai Vm dan Z dari gas metana :

Lalu, nilai dari masing-masing koefisien kita masukkan ke persamaan Van

der Waals :

Untuk mencari Vm, asumsikan Vm=x, sehingga persamaan menjadi :

Persamaan diatas merupakan persamaan variable x pangkat 3, untuk

mencari nilai x, penulis menggunakan kalkulator online dan mendapatkan

harga x sebesar 0,196. Sehingga, dapat dikatakan bahwa nilai Vm dari gas

metana yaitu 0,196 L mol-1.

Setelah mendapatkan nilai Vm, masukkan nilainya kedalam persamaan

perhitungan faktor Z yaitu :

Jadi, dapat dikatakan bahwa nilai Z dari gas metana sebesar 0,965.

Kemudian kita akan menghitung nilai Vm dan Z dari gas etana :

Lalu, nilai dari masing-masing koefisien kita masukkan ke persamaan Van

der Waals :

Untuk mencari Vm, asumsikan Vm=x, sehingga persamaan menjadi :

Persamaan diatas merupakan persamaan variable x pangkat 3, untuk

mencari nilai x, penulis menggunakan kalkulator online dan mendapatkan

harga x sebesar 0,102. Sehingga, dapat dikatakan bahwa nilai Vm dari gas

metana yaitu 0,102 L mol-1.

Setelah mendapatkan nilai Vm, masukkan nilainya kedalam persamaan

perhitungan faktor Z yaitu :

Jadi, dapat dikatakan bahwa nilai Z dari gas metana sebesar 0,503.

Untuk menjawab soal (b), penulis akan menggunakan cara melihat grafik

generalized compressibility graph. Untuk itu, penulis membutuhkan nilai

Pr dan Tr dari campuran gas metana dan etana.

Pertama, kita harus menghitung nilai Tc campuran dan Pc campuran.

- Tc campuran = 190,6 K(0,925) + 305,4 (0,075)

= 199,21 K

- Pc campuran = 45,6 atm (0,925) + 48,2 (0,075)

= 45,79 atm

Setelah mendapat nilai Tc campuran dan Pc campuran, lalu kita dapat

menghitung nilai Tr dan Pr:

lalu, kita dapat mencari nilai Z dengan mencocokkan nilai Tr dan Pr pada

grafik berikut :

Sumber grafik : www.wiley.com

Jika kita tarik garis lurus vertical dari sumbu Pr, dan garis lurus terhadap

Tr, maka akan ditemukan titik perpotongan untuk menentukan nilai Z.

Dimana nilai Z berada diantara sekitar 0,86-0,88. Untuk mendapatkan

angka yang lebih jelas lagi, penulis menggunakan metode interpolasi.

Tr = Z

misal :

- x = 1,52

- x1 = 1,50

- x2 = 1,60

- y1 = 0,86

- y2 = 0,88 maka,

y = 0,864 , sehingga dapat dikatakan bahwa nilai faktor Z untuk campuran

gas metana dan etana sekitar 0,864.

2. a) Hitunglah massa dari uap air yang ada pada ruang yang bervolume 400

m3 yang mengandung udara pada suhu 270C saat kelembaban relatif 60

per cent.

b) Hitunglah massa dari uap air yang ada pada ruang yang bervolume 250

m3 yang mengandung udara pada suhu 230C saat kelembaban relatif 53

per cent

Jawab :

Untuk menjawab soal (a), kita akan menggunakan persamaan gas ideal

untuk mencari mol uap air dan selanjutnya mengkonversi ke massa uap

air.

sehingga

Kita membutuhkan tekanan parsial dari air, dimana 60 persen dari

keseimbangan tekanan uap dari temperatur dan tekanan standar.

p = (0.60) x (2.69 x 103Pa) = 1.62 x 103 Pa

jadi

atau = (2,6 x 102mol) x (18.0 g mol-1) = 4,68 x 103 g = 4,68 kg

Sementara, untuk menjawab soal (b), caranya juga sama yaitu

menggunakan persamaan gas ideal untuk mencari mol uap air dan

selanjutnya mengkonversi ke massa uap air.

sehingga

Kita membutuhkan tekanan parsial dari air, dimana 53 persen dari

keseimbangan tekanan uap dari temperatur dan tekanan standar.

p = (0.53) x (2.69 x 103Pa) = 1.43 x 103 Pa

jadi

atau = (1,45 x 102mol) x (18.0 g mol-1) = 2,61 x 103 g = 2,61 kg

3. a) Nyatakan parameter van der Waals a=0,751 atm dm6 mol-2 dan

b=0.0226 dm3 mol-1 dalam unit SI.

b) Nyatakan parameter van der Waals a=1.32 atm dm6 mol-2 dan

b=0.0436 dm3 mol-1 dalam unit SI

Jawab :

Konversi yang dibutuhkan dalam soal ini yaitu :

1 atm = 1.013x105 Pa ; 1 Pa= 1 kg m-1s-2 ; 1 dm6=10-6m6; 1 dm3=10-3m3

Untuk soal (a),

a = 7,6 x 10-2 kg m5s-2mol-2

b = 2.26 x 10-5m3mol-1

Untuk soal (b),

a = 1,34 x 10-1 kg m5s-2mol-2

b = 4,366 x 10-5m3mol-1