thermo file

Download thermo file

Post on 13-Apr-2017

102 views

Category:

Engineering

4 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • CONTOH SOAL 4.8

  • 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)

  • 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)

  • 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)

  • 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 + x) + x = 5

    Fraksi mol CO = 174,05

    x1

    x = 0,13

    1 mol CH4 habis bereaksi

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

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

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

  • 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

  • P298R HHHH

    298 K

  • 42058130298 molCH/JH I

    Panas reaksi pada 298 K

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

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

    molCO/JH II 41166

    0

    298

    298H

    GABH 298 =(1 mol CH4)* + (0.13 mol CO)* =(1) (205813) + (0.13) (-41166) = 200461,4 J

    )H( I0

    298 )H( II0

    298

    Perhitungan

    PR buktikan lengkap dgn reaksinya:

  • Panas sensibel reaktan (600 K 298 K)

    0

    i

    0

    i

    T

    T i

    Pi

    i

    T

    T

    P

    iR dTR

    CnRdT

    R

    CRnH

    220

    iii

    0i

    ii TT2

    BnTTAnR

    T

    1

    T

    1DnTT

    3

    Cn

    0iii

    330

    iii

  • 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

    Catt:

    tdk negatif krn ini perhit panas sensibel bukan

    perhit panas reaksi pada suhu lain

  • 600298642,8314,8HR

    223 60029810981,11

    Jika dimasukkan ke persamaan untuk HR (reaktan):

    = -34390 J

    336 60029810164,2

    600

    1

    298

    110242,0 5

  • Panas sensibel produk (298K 1300K)

    T

    T i

    Pi

    i

    T

    T

    P

    iP

    0

    i

    0

    i dTR

    CnRdT

    R

    CRnH

    20

    2iii

    0i

    ii TT2

    BnTTAnR

    0iii

    30

    3iii

    T

    1

    T

    1DnTT

    3

    Cn

  • 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

  • 2981300847,16314,8HP

    223 298130010203,3

    Jika dimasukkan ke persamaan untuk HP (produk):

    = 162940 J

    298

    1

    1300

    110188,0 5

    P298R HHHH= -34390J+ 200461J + 162940 J = 329011J = 329,01kJ

    Krn Ws=0, Ek+Ep diabaikan mk Q= =329,01kJ H

  • CONTOH SOAL 4.9

    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.

    Bahan bakar minyak masuk ke ruang pembakaran pada 25C. Udara

    dianggap kering. Gas hasil pembakaran keluar dari boiler pada

    300C, dan analisis komposisi 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?

  • CONTOH SOAL 4.9

    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.

    Bahan bakar minyak masuk ke ruang pembakaran pada 25C. Udara

    dianggap kering. Gas hasil pembakaran keluar dari boiler pada

    300C, dan analisis komposisi 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

    Dari soal terlihat bhw panas pembakaran standar dalam J/g

    Sehingga perlu dicari massa bahan bakar.

    Krn data gas keluar cukup lengkap, maka dijadikan basis hitungan.

    Basis: 100 mol gas hasil pembakaran kering: CO2 11,2 mol

    CO 0,4 mol

    O2 6,2 mol

    N2 82,2 mol

    ------------------------

    Total 100,0 mol

  • Bahan bakar hanya hidrocarbon (senyawa H & C saja)

    Menentukan mol H2 dalam bahan bakar:

    dapat dilihat dari perkiraan persamaan reaksi pembakaran

    sempurna berikut:

    ... CnHm + .... O2 .... CO2 + .... H2O

    Dari pers reaksi ini terlihat bhw mol H dlm bhn bakar

    harus sama dgn mol H dalam H2O yg terbentuk, krn satu-

    satunya sumber H dalam produk air adalah dari bahan

    bakar.

    Shg harus dicari mol H2O

    Mol H2O yg terbentuk dpt dihitung dari neraca massa

    oksigen

  • Neraca massa oksigen:

    Masuk sebagai O2 (dalam udara) = 79

    212,82 = 21,85 mol

    Masuk:

    Keluar:

    Dalam CO2 CO2 C + O2 = 11,20 mol

    Dalam CO CO C + O2 = 0,40 mol = 0,2 mol

    O2 dalam sisa = 6,20 mol

    ----------------------------------------------------------------------------------------------

    Total Oksigen di luar H2O = 17,6 mol

    Jd oksigen yg bereaksi membentuk H2O = 21,85 17.6 = 4.25 mol

    H2 + O2 H2O

    H2O yang terbentuk = 2 x 4.25 mol = 8.5 mol

    mol H2 dlm air = 8.5 mol,

    shg jumlah mol H H2 H(+) + H(+) =2x8.5 = 17 mol

    Mol H pd bahan bakar juga = 17 mol

  • Menentukan mol C dlm bhn bakar dari NERACA massa C

    Keluar:

    Sebagai CO2 = 11,20 mol

    Sebagai CO = 0,40 mol

    ---------------------------------------

    Total = 11,60 mol

    Masuk:

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

    Karena mol H dan C telah diketahui maka:

    Rumus molekul bahan bakar = C11,6H17

  • 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:

    Ini panas maksimal yg seharusnya...

    J.g.gJ.H 0406797215651543298

    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

  • 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.

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

  • 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:

    J.,.,..H 74063094098428258012440406797298

    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)

    ?

  • Ha = - 6797.040 J

    liquid2gas2 OH

    0

    298,fOH

    0

    298,f

    0

    b HHmol5,8H

    Panas laten penguapan = Hvap

  • Reaktan pada 1 bar

    dan 25C:

    fuel 156,2 g

    O2 21,85 mol

    N2 82,20 mol

    Produk pada 1 bar

    dan 300C:

    CO2 11,2 mol

    CO 0,4 mol

    H2O 8,5 mol

    O2 6,2 mol

    N2 82,2 mol PH

    298HProduk pada 1 bar

    dan 298K:

    CO2 11,2 mol

    CO 0,4 mol

    H2O 8,5 mol

    O2 6,2 mol

    N2 82,2 mol

  • T

    T i

    Pi

    i

    T

    T

    P

    iP

    0

    i

    0

    i dTR

    CnRdT

    R

    CRnH

    0i

    ii30

    3iii

    20

    2iii

    0i

    iiT

    1

    T

    1DnTT

    3

    Cn

    TT2

    Bn

    TTAnR

    142,384Ani

    ii 3

    iii 10134,76Bn

    0Cni

    ii 5

    iii 100617,10Dn

    15,29815,573142,384314,8HP

    15298

    1

    15573

    110645015298155731013476 5223

    ,,,,,,

    Jika dimasukkan ke persamaan untuk HP:

    = 940.660 J

  • P298 HHH

    = 6309.740 + 940.660 =