thermo file

Download thermo file

Post on 13-Apr-2017

101 views

Category:

Engineering

4 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<ul><li><p>CONTOH SOAL 4.8 </p></li><li><p>PENYELESAIAN </p><p>Basis: 1 mol CH4 </p><p> 2 mol H2O </p><p>Reaksi utama: </p><p> CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) (1) </p><p>Reaksi samping: </p><p> CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) (2) </p></li><li><p>i i Hf298 A 103 B 106 C 10-5 D </p><p>CH4 1 74.520 1,702 9,081 2,164 0,000 </p><p>H2O 1 241.818 3,470 1,450 0,000 0,121 </p><p>CO 1 110.525 3,376 0,557 0,000 0,031 </p><p>H2 3 0 3,249 0,422 0,000 0,083 </p><p>Reaksi (1): CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) </p></li><li><p>i i Hf298 A 103 B 106 C 10-5 D </p><p>CO2 1 393.509 5,547 1,045 0,000 1,157 </p><p>H2 1 0 3,249 0,422 0,000 0,083 </p><p>H2O 1 241.818 3,470 1,450 0,000 0,121 </p><p>CO 1 110.525 3,376 0,557 0,000 0,031 </p><p>Reaksi (2): CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) </p></li><li><p>CH4 H2O CO H2 CO2 </p><p>Awal 1 2 0 0 0 </p><p>Reaksi </p><p>(1) </p><p> 1 1 1 3 0 </p><p>Reaksi </p><p>(2) </p><p>0 x x x x </p><p>Sisa 0 1 x 1 x 3 + x x </p><p>Total = (1 x) + (1 x) + (3 + x) + x = 5 </p><p>Fraksi mol CO = 174,05</p><p>x1</p><p>x = 0,13 </p><p>1 mol CH4 habis bereaksi </p><p>Misal CO yang bereaksi menurut reaksi (2) adalah x, maka: </p><p>CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) </p><p>CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) </p></li><li><p>CH4 H2O CO H2 CO2 </p><p>Awal 1 2 0 0 0 </p><p>Reaksi </p><p>(1) </p><p> 1 1 1 3 0 </p><p>Reaksi </p><p>(2) </p><p>0 0,13 0,13 0,13 0,13 </p><p>Sisa 0 0,87 0,87 3,13 0,13 </p></li><li><p> P298R HHHH</p><p>298 K </p></li><li><p>42058130298 molCH/JH I </p><p>Panas reaksi pada 298 K </p><p>Reaksi 1: CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) </p><p>Reaksi 2: CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) </p><p> molCO/JH II 41166</p><p>0</p><p>298 </p><p>298H</p><p>GABH 298 =(1 mol CH4)* + (0.13 mol CO)* =(1) (205813) + (0.13) (-41166) = 200461,4 J </p><p>)H( I0</p><p>298 )H( II0</p><p>298</p><p>Perhitungan </p><p>PR buktikan lengkap dgn reaksinya: </p></li><li><p>Panas sensibel reaktan (600 K 298 K) </p><p>0</p><p>i</p><p>0</p><p>i</p><p>T</p><p>T i</p><p>Pi</p><p>i</p><p>T</p><p>T</p><p>P</p><p>iR dTR</p><p>CnRdT</p><p>R</p><p>CRnH</p><p>220</p><p>iii</p><p>0i</p><p>ii TT2</p><p>BnTTAnR</p><p>T</p><p>1</p><p>T</p><p>1DnTT</p><p>3</p><p>Cn</p><p>0iii</p><p>330</p><p>iii</p></li><li><p>i ni A 103 B 106 C 10-5 D </p><p>CH4 1 1,702 9,081 2,164 0,000 </p><p>H2O 2 3,470 1,450 0,000 0,121 </p><p>n 8,642 11,981 2,164 0,242 </p><p>642,8Ani</p><p>ii </p><p>3</p><p>iii 10981,11Bn</p><p>6</p><p>iii 10164,2Cn</p><p>5</p><p>iii 10242,0Dn </p><p>Catt: </p><p>tdk negatif krn ini perhit panas sensibel bukan </p><p>perhit panas reaksi pada suhu lain </p></li><li><p> 600298642,8314,8HR</p><p> 223 60029810981,11 </p><p>Jika dimasukkan ke persamaan untuk HR (reaktan): </p><p>= -34390 J </p><p> 336 60029810164,2 </p><p>600</p><p>1</p><p>298</p><p>110242,0 5</p></li><li><p>Panas sensibel produk (298K 1300K) </p><p>T</p><p>T i</p><p>Pi</p><p>i</p><p>T</p><p>T</p><p>P</p><p>iP</p><p>0</p><p>i</p><p>0</p><p>i dTR</p><p>CnRdT</p><p>R</p><p>CRnH</p><p>20</p><p>2iii</p><p>0i</p><p>ii TT2</p><p>BnTTAnR</p><p>0iii</p><p>30</p><p>3iii</p><p>T</p><p>1</p><p>T</p><p>1DnTT</p><p>3</p><p>Cn</p></li><li><p>i