290 likes | 652 Views
UAP. Kuliah Fisika 2 Jurusan 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.
E N D
UAP Kuliah Fisika 2 Jurusan Teknik Kimia FT UGM
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 1 Uap 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?
Campuran uap • Pada kesetimbangan: Tekanan parsial A (PA) = PAS • Hukum Dalton: Ptot = PA+PB PA = yA Ptot • Jika mula-mula PA>PAS maka sebagian uap akan mengembun sampai tercapai PA = PAS
Campuran uap • Jika mula-mula PA<PAS maka sebagian cairan akan menguap sampai tercapai PA = PAS
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: • 0,1 • 0,3 • 0,25
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 (PH2OS-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 (PH2OS-PH2O) agar pengeringan berlangsung cepat ???