UAP

Kuliah Fisika 2Jurusan Teknik Kimia FT UGM

Operasi Uap di Industri

Operasi Uap di Industri

Beda uap dan gas

Gas:sulit/tidak bisa mengembun pada suhu dan tekanan moderat

Uap:mudah mengembun pada suhu dan tekanan moderat

Diagram P-V Isotermal Suatu gas berada

dalam silinder yang dilengkapi piston

Silinder dicelupkan dalam water bath untuk menjaga suhu tetap

Pada suhu tertentu posisi piston diubah-ubah

Dicatat data tekanan pada berbagai volum

Diagram P-V Isotermal (GAS)

Jika gas berupa gas ideal berlaku hukum gas ideal:PV = nRT (disebut equation of state)

Diagram P-V Isotermal (UAP) Mula-mula perilaku P-V

seperti gas Jika volum terus

dikecilkan, pada suatu saat uap mulai berubah menjadi cair (pada tekanan tetap)

Tekanan pada saat terjadi pengembunan ini disebut tekanan jenuh atau tekanan uap (PS)

PS = f(T) (Clausius-Clapeyron)

PoS = tekanan uap pada suhu To

H = perubahan entalpi penguapan

= panas penguapan

PS = f(T) (Clausius-Clapeyron)

Bentuk lain:

A, B = konstanta

PS = f(T) (Antoine)

A, B, C = konstanta (tergantung jenis senyawa)

T = suhu (harus dalam suhu absolut)

Contoh Kasus 1Uap A (dapat dianggap gas ideal) berada dalam sebuah silinder yang dilengkapi piston, bersuhu 27oC, tekanan 1,1 atm, serta volum mula-mula 5 L. Pada suhu tetap, piston ditekan sehingga volum silinder menjadi 2 L. Tekanan uap A pada 27oC adalah 2 atm. Hitung tekanan uap A pada saat volum silinder 2L.

Highlight

Hukum Boyle-Gay Lussac hanya berlaku jika tidak ada perubahan jumlah mol (tidak ada pengembunan)

Jika menghadapi kasus yang melibatkan gas, cek dulu data tekanan jenuhnya untuk memastikan ada/tidak ada pengembunan

Contoh Kasus 2

Hitung berapa bagian uap yang mengembun pada soal di Contoh Kasus 1.

Contoh Kasus 3

Tekanan uap jenuh amonia pada suhu kamar (37oC) adalah 4 atm. Jika diinginkan menyimpan ammonia pada kondisi cair, bagaimana teknik penyimpanannya?

Hint

Cara paling murah untuk penyimpanan suatu bahan adalah tangki dengan tekanan 1 atm

Mungkinkah menyimpan ammonia dalam wujud cair pada tekanan 1 atm suhu 37oC?

Jadi apa yang harus dilakukan?

Ramal kondisi bahan A (tekanan jenuh PS pada suhu Ta)

Suhu Tekanan Kondisi

Ta PS ???

Ta < PS ???

Ta > PS ???

> Ta PS ???

< Ta PS ???

Campuran uap Pada kesetimbangan:

Tekanan parsial A (PA) = PA

S

Hukum Dalton:Ptot = PA+PB

PA = yA Ptot

Jika mula-mula PA>PAS

maka sebagian uap akan mengembun sampai tercapai PA = PA

S

Campuran uap Jika mula-mula

PA<PAS maka

sebagian cairan akan menguap sampai tercapai PA = PA

S

Contoh Kasus 4

Pada suhu tertentu dan tekanan total sistem 80 cmHg, tekanan uap murni air adalah 20 cmHg. Apa yang terjadi pada saat fraksi mol uap air di udara sebesar:a.0,1b.0,3c.0,25

Relative humidity

Contoh Kasus 5

Pada suhu 27oC tekanan uap A = 0,4 atm, sedangkan pada 127oC nilainya 4 atm. Perkirakan nilai tekanan uap A pada 87oC.

Contoh Kasus 6

Udara (79% N2, 21%O2) yang mengandung uap A didinginkan untuk mengembunkan A. Gas masuk (udara+uap A) berjumlah 200 gmol/jam, mengandung uap A 10% mol, dan bersuhu 100oC. Tekanan sepanjang pipa dapat dianggap tetap sebesar 1 atm. Suhu gas keluar 45oC. Tekanan uap A pada 45oC adalah 0,02 atm. Hitung jumlah embunan A yang diperoleh setiap jam.

Stop Press!

Bagaimana meningkatkan perolehan embunan A ????

Contoh Kasus 7

Kegiatan sehari-hari menunjukkan bahwa udara (terdiri atas udara dan uap H2O) yang dipanaskan dapat mengeringkan padatan basah lebih cepat daripada udara yang dingin. Mengapa demikian? Apakah pengeringan harus menggunakan panas?

Highlight! Kecepatan pengeringan tergantung pada

selisih antara PH2O dengan PH2OS pada suhu

pengeringan Jika nilai (PH2O

S-PH2O) makin besar, maka kecepatan pengeringan makin besar

Secara umum:kecepatan transfer berbanding lurus dengan driving force

Driving force adalah selisih antara kondisi aktual dengan kondisi setimbang

Alam semesta cenderung menuju ke arah kondisi setimbang

Highlight!

Kembali ke kasus pengeringan:

Bagaimana cara memperbesar nilai (PH2O

S-PH2O) agar pengeringan berlangsung cepat ???