ni A 103 B 106 C 10-5 D </p><p>CO2 0,13 5,547 1,045 0,000 1,157 </p><p>H2O 0,87 3,470 1,450 0,000 0,121 </p><p>CO 0,87 3,376 0,557 0,000 0,031 </p><p>H2 3,13 3,249 0,422 0,000 0,083 </p><p>847,16Ani</p><p>ii </p><p>3</p><p>iii 10203,3Bn</p><p>0Cni</p><p>ii </p><p>5</p><p>iii 10188,0Dn </p></li><li><p> 2981300847,16314,8HP</p><p> 223 298130010203,3 </p><p>Jika dimasukkan ke persamaan untuk HP (produk): </p><p>= 162940 J </p><p>298</p><p>1</p><p>1300</p><p>110188,0 5</p><p> P298R HHHH= -34390J+ 200461J + 162940 J = 329011J = 329,01kJ </p><p>Krn Ws=0, Ek+Ep diabaikan mk Q= =329,01kJ H</p></li><li><p>CONTOH SOAL 4.9 </p><p>Sebuah boiler menggunakan bahan bakar minyak kualitas tinggi </p><p>(hanya berisi hidrokarbon) yang memiliki panas pembakaran standar </p><p> 43.515 J g-1 pada 25C dengan CO2(g) dan H2O(l) sebagai produk. </p><p>Bahan bakar minyak masuk ke ruang pembakaran pada 25C. Udara </p><p>dianggap kering. Gas hasil pembakaran keluar dari boiler pada </p><p>300C, dan analisis komposisi rata-ratanya adalah (basis kering) </p><p>11,2% CO2, 0,4% CO, 6,2% O2 dan 82,2% N2. Berapa bagian dari </p><p>panas pembakaran yang ditransfer sebagai panas ke boiler? </p></li><li><p>CONTOH SOAL 4.9 </p><p>Sebuah boiler menggunakan bahan bakar minyak kualitas tinggi </p><p>(hanya berisi hidrokarbon) yang memiliki panas pembakaran standar </p><p> 43.515 J g-1 pada 25C dengan CO2(g) dan H2O(l) sebagai produk. </p><p>Bahan bakar minyak masuk ke ruang pembakaran pada 25C. Udara </p><p>dianggap kering. Gas hasil pembakaran keluar dari boiler pada </p><p>300C, dan analisis komposisi rata-ratanya adalah (basis kering) </p><p>11,2% CO2, 0,4% CO, 6,2% O2 dan 82,2% N2. Berapa bagian dari </p><p>panas pembakaran yang ditransfer sebagai panas ke boiler? </p><p>PENYELESAIAN </p><p>Dari soal terlihat bhw panas pembakaran standar dalam J/g </p><p>Sehingga perlu dicari massa bahan bakar. </p><p>Krn data gas keluar cukup lengkap, maka dijadikan basis hitungan. </p><p>Basis: 100 mol gas hasil pembakaran kering: CO2 11,2 mol </p><p>CO 0,4 mol </p><p>O2 6,2 mol </p><p>N2 82,2 mol </p><p>------------------------ </p><p>Total 100,0 mol </p></li><li><p>Bahan bakar hanya hidrocarbon (senyawa H &amp; C saja) </p><p>Menentukan mol H2 dalam bahan bakar: </p><p>dapat dilihat dari perkiraan persamaan reaksi pembakaran </p><p>sempurna berikut: </p><p>... CnHm + .... O2 .... CO2 + .... H2O </p><p>Dari pers reaksi ini terlihat bhw mol H dlm bhn bakar </p><p>harus sama dgn mol H dalam H2O yg terbentuk, krn satu- </p><p>satunya sumber H dalam produk air adalah dari bahan </p><p>bakar. </p><p>Shg harus dicari mol H2O </p><p>Mol H2O yg terbentuk dpt dihitung dari neraca massa </p><p>oksigen </p></li><li><p>Neraca massa oksigen: </p><p>Masuk sebagai O2 (dalam udara) = 79</p><p>212,82 = 21,85 mol </p><p>Masuk: </p><p>Keluar: </p><p>Dalam CO2 CO2 C + O2 = 11,20 mol </p><p>Dalam CO CO C + O2 = 0,40 mol = 0,2 mol </p><p>O2 dalam sisa = 6,20 mol </p><p>---------------------------------------------------------------------------------------------- </p><p>Total Oksigen di luar H2O = 17,6 mol </p><p>Jd oksigen yg bereaksi membentuk H2O = 21,85 17.6 = 4.25 mol </p><p> H2 + O2 H2O </p><p>H2O yang terbentuk = 2 x 4.25 mol = 8.5 mol </p><p>mol H2 dlm air = 8.5 mol, </p><p>shg jumlah mol H H2 H(+) + H(+) =2x8.5 = 17 mol </p><p>Mol H pd bahan bakar juga = 17 mol </p></li><li><p>Menentukan mol C dlm bhn bakar dari NERACA massa C </p><p>Keluar: </p><p>Sebagai CO2 = 11,20 mol </p><p>Sebagai CO = 0,40 mol </p><p>--------------------------------------- </p><p>Total = 11,60 mol </p><p>Masuk: </p><p>Mol C masuk = mol C keluar = 11,60 mol </p><p>Karena mol H dan C telah diketahui maka: </p><p>Rumus molekul bahan bakar = C11,6H17 </p></li><li><p>C dan H semuanya berasal dari bahan bakar, sehingga total berat </p><p>bahan bakar yang masuk adalah </p><p>= (11,60) (12) + (17,0) (1) = 156,2 g </p><p>Jika semua bahan bakar terbakar sempurna membentuk CO2(g) </p><p>dan H2O(l) pada 25C, maka panas pembakarannya adalah: </p><p>Ini panas maksimal yg seharusnya... </p><p> J.g.gJ.H 0406797215651543298 </p><p>Reaksi pembakaran jika bahan bakar terbakar sempurna membentuk </p><p>CO2(g) dan H2O(l) adalah: </p><p>C11,6H17(l) + 15,85 O2(g) 11,6 CO2(g) + 8,5 H2O(l) </p><p>H298 = 43.515 J/g </p></li><li><p>Analisis hasil pembakaran menunjukkan bahwa pembakaran </p><p>berlangsung tidak sempurna (karena terbentuknya CO) dan H2O </p><p>berupa gas bukan cairan. </p><p>Reaksi yang terjadi: </p><p>C11,6H17(l) + 15,65 O2(g) 11,2 CO2(g) + 0,4 CO(g) + 8,5 H2O(g) </p><p>Panas reaksi untuk reaksi tersebut dapat dihitung dengan </p><p>menggunakan berbagai panas reaksi yang telah diketahui </p><p>datanya. </p><p>Catt: Reaksi sempurna: C11,6H17(l) + 15,85 O2(g) 11,6 CO2(g) + 8,5 H2O(l) </p></li><li><p>Reaksi di atas merupakan penjumlahan dari reaksi2 sbb.: </p><p>C11,6H17(l) + 15,85 O2(g) 11,6 CO2(g) + 8,5 H2O(l) </p><p>8,5 H2O(l) 8,5 H2O(g) </p><p>0,4 CO2(g) 0,4 CO(g) + 0,2 O2(g) </p><p>Panas reaksi standar total pada 25C: </p><p> J.,.,..H 74063094098428258012440406797298 </p><p>C11,6H17(l) + 15,65 O2(g) 11,2 CO2(g) + 0,4 CO(g) + 8,5 H2O(g) </p><p>Ha </p><p>Hb </p><p>Hc </p><p>(a) </p><p>(b) </p><p>(c) </p><p>? </p></li><li><p>Ha = - 6797.040 J </p><p> liquid2gas2 OH</p><p>0</p><p>298,fOH</p><p>0</p><p>298,f</p><p>0</p><p>b HHmol5,8H </p><p>Panas laten penguapan = Hvap </p></li><li><p>Reaktan pada 1 bar </p><p>dan 25C: </p><p> fuel 156,2 g </p><p> O2 21,85 mol </p><p> N2 82,20 mol </p><p>Produk pada 1 bar </p><p>dan 300C: </p><p> CO2 11,2 mol </p><p> CO 0,4 mol </p><p> H2O 8,5 mol </p><p> O2 6,2 mol </p><p> N2 82,2 mol PH</p><p> 298HProduk pada 1 bar </p><p>dan 298K: </p><p> CO2 11,2 mol </p><p> CO 0,4 mol </p><p> H2O 8,5 mol </p><p> O2 6,2 mol </p><p> N2 82,2 mol </p></li><li><p>T</p><p>T i</p><p>Pi</p><p>i</p><p>T</p><p>T</p><p>P</p><p>iP</p><p>0</p><p>i</p><p>0</p><p>i dTR</p><p>CnRdT</p><p>R</p><p>CRnH</p><p>0i</p><p>ii30</p><p>3iii</p><p>20</p><p>2iii</p><p>0i</p><p>iiT</p><p>1</p><p>T</p><p>1DnTT</p><p>3</p><p>Cn</p><p>TT2</p><p>Bn</p><p>TTAnR</p><p>142,384Ani</p><p>ii 3</p><p>iii 10134,76Bn</p><p>0Cni</p><p>ii 5</p><p>iii 100617,10Dn </p><p> 15,29815,573142,384314,8HP</p><p>15298</p><p>1</p><p>15573</p><p>110645015298155731013476 5223</p><p>,,,,,,</p><p>Jika dimasukkan ke persamaan untuk HP: </p><p>= 940.660 J </p></li><li><p> P298 HHH</p><p>= 6309.740 + 940.660 = 5369.080 J </p><p>Proses pembakaran ini merupakan proses alir tunak dengan: </p><p> WS = 0 </p><p> EK = 0 </p><p> EP = 0 </p><p>Maka: H = Q </p><p> Q = 5369.080 J merupakan panas yang ditransfer ke boiler </p><p>Jadi fraksi panas pembakaran yang ditransfer ke boiler adalah: </p><p>%,%.</p><p>.079100</p><p>0406797</p><p>0805369</p></li><li><p>PR </p><p>SOAL 4.29 &amp; 4.32 </p><p>SMITH VAN NESS </p></li></ul>